大鹅观草与蛇河披碱草属间杂种的细胞遗传学研究

为探讨大鹅观草(Roegneria grandis,2n=4x=28)的染色体组组成,为其正确的分类处理提供细胞学依据。该研究通过人工远缘杂交,成功获得3株大鹅观草与蛇河披碱草(Elymus wawawaiensis,2n=4x=28)属间杂种F1植株。杂种植株形态介于两亲本之间,不育。亲本及杂种经I2-IK溶液染色后进行花粉育性检测,结果显示Roegneria grandis和Elymus wawawaiensis的花粉可育,育性高达94.6%和90.5%;杂种F1不育。花粉母细胞减数分裂中期I染色体配对结果显示,亲本花粉母细胞配对正常,均形成14个二价体,以环状二价体为主,Roegneria grandis有频率很低(0.04/细胞)的单价体出现;杂种F1平均每个花粉母细胞形成6.46个二价体,变化范围为5~8;在观察的83个花粉母细胞中,有35.2%的花粉母细胞形成了7个二价体,形成6个二价体的细胞占42.59%,较少细胞形成8个二价体;平均每个细胞形成14.66个单价体,变化范围为10~18;平均每细胞观察到0.14个三价体;杂种花粉母细胞染色体构型为14.66 I+6.46 II+0.14 III;平均每细胞交叉数为9.83,C值为0.35。结果表明:(1)R.grandis与Elymus wawawaiensis有一组染色体组同源的St染色体组,另外一组染色体组不是St或者H染色体组,Roegneria grandis的染色体组组成不是St Stg;(2)较低频率的三价体(平均0.14个/细胞),可能是由于R.grandis的St和Y染色体组间具有一定的同源性,也可能是染色体易位等原因导致,对于Y染色体组的起源还需深入地研究;(3)在不同地理来源的披碱草属和鹅观草属物种中St染色体组同源性不同,R.grandis与来自于北美的Elymus lanceolatus与E.wawawaiensis的St染色体组较与分布于亚洲的E.sibiricus和E.caninus的St染色体组同源性反而更高,其原因还需要进一步地研究。     

披碱草属3个种的核型研究

首次报道了我国青藏高原３种披碱草属植物的核型,即短荒披碱草核型为２ｎ＝６ｘ＝４２＝３２ｍ＋１０ｓｍ（４ＳＡＴ）,属２Ａ类型无芳芒披碱草,核型为２ｎ＝６ｘ＝４２＝３０ｍ＋１２ｍ（２ＳＡＴ）,属２Ａ类型;硕穗披碱草,核型为２ｎ＝６ｘ＝４２＝３２ｍ＋１０ｓｍ（４ＳＡＴ）,属２Ｂ类型。     

种间杂种染色体配对所揭示的披碱草属植物StY基因组分化及其进化意义

在同倍体(homoploid)植物杂交-分化的物种形成(speciation)过程中,杂交后代与亲本之间的有效生殖隔离是新物种形成的关键。杂种与亲本在时间、空间、生态环境和基因水平上的隔离,保证了杂种后代的分化和稳定,并逐渐形成新物种。为了研究披碱草属(Elymus)含StY基因组四倍体物种的系统演化关系,本文对来自亚洲不同地理分布区的26种披碱草属植物进行了大规模的种间杂交和杂种F1减数分裂染色体配对行为的分析。结果表明各物种之间有不同程度的杂交亲合力,杂交结实率在各杂交组合之间有较大的变异(在4．8％-100％之间);但各物种之间的杂种F1完全不育。证明各物种之间形成了明显的生殖隔离。种间杂种F1减数分裂中期-I染色体配对分析的结果进一步表明,StY基因组随各披碱草属物种地理分布的不同而有不同程度的分化。来自同一分布区(如东亚或西亚分布区之内)物种的StY基因组分化程度较低,但来自不同分布区(如东亚和西亚)物种之间相同的StY基因组具有显著的分化。表明地理隔离对含StY基因组物种的分化起到了十分重要的作用。通过对种间和种内杂种F1的减数分裂异常现象和染色体配对频率变化规律的分析,作者认为细胞学水平的变化,如基因组同源性的分化和染色体结构的变异等都在杂种后代与亲本之间产生生殖隔离并逐渐形成新物种的进化过程中起到了积极的作用。     

