应用原位杂交技术对小麦—黑麦代换系间杂交的细胞遗传研究

应用原位杂交技术结合染色体组型分析方法,对两个小麦-黑麦异源双代换系5R/5A和6R/6A杂交后代的遗传进行了研究,探讨同祖染色体配对的可能性并获得小麦-黑麦易位系。实验中对杂种F1代植株减数分裂各时期的花粉母细胞染色体行为进行分析,结果发现有22.91%的花粉母细胞中黑麦染色体与小麦染色体发生同祖配对。F2代通过C-分带、原位杂交鉴定,在45株中检测到9株易位,易位频率为20%,是目前报道易位频率最高的。染色体易位有的来源于同祖配对交换,有的来源于单价体错分裂或断裂的重建。     

利用杀配子染色体2C诱导中国春-黑麦二体附加系染色体畸变的研究

将中国春-黑麦(1R-7R)二体附加系与中国春-2C(Aegilops cylindrica)二体附加系杂交,获得F1,对F1体细胞染色体进行C分带鉴定和花粉母细胞减数分裂行为的观察与分析,发现减数分裂行为异常。对自交获得的430株F2进行单株染色体C分带和荧光原位分子杂交鉴定,检测到易位、缺失、等臂染色体、双着丝点染色体等染色体畸变类型。此外还检测到2C与小麦2A、2B、2D染色体的二体或单体自发代换系。杂交F。染色体畸变的规律与频率如下：研究共得到含黑麦染色体的变异22株,变异频率为5,1％。其中含黑麦染色体的易位系为10株,占2,3％;缺失12株,占2．79％;黑麦的等臂染色体3株,占O．7％。易位染色体既有含小麦着丝点的(大部分),也含有黑麦着丝点的(仅1例)。黑麦的染色体畸变中,发生于不同同祖群的频率不同,1R为5个,2R为3个;3R为1个;4R为3个;5R为6个;6R为4个。易位多为端部易位。共鉴定出小麦的缺失系54株,其中A基因组有27个,占6.27％;B基因组有20个,占4,65％;D基因组有7个,占1.66％。对杀配子染色体对小麦及黑麦不同同祖群染色体作用的差异性及作用特点进行了探讨。     

小麦-黑麦代换系间杂交后代染色体易位的研究

主要利用小麦-黑麦5R/5A二体代换系与6R/6A二体代换系杂交,在其杂种自交F3中未利用辐射、杀配子染色体、Ph基因等方法,鉴定出易位系,同时,首次观察到有丝分裂中的染色体断裂现象.发现在小麦遗传中,没对Ph基因进行特殊处理的情况下,小麦同祖染色体间可能发生部分同源配对并交换,产生易位.     

小麦-黑麦1BL/1RS 易位染色体和外源染色体在两个三属杂种中的减数分裂行为

利用荧光原位杂交技术分析了两个小麦-外源种杂种花粉母细胞中1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体和外源染色体包括中间偃麦草(Thinopyrum intermedium (Host) Barkworth & DR Dewey)、簇毛麦(Haynaldia villosa (L.) Schur)染色体的减数分裂行为. 我们首次发现:在减数分裂后期, 1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体发生错分裂,形成两个易位染色单体. 这种错分裂导致易位染色单体在末期Ⅰ分配到两个正在形成的细胞核内,错分裂的易位染色单体进一步形成微核,并在四分体期观察到黑麦的微核出现.从贵农22×遗4095 的F2代植株中检测到一个2n=41的植株,其含有一对1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体,核型分析表明,其中一条黑麦染色体臂比另一条的黑麦染色体臂短1/3左右.在遗4212×遗4095的F2代中检测到一个具有中间偃麦草染色体小片段易位到小麦染色体端粒部分的小麦-中间偃麦草易位植株.这可能是由于在减数分裂过程中发生非均等分裂导致小麦-黑麦1BL/1RS易位染色体的黑麦染色体段臂缺失1/3及小麦-中间偃麦草非罗伯逊易位.在两个杂种F2植株中,中间偃麦草染色体分布频率为39.6%, 簇毛麦染色体分布频率为43.4%, 1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体分布频率分别为51.8%和56.6%.实验结果表明,1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体与外源染色体包括中间偃麦草、簇毛麦染色体在减数分裂过程中没有相互作用.小麦-黑麦1BL/1RS易位染色体在减数分裂过程中可以发生错分裂,并导致杂种后代黑麦染色体臂发生缺失.这对于培育以小麦为背景含有不同长度的黑麦1R染色体短臂的种质及小麦-外源染色体非罗伯逊易位的小片段易位系具有指导意义.     

