天然異源四倍體甘藍型油菜中亞基因組的分離及互作.pdf

1、由種間雜交進化產生異源多倍體是自然界物種形成的一條重要途徑，其適應性要顯著優(yōu)于其二倍體祖先種。長期以來，揭示異源多倍體中祖先種基因組的起源及結構變化一直是眾多研究者所關注的問題。從一個擁有較長進化史的天然異源多倍體中抽離出其亞基因組并使祖先種得以出現(xiàn)，為研究異源多倍體的基因組進化及互作提供了獨特的機會。異源四倍體甘藍型油菜（Brassica napusL.，AACC）是異源多倍體多倍化進程研究的模式植物。本研究中，通過遠緣雜交誘導甘藍型

2、油菜中C亞基因組染色體的優(yōu)先消除，抽離出了整個A亞基因組，進而重建了祖先種白菜型油菜(restituted B.rapaL.，RBR)。同時，以本實驗室先前獲得的一個RBR Oro做父本，與親本甘藍型油菜“Oro”進行雜交及連續(xù)回交，將C亞基因組的單條染色體附加到剝離的A亞基因組上，在同一背景下對C亞基因組進行解析。最終，通過C基因組染色體特異基因引物的PCR擴增及FISH方法鑒定出了全套的單體異附加系(MAALs)。RBR及MAALs

3、的獲得為甘藍型油菜的基因組進化及基因組互作研究提供了新的思路及材料。本研究的主要結果如下:
　　1.遠緣雜交誘導RBR ZS11的建立
　　以國內進行測序的甘藍型油菜品種“中雙11”與海甘藍（Crambe abyssinica）進行大量的屬間雜交，獲得了4株染色體數(shù)為2n=29的F1雜種。C基因組的特異BAC為探針的FISH及染色體特異基因引物的PCR擴增證實了這些F1雜種(2n=29)中消除了一個完整的C亞基因組，而保留了

4、全部的A亞基因組染色體，同時經海甘藍基因組為探針的GISH分析，未檢測到海甘藍的染色體片段。隨后在F1雜種與海甘藍的回交后代中篩選到染色體數(shù)目為2n=22的單株，該單株經人工輔助自交后獲得了染色體為2n=20的植株。這些植株的染色體配對方式與天然白菜的10個二價體及減數(shù)分裂后期I染色體以10∶10分離一致，且經FISH檢測并未發(fā)現(xiàn)C基因組染色體及片段，證實了這些材料為“中雙11”的剝離白菜(RBR ZS11)。
　　與天然白菜相比

5、，RBRZS11表現(xiàn)出一些特有的形態(tài)特征，例如生活力弱、易感病、葉片有毛，花型較小且花瓣皺縮，自交結實不正常，特別是冬天葉片貼地生長等。隨機選取57對AFLP引物對4個F1植株、RBRZS11及雙親進行遺傳分析，各世代植株中均檢測到一定數(shù)目的相對于甘藍型油菜的缺失帶、新增帶及少量的海甘藍特異帶。以隨機選取的32對AFLP引物對RBR ZS11及其它17份材料進行聚類分析，結果顯示RBRZS11與白菜型油菜“白油一號”聚為一類。
　

6、　2.甘藍型油菜C亞基因組的解析
　　為解析天然甘藍型油菜的C亞基因組，以實驗室先前獲得的剝離白菜RBR Oro為父本，與供體甘藍型油菜“Oro”進行雜交及連續(xù)回交。通過細胞學方法，共確定了646株BC1和BC2群體植株的染色體數(shù)目，其中有129(20.0％)株(2n=21)為可能的MAALs。利用已測序甘藍型油菜“Darmor”的基因組信息設計、篩選了49對C基因組染色體特異的基因引物。經特異基因引物的PCR擴增，鑒定到全套的R

7、BR Oro附加單條C亞基因組染色體的9個MAALs。隨后以多個重復序列探針的BAC-FISH對MAALs植株進行分析，證實了染色體特異基因引物的可靠性。相比于親本RBROro，MAALs表現(xiàn)了一些可能由附加C染色體決定的特異性狀，例如AAC2的葉片蠟質。MAALs終變期的染色體配對以及雌、雄配子的傳遞率均有較大的差異，可能與附加的C基因組染色體與A基因組的同源性及甘藍型油菜中調節(jié)染色體配對的機制有關。其中，AAC1、AAC2表現(xiàn)較高的