论文摘要
玉米与其近缘种—四倍体多年生类玉米杂种F1减数分裂异常且不育,严重阻碍了双亲遗传物质的“交流”。在玉米远缘杂交研究中,成功得到了一株具有多年生特性且雌穗授双亲花粉均可结实的玉米×四倍体多年生类玉米的非整倍体（MDT）,该材料克服了玉米与四倍体多年生类玉米种间遗传物质交流的障碍,可以作为玉米与四倍体多年生类玉米种间基因转移的桥梁材料。本研究对MDT与双亲回交的后代进行了形态学、细胞遗传学、分子生物学等研究,主要研究结果如下：1、对玉米（2n=20）与四倍体多年生类玉米（2n=40）的杂种F1染色体组成原位杂交研究结果表明,以玉米总基因组DNA为探针,四倍体多年生类玉米DNA做封阻,杂交封阻比例为1：80时,杂种F1中有10条玉米染色体显示为黄色,而来源于四倍体多年生类玉米的20条染色体显示为红色,表明适宜封阻比例的原位杂交可以很好地区分玉米与四倍体类玉米种杂交和回交后代中染色体的来源及数目。2、MDT与玉米回交一代的8个植株中,7株为一年生,1株为多年生。一年生植株表型介于玉米型和四倍体多年生类玉米型之间,染色体数目介于29-31之间；对其中一株玉米型一年生植株进行了原位杂交分析,结果表明该植株细胞内含有20条玉米染色体和10条四倍体多年生类玉米染色体。除分蘖数较多外,多年生植株表型较一年生植株无明显差异。对多年生植株原位杂交分析表明,植株中含有10条玉米染色体与20条类玉米染色体。对多年生植株100个花粉母细胞减数分裂时期染色体分配行为观察发现,减Ⅰ中期至二分体时期均出现了滞后染色体及染色体不均等分配等异常行为。终变期染色体构型公式为2n=5.5Ⅰ+6.88Ⅱ+2.25Ⅲ+1Ⅳ,其相对紊乱系数为1.27。多年生植株生育期较长,且在整个生育期内都不断产生新的分蘖,用玉米回交可得到少量种子。3、对MDT的玉米回交一代中多年生植株与玉米回交后代植株分析表明,植株间表型差异较大,分为玉米型、中间型和野生型三类,染色体数目介于20-29之间。对疑似新型玉米-四倍体多年生类玉米代换系、附加系的的三个植株（B6,2n=20；B7,2n=21;B8,2n=21）进行单色基因组原位杂交分析,其中2植株（B7、B8）含有2-3条四倍体多年生类玉米染色体,是新型的玉米-四倍体类玉米代换系、附加系植株；另一株（B6）含有18条玉米染色体及2条发生易位的染色体,是新型易位系植株。4、MDT与四倍体多年生类玉米回交后代植株均具有多年生特性,其植株株高、叶长、叶宽、茎粗均极显著或显著优于野生亲本,植株对环境适应性极强,有较强的低温耐受性。细胞学鉴定表明该群体染色体数目分为39和40两种。选取染色体数为39和40的代表植株各一株进行原位杂交分析,结果显示两株材料分别含有3条和2条玉米染色体,证明玉米染色体可以向四倍体多年生类玉米转育并改良野生材料的田间性状。为了进一步鉴定导入的玉米染色体来源,利用玉米区别于四倍体多年生类玉米的特异性SSR引物对选取的2株材料进行了分子标记鉴定,结果显示1号供试材料中含有玉米4号、8号和10号染色体；2号供试材料中可能含有玉米的4号、6号及10号染色体中的两条。