一个小麦/黑麦小片段染色体易位系的创制和鉴定

从来源于组合中国春×M27(1R/1D代换系)的8个花粉植株中,分离获得1个小麦/黑麦小片段染色体易位系WER-1-2。C-分带和荧光原位杂交结果显示,衍生出易位系WER-1-2的原始麦穗含有1条完整的1R染色体和1条长臂端部发生缺失的1R染色体,所缺失部分易位到1条小麦染色体上。推断该易位是在花药离体培养过程中经异常有丝分裂产生的,而非异常减数分裂的产物。表明花药培养是一条实现异源染色体小片段(基因)向小麦转移的快速而有效的途径。     

小麦-黑麦染色体代换的研究

本文用八倍体小黑麦,六倍体小黑麦与普通小麦杂交,在杂交后代中选择普通小麦类型带有黑麦性状的品系56个,经C－分带与原位杂交鉴定,选出10个同祖群间的代换系,即1R／1D,1R／1A,5R／5A,6R／6A的代换,这10个代换系表现遗传性稳定,育性正常,具有抗病,抗旱等优良性状,有利于价值。用代换系5R／5A与6R／6A杂交,在杂交后代中获得大量有经济价值的小片段易位系,作者认为可能是同祖染色体间配对与交换产生的。     

黑麦6R染色体在小麦背景中的减数分裂行为

减数分裂既是高等生物染色体变异的敏感期,又是变异得以顺利传递给子代的关键期。以黑麦６Ｒ染色体为例,观察其在小麦背景中的减数分裂行为,先是发现６Ｒ抑制小麦同源染色体正常配对,造成单价体数量的增加;同时注意到６Ｒ与其部分同源的小麦染色体６Ｄ几乎不能发生配对。其次是观察到单价体在减数分裂期容易产生断裂的现象,特别是首次发现单价体碎裂,对进一步深入研究异源染色体臂间易位和小片段易位的形成具有借鉴价值。     

单体异附加系花药培养创制小麦- 中间偃麦草纯合易位系

利用单体异附加系花药培养细胞工程途径,诱导小麦与中间偃麦草发生染色体易位,通过细胞学分析、荧光原位杂交(F ISH)和SSR鉴定出纯合易位系.研究结果表明,经单体异附加系花药培养创制出1个小麦-中间偃麦草纯合易位系99-803;其花粉母细胞(PM C s)减数分裂中期I染色体构型为18.42个环状二价体 2.57个棒状二价体 0.01个单价体;中间偃麦草的7A i-1染色体与小麦7A或7B染色体发生了非罗伯逊易位,且中间偃麦草易位片段较小;通过该途径获得纯合易位系的频率约为2%.以上结果表明,单体异附加系花药培养是一条向小麦转移异源染色体小片段(基因)的快速高效途径.     

含有抗白粉病基因的黑麦染色体小片段向小麦的转移

利用感白粉病的小麦品种绵阳11的纯系和黑麦自交系R12杂交, 在其单体附加系自交后代的BC₁F₅株系中选择小麦－黑麦异源易位系。根据已报道的黑麦特异重复序列pSc20H设计了一对特异引物, 用PCR方法鉴定了300个单体附加系的自交BC₁F₅株系,发现其中70个株系含有黑麦染色体成分。一个来源于6R单体附加系的小麦株系96Ⅱ691-830-98表现了对白粉病的高度抗性, PCR方法鉴定证明其含有黑麦染色体成分。对该株系作进一步的基因组原位杂交(GISH)鉴定, 证明它的一对染色体的端部含有黑麦染色体的小片段。这一结果指出, 含有抗白粉病基因的黑麦染色体6R小片段被引入了小麦。研究表明利用单体附加诱导染色体小片段易位是一种有效的方法。利用PCR和GISH原位杂交相结合的方法可提高检测外源染色体小片段的准确性和选择效率。     

