稻属种间天然异交种的分子细胞学鉴定

利用基因组荧光原位杂交（GISH）技术快速鉴定了栽培稻与野生稻的天然异交种的基因组组成,分析了该杂种在减数分裂中期Ⅰ的染色体配对情况。根据根尖细胞的染色体数目,发现该杂种是具有36条染色体的三倍体;通过减数分裂中期Ⅰ染色体的配对研究,发现该杂种染色体很少发生配对,绝大部分染色体以单价体形式存在;结合GISH技术的分析,证实该杂种是由A、B和C 3个染色体组组成。因此该杂种是栽培稻和小粒野生稻的天然杂交种。     

甘蓝型油菜与Brassica maurorum的异源六倍体后代及BC2细胞学分析

将甘蓝型油菜品种中油821（2n=38, AACC）与芸薹属野生资源Brassica maurorum（2n=16, MM）的三倍体杂种进行染色体加倍,得到异源六倍体（2n=54, AACCMM）。该多倍体雄性高度不育,雌性育性极低。在其花粉母细胞的减数分裂终变期,染色体平均配对构型为1.17Ⅰ+20.71Ⅱ+0.56Ⅲ+2.25Ⅳ+0.08Ⅴ+0.06Ⅵ。用甘蓝型油菜与该多倍体连续回交2次,均需借助幼胚培养才得到后代植株,BC1、BC2植株均雄性不育,雌性育性很低。BC2植株的形态特征接近甘蓝型油菜,但各植株形态有明显差异。基因组原位杂交分析表明,BC2植株含有2~5条M基因组的染色体,甘蓝型油菜染色体多配对形成二价体,附加的染色体多以单价体形式存在,或与甘蓝型油菜染色体发生联会配对。     

Visualizing Meiotic Chromosome Pairing and Segregation in Interspecific Hybrids of Rice by Genomic in situ Hybridization

Meiotic disturbances in F1 hybrids and their progenies are still major problems in wide hybridization.To investigate the genome affinity reflected in chromosome pairing and segregation,we studied chromosome behaviors during meiosis in two interspecific F1 hybrids[O.minuta×O.australiensis(Om×Oa,BCE genome)and Oa×O.ridleyi(Or,EHJ genome)]by using both traditional staining methods and genomic in situ hybridization(GISH).GISH analysis has been successfully performed on mitotic chromosomes to distinguish different Oryza genomes,but relatively fewer systematic analyses of meiotic chromosomes of interspecific hybrids have been reported.In the hybrids,highly irregular chromosome behaviors through meiosis resulted in producing microspores with unbalanced genome.At diakinesis of these two hybrids,most chromosomes present as univalent,with low frequency as bivalents and occasionally as trivalents.In a pollen mother cell,2 to 8 bivalents and 0 to 4 trivalents were observed in the hybrid Oa×Or,and 1 to 8 bivalents and 0 to 5 trivalents were observed in the hybrid Om×Oa.GISH results indicated that 51.52%bivalents in Oa×Or and 79.65%bivalents in Om×Oa involved allosyndetic association,which indicates that recombination and introgression should be possible if viable backcrosses can be recovered even from triploid hybrids.In this study,we revealed that the meiotic disturbance due to low affinities between parental genomes is the major reason for the sterility of these two triploid interspecific hybrids.The two hybrids showing vigor in reproductive growth are potential genetic resources in future breeding programs.A better understanding of genomic affinities between these distant Oryza species can facilitate planning an effective breeding program by using wide hybridization,and efficient and routine GISH analysis is helpful to monitor alien introgression in the process.     

