属间及种间杂种的细胞学研究

为探讨在二倍体拟鹅观草属物种中Ｓｔ基因组的分化及其系统关系，本试验通过对３个二倍体拟鹅观草的种间杂种及黎巴嫩拟鹅观草和托瑞拟鹅观草与４个四倍体鹅观草属物种（ＳｔＹ）和３个披碱草属（ＳｔＨ，ＳｔＹＷ）物种的属间杂种Ｆ１ 花粉母细胞减数分裂中期Ｉ染色体配对行为及繁育特性进行分析。结果表明，１）中东的拟鹅观草二倍体物种（黎巴嫩拟鹅观草和托瑞拟鹅观草）中Ｓｔ染色体组与来自北美的物种（穗状拟鹅观草）可能存在差异；２）Ｓｔ染色体组在鹅观草属物种中（ＳｔＹ）和在披碱草属物种中（ＳｔＨ，ＳｔＹＷ）均存在一定程度的变异，具有一定程度的分化；３）Ｓｔ染色体组与Ｙ 染色体组具有一定程度的同源性，亲缘关系较近，而与Ｈ染色体组的关系较远。     

基于叶绿体trnL-F序列对广义披碱草属物种的系统进化研究

广义披碱草属包括了披碱草属、鹅观草属、猬草属、裂颖草属和仲彬草属。为深入研究这5个小麦族多年生属的系统地位、母本来源及St染色体组的来源和分化等问题,本研究根据叶绿体DNA trnL-F序列构建了系统树和网状结构图。结果表明,1)广义披碱草属物种的母本不完全来源于拟鹅观草属的St染色体组,其中黑药仲彬草和梭罗仲彬草的母本染色体组为P染色体组,Hystrix duthiei及长芒猬草的母本染色体组为Ns染色体组;2)系统树中反映了P、W和St染色体组之间具有较近的亲缘关系,它们与H和Ns染色体组的关系较远;3)仲彬草属中黑药仲彬草和梭罗仲彬草与冰草属的二倍体物种聚类在一起,表明黑药仲彬草和梭罗仲彬草与冰草属的关系较近;猬草属中猬草聚在St支中,而H. duthiei和长芒猬草包括在Ns支中,表明它们具有不同的染色体组组成;4)5个不同地理分布的具有St染色体组的拟鹅观草属二倍体物种没有形成一个单系组,表明St染色体组在二倍体物种中存在一定程度的分化;在异源多倍体物种中,其St染色体组的质体序列构成了不同的分支,表明St染色体组在多倍体物种中也具有分化;5)亚洲分布的拟鹅观草属二倍体物种可能参与了大部分欧亚物种的起源,北美分布物种的St染色体组可能来源于北美的拟鹅观草属物种;有些物种在多倍化起源过程中可能发生了重复杂交过程。     

基于叶绿体atpB-rbcL序列探讨猬草属和赖草属植物的系统发育和母系起源

对小麦族猬草属、赖草属(NsXm)、披碱草属(StH)及含不同染色体组(St、H、Ns、E^b、E^e、P、F 、V、W)的近缘二倍体属共46个类群的叶绿体基因间隔区atpB-rbcL序列进行系统发育分析,探讨猬草属和赖草属植物系统发育关系及母系起源。结果显示,1)猬草属模式种H. patula与拟鹅观草属和披碱草属物种聚为一支,表明H. patula与披碱草属植物亲缘关系近,其母本来源为含St染色体组的拟鹅观草属物种;2)猬草、长芒猬草、4个新麦草属物种及滨麦和所有欧亚分布的赖草属物种聚在一支,说明猬草、长芒猬草与欧亚赖草亲缘关系较近,其母本供体来自含Ns染色体组的新麦草属物种;3)高丽猬草和东北猬草与北美赖草及冰草属、旱麦草属、大麦属物种处于同一分支,表明高丽猬草和东北猬草与北美赖草具有较近亲缘关系,其母本供体为未知来源的Xm染色体组。研究结果支持将H. patula组合到披碱草属中,猬草、长芒猬草、高丽猬草和东北猬草应组合到赖草属中。     

光穗鹅观草的染色体组组成

为了研究小麦族鹅观草属光穗鹅观草 (2n=4x=28)的染色体组组成,本研究成功地获得了它与斯皮卡他草 (2n=2x=14, St)、长芒鹅观草(2n=4x=28, StY)和鹅观草(2n=6x=42, StYH)的属、种间杂种,对亲本和杂种F1花粉母细胞减数分裂中期I染色体配对行为进行了分析.结果表明:光穗鹅观草是严格的异源四倍体,拥有St和Y两组完全不同的染色体组;与长芒鹅观草的染色体组同源,有较近的亲缘关系;是鹅观草属有效的物种.     

