栽培大麦和野生大麦染色体N-带的研究

近年来植物染色体Giemsa N-带的研究已有报道。Matsui、Funaki等指出,在许多情况下,N-带显示染色体上某一特殊部位,他们用N-带技术确定染色体上核仁组织区(NOR)的位置。Islam曾利用N-带技术鉴别小麦、大麦杂种附加系中的大麦染色体,Gerlach曾利用N-带技术研究小麦的起源问题,他们的结果指出,在小麦的A、B、D三组染色体中只有全部B组和A组两个染色体(4A、7A)显带,而与供试野生种(Triticum speltoides)染色体显带有相似之处,从而作者认为小麦B组染色体来源于T.speltoides。Islam和Gerlach的结果表明,N-带技术对大麦和小麦染色体上的NOR并不显色。 我们进行栽培大麦和野生大麦染色体N-带研究的目的,在于从细胞学方面分析鉴定它门之间的亲缘关系。本报道是我们在这方面获得的初步结果。     

小麦属核型分析和BG染色体组及4A染色体的起源

应用植物有丝分裂染色体标本制备新方法和N—带技术对小麦属(Triticum)9个六倍体种(AABBDD),8个四倍体种(AABB,AAGG),3个二倍体种(AA,A~uA~u)及B组的可能供体沙融山羊草(Ae. shronensis)体细胞核型和N—带进行了分析。结果表明,小麦属全部为具中部或次中部着丝点染色体,核型属于“2A”类型,不对称性随倍性提高而有所增加。种问核型有一定差异。所有小麦B染色体组、G染色体组和4A染色体均显N—带,其它染色体则不显带或只显很浅的着丝点带。六倍体种B染色体组带型基本相同,四倍体小麦B组N—带种间有一定差异。提莫菲维小麦(T.Timopheevi)G组带纹数目和分布与B梁色体组有显著差别,作者认为两者非同源。沙融山羊草核型和带型都与小麦B组相近,是B组的可能供体。一粒系小麦A染色体组基本不显N—带,其中无与4A带型相同的染色体,4A起源尚待研究。     

普通小麦与祖山羊草杂种后代的细胞遗传学初步研究

粗山羊草(Aegilops tauschii(Coss.)Schmal.,DD,2n=14)是普通小麦(Triticumaestivum L.,AABBDD,2n=42)D染色体组的供体。粗山羊草中含有丰富的抗病,抗虫,抗逆,优质等优异基因,因此粗山羊草是改良普通小麦的宝贵遗传资源。但有关普通小麦与粗山羊草杂交的研究报道较少。本文试图通过对普通小麦与粗山羊草杂种后代的细胞遗传学和染色体分离规律的研究,探讨转移粗山羊草优异基因的方法和途径。     

天兰冰草染色体形态和带型的研究

用铁矾苏木精染色法分析了天兰冰草的染色体组型。结果表明,天兰冰草(2n=42)染色体都是中部和近中着丝点,有两对染色体带随体。根据染色体大小、着丝点位置、有无随体等特点排列了染色体组型图。 用修改的Vosa(1972)Giemsa C-带方法研究了天兰冰草和普通小麦的C-带带型。发现天兰冰草有两组染色体的带型相似。其余的一组染色体和普通小麦B组染色体,在形态和带型上有某些相似之处。它们和小麦B组染色体一样也有两对带随体的染色体,这两对染色体的带型也与1B和6B在一定程度上是相似的。因此,作者用B_2X_1X_2表示天兰冰草的染色体组。     

八倍体小偃麦染色体组分析

本文对普通小麦与长穗偃麦草(Elytrigia elongata=Agropyron elongatum.2n=70)杂交选育出来的5个八倍体小偃麦的染色体组进行了研究。通过八倍体小偃麦与普通小麦杂交,八倍体小偃麦相互间杂交,观察了杂种F_1花粉母细胞减数分裂行为。根据观察结果,讨论了长穗偃麦草染色体组的构成,认为长穗偃麦草的染色体组为E_1E_2F_2F_2N较为合适。在此基础上,确定了5个八倍体小偃麦的染色体组:7430为ABDE_1,68为ABDF_1,693为ABDF_1,7631为ABDF_2,784为ABDN。另外,还讨论了八倍体小偃麦染色组的重组问题。     

