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棉属21个种基于原位杂交的核型分析

作　者: 王坤波
导　师: 刘旭
学　校: 中国农业科学院
专　业: 作物种质资源学
关键词: 棉花荧光原位杂交核型供体种进化
分类号: S562
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
下　载: 335次
引　用: 3次
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内容摘要

恰当判别体细胞同源染色体进而获得更准确的基本数据,是核型分析最关键的环节。经典核型分析难以准确做到同源配对而往往失于偏颇,基于原位杂交的核型分析突破了这个瓶颈问题。澄清多倍体棉花的供体亲本,不仅可解决长期争论的理论问题,而且有助于棉花基因组测序首选棉种的决策,在进入全基因组测序时代,这一点非常重要。因此,利用我院现有材料优势,本人就较全面地开展了现有棉种基于原位杂交的核型分析。本研究收集到了21个棉种,涵盖了棉属除K基因组外的A~G和AD等8个基因组。用基因组DNA和rDNA作探针,获得了荧光原位杂交结果,并重点进行了核型分析,取得了较好的结果。现归纳如下:四倍体棉种的GISH,明显区分了两个亚组的染色体、其中一亚组染色体明显大于另外一亚组的,进而证实四倍体棉种的异源二倍体结构、棉属A基因组染色体大于D基因组;按照染色体相对长度由长到短编序时,发现亚组染色体的相对长度有交叉现象,即有的属于较小亚组的染色体比较大亚组的要大,这对于经典核型分析来说是无法回避的难题,说明基于原位杂交的核型分析更加准确可靠。核型基本参数比较和核型重合率聚类分析表明,阿非利加棉与亚洲棉及草棉都有很大的差异,可能有独特的进化途径,在棉属分类上应该给一个“种”的地位。澳洲棉和奈尔逊氏棉与C基因组斯特提棉有很大的差异,但与比克氏棉也有明显的差异,所以不支持将前两个棉种归到后者代表的G基因组或三个种归为一个基因组的观点。本研究用到的4个四倍体棉种,陆地棉与海岛棉亲缘关系最近,黄褐棉与二者及达尔文氏棉的亲缘关系很远。黄褐棉非常特殊,在四倍体棉种进化途径上是一个独立的分枝。进一步支持四倍体棉种两个亚组来源于A和D基因组的推论。四倍体棉种A亚组可能有共同的供体,即阿非利加棉;D亚组的供体分析不十分明朗,但肯定支持D亚组多系起源学说,且认为可能的供体种是雷蒙德氏棉和三裂棉,但雷蒙德氏棉可能不是陆地棉的父本供体。定位了二倍体棉种的45S rDNA,明显提高了对随体的鉴别能力。发现随体或45S rDNA位点在棉种的分布有“主区域”的特点,即集中于某些或某一序号染色体上,比如D基因组以第5、9和13号染色体为中心的3个区域。9个二倍体棉种定位了5S rDNA,其中7个棉种都与45S rDNA在同一染色体上,推测棉属两种rDNA可能有高度的共线性。核型资料显示棉属整体的进化程度不高。亚洲棉与绿顶棉为二倍体棉种进化程度最高与最低的两个典型。本研究还分析讨论了各个基因组的起源与演化的可能途径。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-14
第一章绪论  14-24
  1.1 棉花的多倍体起源  16-19
    1.1.1 对棉花倍性水平的认识  16
    1.1.2 多倍化过的二倍体棉种  16-17
    1.1.3 四倍体棉种的供体种  17-19
  1.2 棉花从分子作图到 FISH 作图  19
  1.3 FISH 研究的新进展与揭示的新问题  19-20
  1.4 棉花的细胞学图谱  20-21
  1.5 45S rDNA 重复序列研究  21-23
    1.5.1 45S rDNA 的结构  21-22
    1.5.2 45S rDNA 在植物进化中应用  22
    1.5.3 棉花中45S rDNA 位点研究  22-23
  1.6 本研究的目的意义  23-24
第二章材料与方法  24-31
  2.1 实验材料  24
  2.2 试验方法  24-29
    2.2.1 DNA 提取  24-27
    2.2.2 染色体制片  27
    2.2.3 探针的制备  27
    2.2.4 原位杂交流程  27-29
  2.3 基于原位杂交的核型计算方法  29-30
  2.4 核型重合率及其计算方法  30-31
第三章 21 个棉种的原位杂交结果及其核型  31-63
  3.1 二倍体棉种  31-45
    3.1.1 A 基因组3 个棉种  31-33
    3.1.2 B 基因组2 个棉种  33-35
    3.1.3 C 基因组3 个棉种  35-38
    3.1.4 D 基因组6 个棉种  38-42
    3.1.5 其它3 个基因组代表种  42-45
  3.2 四倍体棉种  45-63
    3.2.1 陆地棉  45-47
    3.2.2 海岛棉  47-48
    3.2.3 黄褐棉  48-49
    3.2.4 达尔文氏棉  49-50
    3.2.5 四倍体基因组的综合核型参数  50-63
第四章基于原位杂交的核型分析  63-78
  4.1 基于核型主要参数的综合比较  63-68
    4.1.1 染色体类型及其臂比值  63-64
    4.1.2 随体或NOR 定位比较  64-65
    4.1.3 平均臂比、染色体长度比及核型类型的比较  65-66
    4.1.4 基于rDNA-FISH 的核型分析  66-68
  4.2 基于核型重合率为主的比较  68-78
    4.2.1 总体特征  68-70
    4.2.2 四倍体棉种之间的重合率分析  70
    4.2.3 二倍体7 个基因组之间的重合率分析  70-72
    4.2.4 二倍体部分基因组内的重合率分析  72-74
    4.2.5 二倍体17 个棉种的重合率分析  74-75
    4.2.6 二倍体7 个基因组与四倍体棉种的重合率分析  75-76
    4.2.7 二倍体A 和D 基因组与四倍体棉种的重合率分析  76-78
第五章讨论  78-87
  5.1 几个棉种的分类  78-79
    5.1.1 阿非利加棉的分类地位  78-79
    5.1.2 澳洲3 个棉种的基因组归类  79
  5.2 四倍体棉种的起源和进化  79-83
    5.2.1 四倍体棉种的进化途径  79-80
    5.2.2 四倍体棉种A 亚组的供体  80-81
    5.2.3 四倍体棉种D 亚组的供体  81-83
  5.3 棉属45S rDNA 位点的进化  83
  5.4 关于二倍体棉种进化的研究  83-85
  5.5 关于试验方法的讨论  85-86
  5.6 四倍体棉种A、D 亚组染色体的区分  86-87
第六章全文结论  87-89
参考文献  89-98
致谢  98-99
作者简介  99-100

棉属21个种基于原位杂交的核型分析

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