三种黑麦种质的染色体FISH核型分析

为了解黑麦染色体的FISH核型特点,本研究使用Oligo-pSc119.2-2、Oligo-pSc200和Oligo-pSc250探针对3种黑麦(MAD黑麦, WR7黑麦和C718黑麦)染色体进行了双色FISH分析,结果发现3份黑麦的7对染色体上,Oligo-pSc119.2-2红色信号强且丰富,广泛分布于染色体端部及中部等。Oligo-pSc200和Oligo-pSc250绿色信号强,主要位于染色体端部及近端部。3份黑麦每条染色体的Oligo-pSc119.2-2信号分布较为相似,但是Oligo-pSc200和Oligo-pSc250信号的差别较大。MAD黑麦和WR7黑麦染色体上的Oligo-pSc200和Oligo-pSc250信号比C718黑麦多且强。MAD黑麦和WR7黑麦的FISH核型较为相似,它们与C718黑麦的差别较大。通过本试验了解到3份黑麦的FISH核型之间存在遗传多样性,建立了3份黑麦的FISH核型,这将有助于该种质在麦类作物遗传育种上的利用和深入研究。     

顶芒山羊草特异寡核苷酸探针开发和oligo-FISH核型构建

栽培小麦近缘物种顶芒山羊草(Aegilops comosa, 2n=2x=14, MM)是小麦改良的三级基因库。为准确鉴定顶芒山羊草M基因组染色体或染色体区段,本研究利用二代测序获得顶芒山羊草M基因组序列信息,从中鉴定出16条可能的特异卫星重复序列。根据这些序列设计12个寡核苷酸(oligo)探针进行oligo-FISH,结果表明,其中10个探针可在顶芒山羊草染色体上产生明显的杂交信号。对探针特异性分析发现, 5个探针仅在顶芒山羊草染色体上产生杂交信号,在小麦染色体上未观察明显杂交信号,可作为顶芒山羊草特异探针鉴定小麦背景中的顶芒山羊草染色体。选择在顶芒山羊草染色体上信号分布丰富的3个探针(oligo-pAc89、oligo-pAc148、oligo-pAc225)组成探针套ONPS#AC1,结合利用本实验室根据小麦D亚基因组开发的寡核苷酸探针库,构建了顶芒山羊草的oligo-FISH核型。本研究构建的FISH核型可以准确识别顶芒山羊草各条染色体,为挖掘、转移和利用顶芒山羊草优异基因提供了快速准确的鉴定手段。     

小伞山羊草与硬粒小麦和偏凸山羊草的细胞学鉴定

利用小伞山羊草作母本,分别与硬粒小麦和偏凸山羊草进行杂交,得到杂种F1。花粉母细胞观察结果表明,小伞山羊草与硬粒小麦的杂种F1中期染色体为21I;小伞山羊草与偏凸山羊草的杂种F1中期染色体为3Ⅱ＋15I。研究证明了小伞山羊草与硬粒小麦和偏凸山羊草杂种的真实性。为进一步将小伞山羊草中的有利基因向普通小麦转移提供了新的育种材料。     

普通小麦贵紫麦1号染色体的FISH核型分析

采用FISH(荧光原位杂交)技术,分析普通小麦贵紫麦1号染色体的FISH核型特点,为贵紫麦1号在小麦新品种选育上的应用提供参考。结果表明,贵紫麦1号包括21对染色体,pAs 1红色探针信号主要分布在A组和D组染色体上,pSc 119.2-1绿色探针信号则主要分布在B组染色体上;根据贵紫麦1号染色体上这2种探针的分布特征,可以准确辨识每条染色体。贵紫麦1号与硬粒小麦(AABB)在2A、5A、2B、3B及5B染色体上表现出pSc 119.2-1信号分布差异,与节节麦(DD)在染色体1D、4D及5D上也存在信号分布差异,与中国春(AABBDD)在2A、5A、6B、1D及7D染色体上的信号也各有不同,说明DNA重复序列在不同小麦材料之间具有多态性。     

