萝卜与甘蓝属间杂种基因组原位杂交分析

用基因组原位杂交方法（Genomic in situ hybridization, 简称GISH）研究了萝卜( Raphanus sativus,2n=18,RR)和甘蓝（Brassica oleracea , 2n=18, CC）属间杂种F1减数分裂过程。结果表明杂种体细胞染色体组成为RC,2n=18,但花粉母细胞有三种不同类型：1. RC,2n=18, 终变期染色体平均配对构型为14.87Ⅰ+1.20Ⅱ+0.04Ⅲ+0.06Ⅳ, 染色体配对主要发生在萝卜和甘蓝染色体之间, 后期Ⅰ9条萝卜染色体主要以5/4和6/3的分离比移向两极, 所形成配子的染色体数目和组成均不平衡,配子败育; 2. RRCC,4n=36, 终变期染色体形成18个二价体,后期Ⅰ染色体均衡分离,形成RC不减数配子;3. RRCC缺体,4n=30－34, 少数萝卜染色体丢失,形成的配子具有全套的甘蓝染色体和部分萝卜染色体。     

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。     

八倍体小偃麦与天蓝偃麦草杂交F1染色体组构型

首次获得麦草8号、麦草9号、远中2号八倍体小偃麦与天蓝偃麦草的属间杂种,杂交当代结实率为31.49%,39.28%和10.41%。杂种F1表现为两亲的中间型,植株高大、繁茂,穗长20~30 cm,小穗数25~30个,多年生,抗寒,在哈尔滨冬季无覆盖条件下可安全过冬。对F1植株进行减数分裂行为观察,结果发现,染色体配对不正常,单价体频率高,出现多价体。杂种F1减数分裂中期I染色体配对构型分别为:9.5Ⅰ+16.98Ⅱ+0.27Ⅲ、13.6Ⅰ+14.01Ⅱ+0.87Ⅲ、11.2Ⅰ+16.8Ⅱ+0.08Ⅲ。二价体数变动在13~18间、单价体数变动在11~17间、多价体变动在0.08~0.87间,二价体多数是棒状二价体,推测两亲有一对部分同源关系染色体组,其余为非同源染色体组,但有的染色体间有部分同源关系。小麦5B染色体上Ph基因可能受到E组染色体的抑制。     

甘蓝型油菜与蓝花子远缘杂交及双二倍体的合成研究

甘蓝型油菜品种奥罗×蓝花子杂种Ｆ-１,平均配对构型为１２．１Ⅰ＋６．５３Ⅱ＋０．４１Ⅲ＋０．１８Ⅳ＋０．１８Ⅴ,Ａ、Ｃ染色体组与Ｒ染色体间存在配对,它们之间具有一定的同源性。在甘蓝型油菜与蓝花子的杂种Ｆ-１代中,存在一种染色体不配对的减数分裂类型。这一类型中有少量可形成平衡的不减数配子。提供了油菜与蓝花子远缘杂种回交结实的细胞学根据。在ＭＳ＋０．２ｍｇ／ＬＮＡＡ＋３ｍｇ／ＬＢＡ＋１ｇ／Ｌ秋水仙碱＋３０ｇ／Ｌ蔗糖＋８ｇ／Ｌ琼脂的培养基中,接种甘蓝型油菜奥罗与蓝花子的杂种Ｆ-１进行加倍处理,经快速繁殖后,获得大量的染色体数为２ｎ＝５６的双二倍体幼苗。上述双二倍体自交结实,在减数分裂中绝大多数细胞形成２８个二价体,个别形成２６个二价体和１个四价体。上述技术在油菜与蓝花子远缘杂交中首次解决了用常规方法不易获取远种杂种稳定双二倍体的难题。甘蓝型油菜品种Ａｌｔｅｘ×蓝花子杂种Ｆ-１代,长时间的快速繁殖后,出现了染色体丢失和加倍,有形成１９条染色体的配子回复到甘蓝型油菜染色体组成的趋势。在油菜远缘杂种中发现了类似于球茎大麦远缘杂种中染色体丢失的现象。     

