染色体玉米、大刍草和摩擦禾异源多倍体为桥梁种质创制玉米—大刍草附加系的研究

玉米、大刍草和摩擦禾异源多倍体为桥梁种质创制玉米—大刍草

附加系的研究

本研究利用四倍体玉米(2n=40) 、 四倍体指状摩擦禾(2n=72) 、四倍体多年生大刍草(2n=40)三物种远缘杂交创制的异源近六倍体 MTP-1(2n=74)为桥梁材料,通过与玉米回交在BC3代获得两个玉米-大刍草单体附加系,对这两个附加系植株的染色体组成、 分子生物学特性、 农艺性状及附加染色体传递率等进行了初步研究,主要研究结果如下 1 、染色体压片技术鉴定表明 BC3和BC4代植株均出现正常二倍体型(2n=20)和附加系类型(2n=21)两种类型,BC4代植株的染色体类型同样为以上两种。对BC3代附加系材料3-9和367有丝分裂中期染色体进行原位杂交检测,结果显示附加染色体均来自于大刍草染色体组。

核型分析结果表明,附加系材料3-9的核型公式为

2n=2x=21=14m+m+6sm(2SAT),染色体相对长度组成为2n=21=2L+6M2+M2+12M1,着丝粒指数变化幅度从27.91-57.27, 最长染色体与最短染色体长度比 Lt/st 为

1.78,无臂比大于2的染色体,附加染色体类型为中部着丝粒染色体 (m),相对长度与其5号染色体相对长度接近 367核型公式为2n=2x=21=14m+6sm(2SAT)+1sm,染色体组成为 2n=21=2L+8M2+8M1+M1+2S,着丝粒指数变化幅度从28.213-67.753,最长染色体与最短(?)度比Lt/st 为1 .890,臂比大于2的染色体有两条,分别为第6和第8染色体,附加染色体类型为近端部着丝粒的染色体 (sm),相对长度与其7号染色体相对长度接近。 2、利用RAPD技术对BC3和BC4代正常二倍体植株和附加系植株进行了多态性扩增。

共筛选了104对引物,结果显示编号为 04(AAGTCCGCTC)的引物在BC3代的三个正常二倍体植株中均扩增出一条 750-1000bp的特异性条带,条带清晰一致,可

重复性高,三个附加系植株的多态性一致 ,并且,利用该引物在BC4代材料中也扩增出了基本一致的结果,细胞学验证表明条带与所对应的植株类型相同 ,说明该引物是可靠的RAP D标记引物,可用于后代材料的快速鉴定以及分子标记辅助选择育种。 3、附加系植株与对应二倍体植株的形态学性状比较结果表明 ,BC3代普通植株的株高、穗位高、穗位叶长、穗长、穗粗、行粒数均显著大于附加系植株而附加系植株秃顶长显著大于普通植株 ,穗行,轴粗差异不明显。

BC4代普通植株株高、穗位高、穗位叶长、穗长、行粒数、花粉育性 ,显著高于两个附加系植株,穗重和结实率极显著的高于两个附加系植株穗粗、穗行数、轴粗差异不显著。两个附加系植株秃顶长显著大于普通植株。

附加系植株相同性状之间的差异均不显著。 4、对附加系材料中大刍草染色体的传递率进行了统计,结果表明BC3代三个附加系材料的染色体传递率各不相同,3-9染色体传递率最高达到100%,367传递率为43.42%,3-5最低为40.00%。

对异源近六倍体(MTP-1)与玉米回交后代研究表明(1)随着后代中玉米染色体的增加,外源染色体的数目逐渐减少 ,植株表型越趋向玉米,育性提高,结实率不断提高。 (2)通过异源多倍体与玉米杂交克服了远缘杂交的生殖障碍 ,可以在低代创制出含有不同外源染色体的附加系 ,缩短了材料创制年限,拓宽了玉米种质资源。

(3)核型分析与附加系基因组多态性表明,以三元杂种为桥梁材料创制的附加系其基因组及染色体配对方式比较复杂,是研究外源染色体在玉米遗传背景中的遗传规律及基因组变化的良好材料。