栽培一粒小麦 （Triticum monococcum L.）的核型和带型研究

栽培一粒小麦核型和带型的研究,对于研究小麦属(Triticum)的起源、进化以及远缘杂种和染色体工程的细胞学鉴定等具有重要的意义。1753年C. Linne在《Species Plantarum》一书中,以普通小麦(Triticum aestivum L.)为模式建立了小麦属以来,至今二百多年间,人们对普通小麦染色体组的来源问题已有许多研究,一般认为栽     

小麦21条染色体RFLP作图位点遗传多样性分析

对来自世界11个国家的15个小麦品种(系)(Triticum aestivum L.AABBDD,2n = 42)472个RFLP位点的遗传多样性进行了检测,并进行了逐条染色体分析,结果发现:(ⅰ) 15个品种在各条染色体上的聚类各不相同.根据472个遗传位点遗传多样性数据,15个品种可聚类为4类,Synthetic,Hope, Timgalen各为一类,其余品种为一类,遗传距离远近恰与其所携带的小麦亲缘种染色体数目有关.(ⅱ)普通小麦遗传多样性非常贫乏,不同国家来源的品种相似系数高达0.8以上,多数品种间的大多数位点无遗传多样性,有53%的位点在供试的栽培品种中完全无多样性.(ⅲ)以四倍体小麦(AABB)和粗山羊草(DD)为亲本的品种(系)中,其对应的染色体上有较高的遗传多样性,其中有49.4%的等位变异在供试栽培种中没有发现,说明小麦的原始供体种是丰富现代栽培小麦遗传多样性的重要资源.(ⅳ) 根据遗传多样性位点及其作图位置, 可以检测到小麦栽培品种与其亲缘种杂交后代中亲缘种的染色体(片段).(ⅴ)在小麦的A,B,D3个基因组中, B基因组的遗传多样性最高,D基因组最差(尤以1D最甚),A基因组居中.(ⅵ)中国古老栽培品种中国春(CS)与国外栽培品种主要差异表现在染色体1B,3B和5A上,并发现了12个中国春的特异等位变异.认为现代栽培小麦遗传多样性狭窄是目前小麦育种难以取得突破的关键问题之一,并对如何丰富小麦的遗传多样性提出了建议.     

普通小麦品种Hope细胞膜热稳定性基因的染色体定位

利用全部 21个“中国春”的“Hope”染色体代换系及其亲本品种“中国春” (受体)和“Hope”(供体)对六倍体普通小麦的细胞膜热稳定性基因进行了染色体定位研究。结果表明:普通小麦品种“Hope”的1A、2A、2B、 2D、3A、3B、3D、5D和6B等9条染色体上具有耐热性基因,而其余染色体与“Hope”的耐热性无关。 Abstract:All 21 substitutions of common wheat(T.aestivum L.)and their parental cultivars“Chinese Spring”(recipient)and “Hope”(donor)were evaluated for their relative heat tolerance as measured by membrane thermostability to determine the chromosomal locations of genes controlling this trait.Results indicate that chromosomes 1A,2A,2B,2D,3A,3B,3D,5D and 6B were associated with heat tolerance of cv.Hope,while the others were not related to heat tolerance.     

Elymus与普通小麦属间杂种的细胞遗传学研究

本研究以Elymus pendulinus(Nevski)Tzvelev(2n=4x=28,SSYY)、E.shandongenisis B.Salomon(2n=4x=28,SSYY)与普通小麦(Triticum aestivum L.:2n=6x=42,AABBDD)进行了属间远缘杂交。通过对杂种胚的离体培养,两个组合均产生了杂种F_1植株。杂种F_1为多年生,植株生长旺盛;形态上介于亲本种之间而兼具双亲的某些特征;穗状花序发育正常,但均完全不育。两个组合的根尖和花粉母细胞染色体数目为2n-5x=35。通过对杂种减数分裂染色体配对行为的分析,发现其MI染色体的配对水平很低,二价体均为棒状,每细胞的平均染色体交叉数在0.25-0.31之间。这表明E.pendulinus t E.shandongensis 所含的SY染色体组与普通小麦的ABD染色体之间的同源程度很低。由于在E.shandongeasis 及其它具有SY染色体组的Elymus 单倍体中,SY染色体组之间的部份同源染色体配对数均明显高于该杂种中的配对数,这表明存在于普通小麦中的ph基因及其它具类似作用的基因系统能抑制SY染色体组之间的部份同源染色体配对。     