基因组原位杂交辨别芸薹属异源四倍体AA、BB、CC基因组研究

利用基因组原位杂交（GISH）技术，以标记的白菜型油菜（AA，2n=20)的基因组总DNA）为探针，分别同芥菜型油菜（AABB，23n=36）和甘蓝型油菜（AACC，2n=38)的中期染色体和间期核杂交，结果芥菜型油菜有20条染色体表现大而明亮的杂交信号，其它染色体上信号很弱或无，可以区分A、B基因组，甘蓝型油菜染体上表现有38个信号，A、C基因组不能分区分开来。以黑芥（BB,2n=16）的基因组总DNA为探针与埃塞俄比亚芥（BBCC，2n=34）的中期染色体和间期核杂交，16条染色体上显示明显的杂交信号，其它染色体上信号很弱，说明在长期的进化过程中，芸薹属中BB与AA和CC基因组间分化程度较大，而AA与CC基因组分化较小，基因组原位杂交表明最强的信号多集中分布于着丝粒区，本文讨论了这种分布的可能原因。     

甘蓝型油菜-埃塞俄比亚芥种间杂交非整倍体后代的遗传

非整倍体Nj04-089为甘蓝型油菜(Brassica napus L.)与埃塞俄比亚芥(B. carinata A. Br.)种间杂交后代中获得的附加系。为分析Nj04-089的遗传特性,利用显微镜对Nj04-089自交后代的根尖细胞染色体进行计数、对花粉母细胞染色体分裂行为进行观察,并采用PCR、GISH和Southern杂交等技术对Nj04-089的2个连续自交后代的附加染色体进行了遗传分析。结果显示：这两个连续自交世代根尖细胞染色体数2n=37～51条;花粉母细胞减数分裂的中期染色体构型分别为(0-4)Ⅰ+ (16-23)Ⅱ+ (0-2)Ⅲ 和 (0-8)Ⅰ+ (14-24)Ⅱ+ (0-4)Ⅲ + (0-1)Ⅳ,且观察到染色体桥、染色体落后、分裂周期不同步等异常行为。PCR、GISH和Southern杂交结果表明在该非整倍体后代中未检测到芸薹属B组染色体或大的片段,推测非整倍体附加的染色体并非整条或大片段B组染色体。       

花生二倍体野生种Arachis duranensis和A. ipaensis新种间杂种的创制及鉴定

野生种Arachis duranensis（AA）和A. ipaensis（BB）是花生栽培种最可能的二倍体祖先种,而其合成的四倍体是研究花生起源与进化的重要材料。本研究利用A. duranensis系（PI 497262）和A. ipaensis（PI 468322）,通过杂交、组织培养、寡核苷酸探针染色荧光原位杂交（OS FISH）和基因组原位杂交（GISH）技术创制和鉴定了一个新的种间杂种W1824,进一步对其花粉育性、减数分裂行为和表型性状进行分析,发现W1824花粉高度不育,染色体平均构型为0.5 III + 3.5 II + 11.5 I,主茎高、侧枝长和叶面积均表现出超亲优势。表明PI 497262和PI 468322具有较高的杂交亲和性,暗示由上述两个系合成的四倍体花生可能具有显著高于亲本的生物产量和不稳定的染色体遗传方式。     

新疆红花随体染色体及25S rDNA位点分析

利用荧光原位杂交技术研究我国新疆红花25S rDNA在染色体上的位点数目,同时分析了其随体染色体数目。研究结果显示：新疆红花有2对随体染色体;4对染色体存在25S rDNA位点,其中3对染色体上的杂交信号较强,可稳定检出,有时还可检测到1对染色体上较弱的杂交信号。与国外红花品种相比,新疆红花rDNA位点数目多,表明新疆红花与国外红花品种间核仁组织区结构存在较大差异。这些结果将为研究红花染色体进化及其准确的核型分析提供一定的参考。     

高抗白粉病和条锈病小麦-卵穗山羊草衍生后代1003的分子细胞遗传学鉴定

卵穗山羊草中蕴含着许多小麦改良所需的优良基因,是小麦重要的三级基因库。为了解其更多遗传特性,本研究利用细胞学、原位杂交、分子标记、形态学和抗病性鉴定等技术对小麦-卵穗山羊草SY159的衍生后代1003进行鉴定。细胞学鉴定结果表明,1003含有44条染色体,减数第一次分裂中期含有22个二价体且配对良好,减数第一次分裂后期含有44条染色体且均等分离;基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)分析显示,1003含有42条小麦染色体和2条卵穗山羊草染色体;EST和PLUG分子标记分析表明,导入的染色体属于7M染色体;荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)分析表明,1003中含有38条与中国春标准核型相一致的染色体,4A、5A和7M的FISH信号有变异;苗期抗病性鉴定结果表明,1003对白粉病生理小种E09免疫,对条锈病生理小种条中23(CYR23)高抗;形态学调查表明,1003的农艺性状介于双亲之间,千粒重高于双亲。因此,1003是一个具有白粉病和条锈病抗性的小麦-卵穗山羊草二体异附加系,可为小麦品种改良和抗病育种提供新的种质资源。     