鹅观草属、披碱草属、猬草属和仲彬草属物种的RAMP分析及系统学意义

对鹅观草属、披碱草属、猬草属和仲彬草属4属23个物种进行了RAMP分析。结果表明属间变异极大,多态性极高。31个引物组合产生的286条DNA扩增片段均具有多态性。聚类分析显示鹅观草属、披碱草属、猬草属和仲彬草属物种各自聚为一类;Roegneria alashanica、R．elytrigioides和R．magnticaespes聚类在一起;猬草属的模式种Hystrix patula与披碱草属物种聚类在一起,而Hystrix duthiei和H．longearistata单独聚为一类;形态相似、染色体组相同、地理分布一致的物种聚类在一起。本研究结果基本上同形态学和细胞学研究结果相吻合,将鹅观草属、披碱草属和仲彬草属作为属分类等级处理比较恰当,而猬草属的系统地位有待进一步确认。RAMP标记可作为评价多年生小麦族物种遗传多样性和亲缘关系的一种分子标记技术。     

中国披碱草属一新记录种——定结披碱草

本文报道了采自西藏定结县的披碱草属一中国新记录种,即定结披碱草（Elymus duthiei(Melderis) G. Singh）。该新记录种形态上与假花鳞草（E. anthosachnoides(Keng) Á. Löve ex B. R. Lu）和光穗披碱草（E. glaberrimus(Keng & S. L. Chen) S. L. Chen）相似,但与前者的差异在于秆的高度和直径、节的数目、叶片宽度、小穗大小及被毛类型,与后者的区别在于分布、秆高度、小穗被毛程度和芒的长度不同。本文提供了定结披碱草的生境照、精细解剖照、描述和分布。     

小麦族披碱草属、鹅观草属和猬草属模式种的C带研究

采用改良的Giemsa C带技术,分析了小麦族披碱草属、鹅观草属和猬草属模式种的染色体C带带型。Elymus sibiricus、Roegneria caucasica和Hysrix patula的染色体在Giemsa C带带型上存在明显的差异,显示了这3个属模式种的物种特异性。3个模式种的Giemsa C带核型表明,C带带纹主要分布在染色体的末端和着丝粒附近,而中间带相对较少。对E.sibiricus、R.caucasica和H.patula的St、H、Y染色体组C带带型与其它物种的St、H、Y染色体组C带带型的差异进行了讨论。     

披碱草与新麦草属间杂种的细胞遗传学研究

将澳大利亚披碱草(Elymus scabervar.scaber,2n=6x=42,StYW)和华山新麦草(Psathyrostachys huas-hanica,2n=2x=14,Ns)进行属间杂交,成功获得杂种F1。分析亲本及其杂种F1的形态特征、繁育特性及花粉母细胞减数分裂染色体配对行为发现:杂种F1形态特征介于父母本之间,分蘖数等农艺性状超过双亲;花粉完全不育,结实率为0。亲本减数分裂染色体配对正常,但杂种F1花粉母细胞在减数分裂中期I染色体几乎没有配对,其构型为:27.31Ⅰ 0.01Ⅱ(环) 0.32Ⅱ(棒) 0.01Ⅲ,C值仅为0.01。以上结果表明:澳大利亚披碱草的StYW染色体组与华山新麦草的Ns染色体组间无同源性,它们之间的亲缘关系甚远。     

披碱草属及其近源属植物种子胚乳细胞多样性研究

披碱草属不仅是小麦、大麦等作物的重要基因库,也是优良牧草的重要组成部分。胚乳是麦类作物种子的重要组成部分,其重量占籽粒重量在90%以上。胚乳特性是一个相对稳定的遗传性状,可以将胚乳特性作为植物分类和系统关系的一个指标。胚乳细胞特征作为植物的一类微形态特征,在麦类植物系统分类与进化研究中具有一定的价值。该研究对小麦族的6个披碱草属(Elymus)物种、2个拟鹅观草属(Pseudoroegneria)物种、1个大麦属(Hordeum)物种和2个冰草属(Agropyron)物种,共4属11份材料的胚乳细胞特征进行解剖观察并测量相关指标。结果表明:(1)不同属、种的植物种子胚乳细胞之间存在丰富的多样性,属间差异大于属内种间差异;(2)同样具有P染色体组的Agropyron cristatum和A.mongolicum与同样具有St染色体组的Pseudoroegneria libanotica和P.spicata各自在细胞形状和大小上的差异很小;(3)不同物种的胚乳细胞在大小、形状和数量上均表现出差异,但不能很好地反映属以及基因组间的差异,研究结果为揭示披碱草属植物的系统关系提供了胚乳细胞方面的证据,同时也为利用该属植物改良麦类作物品质积累资料。     

