多倍体植物及多倍体在农业实践上的意义

人类在很早以前就开始了无意识的选种工作,选取了最能满足人类需要的各种植物。但是在长期的农业生产过程中,人类不是根据多倍体,也不是根据细胞核里的染色体的数目进行人工选择的,而是根据具有大而品质优良的果实、种子、块根、块茎、花等器官选择了许多在品质上产量上都很好的作物和鲜艳而美丽的花卉,因而就无意识的栽培了许多自然发生的多倍体植物,多倍体类型无论在品质上和产量上大致都比二倍体类型要好。但是人类所选择和栽培的并不全都是多倍体。     

植物同源多倍体耐盐性研究进展

多倍化是高等植物进化最重要的动力之一,多倍体植物由于基因组组成以及基因表达方面的变化,通常会表现出不同的生理现象,多倍体的抗性优于其同源二倍体祖先。土壤盐碱化和次生盐渍化是影响农作物生产的重要因素,严重制约着我国农业的可持续发展。同源多倍体植物耐盐能力较强,是作物遗传改良的重要种质资源,了解其耐盐机理对培育耐盐品种具有重要意义。本文从与盐胁迫相关的耐盐性进化、生理生化水平、细胞结构和分子层面等多角度总结了植物同源多倍体盐胁迫研究进展,并以作者所在研究团队培育出的多倍体西瓜为例讨论了多倍体抗逆性研究存在的问题及未来的发展方向,以期为多倍体抗逆优势机理研究提供参考。     

多倍体生物研究进展

多倍体是含有3套或3套以上完整染色体组的生物体,在动植物中广泛存在,是物种发生的一种重要方式.近年来的动植物基因组测序结果及相关分子系统学、生物信息学的研究,支持物种在演化过程中经历过全基因组复制的观点.多倍体的稳定性依赖于其形成后发生的基因组快速重组和基因表达调控的变化;多倍体的形成及其二倍体化过程是物种长期演化过程中的重要组成部分.多倍体可通过多种方式形成,其中,通过远缘杂交形成能产生不减数配子的杂交生物体,导致其后代染色体加倍,是快速、高效的形成多倍体的途径之一.可育多倍体的形成不仅促进了物种间的遗传物质交流,丰富了物种多样性,而且为多倍体育种奠定了基础.对多倍体生物的研究不仅具有重要的理论意义,而且有重要的应用价值.动植物多倍体育种在生产上的应用带来了显著的经济效益和社会效益.     

禺毛茛复合体及其近缘种多倍体分析

利用细胞学及系统进化方法,分析了禺毛茛复合体及其近缘种的多倍体现象,以及多倍体对植物物种形成、形态、生态及生理等方面的影响。结果表明:禺毛茛复合体及其近缘种的多倍体现象突出,多倍体在形态上更为粗壮、生态分布上范围更大、生理上由于基因组的相容性水平提高而使得植株的适应性及抗逆性增强。     

普通小麦7B染色体两类低拷贝专化DNA序列的特性

研究表明 ,多倍体小麦基因组中存在一类低拷贝、染色体专化的DNA序列 ,其在多倍体形成时常表现出不稳定性。这类序列被认为在异源多倍体的建立和稳定中起着关键作用。为进一步研究这一问题 ,对通过染色体显微切割从普通小麦 (TriticumaestivumL .)中分离的 5个 7B染色体专化DNA序列的特性进行了研究。以这些序列为探针对大量的多倍体小麦和它们的二倍体祖先物种进行了Southern杂交分析。结果表明 ,这些序列可被分为两种类型 :其中的 4个序列与所有的多倍体物种均杂交 ,但是在二倍体水平上 ,它们却只与和多倍体小麦B基因组紧密相关的物种杂交 ,这说明这些序列是在二倍体物种分化以后产生的 ,然后垂直传递给多倍体 ;其中的 1个序列与所有的二倍体及多倍体物种均杂交 ,暗示在多倍体形成后这些序列从A和D基因组中消除了。用这一序列分别与一个人工合成的六倍体和四倍体小麦进行Southern杂交的结果表明 ,序列消除是一个迅速的事件而且很可能与这些序列的甲基化状态有关。认为这些低拷贝的染色体专化序列对于多倍体形成后部分同源染色体之间的进一步分化起着重要作用。     

普通小麦7B染色体两类低拷贝专化DNA序列的特性

研究表明, 多倍体小麦基因组中存在一类低拷贝、染色体专化的DNA序列, 其在多倍体形成时常表现出不稳定性.这类序列被认为在异源多倍体的建立和稳定中起着关键作用.为进一步研究这一问题, 对通过染色体显微切割从普通小麦( Triticum aestivum L.)中分离的5个7B染色体专化DNA序列的特性进行了研究.以这些序列为探针对大量的多倍体小麦和它们的二倍体祖先物种进行了Southern杂交分析.结果表明, 这些序列可被分为两种类型:其中的4个序列与所有的多倍体物种均杂交, 但是在二倍体水平上, 它们却只与和多倍体小麦B基因组紧密相关的物种杂交, 这说明这些序列是在二倍体物种分化以后产生的,然后垂直传递给多倍体; 其中的1个序列与所有的二倍体及多倍体物种均杂交, 暗示在多倍体形成后这些序列从A和D基因组中消除了. 用这一序列分别与一个人工合成的六倍体和四倍体小麦进行Southern杂交的结果表明, 序列消除是一个迅速的事件而且很可能与这些序列的甲基化状态有关. 认为这些低拷贝的染色体专化序列对于多倍体形成后部分同源染色体之间的进一步分化起着重要作用.     