硬粒小麦染色体的FISH核型分析

采用FISH(荧光原位杂交)技术,分析硬粒小麦(Sauwne 20)染色体的FISH核型特点,为该种质在小麦新品种选育上的应用提供参考。结果表明,Sauwne 20包括14对染色体,Oligo-pTa 535-2红色探针信号主要分布在A组染色体上,而B组染色体上主要分布着明亮丰富Oligo-pSc 119.2-1绿色探针信号;根据这2种探针在Sauwne 20染色体上的分布特点,可以将其不同染色体进行准确地一一鉴别。Sauwne 20与中国春普通小麦的A组和B组染色体的FISH核型基本相似,但又有一定的差别,不同小麦材料间DNA重复序列表现出遗传多样性。     

小麦与山羊草双二倍体抗病性的研究与利用

本文报道了波斯小麦与粗山羊草(5个品系),小伞山羊草和卵穗山羊草双二倍体及其亲本的抗叶锈和白粉病鉴定结果。粗山羊草对叶锈的抗性受波斯小麦品系 PS 5(不抗叶锈)的抑制,在双二倍体中不能表现。小伞山羊草和卵穗山羊草对叶锈的抗性不受波斯小麦的影响,能在双二倍体中充分表达。以对白粉病免疫的波斯小麦为母本与免疫的山羊     

波斯小麦与山羊草杂种F_1自然形成双二倍体的细胞遗传学研究(摘要)

在小麦与山羊草杂交中发现,波斯小麦品系Pss与粗山羊草、卵穗山羊草、小伞山羊草、顶芒山羊草以及钩刺山羊草的杂种F_1具有可育性,自交产生一批小麦—山羊草双二倍体。对波斯小麦×粗山羊草杂种F_1的细胞学研究表明,可育性是由于杂种F_1以两种途径形成了未减数配子。1.一部分花粉母细胞第一次分裂消失,只发生第二次分裂。     

ph1b、ph2a、ph2b基因在小麦与卵穗山羊草、小伞山羊草、离果山羊草F1杂种中的作用

迄今为止,仅Sharma等1986年研究报道了phlb基因诱导小麦与离果山羊草F₁杂种染色体配对作用,但没有在离果山羊草及其它山羊草中发现染色体配对促进基因或抑制基因,尚无phlb基因诱导小麦与卵穗山羊草F₁及ph2a、ph2b基因诱导小麦与这3个山羊草F₁染色体配对作用的报道。Farooq等1990年报道易变山羊草不同品系影响F₁染色体配对。     

野大麦的分子核型分析

以野大麦(Hordeum brevisubulatum L.)为材料,采用荧光原位杂交技术,以5 SrDNA、45 SrDNA及重复序列pAs 1和pSc 119.2为探针,与野大麦染色体标本进行原位杂交,通过观察探针在染色体上标记的位置、标记信号的强弱,对野大麦染色体组进行核型分析。结果表明,5 SrDNA位于第10号和第14号染色体的短臂上;45 SrDNA位于第6号、第10号、第11号、第12号、第13号、第14号染色体的短臂上;pAs 1 DNA的荧光信号大部分出现在染色体的端部,部分出现在着丝粒区域;pSc 119.2的荧光信号出现在第7号和第14号染色体短臂的顶端,第10号染色体一条短臂的顶端,另一条染色体可能顶端缺失导致没有出现pSc 119.2荧光信号。核型公式为2 n=4 x=28=28 m(12 SAT),核型类型属于1 A型,核型不对称系数为57.227%。     