用nrDNA ITS序列探讨小麦族含StH基因组物种的系统发育

小麦族中具StH基因组的物种被包含在广义披碱草属中。本研究利用nrDNA ITS序列,采用最大简约法、最大似然法和基于MJ算法的网状结构分析,对16个不同地理分布和形态特征的具StH基因组组成的物种及8个含St和H基因组的拟鹅观草属和大麦属的二倍体物种进行了系统发育分析。结果表明,1)过去归属于裂颖草属和猬草属的物种大松鼠尾巴草、瓶刷草和猬草与披碱草属物种关系较近,应当划入披碱草属中;2)北美的StH基因组物种聚类在一起,其亲缘关系较近,它们与欧亚大陆的StH基因组物种存在较大变异和分化;3)具StH基因组物种较大程度的变异和分化与物种的地理分布有关;4)St基因组和H基因组的二倍体物种分别存在较大的分化。同时本研究还讨论了造成小麦族StH基因组物种变异和分化的可能原因。     

三种鹅观草的生物系统学研究

通过对鹅观草属犬草组长芒鹅观草、缘毛鹅观草和鹅观草3个种及其种间杂种的形态变异、染色体配对行为和繁育特性进行研究,探讨这3个种的亲缘关系.F1植株的外形趋于两亲本之间.在减数分裂过程中,亲本种染色体配对正常.杂种F1的染色体配对数较高,平均构型:R.pendulina × R. dolichathera为0.56 Ⅰ+13.72 Ⅱ;R.dolichathera × R. kamoji为7.58 Ⅰ+13.58 Ⅱ+0.04Ⅲ+0.04Ⅳ,杂种高度不育.结果表明:1)这3个种是独立的生物学种,拥有两组相似的基本染色体组StY.2)R.dolichathera与R.pendulina的亲缘关系较它们分别与R.kamoji的亲缘关系更近.     

不同来源SSR和EST-SSR在披碱草属和鹅观草属物种中的通用性分析

披碱草属和鹅观草属是禾本科小麦族两个重要的多年生属,其种属界限及系统关系一直存在争议,是其种质资源利用的难点。本研究基于小麦族中不同来源的已开发的SSR标记,筛选出在披碱草属和鹅观草属中高通用性的SSR标记,为其生物系统关系研究提供重要参考。试验选用了来自小麦族小麦、大麦、披碱草属、拟鹅观草属及赖草属5个属的230个SSR和EST-SSR标记对小麦族St、H、Y基因组的23个物种进行了SSR扩增及通用性分析。结果表明,1)在筛选的230个标记中,163个(70.87%)SSR和EST-SSR标记能在所有的供试物种中扩增出清晰的条带,在披碱草属和鹅观草属等物种中表现出了较高的通用性;2)在扩增出的163个标记中,EST-SSR(87.60%)比基因组SSR(49.50%)标记在种属间表现出了较高的通用性,而基因组SSR标记(85.98%)则比EST-SSR(79.37%)标记表现出更高的多态性;3)163个标记在供试物种中共扩增出579个清晰条带,其中多态性条带为533个,多态性比率为92.05%;每个标记扩增的条带数变化为111条,平均扩增条带数为3.55条;4)基于UPGMA聚类结果与供试物种的基因组之间表现出了较高的相关性,相同或相似基因组物种间表现出较近的亲缘关系,其中H基因组与St基因组的亲缘关系较远,H基因组二倍体物种与其他物种也表现出了较远的亲缘关系。本研究选用的5个属的SSR和EST-SSR标记均能在披碱草属和鹅观草属物种中扩增,最后共筛选出了163个高通用性的SSR和EST-SSR分子标记,揭示了供试物种及不同基因组间的亲缘关系,为下一步披碱草属和鹅观草属的种属关系及系统学研究提供了重要参考。     

