重復序列和抗性基因在栽培稻與野生稻基因組中的比較分析.pdf

1、1.利用栽培稻C0t-1 DNA和基因組DNA(gDNA)作為探針，分別對栽培稻、藥用野生稻和疣粒野生稻進行熒光原位雜交(FISH)和比較基因組雜交(CGH)。C0t-1 DNA覆蓋栽培稻、藥用野生稻和疣粒野生稻基因組比例(％)和大小(Mb)分別為47.1±0.16，38.61±0.13，44.38±0.13和212.33±1.21，269.42±0.89以及532.56±1.68。說明稻屬中度和高度重復序列和功能基因一樣，在不同種中也

2、存在著高度同源性和保守性，并在進化過程中得以保存下來。藥用野生稻和疣粒野生稻基因組增大的重要原因之一，可能是基因組中度和高度重復序列加倍的結果，藥用野生稻這種序列擴增相對疣粒野生稻要緩和得多。栽培稻gDNA在藥用野生稻和疣粒野生稻基因組中的覆蓋率約為91.0％和93.6％，含量分別約為634 Mb和1123 Mb，各有365 Mb和591 Mb不屬于源自栽培稻基因組的中高度重復序列，未被栽培稻gDNA所覆蓋的部分，分別為64 Mb和78

3、 Mb左右。說明有可能是這2個種在長期進化過程中，由于存在加倍、重排和基因選擇性丟失等現象形成具有自己種的特異性的基因組成分。 2.用藥用野生稻(CC)C0t-1 DNA作為探針，對其自身體細胞染色體和栽培稻×藥用野生稻雜交后代F1、回交后代BC1，以及寬葉野生稻(CCDD)、高稈野生稻(CCDD)和斑點野生稻(BBCC)體細胞染色體進行熒光原位雜交實驗。對F1(AC)和兩個BC1(AAC和ACC)的雜交實驗中，在不封阻的情況下

4、，藥用野生稻C基因組C0t-1 DNA探針能清晰地鑒別C組染色體，而在A組染色體上信號分布很少，說明A基因組與藥用野生稻C基因組中高度重復序列同源性較低。此外，對寬葉野生稻、高桿野生稻和斑點野生稻3個四倍體體細胞進行了FISH分析，在24條C組染色體上均可觀察到較強的雜交信號，B和D基因組的24條染色體上信號較少，但在D組染色體上的信號較B組染色體的多，說明D與C基因組的親緣關系較B與C基因組的近。進一步分析發(fā)現，高桿野生稻D組染色體上

5、的雜交信號要比寬葉野生稻D組染色體上的雜交信號多，說明高桿野生稻的D基因組與C基因組的同源性要高，這可能是高稈野生稻和寬葉野生稻同屬于CCDD染色體組型但可區(qū)分為不同種的原因之一。上述研究表明C0t-1 DNA具有很強的種的特異性和依賴基因組型的特異性，利用C0t-1 DNA作探針更能有效地對不同基因組進行FISH鑒定。同時，本研究采用F1植株和BC1植株，即一個二倍體和兩個三倍體人工選育雜種，與寬葉野生稻、高桿野生稻和斑點野生稻進行了

6、基于C基因組C0t-1 DNA雜交的比較分析，對稻屬異源四倍體的可能起源機制進行了初步探討。 3.生物素標記的藥用野生稻總DNA作為探針，未標記的栽培稻總DNA作封阻，對藥用野生稻異源單體系(MAALs)減數分裂染色體進行GISH分析。結果表明，在栽培稻(AA，2n=24)基因組中附加了一條藥用野生稻染色體，并鑒定為第8號染色體。本研究表明，藥用野生稻異源單體附加系的建立為藥用野生稻的基因組學和遺傳學的研究提供一個新的操作平臺，

7、而GISH技術在水稻遠緣雜交育種中是最準確有效的染色體鑒定方法，在水稻育種改良中具有重要應用前景。 4.基于C0t-1 DNA雜交帶型，對栽培稻、非洲栽培稻、藥用野生稻和疣粒野生稻進行核型分析，并構建了相應模式圖。并選用了一個同時分布在栽培稻和藥用野生稻第8染色體上的RFLP標記R2676(1.8 kb)，首次對非洲栽培稻和藥用野生稻的第8染色體進行比較體核型分析。同時，結合栽培稻第8染色體C0t-1 DNA在非洲栽培稻和藥用野

8、生稻分布特征，初步闡述了基因組重復序列在稻屬中的進化特點。 5.用覆蓋抗褐飛虱基因Bph15的兩個重疊群(contig)，即BAC克隆20M14(27 kb)和64O9(36 kb)為探針，對非洲栽培稻、藥用野生稻和寬葉野生稻熒光原位雜交(FISH)。兩個BAC克隆均被定位于非洲栽培稻和藥用野生稻第4染色體的短臂上，雜交信號的百分距離分別為37.03±4.11和81.22±3.62，相應的信號檢出率為41.18％和38.22％。

9、在寬葉野生稻中，有兩對同源染色體同時檢出信號，分別定位于染色體的短臂上和著絲粒區(qū)，信號距著絲粒平均百分距離分別為87.78±5.23和0，信號檢出率為52.58％。由此推知，這兩個BAC克隆在非洲栽培稻和藥用野生稻的第4染色體分布同線且同區(qū)，并且在寬葉野生稻上的DD基因組也存在Bph15基因的同源序列。在未封阻的情況下，非洲栽培稻的BAC雜交在多條染色體有信號，這表明它和栽培稻C0t-1 DNA在一定程度上具有同源性。文中初步顯示Bph

10、15在三個稻種染色體中的相對位置，在A、C、D三個基因組中連鎖關系一致，它們在供試不同種和基因組中都是同線的，而且其連鎖關系具有很強的遺傳保守性。 6.利用5S rDNA和45S rDNA分別對秈稻“廣陸矮4號”(AA)、非洲栽培稻(AA)、藥用野生稻(CC)、斑點野生稻(BBCC)、高桿野生稻(CCDD)、寬葉野生稻(CCDD)以及栽培稻×藥用野生稻F1植株(ACC)等7個種(包括3個二倍、3個四倍體以及人工選育雜種)進行原位