鹅观草属——人工合成双二倍体(2n=10x=70)的细胞学及育性的研究

本文对缘毛鹅观草(Roegneria pendulina)、鹅观草(R.tsukushiensis var.transiens)及其人工合成杂种F_1、双二倍体进行了细胞学,育性等的分析和研究。结果表明双亲的减数分裂,花粉育性和结实性均正常,杂种F_1的减数分裂不规则且完全不育;当代双二倍体的染色体数目为70,其减数分裂构型为:6.04 Ⅰ+26.21 Ⅱ+1.52 Ⅲ+1.59 Ⅳ+0.02 Ⅴ:第二代双二倍体的染色体数目为70,个别植株为69,减数分裂构型分别为:4.16 Ⅰ+27.33 Ⅱ+0.50 Ⅲ+2.16 Ⅳ和4.79 Ⅰ26.26 Ⅱ+1.13 Ⅲ+2.13 Ⅳ。与期望染色体配对模式相比,双二倍体中二价体出现的频率有明显增大的趋势。在减数分裂AⅠ和AⅡ分别观察到数目不定的落后单价体,大部份的四分体中出现了微核。双二倍体的育性得到了很大程度的恢复,其花粉可染色性及结实率分别为54.4％和64.0％。     

鹅观草属——人工合成双二倍体(2n=10x=70)的细胞学及育性的研究

本文对缘毛鹅观草（Roegneria pendulina）、鹅观草（R.tsukushiensis var.transiens）及其人工合成杂种F1、双二倍体进行了细胞学,育性等的分析和研究。结果表明双亲的减数分裂,花粉育性和结实性均正常,杂种F1的减数分裂不规则且完全不育;当代双二倍体的染色体数目为70,其减数分裂构型为:6.04 Ⅰ+26.21 Ⅱ+1.52 Ⅲ+1.59 Ⅳ+0.02 Ⅴ:第二代双二倍体的染色体数目为70,个别植株为69,减数分裂构型分别为:4.16 Ⅰ+27.33 Ⅱ+0.50 Ⅲ+2.16 Ⅳ和4.79 Ⅰ26.26 Ⅱ+1.13 Ⅲ+2.13 Ⅳ。与期望染色体配对模式相比,双二倍体中二价体出现的频率有明显增大的趋势。在减数分裂AⅠ和AⅡ分别观察到数目不定的落后单价体,大部份的四分体中出现了微核。双二倍体的育性得到了很大程度的恢复,其花粉可染色性及结实率分别为54.4％和64.0％。     

Ogura细胞质雄性不育紫菜苔×萝卜属间杂种F1的获得及细胞遗传学研究

以Ogura细胞质雄性不育紫菜苔(AA,2n＝20)为母本,以不同萝卜品种(RR,2n＝18)为父本进行杂交,获得了大量的属间杂种.杂种F1幼苗在低温下子叶及真叶均不缺绿.以红萝卜为父本获得的杂种F1植株叶柄、叶脉呈紫红色;以白萝卜为父本获得的杂种F1植株叶柄、叶脉不呈紫红色.所有的杂种F1植株都开白花,蜜腺正常,雄配子高度不育,但是雌配子具有部分育性.杂种F1花粉母细胞的染色体数目为预期的2n＝19,染色体平均配对构型为15.53+1.34+0.25+0.01,多数染色体以单价体的形式存在,但也有一些二价体、三价体甚至四价体,最多达到6+3+1,参加配对的染色体数达到13条,表明A染色体组和R染色体组具有一定的同源性.对该杂种的遗传及育种意义进行了讨论.     

Ogura细胞质雄性不育紫菜苔×萝卜属间杂种F_1的获得及细胞遗传学研究

以Ogura细胞质雄性不育紫菜苔(AA, 2n＝20)为母本,以不同萝卜品种(RR,2n＝18)为父本进行杂交,获得了大量的属间杂种.杂种F1幼苗在低温下子叶及真叶均不缺绿.以红萝卜为父本获得的杂种F1植株叶柄、叶脉呈紫红色;以白萝卜为父本获得的杂种F1植株叶柄、叶脉不呈紫红色.所有的杂种F1植株都开白花,蜜腺正常,雄配子高度不育,但是雌配子具有部分育性.杂种F1花粉母细胞的染色体数目为预期的2n＝19,染色体平均配对构型为15.53+1.34+0.25+0.01,多数染色体以单价体的形式存在,但也有一些二价体、三价体甚至四价体,最多达到6+3+1,参加配对的染色体数达到13条,表明A染色体组和R染色体组具有一定的同源性.对该杂种的遗传及育种意义进行了讨论.     

