簇毛麦基因组新的特异重复序列的分离、鉴定和应用

论文摘要

簇毛麦属（Dasypyrum ,又称Haynaldia）在植物分类上属禾本科（Gramineae）小麦族（Triticeae）的小麦亚族（Triticinae）,是小麦的近缘属之一。具有抗白粉病,抗叶锈病和秆锈,抗全蚀病,分蘖力强,小穗数多,耐旱耐寒,耐盐和蛋白质含量高等许多栽培小麦所需要的有利性状,是小麦性状、品质改良的重要遗传资源。簇毛麦属包括2个物种:二倍体簇毛麦D. villosum （L.） Candargy和四倍体多年生簇毛麦D. breviaristatum （Lindb. F.） Frederiksen。目前,对二倍体簇毛麦的研究和利用相对较多,已经创制了几套硬粒小麦或普通小麦-二倍体簇毛麦异附加系与代换系,进而把来自染色体6V上的抗白粉病基因Pm21和染色体4V上的抗眼斑病基因PchDv以及和抗小麦梭条花叶病基因Wss1导入到小麦中。最近我们在利用四川农业大学蒋华仁等率先在国内外合成的多年生簇毛麦-小麦的双二倍体的基础上,开展了将多年生簇毛麦这一珍贵物种的优异基因导入小麦的研究工作,鉴定出一批导入多年生簇毛麦有利性状的优异资源并选育了一批具有多年生簇毛麦染色质的中间材料,建立了多个能够检测簇毛麦染色质的RAPD、SSR和SCAR分子标记,丰富了簇毛麦基因资源在小麦中的应用的实践。随着远缘杂交将小麦族植物优异基因导入小麦的染色体工程育种的进行,有效地检测与跟踪外源染色质显得十分重要。建立在DNA序列基础上的分子标记RAPD和SCAR技术以其准确、快捷、不受植物生长时期的限制、成本低等优点被广泛的运用,特别在建立染色体特异性标记、基因组特异性标记和物种特异性标记上具有其他分子标记不可比拟的优点。本论文的研究结果如下:1、利用RAPD技术筛选出的高度重复序列（OPM2937）设计特异PCR引物对含簇毛麦染色质的材料以及对照组多个小麦进行分析鉴定。结果显示,所有含簇毛麦染色质的材料均能扩增出目标片段,而对照组小麦均未扩增出目标片段。对一套中国春-簇毛麦附加系（ Chinese Spring-D. villosum additions, CSDA1V-CSDA7V）的扩增结果表明CSDA1V-CSDA7V均能扩增出目标片段,表明OPM2937存在于簇毛麦全套染色体上。簇毛麦后代Y93-1-31等都能够扩增出约目标条带,表明该特异引物不仅可以用于鉴定簇毛麦,而且可以鉴定簇毛麦的后代。该标记可以作为多年生簇毛麦基因组的特异分子标记检测导入到小麦背景中的多年生簇毛麦染色质。2、以中国春基因组总DNA为封阻,以OPM2937为探针对小麦-多年生簇毛麦双二倍体（AABBVbVb,2n=42）中期染色体细胞进行原位杂交,结果表明14条多年生簇毛麦染色体具有黄色杂交信号,该信号分布于多年生簇毛麦染色体除端部和着丝粒区以外的区域,进一步证实了OPM2937为簇毛麦基因组的特异重复序列序列。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 小麦族外源基因的导入现状
• 1.2 导入外源基因的方法
• 1.3 黑麦基因导入小麦材料的研究
• 1.4 偃麦草基因导入小麦材料的研究
• 1.5 簇毛麦基因导入小麦材料的研究
• 1.5.1 簇毛麦的生物学特性
• 1.5.2 簇毛麦的有益基因
• 1.5.3 多年生簇毛麦基因组在小麦育种中的应用价值
• 1.6 簇毛麦外源基因导入小麦的途径
• 1.6.1 小麦-簇毛麦双二倍体、异附加系、异代换系、异易位系的建立
• 1.7 小麦遗传背景下簇毛麦染色体组、染色体臂或片段的鉴定
• 1.7.1 形态标记
• 1.7.2 细胞学标记
• 1.7.3 生化标记
• 1.7.4 原位杂交
• 1.8 小麦重复序列的研究
• 1.8.1 小麦及近缘物种基因组中重复序列
• 1.8.2 簇毛麦重复序列、分子标记的研究
• 1.9 分子标记（molecular detection）
• 1.9.1 RFLP
• 1.9.2 RAPD
• 1.9.3 SSR
• 1.9.4 其它分子标记
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验材料来源
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 基因组总DNA 提取及浓度测定
• 2.3.2 荧光原位杂交
• 2.3.2.1 发根
• 2.3.2.2 制片
• 2.3.2.3 探针DNA 和封阻DNA 的提取
• 2.3.2.4 原位杂交
• 第三章 结果与分析
• 3.1 RAPD 引物的筛选
• 3.2 簇毛麦基因组特异DNA 片段的测序结果
• 3.3 簇毛麦基因组特异性PCR 标记的染色体定位及其对亲缘物种的检测
• 3.4 序列比对结果
• 3.5 供试材料染色体镜检
• 3.6 荧光原位杂交
• 第四章 讨论
• 4.1 含簇毛麦血缘新材料丰富了小麦外源基因转移育种的基因源
• 4.2 基于PCR 方法是建立簇毛麦基因组特异性遗传标记的有效途径
• 4.3 特异DNA 序列标记的获得有利于簇毛麦遗传物质的准确鉴定
• 4.4 簇毛麦新型分子标记可以辅助小麦抗性育种
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果