C组、E组特异分子标记的建立及小麦-7E易位系的创制

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:killpl12
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长穗偃麦草7E染色体含有抗赤霉病的改良小麦的优异基因,利用杀配子染色体诱导染色体产生易位的方法,可以将这些优异基因导入小麦。因此,小麦遗传背景下外源E组染色质的鉴定则成为创制小麦-长穗偃麦草易位系的关键,开发一种方便、快捷且易于操作的长穗偃麦草E组特异分子标记是目前至关重要的任务;同时源于山羊草属2C分子标记的开发对于鉴定普通小麦中导入的杀配子染色体2C也是极其有价值的,它为跟踪鉴定普通小麦-杀配子染色体2C的后代提供了十分方便快捷的途径。本研究利用RAPD、ISSR、TRAP三种分子标记技术建立了长穗偃麦草E基因组、山羊草属C基因组特异分子标记;利用杀配子染色体诱导小麦与长穗偃麦草7E染色体产生变异,通过细胞遗传学、分子标记的方法,再结合形态学、FISH检测和SSR分子标记等鉴定方法,从 F2代筛选出易位植株,创造了小麦-长穗偃麦草易位系;并从F3、F4、F5代中筛选出抗赤霉病的植株。主要研究结果如下:  1.利用 RAPD分子标记技术建立了1个山羊草属 C基因组特异的分子标记SCAR586,通过柱穗山羊草和CS-2C二体附加系的验证,证明该标记是2C基因组特异的,同时对该标记在其他的山羊草属中的分布也进行了检测,它存在于尾状山羊草、顶芒山羊草、柱穗山羊草、三芒山羊草、CS-3C二体附加系和CS-3CSAT二体附加系中。利用TRAP分子标记技术建立了2个山羊草属C基因组特异的分子标记SCAR384和SCAR585,分析表明,这两个标记也是2C基因组特异的,利用FISH技术将两个标记在尾状山羊草染色体上的定位进行了研究,结果表明,这两个标记在尾状山羊草染色体的长臂和短臂上呈散在分布的状态;它们除存在于2C基因组和尾状山羊草外,SCAR384还存在于顶芒山羊草、柱穗山羊草、CS-3C二体附加系和CS-3CSAT二体附加系中,SCAR585还存在于顶芒山羊草、柱穗山羊草、偏凸山羊草、CS-3C二体附加系和CS-3CSAT二体附加系中。  2.利用RAPD分子标记技术建立了2个长穗偃麦草E基因组特异的分子标记SCAR807和SCAR839,利用ISSR分子标记技术建立了1个E基因组特异的分子标记SCAR577,利用TRAP分子标记技术建立了4个长穗偃麦草E基因组特异的分子标记,即SCAR424、SCAR362、SCAR378和SCAR252,通过在二倍体长穗偃麦草、四倍体长穗偃麦草中的验证,证明这7个分子标记是长穗偃麦草E基因组所特异的。在一套CS-1E~7E二体附加系的定位分析中表明,SCAR807、SCAR577、SCAR424、SCAR362定位于1E~7E的所有染色体上,SCAR839定位于2E和3E的染色体上,SCAR252定位于5E和6E的染色体上。同时SCAR807、SCAR839和SCAR577三个标记还通过FISH技术在二倍体长穗偃麦草染色体上的定位进行了研究,结果表明,SCAR807和SCAR577分子标记在二倍体长穗偃麦草所有染色体的长臂和短臂上是散在分布的,SCAR839分子标记在二倍体长穗偃麦草的4条染色体的长臂和短臂上是散在分布的。  3.利用―中国春‖-长穗偃麦草(7E,7ES,7EL)二体附加系与―中国春‖-柱穗山羊草(2C)二体附加系配置杂交组合,在自交F2代筛选出染色体数为42的株系共101株,包括株系A-254,A-258,A-273,A-292,A-359,A-361,A-366,A-369,A-377,A-371等;在BC1F1代筛选出染色体数为42的株系共17株,包括株系7-8,8-8,8-9,9-1,9-5,9-12,9-13,9-14等。在F2代和BC1F1代植株的有丝分裂染色体制片中,观察到了端体、环状染色体、双着丝点染色体等染色体畸变;在F2代~F5代材料的减数分裂染色体制片中,观察到了多价体、大量的单价体、染色体断片、桥、落后染色体以及染色体粘连等染色体畸变现象。  4.通过 SCAR分子标记的方法进行外源染色体的筛选和鉴定,在自交 F2代2n=42的植株中,筛选出的阳性植株为A-10,A-254,A-258,A-273,A-292,A-371,A-399;在BC1F1代2n=42的植株中,筛选出的阳性植株为8-8,8-9,9-1,9-5,9-11,9-12,9-14。F3代共调查75株,阳性植株为13株,其阳性检出率为17.33%;F4代共调查132株,阳性植株为38株,其阳性检出率为28.79%;F5代共调查122株,阳性植株为25株,其阳性的检出率为20.49%。  5.对杂交和回交后代中 SCAR分子标记检测为阳性的植株进行了形态学鉴定,包括株高、穗长、分蘖数、穗型、赤霉病抗性等,在自交F2和BC1F1代中,获得的优良株系为A-254,A-258,A-273,A-292,A-371和8-8,8-9,9-1,9-5,9-12,9-14,共计11株。F3代筛选出的优良株系为4株,F4代筛选出11株,F5代筛选出10株。  6.将自交F2代和回交BC1F1代植株中初步筛选出的11株易位系行了FISH和SSR分子标记的鉴定与定位。其中 FISH和7E染色体长短臂特异 SSR标记(Xgwm282,Xgwm471)鉴定结果表明,株系9-5,9-12,9-14,A-273,A-292为长臂易位,株系8-8,8-9,9-1,A-254,A-258,A-371为短臂易位。利用SSR分子标记对易位片段进行了进一步分析,确定株系8-8的易位片段介于标记Xwmc606和Xcfe19之间,株系8-9的易位片段介于标记Xwmc606和XBE489982之间,株系9-1的易位片段介于标记Xwmc606和Xcfe19之间,株系A-254的易位片段介于标记Xgwm350和XBE489982之间,株系A-258的易位片段介于标记Xwmc606和Xcfe19之间,株系A-371的易位片段介于标记Xgwm350和XBE489982之间;株系9-5的易位片段介于标记Xpsr680和Xsews19之间,株系9-12的易位片段介于标记 Xgwm333和Xswes19之间,株系9-14的易位片段介于标记 Xpsr680和Xswes19之间,株系A-273的易位片段介于标记Xksum052和Xswes19之间,株系A-292的易位片段介于标记Xksum052和Xswes19之间。
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