小麦杀配子染色体单体附加系CS-2C的DNA甲基化变异分析

本研究利用MSAP方法检测普通小麦中国春(CS)、中国春-杀配子染色体2C单体附加系(CS-2C单体附加系)的DNA甲基化变异,探究DNA甲基化与杀配子染色体的关系。结果表明,CS-2C单体附加系5'-CCGG位点的胞嘧啶甲基化水平(45.33%)高于CS(40.35%),其中全甲基化率与半甲基化率均有所升高。与CS相比,CS-2C单体附加系的5'-CCGG位点发生了明显的胞嘧啶甲基化模式变异,以胞嘧啶甲基化升高为主,其中CG位点甲基化变异幅度高于CHG位点甲基化变异幅度。通过对甲基化差异片段进行测序鉴定,结果显示部分差异片段与普通小麦Sukkula-like转座子等具有高度同源性。由此推测,转座子可能在杀配子作用机制中起作用。本研究为揭示杀配子染色体的分子机制奠定了基础。     

利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱导小麦-华山新麦草染色体易位的研究

小麦(Triticum aestivum)种质24-3-1是通过染色体工程手段获得的一个高抗条锈病的小麦-华山新麦草二体异附加系。为了提高其遗传稳定性,促进华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)优异基因的有效利用,对24-3-1进行甲基磺酸乙酯(ethylmethylsulfone,EMS)化学处理来诱导易位系。本研究利用细胞学和基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)对其M2进行鉴定和易位系的筛选,并分析了不同EMS浓度对小麦-华山新麦草染色体易位的诱导效应。结果显示,在930个M2单株中共检测出了61个含有小麦-华山新麦草易位染色体的植株,易位频率为6.56%。其中7个单株检测出含有1条易位染色体,5个单株检测出含有1条易位染色体+1条华山新麦草染色体,20个单株检测出含有2条易位染色体,3个单株检测出含有3条易位染色体,26个单株检测出含有4条易位染色体。根尖细胞学观察和基因组原位杂交证明,含有2条易位染色体的单株为小麦-华山新麦草易位系;含有4条易位染色体的单株为小麦-华山新麦草易位-易位附加系。1.0%EMS为诱导小麦-华山新麦草染色体易位的最适浓度。本研究不仅为小麦特殊遗传材料的建立提供了重要的基因资源,同时也为小麦育种提供了新的种质。     

小麦背景中披碱草部分染色体的FISH鉴定

为了建立小麦背景中粗穗披碱草(Elymus trachycaulus)和纤毛披碱草(Elymus ciliaris)染色体的跟踪鉴定方法,本研究利用寡聚核苷酸Oligo-pSc119.2-1和Oligo-pTa-535-1为探针的双色荧光原位杂交(FISH)和以(GAA)₈为探针的单色FISH,分别对4个小麦-粗穗披碱草附加系和5个小麦-纤毛披碱草附加系染色体进行分析。结果发现,经与小麦FISH核型比对后,建立了可用于追踪小麦背景中粗穗披碱草1S^t、5H^t、6H^t和7H^t染色体的标准FISH核型;而纤毛披碱草S^c和Y^c染色体FISH信号较弱。FISH检测发现,小麦-粗穗披碱草1S^t附加系自交自发变成了1S^t(1BS·3BL)代换系,且在其染色体组中检测到了一对T1BL·3BS易位染色体,同时发现5AS端部寡聚核苷酸Oligo-pSc119.2-1序列发生了删除。另外,在小麦-粗穗披碱草5H^t附加系中发现2B染色体短臂末端删除现象,形成了2B-del和2BS-4AS·4AL易位染色体,而另一条2B和4A为正常的完整染色体。这种染色体结构重排事件表明,部分小麦-远缘物种附加系细胞学并不稳定,因此,繁种前后应对材料进行单株细胞学鉴定。上述小麦-粗穗披碱草染色体结构变异体的获得,为研究染色体结构重排与基因转录表达和表型变化的关系提供了研究基础。     