利用RAPD分析披碱草属、鹅观草属和猬草属模式种的亲缘关系

利用随机扩增多态性DNA（RAPD）技术对小麦族披碱草属、鹅观草属和猬草属3个属的模式种进行了基因组DNA多态性分析。42个引物产物的290条谱带中,257条（88.62%)表现出多态性,说明披碱草属、鹅观草属和猬草属3个属的模式种间具有丰富的遗传多样性。利用290个RAPD标记,计算材料间Nei氏遗传相似性系和遗传距离,在NTSYS程序中利用UPGMA进行聚类。结果表明,Elymus sibiricus种不同居群间的遗传差异较小,遗传距离在0.097-0.180之间。E.sibiricus,Roegneria caucasica和Hystrix patula的种间遗传差异明显,遗传距离在0.458-0.605之间。H.patula与E.sibiricus的亲缘关系较近。R.caucasica与E.sibiricus的亲缘关系较远。     

根据叶表皮微形态特征试论新麦草属、芒麦草属和三柄麦属间的系统关系

观察了禾本科新麦草属、芒麦草属和三柄麦属主要代表种的叶片表皮形态学特征,总结了三属植物叶表皮结构的异同,探讨了叶表皮特征的分类学意义。同时,根据三属植物叶表皮性状的演化趋势,分析了各属的演化关系和系统位置。结果表明,新麦草属最原始,芒麦草属较进化,三柄麦属最高级;新麦草属可能直接派生了较进化的芒麦草属,并在芒麦草属的基础上进而产生了最高级的三柄麦属。三柄麦属、芒麦草属和新麦草属的这一系统关系同它们外部形态上三联小穗的演化趋势是相互印证的。     

利用PE构建免疫毒素

利用ＰＥ构建免疫毒素蒋欣黄华梁（中国科学院遗传研究所,北京１００１０１）ＰＥａｎｄＰＥ－ｄｅｒｉｖｅｄＲｅｃｏｍｂｉｎａｎｔＩｍｍｕｎｏｔｏｘｉｎｓＪｉａｎｇＸｉｎＨｕａｎｇＨｕａｌｉａｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｎｅｔｉｃｓ,ＣｈｉｎｅｓｅＡｃ...     

窄颖仲彬草生物系统学研究

窄颖仲彬草Ｋｅｎｇｙｉｌｉａ ｓｔｅｎａｃｈｙｒａ（Ｋｅｎｇ） Ｊ．Ｌ． Ｙａｎｇ ,Ｙｅｎ ｅｔ Ｂａｕｍ 是分布于我国西部的一种多年生六倍体植物。将其与犬草Ｅｌｙｍｕｓ ｃａｎｉｎｕｓ（Ｌ．） Ｌ．, 鹅观草Ｒｏｅｇｎｅｒｉａ ｋａｍｏｊｉ Ｏｈｗｉ, 糙毛仲彬草Ｋ．ｈｉｒｓｕｔａ （Ｋｅｎｇ） Ｊ．Ｌ．Ｙａｎｇ,Ｙｅｎ ｅｔ Ｂａｕｍ ３ 个种进行了杂交。对亲本及杂种Ｆ１ 代花粉母细胞减数分裂中期Ｉ染色体配对行为进行了观察。减数分裂平均构型分别为： Ｅ． ｃａｎｉｎｕｓ×Ｋ． ｓｔｅｎａｃｈｙｒａ２３－７９ Ⅰ＋ ５－２０ Ⅱ＋ ０－２７Ⅲ; Ｒ．ｋａｍｏｊｉ ×Ｋ．ｓｔｅｎａｃｈｙｒａ１８－２３ Ⅰ＋ １１－６８ Ⅱ＋ ０－０６ Ⅲ＋ ０－０６ Ⅳ; Ｋ．ｈｉｒｓｕｔａ ×Ｋ．ｓｔｅｎａｃｈｙｒａ４－８３Ⅰ＋ １７－３１ Ⅱ＋ ０－５５ Ⅲ＋ ０－２０ Ⅳ＋ ０－０２ Ⅴ。根据以上结果, 结合种的形态特征, 窄颖仲彬草应从鹅观草属Ｒｏｅｇｎｅｒｉａ Ｃ． Ｋｏｃｈ 拟冰草组ＰａｒａｇｒｏｐｙｒｏｎＫｅｎｇ 中组合到仲彬草属Ｋｅｎｇｙｉｌｉａ Ｙｅｎ ｅｔ Ｙａｎｇ。     

植物减数分裂染色体配对与染色体组分析的研究进展

简要介绍了植物减数分裂染色体配对研究.综述了减数分裂染色体配对研究在鉴定异源易位系、确定多倍体物种类型、分析物种间亲缘关系和物种的染色体组来源及探讨杂种不育的细胞遗传学机制等诸多方面的应用进展.分析了影响染色体配对的主要因素,如配对控制体系、遗传背景和外界环境条件等,并展望了染色体配对研究与其他技术结合在染色体组分析中的应用前景.     