甘蔗染色体组构成系统演化的研究

用核型分析方法对甘蔗祖亲种、含两物种血缘栽培种、含三物种血缘栽培种、含四物种血缘栽培种染色体组型的系统演化特征进行了研究．从祖荣代野生种向高代杂交栽培种（含两物种血缘以上）系统演化的基本特征是：染色体数目、异染色质含量相对增加,易位现界普遍存在,中部着丝点染色体所占比例逐渐减少,核型从对称向不对称方向演化。野生种和栽培种的染色体数目分别为2n=68－92和2n=90－120;染色体约对长度为1．56－6．38μm,相对长度为1．03－4．01;染色体主要为中部着丝点染色体,少数为亚中部及亚端部着丝点染色体,未见端部着丝点染色体;除春尼为1B核型外,其余6个品种（印度割手密、墨车里本、POJ2875、Co419、F134和ROC10）全为2B类型．分别以印度割手密和春尼基因组DNA为探针,对栽培种Co419进行染色体原位杂交,结果表明,Co419（2n＝114）染色体组构成中,有6条来源于割手密种,12条来源于印度种,96条为热带种或种间重组染色体．      

甘蓝与芸薹属5个近缘物种的基因组原位杂交分析

利用基因组原位杂交(GISH)技术，研究了甘蓝基因组与芸薹属其它5个近缘物种基因组间的相互关系。以标记的甘蓝(CC，2n=18)的基因组总DNA为探针，分别同二倍体甘蓝、白菜型油菜(AA，2n=20)、黑芥(BB，2n=16)和异源四倍体芥菜型油菜(AABB，2n=36)、埃塞俄比亚芥(BBCC，2n=34)、甘蓝型油菜(AACC，2n=38)的中期染色体杂交，甘蓝、白菜型油菜和甘蓝型油菜的所有染色体上都有杂交信号，不能区分A、C基因组。黑芥染色体上只有零星的弱小信号，埃塞俄比亚芥的中期染色体显示出18个明显的信号，可以区分出C、B基因组；芥菜型油菜的中期染色体显示出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、B基因组。说明在长期的进化过程中，甘蓝与白菜型油菜、甘蓝型油菜的亲缘关系较近，基因组的分化程度较小，而甘蓝与黑芥的亲缘关系较远，基因组的分化程度较前者高；甘蓝与芥菜型油菜和埃塞俄比亚芥间的亲缘关系介于上述二者之间。     

栽培大豆(Glycine max)与野生大豆(Glycine soja)、半野生大豆(Glycine gracilis)杂交的杂种F_1代减数分裂行为的研究

本文研究了栽培大豆绥农4号等5个品种和1个品系分别与野生大豆、半野生大豆杂交,杂种F_1代花粉母细胞减数分裂的行为。以染色体组亲和指标,终变期二价体的交叉频率,鉴定杂交亲本的亲缘关系。 观察结果表明,杂交亲本和大部分杂种F_1代花粉母细胞减数分裂行为是正常的,减数分裂中期Ⅰ为20个二价体。11个亲本中期Ⅰ环状二价体占多数,少数为棒状二价体。有少数花粉母细胞出现二价体联会消失现象,中期Ⅰ没有单价体,后期Ⅰ和减数分裂Ⅱ均正常,四分孢子中无微核出现。杂交亲本中期Ⅰ环状二价体和棒状二价体的数目有差异,说明不同亲本的亲和力不同。 13个杂交组合F_1代的减数分裂行为有差异,染色体配对不稳定,二价体表现过早分离。如杂交组合中期Ⅰ二价体数在18—20之间,联会消失二价体数目较少。二价体数在5—20个之间,联会消失的二价体数目最多为15个。后期Ⅰ出现少数落后染色体,四分孢子内有少数微核。     