利用杀配子染色体创造普通小麦-大赖草异易位系

某些山羊草染色体在普通小麦遗传背景中可引起小麦染色体发生断裂、重接从而产生染色体结构变异, 利用这一机制, 用抗赤霉病普通小麦-大赖草Lr2和Lr7染色体二体附加系与普通小麦-柱穗山羊草的2C杀配子染色体二体附加系杂交, 再用中国春回交, 采用染色体C分带技术从BC1中初筛出染色体结构发生变异的植株, 再通过染色体C分带和基因组荧光原位杂交技术, 并结合花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ的染色体配对分析, 对其自交后代作细致的细胞学分析, 选育出3个普通小麦-大赖草纯合易位系T1DS-Lr7L(98002, NAU633), T4AL·4AS-Lr7S(98004, NAU634)和T1BL-Lr2S (98048, NAU635), 以及一批尚待鉴定的含小麦与大赖草染色体易位植株. 对杀配子染色体在诱导小麦与外源染色体间易位的可行性和效率, 以及异易位系的利用价值进行了讨论.     

普通小麦与粗山羊草属间杂种的染色体构型及其后代的育性特征

利用3个推广品种(莱州953、山农辐63、陕7859)分别与原产地不同的抗白粉病的6份粗山羊草[Aegilops tauschii(Coss.)Schmal.]杂交,得到63个无胚乳的种子,将56枚幼胚接种到N6 0.5mg/L IBA 0.2 mg/L NAA的培养基上进行褓姆培养,得到37个植株。其中莱州953与粗山羊草的杂交结实率和成苗率较高,分别平均为8.58%和4.82%。粗山羊草对白粉病的抗性基因在不同的杂交组合中受到不同程度的改变或抑制。以莱州953为父本,分别与不同组合的杂种F_1回交,大多数组合均得到回交种子,回交结实率平均为1.70%;以莱州953作母本,与莱州953/Y225 F _1回交得到2粒种子,说明普通小麦与粗山羊草的杂种F_1也能产生少量有授精能力的花粉。以山农辐63为父本与山农辐63/Y219 F_1回交亦得到回交种子。通过对普通小麦与粗山羊草6个杂交组合的杂种F_1PMCMI染色体构型的分析,一般多出现14个左右单价体和一定频率的多价体,并观察到可能为A、B组染色体形成的异形二价体;粗山羊草的D组染色体和普通小麦的D组染色体联会正常,可发生自由重组,从而为将粗山羊草的有益基因导入普通小麦提供了细胞学依据。     

中间偃麦草染色体组构成的同工酶研究

应用聚丙烯酰胺凝胶电泳,研究了带有不同染色体组的各种小麦和中间偃麦草的酯酶、苹果酸脱氢酶、酸性或碱性磷酸酶同工酶的酶谱。通过对各酶谱与染色体组的对比分析表明,中间偃麦草不含与小麦B组或D组同源的染色体,而可能含有两组分别与小麦A组和提莫菲维小麦G组有些同源性的染色体。中间偃麦草的染色体组构成可用E_(A1)E_(A2)N_G或E_(G1)E_(G2)N_A表示。     