小麦异源易位系的高效诱导和分子细胞遗传学鉴定

利用杀配子染色体(gametocidal chromosome)和低剂量(10Gy)γ-射线辐射花粉两种方法诱导小麦(Triticum aestixum L)-滨麦(Leymus mollis Trin)和小麦-中间偃麦草[Thinopyrum intermedium(Host)Barkwarth]的易位系。通过基因组原位杂交(GISH)分析,在59个小滨麦代换系M8724-8-13与离果山羊草(Aegilops trincialis L)3C染色体附加系的杂交后代中获得了3株小麦-滨麦易位系,易位频率达到5．08％。其中1个易位系经C-分带证明是小麦的7D染色体与1条滨麦的染色体发生了整臂易位。同时还获得了3个滨麦染色体的缺失系。滨麦染色体发生结构变异的总频率为8．47％。除了滨麦染色体以外,在一些植株中还观察到小麦的染色体也发生了缺失。在69个普通小麦与小麦-中间偃麦草附加系TAI-14辐射花粉的杂交后代中,得到2株小麦-中间偃麦草的易位系,易位频率为2．90％。两个易位系都是小片段易位,经C-分带证明两个易位系所涉及的小麦染色体分别是3A和4A。利用杀配子染色体和低剂量γ射线辐射花粉诱导小麦异源易位系都是行之有效的方法,但这两种方法各有优缺点,在实际工作中应根据不同的目的选用不同的实验体系。     

小麦-黑麦小片段易位系的分子细胞遗传学分析

为选育具有经济价值的带有黑麦R染色体组小片段的小麦-黑麦育种基础材料,对小麦-黑麦5R/5A×6R/6A代换系杂交后代的8份高代材料6-30、6-31、7-1、7-9、7-13、7-21、7-22和7-28进行形态学、细胞学观察,及SSR分析和GISH检测。结果表明,8个品系田间生长整齐、育性正常,具有大穗、多小穗,抗白粉病、叶锈病等优良性状;对其中2个品系7-1和7-9进行花粉母细胞减数分裂观察,发现大多数细胞染色体构型为2n=21Ⅱ,具有良好的遗传稳定性;选择黑麦R染色体通用引物及5R、6R染色体上的微卫星引物共8对,对8个品系进行SSR分析,结果表明8个品系都有黑麦5R或6R染色体片段的导入,进一步进行GISH检测,发现5个品系6-31、7-1、7-13、7-21、7-22都存在黑麦杂交信号,为小麦-黑麦小片段易位系。本研究综合多种手段鉴定的8份材料皆为小麦-黑麦小片段易位系,在育种上具有利用价值。     

1RS-7DS.7DL小麦-黑麦小片段易位系的鉴定

黑麦(Secale cereale L., RR)是改良普通小麦(Triticum aestivum L., AABBDD)的重要基因资源,将黑麦优异基因转移到普通小麦中,是小麦品种改良的有效途经之一。文章将四川地方品种蓬安白麦子(T. aestivum L., AABBDD) 与秦岭黑麦(S. cereale cv. Qinling, RR)杂交,染色体自动加倍获得八倍体小黑麦CD-13(AABBDDRR);通过顺序FISH和GISH分析,发现该八倍体小黑麦1RS端部与7DS的端部发生相互易位,是一个携带1RS-7DS.7DL小麦-黑麦小片段易位染色体的八倍体小黑麦。利用八倍体小黑麦CD-13与四川推广小麦品种川麦42杂交、连续自交,获得包含60个株系的F₅群体;对F₅群体的58个株系进行GISH和FISH分析发现,其中13个株系含有1RS-7DS.7DL小片段易位染色体。在这13个株系中,株系811染色体数目为2n=6x=42,是稳定的1RS-7DS.7DL小片段易位系;并且1RS特异分子标记和醇溶蛋白分析表明,1RS-7DS.7DL易位染色体1RS小片段的断裂点位于分子标记IB267-IAG95之间,不包含编码黑麦碱蛋白的Sec-1位点;同时1RS-7DS.7DL小片段易位系的千粒重与川麦42相当,远远高于八倍体小黑麦CD-13,对千粒重无负作用。因此,1RS-7DS.7DL小麦-黑麦小片段易位系可作为进一步深入研究1RS小片段上的优异基因及其遗传效应的重要材料。     