基于荧光原位杂交技术分析沙地云杉及近缘种核型

利用小麦45S r DNA为探针,对沙地云杉及其近缘种红皮云杉与白杄进行荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)鉴定,分析三种云杉染色体上45S r DNA的分布,并进行核型分析。结果表明:白杄染色体上有5对信号位点,其核型公式为2n=24=22m(6sc)+2sm;红皮云杉有6对信号位点,核型公式为2n=24=20m(4sc)+4sm;沙地云杉信号位点为7对,核型公式为2n=24=22m(6sc)+2sm。三种云杉染色体类型大多为亚中部着丝粒染色体,核型均为1A型,且白杄与红皮云杉的核型更为原始;较强的信号位点主要位于次缢痕处,沙地云杉与白杄的FISH核型模式更为接近,说明白杄与沙地云杉其亲缘关系较红皮云杉更近。     

基于寡核苷酸探针套painting的中国春非整倍体高清核型及应用

基于寡核苷酸探针套painting的染色体鉴定技术简单、经济和高效, 可以促进小麦品种及亲缘物种染色体识别和变异体鉴定, 提高染色体工程效率。我们前期开发了寡核苷酸探针套, 包含pAs1-1、pAs1-3、AFA-4、(GAA)₁₀和pSc119.2-1共5个探针。本研究通过一次荧光原位杂交(FISH), 对源于17个非整倍体的18份材料分析发现, 其中14个染色体组成正确, 可以清晰识别相应的缺体、四体和端体。还构建了基于寡核苷酸探针套涂染的、能准确识别3个基因组和7个部分同源群染色体的高清核型, 发现4个非整倍体发生变异, 其中从N5BT5D中鉴定出一个可能的小片段相互易位系T6AS·6AL-6DL和T6DS·6DL-6AL。进一步对7个地方品种、10个栽培品种(系)和1个人工合成小麦分析, 发现15条染色体存在多态性, 涉及6条B组(除4B)、5条A组(除1A和3A)和4条D组(1D、2D、4D和7D)染色体, 可以清晰识别我国小麦生产上广泛应用的3种易位类型(T1RS·1BL、T6VS·6AL及相互易位T1RS·7DL和T7DS·1BL), 省去了基因组原位杂交(GISH)程序。另外, 对5个亲缘物种分析发现, 该探针套可以识别栽培一粒小麦、硬粒小麦Langdon、荆州黑麦、长穗偃麦草(2n=2x=14)全部和中间偃麦草30条染色体, 并构建了这5个物种的核型。本研究结果证实该寡核苷酸探针套可以有效用于小麦及亲缘物种染色体鉴定, 高清晰的中国春非整倍体核型为小麦染色体工程提供了参考标准。     

基于改进的多色荧光原位杂交技术的染色体分析

为了提高多色荧光原位杂交(M-FISH)技术的鉴定效率,简化M-FISH操作程序,探索和建立新的M-FISH实验及观察体系,本研究以‘荆辉1号’（普通小麦辉县红-荆州黑麦双二倍体）、‘南农9918’（普通小麦-簇毛麦整臂易位系T6VS.6AL）、‘扬麦22’（普通小麦-簇毛麦整臂易位系T6VS.6DL）以及‘ST5V#4S-1’（普通小麦-簇毛麦小片段易位系）等为试验材料,以2个寡核苷酸探针[(GAA)₁₀、pAs1-1]和物种基因组DNA探针作混合探针进行M-FISH分析。结果表明在一次原位杂交中同时使用3种探针,既可以识别出小麦背景中所有的外源染色体或染色体片段,又可以根据(GAA)₁₀和pAs1-1在染色体上的杂交信号分布精确鉴定出小麦和外源染色体（片段）的具体身份。这种改进的M-FISH技术可有效用于小麦及其近缘植物染色体的鉴定,并有助于快速构建物种基于FISH的分子核型。     

生物素标记的重复DNA序列与黑麦染色体的原位杂交

本研究以两个黑麦重复ＤＮＡ序列ｐＳｃ１１９．１和ｐＳｃ１１９．２作探针进行原位杂交，研究其在小麦和黑麦杂色体上的分布及在检测黑麦染色质中的应用。实验结果表明：ｐＳｃ１１９．１分布于所有黑麦染色体的长短臂上，但在小麦染色体上几乎检测不到杂交信号，证明ｐＳｃ１１９．１对黑麦染色体具有专化性。进一步用该探针与小麦品种“Ａｍｉｇｏ”的体细胞染色体进行原位杂交，可明显检测出其中一对含ＩＲＳ的染色体。ｐＳｃ１     