小麦A/B染色体组SSR标记在新小麦合成前后的比较研究

微卫星分子标记已广泛用于普通小麦遗传和进化研究。由于人工合成小麦与小麦品种之间存在高的遗传多样性,人工合成小麦已被大量应用于小麦分子标记工作中。但是,目前还缺乏人工合成小麦的异源六倍化过程对微卫星影响的研究。本研究直接比较了四倍体小麦与节节麦远缘杂交并经染色体加倍获得人工合成小麦前后,位于普通小麦A/B染色体组不同染色体臂上的66个特异引物揭示的微卫星位点的保守性和可转移性。结果表明,除了一个引物在新合成小麦中扩增出供体亲本没有的新带,一个引物在节节麦扩增出的产物在新合成小麦中消失,其他的所有微卫星引物的扩增产物在小麦合成前后是保守的,没有变异发生。所有的引物能够在四倍体小麦中扩增出微卫星产物,四倍体小麦中的扩增产物也出现在新的人工合成小麦中;有70%的引物能够在节节麦扩增出产物,其中的绝大多数产物也出现在新的人工合成小麦中。因此,普通小麦A/B染色体组的这些微卫星引物除了在人工合成小麦的A/B染色体组中扩增出产物,还能在其D染色体组中扩增出产物,也就是说,这些引物对人工合成小麦而言,并非是A/B染色体组特异的。根据该研究结果,讨论了小麦微卫星的可转移性和特异性问题,重点讨论了在应用人工合成小麦构建的遗传群体进行微卫星分子标记中的应用价值及其应该注意的问题。     

偃麦草与小偃麦染色体组构成的细胞遗传学研究在Ⅴ.硬粒小麦与中间偃麦草杂交及回交的细胞遗传学研究

获得了硬粒小麦(2n=6x=28、AABB)与中间偃麦草(2n=6x=42、NNE_1E_1E_2E_2)杂种F_1及回交后代材料。统计分析杂种F_1及回交一代PMC MI染色体配对构型,认为中间偃麦草具较远缘的同亲关系(distant homologous)染色体组。由三价体出现频率分析,中间偃麦草不含小麦的B染色体组,建议用NE_1E_2为其染色体组公式。根据回交一代及其自交后代染色体数目,分析了六倍体小偃麦这一人工新物种的形成过程。     

高大山羊草Giemsa C-带的研究及对“中国春”小麦-高大山羊草异附加系、异代换系和易位系的鉴定

本文研究了高大山羊草(Aegilops longissima)的C-带带型,并对“中国春”-高大山羊草双端体异附加系(21"+t"_Bl)、双端体异代换系(20"+t"+t"_Bl)、2个二体异代换系(20"+1"_Bl)和易位系(4A/4Bl)进行了鉴定。本文还对小麦的B染色体组和4A染色体的起源进行了讨论。从带型上的明显差别可以推测高大山羊草不是B染色体组的直接供体。它们可能共同起源于一个原始的染色体组。     

用C—带技术识别小麦21对染色体及染色体结构变异

用C-带技术分析了普通小麦中国春、84001-1-33和扬麦3号的根尖染色体,结果如下:(1)除1A外,普通小麦的所有染色体均可显示出稳定的区分性带型;(2)以中国春小麦为标准建立了C-带核型;(3)对照中国春的C-带核型,发现84001-1-33的5B,7B染色体发生了相互易位,形成了重组染色体——5BS/7BS和7BL/5BL;(4)扬麦3号的1B,4B染色体与中国春明显不同,从带型上看有可能扬麦3号的1B和4B的长臂之间发生了相互交换,交换的区段包括1B,4B长臂的大部分。     

大麦与小麦属间杂种的形态学和细胞遗传学研究

通过幼胚培养技术分别获得了大麦(Hordeum vulgare L., 2n=2x=14)与普通小麦(Triticum aestivum L., 2n=6x=42)、硬粒小麦(T. durum d. sf., 2n=4x=28)以及栽培二粒小麦(T. dicoccum Schrank 2n=4x=28)之间的属间杂种,平均杂交结实率分别为3.0％、1.2％和0.8％。杂种在形态上偏向小麦,自交不孕,用父本作回交亲本获得了大麦×普通小麦杂种的回交一代。所有杂种均表现细胞学上的不稳定性。杂种减数分裂中期1 PMC染色体平均配对频率和交叉结频率分别为27.31Ⅰ 0.33Ⅱ 0.011Ⅲ,0.45;20.571 0.20Ⅱ 0.008Ⅲ,0.25和20.41Ⅰ 0.28Ⅱ 0.005Ⅲ,0.32,表明双亲染色体组间不存在同源关系。大麦×四倍体小麦杂种小孢子的染色体计数表明,杂种中未减数雄配子的频率在60％以上。     