小麦分蘖发生的一些特性及其在生产中的应用

分蘖是禾本科作物的特殊分枝过程。禾本科作物的分枝,极大多数是在接近地面处的茎节上发生,使一个植株形成簇生状。并在此处产生很多不定根。这种现象与一般植物的分枝状态不同,特称之为分蘖。不同作物的分蘖能     

芸苔属植物油菜的新种合成及其细胞遗传学研究——Ⅳ.欧洲油菜与其两个基本种间的染色体组替代工程研究

本试验设计了一种染色体组替代工程的方法,使欧洲油菜(Brassica napus,aacc,2n=38)与其两个基本种矮油菜(B.campestrts,áá,2n=20)和甘蓝(B.oleracea,2n=18)的两种染色体组之间同时进行替代,并使替代种的染色体数能够较快地稳定下来。试验系分两条途径同时进行的,结果都获得了染色体组的替代种;但似以途径Ⅰ为较好。所得两种替代种的染色体数,基本上已回复到欧洲油菜四倍体的水平上。这种染色体组替代工程的方法,有可能应用到其它异源多倍体作物上去。因而,这似乎可为异源多倍体作物的种间远缘杂交育种开辟一条新的途径。     

植物多倍体化中基因组和基因表达的变化

多倍体化在植物进化的历史过程中频繁发生, 对新物种的形成产生了很大影响。伴随着多倍体化, 植物在基因组和基因表达上发生了复杂的变化, 包括染色体数目变化、染色体重组、基因沉默、基因的非加性表达和表观遗传等变化。该文对多倍体化引起的这些变化及其相应的机理进行了综述, 以期为了解多倍体化中植物新表型的产生机理和在进化中的意义提供参考。     

华东农业科学研究所作物生理研究室工作报告

一、作物生理研究室的成立本所食用作物系与特用作物系,解放后在稻麦棉三种作物上分别开始了春化处理或阶段分析的工作。由于业务发展的需要,即就该两系原来联合组成的生理遗传研究室的基础上于1953年9月调配和充实一定的人员与设备,单独建立为作物生理研究室,进行主要作物的发育生理及营养生理研究,作为选种与栽培的理论基础。     

两个具多倍体减数分裂稳定性的多倍体水稻品系的选育

多倍体化是植物进化的主要途径之一, 主要的粮棉油作物大都是多倍体, 它们在倍性增加的同时, 带来产量成倍增长. 在自然进化启示下, “利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻”是一个新途径. 但结实率低是一个制约多倍体水稻育种发展的瓶颈问题. 根据蔡得田等人提出的育种战略, 把研究重点放在类Ph基因材料选育上. 通过几年的籼粳杂交和回交选择与检测, 选育出2个具有多倍体减数分裂稳定性(polyploid meiosis stability, PMeS)的多倍体水稻品系PMeS-1, PMeS-2. 其选育过程包括亲本选择、杂交或复合杂交、连续回交、染色体加倍、多倍体鉴定、结实性选择、自交稳定成品系等7个步骤. 多倍体减数分裂稳定性的特性则通过减数分裂行为观察和高结实性杂交测定来确定. PMeS-1和PMeS-2都为粳型品系. 它们具有3个显著特点: 一是自身结实率较高, 超过65%; 二是与许多籼稻、粳稻多倍体品种杂交产生结实率高(>70%)、优势强的杂交后代; 三是表现出减数分裂稳定性, 即花粉母细胞减数分裂前期主要以二价体和四价体配对, 极少出现高价体、单价体和三价体, 中期很少出现落后染色体, 后期和末期未见微核. 而对照品系Dure-4X花粉母细胞减数分裂表现异常, 前期较高频率出现高价体、单价体和三价 体, 中期高频率出现落后染色体, 后期和末期有微核出现. 本研究建立了一种多倍体水稻选育的基本体系, PMeS品系选育方法与一般二倍体品系比较有三点不同, 即染色体加倍、多倍体检测 和高结实性检验. 利用PMeS品系基本上解决了多倍体水稻结实率低这个长期困扰多倍体水稻育种的难题, 为广大育种学家利用这种基因材料选育多倍体水稻新品种提供了良好的条件.     