普通小麦–大赖草易位系T5AS-7LrL·7LrS分子细胞遗传学鉴定

大赖草对赤霉病具有较好的抗性,将大赖草赤霉病抗性基因转入普通小麦,对拓宽小麦赤霉病抗性基础有重要意义。本研究在获得抗赤霉病普通小麦–大赖草异附加系基础上,采用~(60)Co-γ射线(1200Rad,剂量率100Rad min~(-1))处理小麦–大赖草二体附加系DA7Lr,并用处理后的花粉授给去雄的普通小麦中国春,对其M_1代种子根尖细胞有丝分裂中期染色体进行GISH分析,获得1株具有一条普通小麦–大赖草易位染色体的植株,对其自交后代中具有2条易位染色体植株的花粉母细胞减数分裂中期I观察发现,2条易位染色体形成了稳定的环状二价体,表明该植株为纯合体。利用顺序GISH–双色FISH分析,结合C-分带、小麦D组专化探针Oligo-pAs1-2和B组专化探针Oligo-pSc119.2-2,进一步鉴定出该易位系为T5AS-7LrL·7LrS,同时筛选出可追踪该易位系的3个EST-STS分子标记,即BE591127、BQ168298和BE591737。该易位系的育成也为小麦赤霉病遗改良提供了新种质。     

Molecular cytogenetic characterization and SSR marker analysis of a leaf rust resistant wheat line carrying a 6G(6B) substitution from <Emphasis Type="Italic">Triticum timopheevii</Emphasis> (Zhuk.)

A disease (powdery mildew, leaf rust) resistant line was selected from the progenies of a Triticum aestivum × Triticum timopheevii amphiploid produced at Martonvásár. This line was previously identified with C-banding as a 6G(6B) substitution. In order to detect the 6G chromosome in a wheat background, fluorescence in situ hybridization (FISH) and microsatellite marker analysis were used. Ten microsatellite markers of the 43 tested generated PCR products that were polymorphic between chromosomes 6B and 6G, and four showed length-polymorphism. The FISH hybridization pattern of 6G from T. timopheevii was identified using a combination of four repetitive DNA probes (Afa-family, pSc119.2, pTa71, (GAA)₇). Genomic in situ hybridization (GISH) technique, capable of labelling the A^t and G genomes separately, was used on the same slides to differentiate the A^t and G genomes in T. timopheevii. The A^t and G genomes of T. timopheevii were grouped on the basis of the GISH patterns and a cyclic intergenomic translocation involving 6A^t-1G-4G was detected in T. timopheevii accession TRI667. The presence of 6G in the substitution line was demonstrated using FISH with the four repetitive DNA probes. Chromosome 6G was clearly identified and its FISH pattern was different from that of 6B in the parental wheat cultivar Fleischmann-481. According to field tests, the 6G(6B) substitution line has resistance to leaf rust.     

Fluorescence in situ hybridization polymorphism using two repetitive DNA clones in different cultivars of wheat

Twenty‐two wheat cultivars and a wheat line were analysed with two‐colour fluorescence in situ hybridization (FISH) using the pSc119.2 and pAs1 repetitive DNA clones to detect if polymorphism could be observed in the hybridization patterns of different wheat cultivars. The FISH hybridization pattern of ‘Chinese Spring’ was compared with wheat cultivars of different origins. Differences were observed in the hybridization patterns of chromosomes 4A, 5A, 1B, 2B, 3B, 5B, 6B, 7B, 1D, 2D, 3D and 4D. Although a low level of polymorphism exists in the FISH pattern of different wheat cultivars, it is possible to identify 17 pairs of chromosomes according to their hybridization patterns with these two probes. This study will help to predict the expected variation in the FISH pattern when analysing wheat genetic stocks of different origin. It is presumed that variation in hybridization patterns are caused by chromosome structural rearrangements and by differences in the amount and location of repetitive sequences in the cultivars analysed.     

