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玉米与四倍体多年生类玉米不同倍性杂种的创制与遗传分析

作　者: 蔡毅
导　师: 唐祈林
学　校: 四川农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 四倍体多年生类玉米 基因组原位杂交 减数分裂 花粉粒 气孔 形态学性状 多倍体效应
分类号: Q32
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本研究以玉米(ZM20),四倍体玉米(ZM40),四倍体多年生类玉米(ZP40)为材料,通过杂交及加倍创制出了玉米×四倍体多年生类玉米不同倍性的材料,对其亲本和不同倍性材料的染色体数目和染色体组成,减数分裂染色体构型,植株性状,花粉粒和气孔特征等进行了遗传分析；旨在探明不同倍性材料遗传行为,比较玉米和四倍体多年生类玉米基因组间关系,分析杂种优势和多倍体效应,为玉米遗传和育种提供种质材料和理论依据。试验取得的主要结果如下：1.玉米、四倍体多年生类玉米及其异源六倍体MP60(二倍体与四倍体多年生类玉米杂种F1加倍获得)间杂交表明,四倍体玉米与二倍体杂交结实率为18.54%；二倍体玉米、四倍体玉米与四倍体多年生类玉米杂交结实率分别为9.74%、24.68%；MP60与四倍体玉米、四倍体多年生类玉米杂交结实率分别为33.33%和27.50%；通过杂交获得了不同倍性材料,四倍体玉米与二倍体玉米杂种ZM30,二倍体玉米与四倍体多年生类玉米杂种MP30,四倍体玉米与四倍体多年生类玉米杂种MP40,异源六倍体MP60与四倍体玉米杂种MPM50,异源六倍体MP60与四倍体多年生类玉米杂种MPP50。2.二倍体玉米(ZM20)、四倍体玉米(ZM40)、四倍体多年生类玉米(ZP40)及不同倍性材料ZM30、MP30、MP40、MP60的染色体鉴定分析表明,染色体数目分别为20、40、40、30、30、40、60；基因组原位杂交证明,MP30含有10条玉米染色体和20条四倍体多年生类玉米染色体；MP40含有20条玉米染色体和20条四倍体多年生类玉米染色体；MP60含有20条玉米染色体和40条四倍体多年生类玉米染色体。对不同材料自交后代染色体稳定性分析表明,ZM20和ZP40染色体数目恒定,ZM40、MP40、MP60染色体数目不稳定,其中MP60稳定性最差。3.玉米、四倍体多年生类玉米及不同倍性材料花粉母细胞减数分裂构型统计表明,ZM20减数分裂构型平均为2n=10Ⅱ；ZP40减数分裂构型平均为2n=40=4.66Ⅳ+0.29Ⅲ+9.98Ⅱ+0.54ⅠZM40减数分裂构型平均为2n=40=8.02Ⅳ+0.14Ⅲ+3.61Ⅱ+0.26Ⅰ；ZM30减数分裂构型平均为2n=30=7.80Ⅲ+2.58Ⅱ+1.44Ⅰ;MP30减数分裂构型平均为2n=30=4.74Ⅲ+5.4Ⅱ+4.9Ⅰ；MP40减数分裂构型平均为2n=40=3.88Ⅳ+0.23Ⅲ+11.57Ⅱ+0.67Ⅰ；MP60减数分裂构型平均为2n=60=0.14Ⅵ+5.15Ⅳ+4.52Ⅲ+10.73Ⅱ+3.48Ⅰ。由各材料减数分裂染色体配对构型可以得出,玉蜀黍属含有三个染色体组,玉米属于A和B染色体组,四倍体多年生类玉米属于A和C染色体组。4.玉米、四倍体多年生类玉米及不同倍性材料花粉育性和自交结实率统计表明,ZM20、ZM30、ZM40、ZP40、MP40、MP30、MP60、MPM50、MPP50的花粉育性分别为98.88%、41.7%、88.64%、92.25%、91.53%、19.95%、75.61%、81.68%、41.63%；相应材料的结实率分别为99.31%、0.32%、74.34%、92.24%、0%、81.70%、58.13%、38.62%、8.90%。5.玉米、四倍体多年生类玉米及不同倍性材料主要形态学性状统计分析表明,在株高、主茎分枝数、分蘖数、叶面积等性状方面,MP30表现出杂种优势；MP40不具有杂种优势；玉米具有倍性效应,随着倍性提高,植株的茎周长、叶片数、叶长、叶宽和叶面积等明显增大,尤其是叶面积；异源多倍体倍性提高后,不具有多倍体优势,MP60植株仅在株高和茎周长上较MP30有所增加。6.玉米、四倍体多年生类玉米及不同倍性材料花粉粒和气孔特征比较表明,花粉粒和气孔在不同种和不同倍性间差异显著,玉米花粉粒和气孔均大于四倍体多年生类玉米；在一定倍性水平内,倍性越高,花粉粒越大,气孔长度和面积也越大；同一倍性,所含的双亲染色体组不同,花粉粒和气孔大小不同,含玉米染色体组越多,花粉粒和气孔越大;倍性越高,气孔密度越小,不同种间差异较小。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