纤毛鹅观草与多枝赖草属间杂种的细胞遗传学分析(简报)

将纤毛鹅观草与2种不同形态的多枝赖草进行属间远缘杂交,获得杂种F1植株。分析杂种花粉母细胞减数分裂染色体配对行为显示,纤毛鹅观草与多枝赖草的杂种染色体配对频率很低,平均每细胞仅形成1.04和2.09个二价体,平均每细胞染色体交叉数为1.50和4.50,C-值为0.05和0.16。表明鹅观草属的StY基因组与赖草属的NsXm基因组之间的同源程度很低,它们之间亲缘关系甚远。     

应用RAPD分子标记探讨拟鹅观草属的种间关系

采用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术,分析了拟鹅观草属(Pseudoroegneria)8种1亚种和鹅观草属(Roegneria)7种植物.35个引物产生的344条DNA扩增片段中,328条(95.35%)具有多态性,利用344个RAPD标记,在NTSYS软件中,计算Jaccard遗传相似系数,建立UPGMA聚类图.结果表明:1)物种间遗传差异明显,具有丰富的遗传多样性;2)R. elytrigioides、 R. alashanica和R. magnicaespes与拟鹅观草属的物种聚类在一起,表明它们与拟鹅观草属的亲缘关系较近,而与鹅观草属的亲缘关系较远;3)RAPD分子标记可以将拟鹅观草属的物种分开,而且形态相似,地理分布相同或相近的物种聚类在一起;4)RAPD结果与形态学和细胞学的分析结果一致,表明RAPD技术能为拟鹅观草属植物的系统学研究提供DNA水平上丰富的资料.     

鹅观草属三个物种及其居群间核型变异研究

报道了鹅观草属3个物种,毛叶鹅观草、竖立鹅观草和纤毛鹅观草及其居群间的核型,其中R. amurensis的核型2n=4x=28=24m(2SAT) 4sm为首次报道.结果表明,3个物种绝大多数由中部和近中部着丝点染色体组成,具1对随体,几乎都位于第14对染色体上.核型类型为2A.但在核型公式、平均臂比、臂比大于1.7的染色体比率等方面,不仅3个物种的种间存在一定的差异,而且R. ciliaris和R. japonensis的种内不同居群间也存在差异,表明R. ciliaris和R. japonensis种内具有较大的遗传多样性.     

中间偃麦草第6同源群特异STS标记开发

中间偃麦草(2n=6x=42,JJJ^sJ^sStSt)是小麦遗传改良的重要野生资源之一,因其基因组尚未完成测序,造成目前已报道的特异分子标记数量较少,不能满足小麦生产和研究领域内对杂交材料中外源片段或外源基因鉴定的需求。本研究利用中间偃麦草GBS芯片探针数据组装了5877409条Contig序列,筛选后获得5452条与小麦基因组相似性低于80%的、具有染色体位置信息的非冗余序列,据此开发2019个序列标签位点(sequence-tagged site,STS)分子标记,在中间偃麦草第1至第7同源群中的分布依次为250、215、323、253、323、253和402;利用5株中间偃麦草和5份小麦农家种的DNA从253个第6同源群(G6)标记中进一步筛选出160个中间偃麦草特异标记,其中"+/-"型特异标记共有53个,分布在G6-Chr1(32个)、G6-Chr2(13个)和G6-Chr3(8个)染色体上;接着利用拟鹅观草(2n=2x=14,StSt)、百萨偃麦草(2n=2x=14,J^bJ^b)、二倍体长穗偃麦草(2n=2x=14,J^eJ^e)以及中国春-二倍体长穗偃麦草6J^e代换系推断G6-Chr2为6St染色体;最后利用6St上开发的13个"+/-"型标记,从分子水平对小麦-偃麦草代换系F881(6St/6D)中的外源6St染色体进行了验证。研究结果将为中间偃麦草染色体或染色体片段的鉴定提供较为方便和经济的检测手段。     