栽培甜菜×平匍甜菜种间杂交的研究

把甜菜(Beta vulgaris L.)雄性不育系202和平匍甜菜(B.procumbensChr.sm.)进行种间杂交。人工授粉后13天取受精胚进行离体培养,获得大量杂种试管苗,将其做为接穗嫁接于202×B.maritima杂种苗砧木上,获得两株嫁接苗移栽田间,正常开花。杂种F_1植株株型偏向于B.procumbens,蔓生,高度不育。减数分裂染色体大都呈单价体,只有1.97％构成二价体。各时期均存在不正常现象,如:单价体、落后染色体、后期染色体桥、不正常四分体及大小花粉粒等。     

不同谱系节节麦的杂种优势分析

节节麦含有丰富的优良基因,可用于小麦的品质改良和产量提高。为了揭示L1和L2谱系节节麦的遗传差异和杂种优势,对L1、L2谱系节节麦开展人工杂交,采用SSR分子标记鉴定杂种F1的真实性,对其花粉活力和F1减数分裂时染色体配对情况进行观察,并对其主要农艺性状进行了调查和统计分析。结果表明,长期的地理隔离使L1和L2谱系节节麦产生一定的遗传分化,但尚未形成生殖隔离。F1的花粉活力和同源染色体配对正常,绝大部分F1的中期同源染色体联会形成环状染色体,少数出现棒状染色体。对8个杂交组合的16个主要农艺性状的统计分析表明,L1、L2谱系节节麦的百粒重和分蘖数存在杂种优势,尤其是杂交组合AY26×AY46和XJ47×AY46,其百粒重(IH>143%,OPH>21%)和分蘖数(IH>187%,OPH>57%)存在显著的杂种优势。有望通过对这2个杂交组合的进一步深入研究,揭示节节麦杂种优势的分子机理,为其在小麦产量育种中的有效利用奠定基础。     

水稻端四体的分子细胞学鉴定及染色体行为分析

在水稻品种中籼3037第9染色体短臂端三体的自交后代中发现了一个变异株。该植株叶片内卷,株型偏散,结实率差。分子细胞学鉴定表明,该植株体细胞染色体数比正常植株多2条,多出的染色体均比较小。进一步用来源于水稻着丝粒特异DNA序列（RCS2）以及位于水稻第9染色体短臂上的特异性DNA序列为探针,进行荧光原位杂交分析,证明该变异株多出的染色体均为第9染色体短臂,故该变异株为第9染色体短臂端四体。对变异株的减数分裂染色体行为进行分析表明,在所观察的25个细胞中,96%的细胞增加的两个端着丝粒染色体可配对形成二价体,一般不与正常的第9染色体配对形成多价体。但额外染色体形成的二价体在中期Ⅰ容易发生提前解离的现象。     

小麦 黑麦大粒1BL/1RS易位系的分子细胞学鉴定

为明确小麦 黑麦大粒衍生系14 1 2的遗传组成,综合采用细胞学、基因组原位杂交(GISH)、SCAR标记、SSR标记对该衍生系进行鉴定。黑麦基因组特异SCAR标记鉴定表明,14 1 2含有黑麦遗传物质;有丝分裂和减数分裂中期Ⅰ染色体数目为2n= 42=21Ⅱ。以黑麦基因组为探针的GISH检测表明,14 1 2含有2个黑麦染色体臂。黑麦7条染色体上的特异标记鉴定表明,只有黑麦1RS上的特异SCAR标记在14 1 2中扩增出黑麦特异条带。小麦7个部分同源群染色体长短臂上的SSR引物鉴定表明,只有1BS上的4对引物在14 1 2中未扩增出1BS的条带,其余染色体上的引物均扩增出了相应条带。由此证实小麦1BS被黑麦1RS所替代,衍生系14 1 2为1BL/1RS易位系材料。     