稻属多倍体的研究历史及存在问题

稻属Oryza隶属于禾本科Poaceae稻亚科Oryzoideae稻族Oryzeae, 包括20多个种, 其中近1/2的种类为异源多倍体植物。这些多倍体不但数量多而且涉及BC、CD、HJ和HK等多种染色体组构成, 广泛分布于热带亚洲、非洲、大洋洲和拉丁美洲。由于具有重要的经济和理论研究价值, 稻属植物一直在植物学研究中备受瞩目。相应地, 稻属多倍体植物的研究也积累了丰富的资料。本文通过回顾以往对稻属植物的研究历史, 特别关注有关多倍体的研究, 结合我们最近的研究总结了稻属多倍体分类和系统发育关系研究的最新进展, 同时对稻属多倍体研究中存在的问题及未来研究方向进行了讨论。     

多倍体植物的表观遗传现象

表观遗传现象是指基因表达发生改变但不涉及DNA序列的变化, 它存在于许多植物的多倍体化过程中,而且能够在代与代之间传递。表观遗传变异包括基因沉默、DNA甲基化、核仁显性、休眠转座子激活和基因组印记等方面。这种现象可能是由于基因组间的相互作用直接诱发基因沉默或基因表达改变所致;也可能由DNA甲基化之外的组蛋白编码的改变引起;或者与甲基化不足、染色质重组或转座子激活等有关。表观遗传变异在提高基因表达的多样性,引起遗传学和细胞学上的二倍化,以及促进基因组间的相互协调等方面起着重要作用。文章综述了植物多倍体化过程中的表观遗传现象及其在多倍体植物基因组进化中的作用,并在此基础上提出了今后在这方面的研究途径。     

动物中的多倍体

多倍性是植物界的一种普遍现象已为广大生物学者所熟知。然而多倍性在动物中则非常少见,这里举一些动物多倍体的事例,供大家参考。昆虫中的多倍体昆虫中多倍性现象十分罕见,而又总是与孤雌生殖     

水稻早世代稳定718群体的获得及分析

水稻早世代稳定现象是近年来发现的一种特殊现象,其中多个早世代稳定群体是在利用来自水稻双胚苗中的多倍体与不同二倍体材料杂交得到的。本实验利用一自然突变的多倍体,与二倍体水稻太平369杂交,F1代大部分为非整倍体,其中5株为二倍体,收取这5株二倍体上的种子,种下得到F2群体且定名为718群体。该群体田间观察整齐一致,经过对田间调查数据和微卫星结果的分析,表明该群体为一早世代稳定群体。     

水稻早世代稳定718群体的获得及分析

水稻早世代稳定现象是近年来发现的一种特殊现象,其中多个早世代稳定群体是在利用来自水稻双胚苗中的多倍体与不同二倍体材料杂交得到的。本实验利用一自然突变的多倍体,与二倍体水稻太平369杂交,F_1代大部分为非整倍体,其中5株为二倍体,收取这5株二倍体上的种子,种下得到 F_2群体且定名为718群体。该群体田间观察整齐一致,经过对田间调查数据和微卫星结果的分析,表明该群体为一早世代稳定群体。     

植物多倍体诱导育种研究进展

概述了多倍体中领域中多倍体产生途径,特征、特性及鉴定方法等研究现状,展望了植物多倍体诱导育种的应用和发展前景。     

基于低拷贝核基因GBBSI的禺毛茛复合体系统进化研究

禺毛茛多倍体复合体及其近缘种系统进化关系复杂,杂交与多倍化现象同时存在。该复合体内高倍性植物的形成及扩散过程仍需进一步研究。首次克隆了毛茛属植物低拷贝核基因颗粒结合型淀粉合成酶 I (GBBSI )基因,并利用其构建禺毛茛多倍体复合体及其近缘种的系统进化树和网状进化关系,进而证明其适合于研究毛茛属植物种下系统发育研究。结果表明：匍枝毛茛与多倍体复合体关系密切,参与了该多倍体复合体的起源和进化;禺毛茛起源于茴茴蒜和卷喙毛茛,扬子毛茛起源于茴茴蒜和匍枝毛茛;在该类群中茴茴蒜是个关键种,它在多倍体复合体中可能起着枢纽基因组的重要作用。     

绞股蓝属的染色体研究

报道了葫芦科绞股蓝属（Ｇｙｎｏｓｔｅｍｍａ Ｂ１．）８种共２０个居群的染色体数目,分别为２ｎ＝２２,３３,４４,６６,８８多倍体现象极为普遍。两个亚属;绞股蓝亚属（Ｓｕｂｇｅｎ．Ｇｙｎｏｓｔｅｍｍａ）和喙果藤亚属（Ｓｕｂｇｅｎ．Ｔｒｉｏｓｔｅｌｌｕｍ）的染色体基数均为Ｘ＝１１,并结合该属植物形态特征、繁殖方式和地理分布,对普遍出现的多倍体现象进行了讨论。     

同源四倍体铁皮石斛的生长及多糖积累

通过秋水仙素诱导铁皮石斛多倍体,以外观形态、气孔、染色体数目筛选多倍体植株,分析多倍化对铁皮石斛多糖累积及生长的影响。结果表明,同源四倍体铁皮石斛茎、叶及原球茎的多糖含量分别是二倍体的1.31、1．83及1．95倍,但生长速度显著或极显著低于对照。ISSR分析显示,同源四倍体植株产生较明显的基因变异。