三种鹅鸡草的生物系统学研究

通过对鹅观草属犬草组长芒鹅观草、缘毛鹅观和鹅观草３个种及春种间杂种的形态变异、染色体配对行为和繁育特性进行研究,探讨这３个种的亲缘关系。Ｆ１植株的外形趋于两亲本之间。在减数分裂过程中,亲本种染色体配对正常。杂种Ｆ１的染色体配对数较高,平均构型：Ｒ．ｐｅｎｄｕｌｉｎａ＊Ｒ．ｄｏｌｉｃｈａｔｈｅｒａ为０．５６１Ⅰ＋１３．７２Ⅱ;Ｒ．ｄｏｌｉｃｈａｔｈｅｒａ＊Ｒ．ｋａｍｏｊｉ为７．５８Ⅰ＋１３．５８Ⅱ＋     

基于形态性状及Adh1基因序列的芒与五节芒自然杂交现象研究

本研究通过对13份芒与五节芒17个形态性状及Adh1基因序列的分析,探讨了芒与五节芒的自然杂交现象。形态性状聚类分析结果表明,疑似杂交种AD431与五节芒类群(AA335和AD625)聚为一类,疑似杂交种AA343、AD431、AD628、AD607、AD633和AD606与芒类群(AD623、AD512、AD620、AD619和AD627)聚为一类。Adh1基因序列聚类分析结果表明,五节芒和芒的材料分别聚成2个明显分开的分支,所有的疑似杂交种中均检测到2种Adh1基因单倍型的存在,其中1个单倍型在系统树中与芒聚为一类,另1个单倍型与五节芒聚为一类。本研究的结果确证了AD431、AD431、AD628、AD607、AD633和AD606这6个疑似杂交种的真实性,证实了芒与五节芒种间确实存在自然杂交现象,为进一步阐明芒和五节芒的系统进化与亲缘关系提供了重要的理论依据。     

Cuticular hydrocarbons in two parapatric species of ants and their hybrid

Discrimination between nestmates and non‐nestmates in social insects is thought to rely on the pattern of cuticular hydrocarbons. We investigated the cuticular hydrocarbon profiles of 2 parapatric sibling ant species, Temnothorax nylanderi (Förster, 1850) and Temnothorax crassispinus (Karavaiev, 1926), and their hybrid. We found that although the profiles show considerable similarities, a discriminant analysis based on the relative peak areas of cuticular hydrocarbons separates the 3 taxa. The profiles of hybrids were not consistently intermediate between those of the paternal species, suggesting either non‐additive interactions among the parental biosynthetic pathways or systematic differences in environment‐derived odor cues.     

甘蓝型与白菜型冬油菜杂交F1代植物学性状及自交亲和性分析

通过甘蓝型冬油菜与北方白菜型冬油菜及其正反交杂种F₁植物学形态,生长习性,自交亲和性的比较,分析杂种抗寒性,植物学形态,生长习性,自交亲和性的变化.选择白菜型冬油菜陇油9号与甘蓝型冬油菜Vision组配的(陇油9号×Vision),(Vision×陇油9号)甘白杂交正反交组合,通过亲本与杂种形态比较,越冬率统计,套袋自交以及花粉-柱头互作等,对杂种抗寒性,植物学形态,生长习性,自交亲和性作出评价.陇油9号与Vision杂交,杂种F₁植物学形态,干物质积累特性为中间型,生长习性和生长点下凹程度均偏白菜型.F₁正,反交越冬率分别为68.75%和65.00%,根长为14.83和14.30 cm,根颈直径为6.08 和5.67 mm.自交亲和性为:Vision>F₁ (Vision×陇油9号)>F₁ (陇油9号×Vision)>陇油9号,其相应的自交亲和指数为20.83,1.09,1.06,0.87;杂种及其亲本的自交亲和性的大小与其花粉在柱头上的萌发数量与萌发速度相一致.陇油9号与Vision杂交,杂种F₁抗寒性强于甘蓝型冬油菜,但较白菜型冬油菜弱.同时,白菜型冬油菜与甘蓝型冬油菜杂交,杂种F₁代自交亲和,但杂种的自交亲和程度远远低于甘蓝型冬油菜,而且F₁杂种的自交亲和性因杂交组合方式而有差异.