花生的荧光显带和rDNA荧光原位杂交核型分析

建立花生准确而详细的核型对于阐明其起源和开展其基因组研究十分重要。本研究采用DAPI显带和5S、45S rDNA探针双色荧光原位杂交对花生有丝分裂中期染色体进行了分析。结果表明,花生的单倍基因组总长度为(81.06±3.74) μm,最长染色体为(4.72±0.15) μm,最短染色体为(2.62±0.14)μm;有15对染色体显示了着丝粒区DAPI⁺带,其中10对为强带,5对为弱带;有2对5S rDNA位点和5对45S rDNA位点,其中1对5S与1对45S位点同线。综合染色体测量数据、DAPI⁺带和rDNA杂交信号,对花生染色体进行了准确配对和排列,建立了详细的分子细胞遗传学核型。花生的核型公式为2n=4x=40=38m+2sm(SAT),核型不对称类型属于2A型。     

小麦流式分选染色体的鉴定

构建染色体BAC文库对于简化拥有庞大基因组植物的测序、物理作图和基因克隆具有重要意义。分选染色体的鉴定是整个文库构建过程的关键环节之一。 本文在前人研究的基础上, 分别采用荧光原位杂交(FISH)、原位PCR(C-PRINS)和PCR方法, 对分选的6VS、3B和7BL染色体(臂)进行了鉴定。结果表明, 这3种方法都能对流式分选染色体进行有效鉴定, 其中PCR法速度最快、重复性好, 但结果不具可视性、也不能鉴定分选纯度; 而FISH法重复性好、结果具有可视性、能够鉴定分选纯度, 但操作程序复杂耗时, 受探针特异性的限制; C-PRINS法则综合了上述两种方法的优点, 是最具潜力的鉴定方法, 如果与液体原位杂交相结合, 有可能为解决染色体分选问题开辟新的途径, 但也存在重复性差、杂交信号不稳定的缺点。     

甘蓝自交不亲和基因MLPK与SSP的FISH定位

利用FISH技术, 对自交不亲和基因MLPK与SSP在甘蓝有丝分裂前中期染色体、减数分裂早粗线期染色体以及伸长DNA纤维等3种分辨率水平的靶DNA载体上进行物理定位。结果表明, 在有丝分裂前中期, MLPK探针信号位于一对近中着丝粒同源染色体的短臂中部, 距着丝粒的百分距离约为53.41±3.16;SSP探针信号位于一对具有随体的近端着丝粒同源染色体的长臂端部, 距着丝粒的百分距离约为78.36±4.26。综合3种载体上的FISH结果表明, MLPK与SSP在甘蓝染色体组中可能都只有一个同源序列座位, 具有在单倍体基因组中的单拷贝性。重复FISH杂交表明, MLPK与5S rDNA位于同一对染色体。依据Armstrong的核型分析标准, 初步判断MLPK与SSP分别位于甘蓝的2号和7号染色体, 与S位点不存在连锁关系。另从比较基因组学角度对定位结果进行了讨论。     

Molecular cytogenetic characterization of wheat-Thinopyrum ponticum translocations bearing blue-grained gene(s) induced by r-ray

Eight γ-irradiation-induced Triticum aestivum – Thinopyrum ponticum translocations conveying the blue aleurone were characterized using molecular cytogenetic approach. The size of alien chromosome segments was estimated by genomic in situ hybridization (GISH). The wheat chromosome segments involved in these translocations were clearly identified by two-color fluorescence in situ hybridization (FISH) with the probes of pAs1 and pSc119.2 (or pHvG38). Most of the detected translocations were reciprocal translocations involving wheat chromosomes 1B, 2D, 3A, 4A, 5B, 6B, 6D and 7A. This series of blue-grained wheat translocation lines would be useful in theoretical studies and wheat chromosome engineering breeding.