小麦品种小偃6号染色体结构变异的细胞学研究

本文报道了小麦品种小偃6号的染色体结构变异。小偃6号及其亲缘品种与中国春小麦杂交,杂种F_1染色体配对资料表明:小偃6号及其父本小偃96与中国春在染色体结构上有很大差异。八倍体小偃麦小偃693与小偃6号和小偃96杂种F_1减数分裂中期出现19″+2′′′+5′的染色体构型,说明小偃6号和小偃96至少含有两个长穗偃麦草染色体片段。将小偃6号与中国春双端体系列杂交,杂种F_1中1AL、2AS、5AS、6AS和7BS端着丝点染色体配对频率极显著地低于(中国春×小偃6号)F_1的平均染色体臂配对频率(90.1％),从而将小偃6号中的异源片段局限于这5个染色体臂内;同时发现:1AL、2DS、4DS、6AL及3B(t″s+t′L)端体中的端着丝点染色体参与了杂种F_1中多价体的形成,或与此有关,故认为小偃6号与中国春至少有两个相互易位的差异,涉及到染色体1A、2D、3B、4D和6A。文章还对小偃6号异源易位的起源和鉴定等进行了讨论。     

八倍体小黑麦×普通小麦杂种后代群体中的染色体易位

用改良的Giemsa C-带技术以单株为基础分析了八倍体小黑麦×普通小麦的杂种BC_1,F_(?)和F_(?)代植株的核型。在鉴定了C-带核型的1098株杂种后代植株中,发现了78条小麦-黑麦和277条黑麦-黑麦易位染色体。在不同的世代和株系中,小麦-黑麦染色体易位率变化在4.35—14.07%之间,平均7.10%;黑麦-黑麦染色体易位率在0.48—52.78%之间,平均25.23%。鉴定的小麦-黑麦易位染色体涉及了黑麦的14条不同的染色体臂和小麦的A、B和D组染色体。易位的48.57%发生在小麦和黑麦的部分同源染色体之间,51.43%发生在非部分同源染色体之间。不同的黑麦染色体臂参与易位的频率不同。小麦-黑麦染色体易位主要发生在杂种的早期世代,使用适当的选择技术在F_3获得了纯合的易位植株。文中讨论了快速选育易位系的技术和它们在小麦育种中的应用问题。     

小麦族三属杂种F1小孢子发生过程中染色体的行为(简报)

利用八倍体小黑麦劲松49和八倍体小滨麦950059杂交合成了小麦-黑麦-滨麦草三属杂种,对不同基因组染色体在三属杂种F1减数分裂和小孢子发育过程中的行为进行了研究.基因组原位杂交(GISH)结果表明劲松49和小滨950059均包含44条小麦染色体和12条外源染色体,三属杂种F1中含有6条黑麦染色体和6条滨麦草染色体.减数分裂过程中黑麦和滨麦草染色体很少与小麦染色体配对.常以单价体形态存在.小孢子中的微核主要由外源染色体组成.在三属杂种F1的花粉发育过程中还发现了染色体浓缩不同步的现象.     