分子标记和辐射技术在小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位系创建中的应用

为了打破小麦抗赤霉病育种种质资源狭窄的局限,丰富抗赤霉病遗传材料,本研究通过对中国春-长穗偃麦草二体异代换系DS7E/7A与扬麦16杂交后代进行辐射诱变,以产生小麦-长穗偃麦草易位系选择群体,并结合赤霉病抗性鉴定和长穗偃麦草染色体特异分子标记辅助选择,最终获得了5个小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位单株,创建了一条有效获得小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位系的技术路线。小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位系的成功创建不仅为小麦抗赤霉病育种提供了重要的中间材料,也将为小麦近缘种的抗赤霉病研究和利用提供理论与实践参考。     

小麦-鹅观草易位系T7A/1Rk#1的选育与鉴定

将小麦-鹅观草del1Rk#1L二体添加系的花粉用10 Gy 60Co γ射线照射处理,给小麦中国春授粉,获得杂种。综合利用C-分带、GISH、顺次C带/45SrDNA-FISH和顺次GISH/45SrDNA-FISH等分子细胞遗传学技术在M2代筛选和鉴定出1个涉及小麦7A和鹅观草1Rk#1染色体的相互易位染色体系,并获得1Rk#1染色体的1个45SrDNA位标,该位标和其对应的红色GISH-带纹能够特异地识别1Rk#1染色体短臂。对M2代群体染色体组成分析和测交分析表明,两条易位染色体在后代中以共分离方式成对出现,且易位通过雌配子的传递率高于雄配子。综合2004、2005和2006 3年的赤霉病抗性鉴定结果表明：该易位系对赤霉病表现部分抗病,但抗性表现在不同年份、不同地点有差异。试验还证明花粉辐射是诱导小麦-外缘物种染色体易位的有效方法。     

小麦-顶芒山羊草2M染色体系的鉴定与评价

为了研究小麦-顶芒山羊草新种质材料的染色体组构成及开发其在育种中的利用价值,本研究利用分子标记和荧光原位杂交对小麦-顶芒山羊草杂交新种质进行鉴定,并通过小麦主要病害生理小种接种和农艺性状调查等方法对鉴定的材料进行综合评价。分子标记和原位杂交结果显示,所鉴定材料分别为小麦-顶芒山羊草2M附加系、2M(2D)代换系、2AS-2ML.2MS易位系和2DS-2ML.2MS易位系;抗病性鉴定结果表明,含2M染色体的材料均高抗小麦条锈病,其小麦亲本则高感条锈病,表明2M染色体上可能含有抗条锈病新基因;农艺性状调查分析结果表明,2M染色质导入小麦,可影响其小穗数、穗粒数和穗粒重等产量性状。因此,在创制和利用抗条锈病的小麦-顶芒山羊草2M染色体小片段易位系时,应加强对上述农艺性状的考察,并利用当前主栽品种进行回交改良。本研究鉴定出的抗条锈病小麦-顶芒山羊草2M染色体系丰富了小麦抗病基因库,为小麦育种提供了新抗源。     

小麦中国春背景下长穗偃麦草Ee染色体组特异AFLP及STS标记的建立

为建立长穗偃麦草Ee染色体组特异的分子标记,以普通小麦中国春、中国春-长穗偃麦草二体代换系、附加系为材料,用5对AFLP引物进行分析,共筛选出28个分布于1Ee-7Ee 7个染色体特异的AFLP标记,经PAGE凝胶电泳后回收、克隆和测序,并根据测序结果设计PCR特异引物,成功地将AFLP标记E-ATC/M-CGTA341bp, E-ATT/M-CTAG265bp, E-AAT/M-CCAG139bp和E-ATT/M-CTAG205bp转化为实验结果稳定、操作更简单的STS标记。利用获得的STS标记对5个长穗偃麦草居群和8个小麦品种进行了鉴定。结果表明其可以在长穗偃麦草居群中被检测到,但在其它小麦背景中检测不到。表明这些标记可以用于小麦-长穗偃麦草异源附加系和代换系中长穗偃麦草遗传物种的检测。     