小麦族中含St染色体组物种的特异分子标记的建立

以拟鹅观草(Pseudoroegneria spicata)、偏凸山羊草(Aegilops ventricosa)、二倍体簇毛麦(Dasypyrum villosum)、荆州黑麦(Secale cereale cv. Jingzhou rye)、普通小麦中国春(Chinese Spring)等15个物种为材料, 用200条10碱基随机引物进行RAPD分析, 筛选到拟鹅观草基因组中1个542 bp的特异DNA片段(GenBank登录号为DQ992032), 命名为OPH11542。根据OPH11542设计特异引物, 对小麦族物种进行PCR扩增, 发现拟鹅观草可以扩增出OPH11542以及分子量分别为742 bp (GenBank登录号为DQ992033, 记为OPH11742)和743 bp (GenBank登录号为EF014218, 记为OPH11743)的DNA片段, 而其他材料均未扩增出这3个片段。经序列比对结合多个软件的分析结果认为该3个片段为同一类新重复序列。利用特异引物对15份含St染色体的物种进行扩增, 发现含StY染色体组的物种均能扩增出OPH11742或OPH11743, 而含StH染色体组的物种均能扩增出OPH11542。这表明St染色体组在与其它染色体组组合形成多倍体的过程中往往会出现不同程度的重组或修饰。OPH11542、OPH11742和OPH11743可以作为检测St染色体的分子标记。     

流苏树山东不同居群的染色体核型分析

该研究采用常规染色体制片技术,对分布于山东省的流苏树5个自然地理居群的染色体核型进行观察分析,以揭示不同居群的流苏树核型特征、差异及其系统亲缘关系,为进一步探明流苏树的系统进化关系奠定细胞学基础。结果表明:(1)流苏树5个居群的染色体数目稳定,均为2n=2x=46;染色体以小型染色体为主;核型主要有中部着丝粒(m)、亚中部着丝粒(sm)组成,其中中部着丝粒居多,有1B、2B两种类型。(2)5个居群的流苏树核型公式分别为:B居群2n=2x=43m+3sm、T居群2n=2x=46m、S居群2n=2x=45m+sm、WS居群2n=2x=44m+2sm、Z居群2n=2x=45m+sm,这或许与其所处环境有关。(3)5个居群的流苏树核型不对称系数在54.29%~58.00%之间,各居群进化程度相对大小依次为B>S>WS>Z>T。(4)聚类分析结果显示,当遗传距离为1时,T和WS居群、B和S居群分别优先聚为一类,表明二者相互间的亲缘关系相对最近。研究认为,B居群和S居群进化程度较高,T居群相对原始,且T居群(泰山罗汉崖的流苏树居群)保护相对最好。     

合成六倍体小麦与其亲本在合成后小麦A/B染色体组微卫星位点的比较

构建人工合成六倍体小麦是利用小麦近缘材料优异基因的很有效的方法。但是目前在人工合成异源六倍小麦的过程中对微卫星位点的影响研究尚不完善。本研究直接比较了亲本四倍体小麦PS5与4个不同粗山羊草进行远缘杂交并经染色体自然加倍后获得4个人工合成六倍体小麦前后,位于普通小麦A/B染色体组不同染色体臂上的104对引物的变化。结果表明,104对微卫星引物的扩增产物在4个合成六倍体小麦中具有与普通小麦相同的带型;但在22对引物的扩增产物上存在差异,其中Am4与其它3个六倍体小麦Am1,Am2,Am3在15对引物扩增的条带存在差异;另外发现有45对特异与AB染色体的引物能够在粗山羊草中扩增出产物,其中特异于B染色体组的引物47.54%的可以在粗山羊草中扩增出产物,而A染色体组的引物占38.24%。因此,基于普通小麦开发的微卫星引物可以用于合成六倍体小麦的研究,而Am4材料与其它3个合成二倍体小麦的差异尚需进一步研究,另外我们推测普通小麦的B染色体组与A染色体组相比与粗山羊草存在较近的亲缘关系。