甘薯近缘野生种Ipomoea trifida(4x) GISH分析

以甘薯近缘野生种I. trifida (2x)为探针, 与I. trifida (4x) 2个株系“695104”和“697288”的体细胞染色体进行基因组荧光原位杂交, 结果显示, 2株系都与I. trifida (2x)有很近的亲缘关系, 但2株系的信号存在差异。“695104”几乎所有染色体整条都有均匀明亮的信号, 应为I. trifida (2x)基因组直接加倍而来;而 “697288”与“695104”不同, 虽然各条染色体也均有杂交信号, 但信号的区域与亮度有差异, 较为复杂, 可分为三种情况。第1种是整条染色体有均匀明亮的信号, 亮度与分布区域同“695104” , 有41条;第2种是几乎整条染色体有信号, 但亮度较第一种暗, 有14条;第3种为染色体部分区域有信号, 亮度较前二者更暗, 有5条。推测 “697288”是在加倍同时或之后又发生了基因组重组与部分变异。     

利用简化基因组技术分析甘薯种间单核苷酸多态性

选用Xushu18 (6x)和Nancy Hall (6x)、2个二倍体I. trifida (2x)品系(4597-10和4597-21)、四倍体I. trifida (4x)、六倍体I. trifida (6x)、二倍体I. temussima (2x)和I. littorallis (2x)以简化基因组测序技术SLAF-seq测序,获得724 589个SLAF标签,其中多态性SLAF标签35 310个。通过序列分析,获得40 765个有效单核苷酸多态(SNP),并用这些SNP分析了8个种质的群体结构和系统发生树。结果表明,利用简化基因组测序技术SLAF-seq能高效、低成本地开发出大量可用于群体遗传分析的SNP标记;通过构建进化树发现甘薯栽培种和野生种I. trifida的亲缘关系比较近。这些分析结果为进一步研究甘薯栽培种的起源提供了基础数据。     

普通小麦—顶芒山羊草异源附加系的创建和鉴定——Ⅰ. 小麦花药培养对创建普通小麦—顶芒山羊草异源附加系的作用

通过顶芒山羊草(Aegilops comosa 2n=2x=14,MM)与波斯小麦(Triticumpersicum 2n=4x=28,AABB)杂交,人工合成遗传上相对稳定的双二倍体(2n=6x=42,AABBMM),以此为桥梁,与普通小麦(Triticum aestivum)品种“欧柔”进行正反杂(回)交,借助花药培养过程中能产生非整倍单倍体和非整倍双倍体的特点,在改良C_(17)固体培养基上接种花药,诱导愈伤组织,获得145株绿色花粉植株,从中选择6株2n=44的双倍体和9株n=22的单倍体,用0.1％秋水仙素加倍处理n=22的单倍体,于花粉母细胞减数分裂时期进一步检查染色体构型,选择出6份21对染色体并附加有1对落后染色体的材料。     

利用原位杂交及CAPS标记分析芸薹属A、B和C基因组间的关系

以来源于Brassica rapa基因组(AA)的重复序列(151 bp)为探针, 分别同二倍体白菜型油菜(AA, 2n=20)、甘蓝(CC, 2n=18)和异源四倍体芥菜型油菜(AABB, 2n=36)的中期染色体杂交, 白菜型油菜和甘蓝的所有染色体上都有杂交信号, 芥菜型油菜的染色体上显示出20个明显的信号, 其余染色体上信号很弱或无, 可以区分出A和B基因组。对来源于油菜3个基本种与3个复合种FAE1基因进行CAPS分析表明, 3个基本种表现出不同的酶切式样, 用Mbo I和Msp I酶切表现出多态性, 基因组A和C非常相似, 而基因组B与A、C关系较远, 同时3个复合种也并不是2个基本种的简单相加, 表明异源四倍体在长期进化过程中可能发生了重排和重组。     

基于45S rDNA和雷蒙德氏棉gDNA为探针的草棉FISH核型研究

 草棉基于荧光原位杂交（FISH）的核型公式为2n = 2x = 26 = 16m + 10sm (6 sat),短臂和长臂的相对长度分别为1.43～4.14和3.34～5.18,染色体长度比(最长与最短染色体的比值)是1.63。染色体组有6个随体,都定位在最后3条染色体的短臂上,其中位于第12和第13号染色体的随体在DAPI和罗丹明镜像中明显可见,但位于第11号染色体的随体在DAPI镜像中观察不到。检测到6个(3对)NOR信号,与随体同位,1对位于染色体端粒,2对紧接着丝粒。雷蒙德氏棉基因组DNA（gDNA）作探针时,在体细胞染色体上检测到GISH-NOR,其数量、位置和大小与45S探针的NOR相同,说明FISH核型比以前常规核型（非FISH核型）更精确。结合本试验室其它FISH资料,推断A基因组棉种在作为供体形成异源四倍体棉种以来,一些串连重复序列如rDNA可能发生了很大变化,包括扩增、易位或缺失等。对于D基因组特有的GISH-NOR的一个可能解释,就是D基因组棉种的rDNA拷贝数远远多于A基因组棉种。NOR或者GISH-NOR位点等方面的进一步研究,有助于探讨rDNA基因进化和功能,并作为一种标记应用于棉属构建染色体序号定位的物理图谱。     