辐射诱导荆州黑麦染色体1R结构变异的研究

以60Co γ射线(12Gy)辐照普通小麦辉县红-荆州黑麦染色体1R二体添加系花粉,并授粉给辉县红,获得153粒辐射杂种M₁代种子。以Fluorescein-12-dUTP标记的荆州黑麦基因组DNA为探针,对其中33粒M₁代种子根尖细胞有丝分裂中期染色体进行GISH(genomic in situ hybridization)分析发现,23粒种子中的荆州黑麦1R染色体未发现明显变化,而另外10粒均发生了小麦和黑麦染色体易位,变异率为30.30%。电离辐射诱发产生的易位类型包括相互易位、大片段易位、小片段易位、整臂易位及端体等。这些易位染色体涉及1R染色体11个易位断点,其中位于长臂4个,短臂6个,位于着丝粒区1个,说明电离辐射可有效诱发目标染色体系列结构变异,为染色体缺失作图、重要性状基因定位和培育仅具目标基因的小片段易位提供了可能。     

小麦-长穗偃麦草矮秆种质系的鉴定及遗传分析

矮源是进行小麦矮化育种的基础。本研究对2个小偃麦矮秆种质系31505-1和31505-2进行了分子鉴定和遗传分析。结果表明,31505-1和31505-2是2个不同的矮秆小偃麦易位系,31505-1中易位的偃麦草染色体片段位于2D染色体;对矮秆小偃麦种质系与不同株高材料杂交后代的株高和节间长度进行了分析,发现2个种质系的后代致矮率可达16%~23%,其株高的降低主要由节间长度的变化引起的,其中倒2节间与株高的变化相关性最高。本研究对拓宽小麦矮秆种质资源基础具有一定意义。     

小麦×玉米诱导小麦单倍体的形态学及细胞学鉴定

为了鉴定小麦(Triticum aestivum L.)×玉米(Zeamays L.)产生的杂种子代的单倍性,采用形态学和细胞学鉴定相结合的方法对杂种幼胚及胚拯救产生的植株进行表型分析与染色体记数。结果表明,小麦×玉米诱导的杂种子房内均无胚乳,仅在少数子房内观察到1个游离的球形幼胚,这些幼胚发育成植株后在花期花药退化或花粉败育,这一特征可作为小麦×玉米杂交后代单倍性的形态学标记。研究同时表明,杂种子代植株体细胞染色体数目为2n=21,在整个染色体组中无可同源配对的成对染色体,并且未发现玉米染色体,结合麦族植物染色体基数x=7的特点,确定该杂种子代为小麦单倍体(三元单倍体),这是小麦×玉米杂交后代单倍体鉴定最重要的细胞学标记。文中同时对小麦×玉米杂交后代单倍体鉴定的重要性,及与以前相关研究结果的差异进行了讨论。     

Chromosome N-banding polymorphism in Aegilops geniculata Roth

The chromosome morphology and the variation in the N-band distribution along the chromosomes were studied in 13 accessions of the wild wheat Aegilops geniculata Roth (2n=28, genome formula UUM°M°). The karyotype consisted of four metacentric, five submetacentric, three subtelocentric, and two satellited pairs of chromosomes. The N-banding technique stained differentially all 14 chromosome pairs. The most prominent bands were observed near the centromeres and in the intercalary regions of both arms. Telomeric bands were found in only seven chromosomes. All chromosomes produced a specific banding pattern, permitting their identification. Polymorphism for presence or absence of particular bands was observed among the different accessions. The variable bands were located predominantly at the terminal and subterminal chromosome regions, and were also unevenly distributed over chromosomes. This polymorphism resulted in up to eight distinct banding pattern variants for each of the Ae. geniculata chromosomes. Each accession in this study showed a unique overall karyotype, sharing 0 to 8 chromosomes of identical banding pattern with the other accessions. A generalized idiogram of Aegilops geniculata is presented.     

