基于端粒-FISH的棉花核型分析及高分辨率細(xì)胞學(xué)圖的初步構(gòu)建.pdf

1、棉花是世界上最重要的纖維經(jīng)濟(jì)作物。目前，棉花的全基因組測(cè)序工作已進(jìn)入日程，但許多與之相關(guān)的基礎(chǔ)研究工作還有待加強(qiáng)。而了解棉種間的親緣及演化關(guān)系，以及棉花高分辨率細(xì)胞學(xué)圖的構(gòu)建都是基因組研究中重要而基礎(chǔ)的工作。 本文首次對(duì)棉花的端粒序列進(jìn)行了研究，并將其與熒光原位雜交(fluorescenceinsituhybridization，F(xiàn)ISH)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于棉花的核型分析中，在此基礎(chǔ)上研究了二倍體棉核型的變異及演化；建立了棉花的粗

2、線期-FISH技術(shù)體系，首次在A組棉粗線期染色體上初步構(gòu)建了高分辨率的細(xì)胞學(xué)圖，為進(jìn)一步的工作奠定了基礎(chǔ)。 主要結(jié)果如下： (1)根據(jù)擬南芥3號(hào)染色體上一個(gè)含有端粒序列的BAC克隆(F23H6)設(shè)計(jì)引物，PCR擴(kuò)增到了擬南芥類型的端粒序列(TITAGGG)n，并將其克隆到質(zhì)粒pAT1上。在以四倍體棉中期染色體為靶DNA，pAT1質(zhì)粒為探針的FISH研究中發(fā)現(xiàn)所有染色體末端都有強(qiáng)弱不同的雜交信號(hào)。進(jìn)一步的Bal31酶切動(dòng)力

3、學(xué)實(shí)驗(yàn)證明了上述雜交信號(hào)確實(shí)位于染色體最末端，由此證明了棉花具有擬南芥類型的端粒序列。用末端限制性片段(TRF)法測(cè)量了棉屬2個(gè)四倍體棉種以及7個(gè)二倍體棉種端粒序列的長度，結(jié)果表明栽培棉種(包括二倍體的草棉)的端粒序列長度較長，約為20kb左右，其他野生二倍體棉種的端粒序列的平均長度稍短，介于6kb-20kb之間。 (2)首次利用端粒-FISH對(duì)二倍體棉7個(gè)亞組的代表種進(jìn)行了核型分析。核型分析的結(jié)果表明，B組異常棉的核型最原始；

4、D組雷蒙德氏棉的核型與異常棉類似，是一種比較原始的核型；C組的納爾遜棉和E組的索馬里棉也是一種比較原始的核型。A組的草棉、F組的長萼棉和G組的比克氏棉具有較進(jìn)化的核型，且彼此有各自的特點(diǎn)。與其他棉種不一樣，草棉的一個(gè)隨體位于較大的染色體短臂上；長萼棉染色體相對(duì)長度值的范圍最大，并且沒有在短臂的末端發(fā)現(xiàn)有隨體的存在；比克氏棉的sm型染色體最多，達(dá)到了10條，反映了其染色體的不對(duì)稱性最高，是一種比較進(jìn)化的核型。根據(jù)上述核型分析結(jié)果，并結(jié)合前

5、人的研究成果，我們認(rèn)為B組棉是最原始的棉種，而后在棉屬的進(jìn)化過程中，以B組棉所在的非洲作為核心，向四周擴(kuò)散，較早的衍生出C、D、E組棉，較晚的衍生出A組棉。在E組棉的基礎(chǔ)上進(jìn)一步衍生出F組棉，在C組棉的基礎(chǔ)上進(jìn)一步衍生出G組棉。最終形成了今天二倍體棉種的分布格局圖。 (3)成功的發(fā)展了棉花粗線期染色體的FISH技術(shù)，該技術(shù)獲得的粗線期染色體完整、舒張。以端粒序列作為探針的FISH研究表明，在每條染色體的末端都能檢測(cè)到雜交的信號(hào)。

6、分別在A組的亞洲棉和草棉的粗線期染色體上對(duì)45SrDNA進(jìn)行了定位，發(fā)現(xiàn)亞洲棉具有3個(gè)45SrDNA位點(diǎn)，分別位于第3、6、8號(hào)染色體上，其中2個(gè)位點(diǎn)的雜交信號(hào)較強(qiáng)，一個(gè)位點(diǎn)的雜交信號(hào)較弱。草棉的三個(gè)45SrDNA位點(diǎn)分別位于第5、7、9號(hào)染色體上，同樣是2個(gè)位點(diǎn)的雜交信號(hào)較強(qiáng)，一個(gè)位點(diǎn)的雜交信號(hào)較弱。 根據(jù)A組棉粗線期染色體核型分析的結(jié)果，45SrDNA在染色體上定位，以及粗線期染色體上的常染色質(zhì)區(qū)及異染色質(zhì)區(qū)的分布特點(diǎn)，我們