Molecular-Cytological Identification and Chromosome Behavior Analysis of Telotetrasomic in Rice

From the progenies of a telotrisomic of chromosome 9 short arm of an indica rice variety, Zhongxian 3037, a phenotypical variant was selected. The variant plant had rolled leaves, dispersed plant type, as well as a low seed-setting rate. Cytological and molecular cytological investigations revealed two extra chromosomes, which were the shortest in somatic cells of the variant. Fluorescent in situ hybridization (FISH) analysis using a rice centromere specific DNA (RCS2) and a DNA sequence specific for chromosome 9 on premetaphase and pachytene chromosomes showed that these two chromosomes were the short arms of chromosome 9. That is to say, the variant was a telotetrasomic of chromosome 9. Among the 25 pachytene cells, the two telosomic chromosomes paired each other to form a bivalent and didn't pair with other normal chromosome 9 as multivalents in 96% cells. However, the bivalent was easy to disassociate in advance.     

Progress on Transferring Elite Genes from Non-AA Genome Wild Rice into Oryza sativa through Interspecific Hybridization

The progress of research on transferring elite genes from non-AA genome wild rice into Oryza sativa through interspecific hybridization are in three respects, that is, breeding monosomic alien addition lines (MAALs), constructing introgression lines (ILs) and analyzing the heredity of the characters and mapping the related genes. There are serious reproductive barriers, mainly incrossability and hybrid sterility, in the interspecific hybridization of O. sativa with non-AA genome wild rice. These are the ‘bo...     

利用种间杂交途径向栽培稻转移非AA组野生稻有利基因的研究进展

利用种间有性杂交向栽培稻转移非AA组野生稻有利基因的研究在三个方面取得进展,即单体异附加系的培育、渗入系的建立以及有利性状的遗传及基因定位。栽培稻与非AA组野生稻种间杂交存在严重的生殖障碍,表现在不可交配性和杂种不育性两个方面,这是限制非AA组野生稻有利基因转移的“瓶颈”。传统的有性杂交手段和生物技术相结合是克服种间生殖障碍,提高非AA组野生稻有利基因育种利用效率的可行途径。     

稻属(Oryza L.)植物染色体组命名的历史回顾

 稻属约25种，分别属于AA、BB、CC、BBCC、CCDD、EE、FF、GG、HHJJ和HHKK等10类染色体组。早在20世纪30年代，日本学者Morinaga及其同事开创性地开展了稻属染色体组的鉴定和命名工作。他们采用的常规方法是，根据两物种之间的形态和生理差异，尤其是人工杂交产生的种间杂种F1的染色体配对行为来鉴定新的染色体组。其后，不少学者对此进行了补充和完善。然而，对于一些靠人工杂交难以产生种间杂种的稻种来说，就无法利用上述常规方法鉴定其染色体组。最近，人们利用分子标记和荧光原位杂交等分子生物学技术，对这些难以与稻属其他种之间实现有性杂交的个别野生种的染色体组进行了鉴定和命名。由于稻属染色体组的鉴定主要是在20世纪40~60年代间开展的工作，为使人们在今后使用时更加明确其本质含义，对稻属各个种的染色体组定名过程进行了概述和总结。     

利用C_0t-1 DNA对高秆野生稻和宽叶野生稻基因组的比较分析

为了揭示同为CCDD基因组类型的高秆野生稻和宽叶野生稻的起源和进化关系,用高秆野生稻C0t-1DNA作为探针,对其自身体细胞染色体与宽叶野生稻体细胞染色体进行荧光原位杂交并对其核型进行同源性聚类和比较分析。杂交结果显示宽叶野生稻和高秆野生稻同源性非常高,说明它们的亲缘关系十分接近,但区别也非常明显,两者的杂交信号存在显著不同。C0t-1DNA具有很强的种特异性和依赖基因组型的特异性,利用它进行荧光原位杂交能够更有效地研究物种基因组间的关系,为物种的划分和鉴定提供依据。另外,通过对高秆野生稻和宽叶野生稻两个异源四倍体基因组的中高度重复序列的比较分析,探讨了稻属异源四倍体可能的起源与进化机制。