双壳贝类染色体标本制备技术的优化

本研究以牡蛎、咬齿牡蛎鳃细胞为材料,采用PHA处理法、低温同步化法及活体去壳法进行预处理,制作成染色体标本;以马氏珠母贝、企鹅珍珠贝担轮幼虫为材料,采用PHA促繁殖获取胚胎法,制作胚胎染色体标本。对不同时间不同处理方式获得牡蛎染色体分裂相比例、PHA促繁殖获取胚胎法获得马氏珠母贝染色体分裂相比例进行统计。结果发现,PHA处理法在24h时能获取最多分裂相（3．50‰）,低温同步化法在72h时能获得最多分裂相（2．20‰）,活体去壳法始终保持较高分裂相比例（3．60‰）,PHA促繁殖获取胚胎法获得最大分裂相比例（10．00‰）。4种方法都能获得理想的中期分裂相数目。其中,低温同步化法缺点是温度难控制、预处理时间长;活体去壳法易导致贝类死亡;PHA促受精获取胚胎法缺点是胚胎的获取受繁殖季节限制。PHA处理法预处理时间短、获取分裂相数目多,无疑是贝类成体染色体制备的最好的方法。同时,PHA也为贝类人工繁殖提供了一种更为有效的手段。     

毛百合根尖染色体Giemsa C-带分析

本研究利用Giemsa C-带方法对毛百合（Lilium dahuricum Ker-Gawl）根尖染色体进行了分析。研究结果表明毛百合试管苗的染色体倍性变异丰富,染色体倍性变异包括二倍体（2n=2×=24）、三倍体（2n=3×=36）、四倍体（2n=4×=48）到六倍体（2n=6×=72）。对二倍体毛百合的C-带结果进行分析,其带型公式为：2n=2×=24=2CI＋＋2CI＋T＋T＋＋6I＋2I＋＋2I＋＋2I＋T＋＋2I＋T＋＋2I＋T＋＋2T＋＋2T＋。每条染色体上都显示出显著的特征带,而且带纹的深浅差异明显。强带主要集中在长短臂上。因此,GiemsaC-带方法可以将毛百合（L.dahuricum）的每条染色体区分开。     

细胞非对称分裂与姐妹染色体非随机分离研究进展

细胞非对称分裂与染色体非随机分离一直是生命科学研究领域的热点,细胞非对称分裂包含形态学非对称分裂与功能性非对称分裂,对于生命世代延续与维持个体组织功能完整意义重大.近年来,在生殖细胞与干细胞研究领域,对于细胞非对称分裂现象的研究取得了一些新的进展,这些进展有助于理解和认识细胞非对称分裂的形成及其调控机制.哺乳动物卵母细胞成熟过程中非对称分裂(形成较大体积的卵子和较小体积的极体)是形态学非均等分裂的代表;而损伤所诱发的干细胞的增殖则是细胞功能性非对称分裂的代表,这一过程所产生的两个后代细胞尽管形态近似,但是具有不同的命运与功能,一个留在原来微环境中继续维持干细胞特性,另外一个则分化成为功能性细胞,替代坏损细胞的功能.细胞在形态学与功能性的非均等分裂,其根源都是细胞核物质的选择性分离.果蝇(Drosophilamelanogaster)的精巢组织可在体外进行活体显微观察,能够对精原干细胞的细胞非对称分裂与姐妹染色体分离的实时观察研究,近年来细胞非对称分裂与姐妹染色体分离的研究结果主要来自果蝇.本文结合近年来关于果蝇精原干细胞的姐妹染色体的非对称分离的研究,对细胞非对称分离的假说、研究手段及其可能的调控机制等进行回顾总结,希望能为该领域的未来发展提供一些思路与借鉴.     

