玉米異源染色質(zhì)導(dǎo)入系的遺傳分析和多育性相關(guān)基因的分子標(biāo)記定位.pdf

1、玉米是重要的糧食兼飼料作物。由于馴化中的“瓶頸效應(yīng)”和隨后的改良選擇使得其遺傳多樣性相對(duì)于野生近緣種明顯降低，現(xiàn)代玉米育種大多采用少數(shù)骨干自交系進(jìn)行品種改良，導(dǎo)致玉米育種材料的遺傳基礎(chǔ)狹窄。沒(méi)有種質(zhì)的擴(kuò)增和創(chuàng)新就沒(méi)有玉米雜種優(yōu)勢(shì)水平的突破，因此，種質(zhì)的拓寬與創(chuàng)新是玉米育種的戰(zhàn)略任務(wù)，其中開(kāi)發(fā)和利用野生資源是其重要的途徑之一。 墨西哥玉米(Zea mays ssp.mexicana，簡(jiǎn)稱ZM)是玉米近緣野生材料，與普通玉米同屬玉米

2、種(Zea mays)，為一年生草本植物，生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，具有高分蘗性和分枝性、籽粒蛋白質(zhì)含量高、對(duì)多種真菌類疾病免疫或高抗等優(yōu)點(diǎn)，是玉米育種可利用的優(yōu)異基因源。掖515為我國(guó)骨干自交系，具有農(nóng)藝性狀優(yōu)良、配合力高、穗行數(shù)多等突出優(yōu)點(diǎn)，但籽粒品質(zhì)欠佳，高感青枯病、粗縮病和褐斑病。以墨西哥玉米為供體親本，掖515為受體和輪回親本，經(jīng)多代回交和自交獲得一批具有特異性狀的漸滲系，本工作從中選取了具有多育性，長(zhǎng)穗柄，和大果穗三個(gè)性狀的漸滲材料(分別命

3、名為1＃，10＃，4＃材料)進(jìn)行細(xì)胞學(xué)和分子標(biāo)記鑒定，并進(jìn)一步對(duì)多育性相關(guān)基因進(jìn)行初步定位。 不同漸滲系的細(xì)胞學(xué)觀測(cè)從掖515和上述三個(gè)漸滲系中，每份材料隨機(jī)選取5個(gè)樣本進(jìn)行染色體核型分析，確定所有材料體細(xì)胞染色體數(shù)均為2n=20，未發(fā)現(xiàn)染色體數(shù)目的變化。核型分析表明材料間存在C-分帶多態(tài)性，表現(xiàn)為帶的有無(wú)、大小和染色深淺的變化，不同材料間染色體臂比及核型公式變化較明顯。掖515的核型公式為2n=16m+4sm。1＃材料及10＃

4、材料型公式分別為2n=14m+6sm、2n=12m+8sm。錯(cuò)材料C-分帶結(jié)果顯示，異染色質(zhì)深染的帶的數(shù)目在不同檢測(cè)樣本中有差異，核型不穩(wěn)定，表明經(jīng)多代回交自交后得到的4＃漸滲系還沒(méi)有達(dá)到純和。 GISH分析表明，三個(gè)漸滲系均有外源遺傳物質(zhì)滲入。1＃材料共有6個(gè)信號(hào)點(diǎn)，成對(duì)分布于4號(hào)、7號(hào)染色體的端部及8號(hào)染色體亞端部。10＃材料共有6個(gè)信號(hào)點(diǎn)，成對(duì)分布于2號(hào)染色體亞端部，和4號(hào)、7號(hào)染色體的端部。c-分帶位置與GISH信號(hào)位置

5、高度一致。4＃材料GISH檢測(cè)出7個(gè)信號(hào)點(diǎn)，其中6個(gè)成對(duì)分布于不同染色體端部或亞端部，還有1個(gè)信號(hào)位點(diǎn)只存在于其中一條6號(hào)染色體長(zhǎng)臂末端，6號(hào)染色體長(zhǎng)臂末端的信號(hào)不成對(duì)分布，與C-分帶結(jié)果中不同樣本帶的數(shù)目不穩(wěn)定相互驗(yàn)證，進(jìn)一步證明4＃材料經(jīng)過(guò)多代回交自交并沒(méi)有達(dá)到純和。 多育性相關(guān)基因的初步定位以掖515(少穗親本)為母本，1＃漸滲系(多穗親本)為父本，配制雜交組合，建立含有58個(gè)單株的F2代分離群體。采用SSR-BSA(bu

6、lked segregant analysis)分析法對(duì)F2代分離群體多育性進(jìn)行鑒定。用篩選出的在1＃材料和掖515間有多態(tài)性的130對(duì)引物對(duì)少穗池、多穗池DNA 進(jìn)行PCR擴(kuò)增，其中引物bnlg1779在少穗池中擴(kuò)增出與親本掖515一致的條帶，在多穗池中擴(kuò)增出與親本1＃材料一致的條帶。應(yīng)用Mapmaker Version 3.0軟件對(duì)分離數(shù)據(jù)進(jìn)行連鎖分析，利用Kosambi函數(shù)將重組率轉(zhuǎn)換成遺傳距離，得出SSR標(biāo)記bnlg1779與多

7、果穗相關(guān)基因位點(diǎn)間的遺傳距離為13.99cM。在已發(fā)表的玉米SSR連鎖圖譜上，bnlg1779位于3號(hào)染色體長(zhǎng)臂上。 選取GISH信號(hào)所在染色體上的SSR多態(tài)性(在掖515與1＃材料間)引物進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1＃材料與掖515、ZM相比出現(xiàn)帶型多態(tài)性，有偏向掖515的、偏向zM的、具有雙親特征帶并偏向掖515的、有雙親特征帶并偏向ZM的、以及出現(xiàn)新帶的。其中偏向zM的和具有雙親特征帶說(shuō)明此染色體有zM的DNA插入。1＃材料的4

8、號(hào)染色體被檢測(cè)15個(gè)位點(diǎn)，其中有6個(gè)(40％)顯示有zM的DNA插入；7號(hào)染色體被檢測(cè)的6個(gè)位點(diǎn)中有2個(gè)(33.3％)顯示有zM的DMA插入；8號(hào)染色體被檢的9個(gè)位點(diǎn)中有2個(gè)(22.2％)顯示有ZM的DNA插入。并且這些SSR分布與GISH信號(hào)相吻合，即細(xì)胞學(xué)鑒定及分子檢測(cè)結(jié)果基本相符。 本工作對(duì)這些漸滲后代進(jìn)行核型分析和基因組原位雜交鑒定，了解基因組結(jié)構(gòu)的變異程度和異源染色質(zhì)漸滲片段的分布，為今后相關(guān)基因定位和克隆提供了適宜的