1 前言  10-25
  1.1 植物远缘杂交  10
  1.2 玉米及其野生近缘种  10-12
    1.2.1 玉蜀黍属种质资源  10-11
    1.2.2 四倍体多年生类玉米的研究与利用  11-12
  1.3 玉蜀黍属内细胞学研究染色体组关系  12-15
    1.3.1 染色体组  12-13
    1.3.2 玉蜀黍属染色体组组成  13-15
  1.4 多倍体研究  15-18
    1.4.1 多倍体的概念  15
    1.4.2 多倍体的特征  15
    1.4.3 多倍体的遗传行为  15-16
    1.4.4 多倍体在育种中的作用  16-17
    1.4.5 多倍体间倍性杂交障碍研究  17-18
  1.5 远缘杂种的鉴定与评价  18-25
    1.5.1 形态学  18-19
    1.5.2 细胞学  19-21
    1.5.3 分子细胞遗传学—荧光原位杂交  21-23
    1.5.4 生化标记  23
    1.5.5 分子标记  23-25
2 研究目的与意义  25-26
3 材料与方法  26-32
  3.1 试验材料  26
  3.2 试验方法  26-32
    3.2.1 配制玉米和四倍体多年生类玉米不同倍性材料  26-27
    3.2.2 细胞学鉴定及遗传行为观察  27-28
    3.2.3 生物学特性  28-29
    3.2.4 基因组原位杂交  29-32
4 结果与分析  32-54
  4.1 玉米、四倍体多年生类玉米及其异源六倍体间杂交  32
  4.2 玉米、四倍体多年生类玉米及不同倍性杂种的染色体鉴定  32-35
    4.2.1 染色体数目  32-33
    4.2.2 多倍体自交后代染色体数目  33-34
    4.2.3 异源多倍体染色体GISH鉴定  34-35
  4.3 玉米、四倍体多年生类玉米及不同倍性杂种减数分裂分析  35-42
    4.3.1 玉米和四倍体多年生类玉米减数分裂行为  35-36
    4.3.2 不同倍性材料减数分裂行为  36-39
    4.3.3 减数分裂构型分析玉米和四倍体多年生类玉米染色体组组成  39-41
    4.3.4 花粉育性  41-42
  4.4 玉米、四倍体多年生类玉米及不同倍性杂种生物学特征  42-51
    4.4.1 生育期  42
    4.4.2 形态学观察  42-46
    4.4.3 花粉粒特征  46-49
    4.4.4 气孔特征  49-51
  4.5 玉米与四倍体多年生类玉米部分异源多倍体后代性状  51-54
    4.5.1 四倍体玉米与四倍体多年生类玉米杂种MP40后代性状  51-52
    4.5.2 异源六倍体MP60后代性状  52-54
5 讨论  54-63
  5.1 玉米和四倍体多年生类玉米种质相互转育  54-55
    5.1.1 玉米和四倍体多年生类玉米可杂交性  54
    5.1.2 玉米和四倍体多年生类玉米转育方式  54-55
  5.2 玉米与四倍体多年生类玉米不同倍性生物学特征  55-56
  5.3 玉米与四倍体多年生类玉米不同倍性减数分裂  56-57
    5.3.1 减数分裂与染色体稳定性  56
    5.3.2 减数分裂与花粉育性  56-57
    5.3.3 减数分裂分析四倍体多年生类玉米  57
  5.4 玉米与四倍体多年生类玉米不同倍性杂种及其后代利用价值  57-61
    5.4.1 培育新品种  57-58
    5.4.2 丰富遗传资源  58
    5.4.3 玉蜀黍属染色体组分析  58-59
    5.4.4 玉蜀黍属系统进化  59
    5.4.5 多倍体研究应用方向  59-61
  5.5 基因组原位杂交  61-63
参考文献  63-69
附录  69-72
致谢  72

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中图分类: > 生物科学 > 遗传学 > 杂交与杂种
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