玉米核型进化的比较研究

本研究以水稻、高粱和玉米为研究对象,基于比较基因组学方法,来研究玉米的核型进化。研究结果表明:在这三个禾本科植物中,水稻进化时间最为古老,水稻的基本染色体数是12;水稻的12条染色体经过2次染色体融合事件最终形成了高粱的10条基本染色体;玉米与水稻、高粱不同,又单独进行了一次全基因组加倍事件,加倍后染色体数目从高粱的10条变为20条,随后又经历了染色体融合事件,最终形成了目前的玉米的10条基本染色体。     

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%。     

偏穗鹅观草(Roegneria komarovii)的分子核型

以偏穗鹅观草(Roegneria komarovii)为试验材料,利用荧光原位杂交技术,进行5 S rDNA、45 S rDNA以及重复序列pAs 1 DNA的定位,观察荧光原位杂交信号的分布特征以及信号的强弱,对偏穗鹅观草进行染色体配对以及核型分析。结果表明:1)偏穗鹅观草的染色体组总长度为104.785 μm,平均绝对长度为7.485 μm,最长染色体与最短染色体长度比为2.030,臂比大于2∶1的染色体有0组,核型不对称系数为56.01%,具有2对随体,分别位于第6号染色体和第14号染色体的短臂上,故偏穗鹅观草的核型公式是2 n=4 x=28=26 m(4 SAT)+2 sm,核型类型属于1 B型。2) 5 S rDNA位于第6对染色体的短臂上和第11对染色体的长臂上;45 S rDNA位于第6对染色体的短臂上和第14对染色体的短臂上;有8对染色体检测到明显的pAs 1 DNA的荧光信号,大多分布于染色体的端部,少数定位于着丝粒区域。     

淡黄花百合根尖染色体C-带分析

利用Giemsa C-带方法对淡黄花百合(Lilium sulphuFeum Baker)进行了研究.结果表明:淡黄花百合(Lilium sulphureum)的染色体数目为2n=2x=24,每条染色体上都显示出特征带,带纹的深浅差异明显,其带 .型公式为:2n=24:2CI+2I+4CI++2CI++8I++2I+T++2IT++2I+N.染色体F有两条强弱不同的中间带和一条次缢痕带.通过Cdemsa C-带方法可以将淡黄花百合(Lilium sulphureum Baker)的每条染色体区分开.     

雷蒙德氏棉一段单拷贝序列的FISH分析

雷蒙德氏棉基因组草图的完成为棉花的基础研究奠定基础,然而该基因组草图仍需要后续的补充和完善。利用雷蒙德氏棉基因组草图信息,分别在6条较长染色体的端部选取了4 kb的序列。通过生物信息学分析这些序列在基因组中的拷贝情况,发现2号染色体一端的序列Chr2D属于单拷贝序列,且其内部没有重复序列。随后以该段序列为探针,对雷蒙德氏棉有丝分裂中期染色体进行荧光原位杂交,结果显示在1号染色体和4号染色体的一端有明显的杂交信号,信号大小远远大于4 kb序列所能产生信号的大小,而信号的强度则比正常的杂交信号暗弱。试验结果说明该4 kb序列Chr2D可能在1号染色体和4号染色体的1个端部有较高的拷贝数,而信号强度的暗弱则说明该序列在染色体上的分布方式可能为散漫分布。杂交信号在1号染色体和4号染色体上的相似性说明,这2对染色体可能有一定的亲缘关系。该结果将对雷蒙德氏棉基因组草图的补充完善有帮助。     

岷江百合根尖染色体的C-分带和FISH分析

利用Giemsa C-分带和荧光原位杂交(FISH)的方法对岷江百合(L.regale)根尖染色体进行了研究.结果表明岷江百合的带型公式为:2n=24=4I 8CL 2I 6I 2I T 2I T ,每条染色体都显示出了可以明显区别的特征带,带纹强弱差异明显.以45S rDNA为探针对岷江百合根尖染色体进行了荧光原位杂交,杂交点数为5对,分别位于A、B、H和K 4对同源染色体的着丝点区域和一对G染色体的长臂上.通过Giemsa C-带和HSH的方法可以将岷江百合的每条染色体区分开来.     