利用染色体C-分带和双色荧光原位交杂技术鉴定普通小麦-黑麦-簇毛麦双重易位系1RS·1BL，6VS·6AL

为改进小麦-黑麦1RS·1BL易位系的抗病性,丰富栽培小麦品种的遗传多样性,本文通过1RS·1BL与6VS·6AL易位系杂交,在后代中利用染色体C-分带技术从杂种F     

小麦-簇毛麦6VS/6AL易位染色体对小麦农艺性状的影响

利用3类试验材料,即由不同生态类型的推广品种与小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系经过杂交回交选育的高代品系(种),3份涉及6VS/6AL的高代分离品系以及5个以小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系作杂交亲本的F2群体,对含有与不含有6VS/6AL易位染色体材料的产量、株高、穗长、德粒数、穗粒重和千粒重等农艺性状进行方差分析.结果表明,6VS/6AL易位染色体对后代的小穗数、穗粒数、穗粒重和产量等农艺性状没有表现出明显的影响,对穗长和千粒重表现出一定的正向效应.多数6VS/6AL衍生品系的株高与亲本相比有所增加,但在同一组合的不同品系之间表现出一定的差异,在育种过程中通过选择可改变增高趋势.6VS/6AL易位系对白粉病免疫,并且遗传稳定,对小麦的抗病育种是很有潜力的抗源亲本.     

小偃6号背景下黑麦遗传物质的荧光原位杂交分析

利用普通小麦(Triticum aesttvum L.)"小偃6号"与黑麦(Secale cereale L.)品种"德国白粒"杂交,选育出"小偃6号"类型带有黑麦性状的种质材料.应用总基因组原位杂交(GISH)进行检测,在8份材料中探测到黑麦染色质的存在,其中附加系3个,代换系1个,易位系4个;进一步用荧光绿标记探针pScll9.2及荧光红标记探针pAsl的双色荧光原位杂交(FISH)技术,对其中部分品系的染色体组成进行分析鉴定,结果表明:易位系BCll6-1是1RS/1BL小麦/黑麦易位系,BCl52-l是涉及一条lB染色体的1RS/1BL易位系,代换系BC97-2是2R(2D)二体代换系;附加系BCl22-3附加了一条6R黑麦染色体,一条6B染色体的长臂缺失.同时,对连续的总基因组原位杂交和双色荧光原位杂交技术在小麦育种中的应用进行了讨论.     

小麦——黑麦染色体易位系的细胞学鉴定

用C－带技术分析了普通小麦“中国春”、黑麦“胜利”及小黑麦与普通小麦经辐射处理的后代中产生的并经多代纯化的5个带有黑麦某些性状的普通小麦品系的根尖染色体,结果表明：品系98－5－1为1A／1R纯合易位系,具有抗锈病、抗白粉病等基因,可作为诱导小片段易位的资源。作者提出在小麦－黑麦易位系鉴定中应用更高分辩率的G－带技术识别黑麦染色体片段或小片段易位。     

利用中国春-山羊草2C二体附加系与中国春-偃麦草5E二体附加系杂交诱发染色体易位和缺失

通过对中国春－长穗偃麦草（E.elongata 2n=14EE)二体附加系与中国春－柱穗山羊草（Ae.cylindrica 2n=28CCDD)2C二体附加系（杀配子染色体）杂交F1减数分裂的观察,看到F1单价体数超过理论数值,后期出现大量的染色体段片,认为这种异常现象与杀配子染色体的作用有关。对76株中国春－长穗偃麦草5E二体附加系与中国春－柱穗山羊草2C二体附加系杂交、回交一代进行染色体C－分带鉴定,初步认定株系21－5－14、21－5－37、21－5－67、21－5－71为中国春染色体与偃麦草5E染色体易位。经染色体组原位杂交（GISH）进一步确定21－5－14为T5ES.4AS易位系,21－5－37为T5E.2BS易位系,21－5－67为T5E.3AS易位系,21－5－71为T5ES.5BS易位系。易位频率为5.3%。株系21－5－27、21－5－18、21－5－18、21－5－72、21－5－4、21－5－71经染色体C－分带鉴定,分别为6B、4B、5B、4A、4B、2A缺失系。杀配子染色体引起缺失频率为6.5%。证明利用杀配子染色体诱导染色体易位和缺失的频率较高。杀配子染色体引起中国春B组染色体畸变大于A、D组,与Endo观察结果相似。