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黑麦属(Secale cereale)是小麦的近缘种属,具有许多优于普通小麦的优良性状,是改良小麦品质、产量和抗病性等性状的重要外源基因供体。比如黑麦1RS臂以1BL.1RS易位的形式在小麦品种改良中被广泛应用。该易位染色体由黑麦1RS臂和小麦1BL臂在着丝粒处融合而成。高等真核生物着丝粒确保了真核生物细胞在有丝分裂和减数分裂过程中染色体的正常分离及遗传信息的稳定传递。着丝粒的结构和功能在不同物种物种间较为保守,但组成上具有较大差异。它是远缘杂交中外源染色体在新的遗传背景中稳定存在和遗传的基础,也让染色体间发生重组成为可能。将为小麦远缘杂交育种及小麦异源易位系的形成及着丝粒融合机制提供理论依据。本研究首先从小麦-黑麦杂交后代中,鉴定出小麦-黑麦易位染色体1BL.1RSKu、1BL.1RLKu、1BL.1RSPI428373、5BS.5RLKu、5BS.2RLKu、6DS/6RLKumi200和6DL/6RLKumi119,以及小麦-黑麦6RL微小染色体附加系。在黑麦着丝粒特异重复序列pAWRC.1的基础上,设计嵌套式特异引物,利用热不对称交错PCR(TAIL-PCR)对黑麦Kustro基因组DNA进行克隆测序,获得了黑麦着丝粒相关克隆,通过FISH验证获得黑麦着丝粒特异序列。在此基础上,对小麦-黑麦易位系易位染色体及6RL微小染色体附加系的着丝粒结构进行研究。获得了以下结果:1.利用TAIL-PCR技术根据pAWRC.1设计引物,获得了6条着丝粒特异的重复序列,其中有3条rycenF2、rycenF3和rycenF5是黑麦着丝粒特异的,另外3条rycenR2、rycenR3和rycenR5是小麦与黑麦着丝粒共有的。2.利用这6条着丝粒特异序列对簇毛麦W6 21717进行FISH分析,发现只有rycenR3、rycenR5和rycenF3在簇毛麦的着丝粒产生信号。3.利用GrainGenes中的BLAST工具对这6条序列进行分析,发现这6条序列分别与数据库中部分黑麦scaffolds序列(S.cereale Lo 7scaffolds)比对上,且有较高的相似度。利用比对到的scaffolds序列在其比对到的序列两侧设计引物以黑麦Kustro基因组DNA为模板进行PCR扩增、克隆测序。经FISH验证,得到了2条着丝粒特异序列A3和rycenR3-1,其中rycenR3-1是小麦着丝粒特异的序列。4.对这8条序列进行比对分析,结果显示:着丝粒序列rycenR5与NCBI的核酸数据库中比对到的序列AB052104.1相似度为92.05%。着丝粒序列A3在RepeatMasker Web Server Triticae(rye,barleys,wheats)中比对到了94%的序列,重复序列注释显示LTR元件,Gypsy转座子。这2条着丝粒特异序列很可能来自Gypsy类反转录转座子家族。其它6条序列比对到的序列太短不能确定其转座子类型。其中序列rycenF3在NCBI的核酸数据库中没有比对到任何序列,推测该序列是一条新的着丝粒序列。5.通过对不同的小麦-黑麦易位染色体着丝粒结构进行分析,发现两种不同1RS来源的1BL.1RS易位染色体的着丝粒都是小麦黑麦融合着丝粒。3BS.1RS易位染色体的着丝粒也是小麦黑麦融合着丝粒结构。5BS.5RL、5BS.2RL易位染色体的着丝粒都主要来源于黑麦着丝粒。6.对6RL微小染色体附加系进行FISH分析表明,6RL微小染色体含有着丝粒重复序列,对其自交后代中得到的两个小片段易位系进行着丝粒结构分析,确定了6DS/6RLmini200小片段易位染色体的着丝粒序列主要来自于小麦,6DL/6RLmini119小片段易位染色体的着丝粒序列主要来自于黑麦且着丝粒位于染色体的端部。本研究获得的着丝粒特异序列可以用于进一步克隆黑麦着丝粒特异的重复序列,为深入研究着丝粒的结构、功能和进化奠定了基础。易位系形成过程中着丝粒的不同结构将有助于研究着丝粒的融合机制及在育种上的应用。可以更好的应用于小麦-黑麦易位染色体的着丝粒结构研究,为下一步研究功能着丝粒序列打下基础。