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     

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。     

The origin of Darwin hybrid tulips analyzed by flow cytometry, karyotype analyses and genomic in situ hybridization

Chromosome morphology was studied in diploid cultivars of Tulipa fosteriana and T. gesneriana (2n = 2x = 24) and triploid Darwin hybrids (2n = 3x = 36) developed from interspecific crosses of T. gesneriana and T. fosteriana. Chromosomes were arranged in the karyotype according to decreasing total length. Based on our karyotypic analysis, we propose that median chromosomes may serve as markers for diploid genotypes. Discriminant analysis with respect to total chromosome length and short arm length showed a significant difference between the size of the larger median chromosomes of T. gesneriana and T. fosteriana Comparison of median chromosome length in Darwin hybrid tulips showed that two larger chromosomes and one smaller chromosome were derived from T. gesneriana and T. fosteriana, respectively. This finding was clearly and unambiguously confirmed by simultaneous hybridization of differentially labeled genomic probes of T. fosteriana and T. gesneriana to metaphase chromosomes of the triploid cultivar ‘Yellow Dover’, thereby enabling us to distinguish between the 24 chromosomes derived from T. gesneriana and 12 chromosomes derived from T. fosteriana. Thus, genomic in situ hybridization and median chromosome analyses can be useful to identify the genome constitution of triploid Darwin hybrid tulips. In addition, their hybridity was readily verified by flow cytometry using vegetative tissue of Darwin hybrid tulips. Our results clarify the process of Tulipa cultivar formation and will be useful for interspecific hybridization breeding.The first and second author have contributed equally to this paper     

Production of 27-, 28-, and 56-chromosome apomictic hybrid derivatives between pearl millet (2n=14) and Pennisetum squamulatum (2n=54)

Summary An interspecific hybridization program designed to transfer gene(s) controlling apomixis from Pennisetum squamulatum Fresen. (2n=6x=54) to induced tetraploid (2n=4x=28) cultivated pearl millet, Pennisetum americanum (L.) Leeke resulted in four offtype plants, two with 27 chromosomes and two with 28 chromosomes. These plants were found among 217 spaced plants established from open-pollinated seed of an apomictic 21-chromosome polyhaploid (2n=21) plant derived from an apomictic interspecific hybrid (2n=41) between tetraploid pearl millet and Pennisetum squamulatum. It appeared that a 21- (or 20-) chromosome unreduced egg from the apomictic polyhaploid united with a 7-chromosome pearl millet (2n=2x=14) gamete to produce a 28- (or 27-) chromosome offspring. Meiotic chromosome behavior was irregular averaging from 3.60 to 4.05 bivalents per microsporocyte in the 27- and 28-chromosome hybrids. The 27- or 28-chromosome hybrids, like the 21-chromosome female parent, shed no pollen, but set from 1.8 to 28 seed per panicle when allowed to outcross with pearl millet. Progeny of the 28-chromosome hybrids were uniform and identical to their respective female parents, indicating that apomixis had been effectively transferred through the egg. In addition, a 56-chromosome plant resulting from chromosome doubling of a 28-chromosome hybrid was identified. Pollen was 68 per cent stainable and the plant averaged 2.3 selfed seeds per panicle. Chromosomes of the 56-chromosome plant paired as bivalents (x=10.67) or associated in multivalents. Three to nine chromosomes remained unpaired at metaphase I. Multiple four-nucleate embryo sacs indicated the 56-chromosome hybrid was an obligate apomict. The production of 27-, 28-, and 56-chromosome hybrid derivatives were the results of interspecific hybridization, haploidization, fertilization of unreduced apomictic eggs, and spontaneous chromosome doubling. These mechanisms resulted in new unique genome combinations between x=7 and x=9 Pennisetum species.     

小伞山羊草染色体的FISH核型分析

采用荧光原位杂交(Fluorescence in Situ Hybridization,FISH)技术分析小伞山羊草染色体的核型特点。结果表明,小伞山羊草共包含7对染色体,其中1 U和5 U染色体各含有1对随体。分别以Oligo-pSc 119.2-1(绿色)与(GAA)7(红色)重复序列为探针对小伞山羊草根尖细胞染色体进行FISH分析,发现Oligo-pSc-119.2-1信号主要分布在染色体的端部及近端部,不同染色体之间的信号强度有所差别。(GAA)7信号主要集中于染色体着丝点附近,不但比Oligo-pSc-119.2-1信号的亮度高,分布丰富,而且在染色体上的分布可与Oligo-pSc-119.2-1信号互补。因此,同时采用Oligo-pSc-119.2-1与(GAA)72种探针能准确地辨别小伞山羊草的每对染色体,建立了小伞山羊草的FISH核型。     

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。