Hystrix patula与Pseudoroegneria libanotica属间杂种的细胞学研究

为研究猬草Hystrixpatula的染色体组组成,进行了H.patula与Pseudoroegnerialibanotica的人工杂交,获得杂种F1,观察了亲本和杂种F1花粉母细胞减数分裂染色体配对行为。杂种F1染色体配对较高,84%的细胞形成7个或7个以上二价体,其构型为6.08Ⅰ+7.48Ⅱ,C-值为0.69。结果表明,H.patula含有St染色体组。     

中间锦鸡儿(caranaga intermedia)染色体变异研究

对中间锦鸡儿(caranaga intermedia)种子根尖染色体进行检测,统计分析了染色体数目和结构变异类型.核型分析结果表明中间锦鸡儿正常核型为2n=2x=16=14m+2sm,还发现了核型公式为2n=2x=16+1B=1st+9m+2sm+1m(sAT)+1sm(SAT)+2m(SAT)+1B;核型公式为2n=2x=16+1B=6sm+8m+2m(SAT)+IB;以及核型公式为2n=2x=15=7sm+8m的变异类型.本研究首次发现了中间锦鸡儿存在B染色体和中间随体,此外还发现存在单体植株.随体具有个体差异,有中间随体和端部随体两种,且无论个体间和个体内B染色体均存在数目和结构的多态性.对其中120粒种子根尖染色体结果统计分析.发现具有15条染色体的植株占0.83%;具有16条染色体的植株占89.17%;具有17条染色体的植株占3.3%;具有18条染色体的植株占2,5%,其中有一个体中多于的一条染色体始终呈点状;19条染色体的植株占1.67%,5条多于染色体的占0.83%,而多余染色体条数在1～3之间变动的植株占1.67%.     

Access and Identification of Intergeneric Hybrid Between Brassica juncea×Crambe abyssinica

An intergeneric hybrid between Brassica juncea (L.) Coss. x Crambe abyssinica Hochst. ex R. E. Fries was obtained for the first time through routine method combined with embryo rescue. The inductivity of hybrids was 2.1%. In many respects the Fl hybrid resembled either its maternal or paternal parent br both. Consequenfiy, retarded growth, wrinkled leaves and rudimentary anthers in Fl plant were observed. Fl pollen varied in size and 10% ~ 15% were of the paternal pollen type,i.e. ,4-colpate. Fl pollen viability was low and 12% ~ 25% of pollens was viable, with a mean of 18.5%. The chromosome number of Fl somatic cell was 63 which was intermediate between the two parents. Most of pollen mother cells had 63 chromosomes. Analysis of isozymes further confirmed that the F1 hybrid combined the paternal characteristic bands.     

芥菜型油菜与海甘蓝属间杂种的获得与鉴定

通过常规杂交,结合胚胎挽救方法,获得“泸州四棱油菜”(Brassica juncea(L.)Coss.)与海甘蓝(Crambe abyssinica Hochst.ex R.E.Fries)的属间杂种,杂种的诱导率为2.1％。杂种F_1形态分别倾向于双亲之一或介于双亲之间,后期发育延迟,叶子皱缩。F_1的花粉大小变幅很大,同时还具有父本的4沟花粉类型,占10％～15％;花粉育性很低,通过荧光素二醋酸酯(FDA)测定,有活力的花粉平均为18.5％。F_1体细胞染色体数为63,介于双亲染色体数之间,花粉母细胞具有63~I。采用聚丙烯酰胺垂直凝胶电泳,杂种F_1代的同工酶具有父本的特征酶带,这进一步说明杂种的正确性。     

Cytogenetic characterization and fae1 gene variation in progenies from asymmetric somatic hybrids between Brassica napus and Crambe abyssinica.

Sexual progenies of asymmetric somatic hybrids between Brassica napus and Crambe abyssinica were analyzed with respect to chromosomal behavior, fae1 gene introgression, fertility, and fatty-acid composition of the seed. Among 24 progeny plants investigated, 11 plants had 38 chromosomes and were characterized by the occurrence of normal meiosis with 19 bivalents. The other 13 plants had more than 38 chromosomes, constituting a complete chromosomal set from B. napus plus different numbers of additional chromosomes from C. abyssinica. The chromosomes of B. napus and C. abyssinica origin could be clearly discriminated by genomic in situ hybridization (GISH) in mitotic and meiotic cells. Furthermore, meiotic GISH enabled identification of intergenomic chromatin bridges and of asynchrony between the B. napus and C. abyssinca meiotic cycles. Lagging, bridging and late disjunction of univalents derived from C. abyssinica were observed. Analysis of cleaved amplified polymorphic sequence (CAPS) markers derived from the fae1 gene showed novel patterns different from the B. napus recipient in some hybrid offspring. Most of the progeny plants had a high pollen fertility and seed set, and some contained significantly greater amounts of seed erucic acid than the B. napus parent. This study demonstrates that a part of the C. abyssinica genome can be transferred into B. napus via asymmetric hybridization and maintained in sexual progenies of the hybrids. Furthermore, it confirms that UV irradiation improves the fertility of the hybrid and of its sexual progeny via chromosomal elimination and facilitates the introgression of exotic genetic material into crop species.     