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。     

鹅观草和簇毛麦属间杂种的形态学和细胞遗传学研究

通过幼胚离体拯救培养,成功地获得鹅观草Roegneria kamoji Ohwi(2n=6x=42,StStHHYY)和簇毛麦Dasypyrum villosum(L．)Candargy(2n=2x=14,VV)属间杂种,对这两个种及其杂种F_l的形态学、繁育学和减数分裂配对行为进行了研究。结果表明：(1)鹅观草和簇毛麦形态差异极大,杂种F1的形态特征介于父母本之间;(2)杂交结实率低,为11．63％;经幼胚组织培养,获2株杂种苗;杂种F_l高度不育,表明亲本间存在极强的生殖隔离,是独立的生物学种;(3)杂种F_l体细胞染色体数目为稳定的28条,减数分裂中期I染色体配对很低,其构型为：26．72Ⅰ+0．62Ⅱ+0．02Ⅲ。表明鹅观草的St、H、Y染色体组与簇毛麦的V染色体组部分同源性很低,它们的亲缘关系较远。     

长芒猬草与华山新麦草属间杂种的形态学和细胞学研究

为研究长芒猬草Hystrix duthiei ssp．longearistata的染色体组成,将其与华山新麦草Psathyrostachyshuashanica进行了人工杂交,获得杂种F₁。对亲本及杂种F₁,花粉母细胞减数分裂染色体配对行为、繁育特性和形态特征进行了比较分析。结果表明：杂种F₁的许多形态特征介于父母本之间,花粉完全不育,结实率为0;杂种F₁花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对较高,55.12％的细胞形成5个或6个二价体,其构型为：9.83Ⅰ+5.46Ⅱ+0.07Ⅲ,C-值为0.57。以上结果表明H．duthiei ssp．Longearistata含有Ns染色体组。本文还讨论了Hystrix与Leymus的关系。     

Meiotic pairing in hybrids between tetraploid Triticale and related species: new elements concerning the chromosome constitution of tetraploid Triticale

Summary Two F5 strains of tetraploid triticale (2n= 4x=28), obtained from 6x triticaleX2 rye progenies, were crossed with diploid and tetraploid rye, some durum and bread wheats, and various 8x and 6x triticale lines. Meiosis in the different hybrid combinations was studied. The results showed that the haploid complement of these triticales consists of seven chromosomes from rye and seven chromosomes from wheat. High frequencies of PMCs showing trivalents were observed in hybrids involving the reference genotypes of wheat and triticale. These findings proved that several chromosomes from the wheat component have chromosome segments coming from two parental wheat chromosomes. The origin of these heterogeneous chromosomes probably lies in homoeologous pairing occurring at meiosis in the 6x triticaleX2x rye hybrids from which 4x triticale lines were isolated. A comparison among different hybrids combinations indicated that the involvement of D-genome chromosomes in homoeologous pairing is quite limited. In contrast, meiotic patterns in 4x triticale X 2x rye hybrids showed a quite high pairing frequency between some R chromosomes and their A and B homoeologues.     

Production and cytogenetics of hybrids of Triticum aestivum x Leymus innovatus

Summary Hybrid plants were obtained between Triticum aestivum (2n=6x=42, AABBDD) and Leymus innovatus (2n=4x=28, JJNN) at a frequency varying from 0.4% to 1.2% of the pollinated florets. Improvement of the embryo culture medium resulted in a higher frequency of embryo rescue. Eight of ten hybrids had the expected chromosome number of 35 (ABDJN). Meiotic analysis indicated that there was no homology between the genomes of the two species. Two hybrids had only 28 chromosomes. Comparison of chromosome pairing between the two types of hybrids suggested that Leymus innovatus carries genes that affect chromosome pairing and behavior. The relatively high occurrence of spontaneous doubling in the meiocytes of these hybrids may indicate that backcrossing of the hybrids to wheat should be possible, although frequent chromosome irregularities observed in the meiocytes of the hybrids may decrease the probability of success of this step, which is essential to the process of gene transfer from L. innovatus to wheat.Contrib. no. 366