静宁葫芦巴染色体制片及核型分析

以采自静宁的葫芦巴为材料,研究了1 mol/L的盐酸在60 ℃下的不同解离时间对根尖染色体制片的影响,并确定染色体数目和进行核型分析。结果表明,静宁葫芦巴根尖最佳解离时间为2.0～2.5 min。染色体数为16,核型公式为2n＝2x=16=8m+8sm(2SAT),臂比值变化在1.07～2.88,平均臂比为1.926,随体在第6对染色体短臂上,核型类别为2A。     

秋水仙碱诱导粗皮桉花粉染色体加倍研究

目前自然界仍未发现天然多倍体桉树的存在,建立人工诱导桉树未减数2n花粉技术体系对于推进桉树的多倍体种质创制及遗传改良的意义重大。本研究以粗皮桉为对象,探究其花蕾发育与小孢子母细胞减数分裂进程的特点,并对不同发育阶段花蕾施加秋水仙碱处理,诱导粗皮桉花粉染色体加倍。结果表明,待观察到小孢子母细胞减数分裂开始后48 h,即处于细线期至粗线期的花蕾占比最高时,在靠近花序位置的花枝上切口并导入0.5%浓度的秋水仙碱溶液处理6 h的效果最佳,人工诱导2n花粉的有效诱导率达到31.34%。诱导获得的粗皮桉2n花粉较普通单倍性花粉的形态差异显著。本研究揭示了粗皮桉花蕾发育与小孢子母细胞减数分裂的时序性关系,建立了基于花蕾着生位置和发育时数,即时判别粗皮桉小孢子母细胞减数分裂时期的方法,明确了采用秋水仙碱溶液处理诱导粗皮桉花粉染色体加倍的最佳时机和处理条件,为进一步开展桉树多倍体种质创新工作奠定了重要基础。     

蓝粒小麦4Ag染色体的显微分离与鉴定

本研究采用显微分离技术从蓝粒小麦(Triticum aestivum L.(2n=6x=42)×Thinopyrum ponticum Liu &Wang(2n=10x=70))根尖细胞中期分裂相中分离出具有4Ag染色体形态特征的单条染色体,对分离后的细胞进行原位杂交(FISH),结果显示细胞中所剩的和显微分离到的单条染色体均为4Ag染色体.利用Sau3A接头介导的PCR方法对分离出的单条4Ag染色体进行体外扩增,扩增的DNA片段大小约为200～2 000 bp,主要集中在250～750 bp之间.以DIG-dUTP标记的蓝粒基因组DNA为探针,与该扩增产物进行Southern杂交,结果表明显微分离出的染色体得到了有效的扩增.利用该分离染色体的PCR扩增产物为探针,对蓝粒小麦进行原位杂交,证明显微分离的染色体体外扩增片段确实来源于4Ag染色体.本研究拓宽了染色体显微分离的范围,为构建4Ag染色体文库和克隆位于该染色体上的重要农艺性状基因提供了新途径.     

半夏根尖染色体压片技术研究

半夏根尖染色体压片效果受多重因素制约,为方便半夏染色体倍性鉴别、染色体计数,探索适用于半夏的根尖压片技术选取半夏根尖为材料,采用植物染色体常规压片法,对预处理液、预处理时间、固定时间、染色液以及染色时间5个主要参数进行一系列的筛选优化。结果表明,在半夏根尖压片过程中,用0.002 mol/L 8-羟基喹啉溶液预处理3 h,卡诺氏固定液固定20.0 h,60 ℃水浴,1 mol/L盐酸酸解10 min,45%醋酸软化20 min,最后用改良石炭酸复红染液染色20 min,压片效果显著,染色体清晰可辨,可用于半夏染色体观察研究。     

60Coγ对春兰根状茎染色体倍性及相关酶活性的影响

本试验以春兰茎尖诱导的根状茎为材料,用60Coγ急性辐照后,研究比较了辐照对诱芽情况、染色体倍性及细胞色素氧化酶（COD）、过氧化物酶（POD）、淀粉酶（AMY）、酯酶（EST）酶活性的影响。结果显示：（1）大于10Gy的γ射线辐照抑制了根状茎的芽诱导及增殖;（2）低剂量辐照（≤7 Gy）处理的部分根状茎出现超二倍体现象,高剂量辐照（≥10 Gy）处理则均出现亚二倍体现象;（3）处理根状茎中的EST酶活性均高于对照,POD和AMY活性在低剂量（≤7 Gy）时高于对照,而COD酶活性在高剂量（≥10 Gy）时高于对照。研究表明,7-10 Gy为临界剂量,可作为春兰根状茎辐照诱变的适宜剂量。