普通小麦与鹅观草属间杂种F1及BC1的分子细胞遗传学、育性和赤霉病抗性研究

通过胚拯救, 成功获得鹅观草Roegneria kamoji (2n=6x=42, SSHHYY)和普通小麦中国春Triticum aesti-vum (2n=6x=42, AABBDD)的正反交属间杂种F1, 并对这些杂种F1及其BC1的形态学、减数分裂配对行为、育性和赤霉病抗性进行研究。结果表明, (鹅观草×中国春)F1和(中国春×鹅观草)F1的形态介于双亲之间。杂种F1花粉母细胞减数分裂中期I染色体构型分别为40.33I + 0.78II + 0.03III和40.40I + 0.79II 。杂种F1高度雄性不育, 用中国春花粉与其回交可获得BC1代种子。(鹅观草×中国春) F1×中国春BC1植株的染色体数目主要分布在55~63之间, 单价体较多, 植株高度不育; (中国春×鹅观草)F1×中国春BC₁植株染色体数目也主要分布在55~63之间, 但其中部分植株拥有整套小麦染色体且能正常配对、分离, 可形成部分可育花粉粒, 能收到少量自交结实种子。在 (鹅观草×中国春)F1中有1株穗型趋向中国春, 其染色体数目为2n=63, 经染色体分子原位杂交(GISH)检测, 含有42条小麦染色体和21条鹅观草染色体。该杂种F1在减数分裂中期I平均每个花粉母细胞有26.40I+18.30II, 但植株高度雄性不育, 用中国春花粉回交能收到BC₁种子。(鹅观草×中国春) F₁ (2n=63)×中国春BC₁的染色体数目主要分布在40~59之间, 其中的外源染色体已经逐渐减少, 虽然该BC₁的穗型已接近中国春, 但仍然高度不育。赤霉病抗性鉴定结果显示, 所有杂种F1及大部分BC₁对赤霉病均表现出较好的抗性。     

A novel intergeneric hybrid in the Triticeae: Triticum aestivum x Psathyrost achys juncea

Summary Two hybrid embryos of intergeneric origin between Triticum aestivum cv Fukuho (2n=6x=42, AABBDD) and Psathyrostachys juncea (2n=2x=14, NN) were successfully rescued. One hybrid plant had the expected chromosome number of 28 (ABDN), whereas the second plant had 35 chromosomes. The average meiotic chromosome pairing in the 35-chromosome hybrid was 21.87 univalents + 6.38 bivalents + 0.11 trivalents + 0.009 quadrivalents, which indicates that two copies of the N genome were present. Chromosome pairing in the 28-chromosome hybrid was low (1.35 bivalents), and pointed out the lack of homology between the wheat genomes and the P. juncea genome. These new hybrids showed some necrosis and chlorosis, which caused severe floral abortion in the plant that had 35 chromosomes. These problems became gradually less severe after 18 months.Contrib. no. 372     

十字花科10属种与油菜萝卜胞质不育系杂交的花粉萌发情况观察

对10属种十字花科植物与油菜萝卜胞质不育系杂交时花粉在柱头上粘合、萌发、花粉管伸长等情况进行观察。结果表明：（1）海甘蓝花粉粒粘合较难;（2）48 h内无瓣焊菜〖WTBX〗(Rorippa dubia)〖WTBX〗、毛果诸葛菜(Orychophragmus violaceus)、桂竹香(Cheiranthus cheiri)、海甘蓝(Crambe abyssinica)花粉管的伸长受阻于花粉萌发启动之时,花粉壁内形成胼胝质塞;播娘蒿、紫罗兰、荠菜花粉管伸长但未进入乳突细胞;芝麻菜花粉管进入乳突细胞而未进入柱头,‘浠水白’(Brassica campestris)、蓝花子有花粉管进入柱头及花柱而未进入胚囊。     

普通小麦与鹅观草属间杂种F1及BC1的分子细胞遗传学、育性和赤霉病抗性研究

通过胚拯救, 成功获得鹅观草Roegneria kamoji (2n=6x=42, SSHHYY)和普通小麦中国春Triticum aesti-vum (2n=6x=42, AABBDD)的正反交属间杂种F1, 并对这些杂种F1及其BC1的形态学、减数分裂配对行为、育性和赤霉病抗性进行研究。结果表明, (鹅观草×中国春)F1和(中国春×鹅观草)F1的形态介于双亲之间。杂种F1花粉母细胞减数分裂中期I染色体构型分别为40.33I + 0.78II + 0.03III和40.40I + 0.79II 。杂种F1高度雄性不育, 用中国春花粉与其回交可获得BC1代种子。(鹅观草×中国春) F1×中国春BC1植株的染色体数目主要分布在55~63之间, 单价体较多, 植株高度不育; (中国春×鹅观草)F1×中国春BC₁植株染色体数目也主要分布在55~63之间, 但其中部分植株拥有整套小麦染色体且能正常配对、分离, 可形成部分可育花粉粒, 能收到少量自交结实种子。在 (鹅观草×中国春)F1中有1株穗型趋向中国春, 其染色体数目为2n=63, 经染色体分子原位杂交(GISH)检测, 含有42条小麦染色体和21条鹅观草染色体。该杂种F1在减数分裂中期I平均每个花粉母细胞有26.40I+18.30II, 但植株高度雄性不育, 用中国春花粉回交能收到BC₁种子。(鹅观草×中国春) F₁ (2n=63)×中国春BC₁的染色体数目主要分布在40~59之间, 其中的外源染色体已经逐渐减少, 虽然该BC₁的穗型已接近中国春, 但仍然高度不育。赤霉病抗性鉴定结果显示, 所有杂种F1及大部分BC₁对赤霉病均表现出较好的抗性。     

甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂种的减数分裂观察

在甘蓝型油莱与诸葛菜属间杂种细胞减数分裂中,观察到两种类型的染色体分离方式。第一种,细胞内的３１条染色体呈两组分离,其中１９条染色体至细胞一极,１２条染色体至另一极;且在两极的染色体进行分裂,产生４个核,两个具有１９条染色体,另两个具有１２条染色体。故杂种细胞通过这种染色体分离方式,可同时产生具有１９与１２条染色体的两类配子。杂种细胞内发生的这种染色体行为,极有可能与来自两个亲本种的染色体组相关;即在细胞两极的１９与１２条染色体分别来自甘蓝型油菜与诸葛菜。第二种,在后期Ｉ至末期Ｉ,花粉母细胞内以６个二价体形式出现的１２条染色体被落后在赤道板附近,而被排斥在末期核之外。这些落后二价体很有可能来自诸葛菜。因此,在杂种细胞减数分裂中,来自两个亲本种的染色体组被分开。文中还对染色体组分开的遗传意义等进行了讨论。     

Alteration of chromosome behavior and synchronization of parental chromosomes after successive generations in Brassica napus x Orychophragmus violaceus hybrids.

In an earlier study, the progenies of intergeneric hybrids Brassica napus (2n = 38) x Orychophragmus violaceus (2n = 24) were investigated in successive generations (F1-F4) for the cytological phenomenon of parental genome separation during mitotic and meiotic division. In the present study, inbred lines (F5-F8) derived from 1 such hybrid were characterized for morphology, chromosome pairing behaviour, and genome composition. One F5 plant (2n = 31) with slightly yellow petals and 12:19 and 15:16 segregation ratios in its pollen mother cells (PMCs) produced F6 plants with distinct morphological characteristics and wide variations in fertility and chromosome numbers (2n = 25-38). F7 and F8 lines with distinctive morphology and wide ranges in chromsome numbers were established. In PMCs of F7 plants from 4 F6 plants, 0-12 labelled chromosomes from O. violaceus, which predominantly appeared as bivalents, were identified by genomic in situ hybridization. They behaved synchronously with B. napus chromosomes during meiotic division. The results provide molecular cytogenetic evidence of the inclusion of O. violaceus chromosomes in the original hybrids and the cytology in the hybrids documented earlier. They also show that chromosome behaviour was altered and the parental chromosomes became synchronized after successive generations.