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人工合成甘蓝型油菜的遗传多样性研究

作　者: 牛应泽
导　师: 任正隆；Volker H.Paul
学　校: 四川农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 甘蓝型油菜芸苔族芸苔属人工合成系遗传多样性态学细胞学农艺性状经济性状同工酶分子标记 RAPD SSR:抑制配对基因选育方法
分类号: S565.4
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

我国甘蓝型油菜(Brassica napus L.)是一个年轻的作物，它引入我国只不过70年左右。它原产于欧洲，在其原产地也只有数百年栽培历史。因此，它的遗传多样性相对较小，创建和拓宽甘蓝型油菜遗传资源，已成为世界所重视的问题。研究已经表明，甘蓝型油菜是由芸苔属甘蓝(B.oleracea L.)和白菜(B.campestris.L)通过天然杂交，再经杂种染色体自然加倍进化而来。在国内、外已有一些学者先后进行了人工合成甘蓝型油菜的研究，从实验进化学上证实了其可能的自然起源，并获得了一些有价值的种质材料。本研究自20世纪80年代以来，先后从中国西南地区搜(采)集了一批具有地方特色的白菜型油菜和白菜(B.chmensis,B.campestris)及白花芥蓝(B.oleracea var.alboglbra)地方品种，其中包括一部分白菜犁油菜野生种或半野生种。利用白菜犁物种与白花芥蓝种间杂交，人工合成了一批甘蓝型油菜新材料。这批材料具有较丰富的遗传变异类型，一部分系具有重要的育种价值。本研究报导它们的选育过程，并从形态学、细胞学、农艺经济性状、同工酶和DNA分子标记多个方面对它们进行了系统研究，以期确定它们的遗传多样性和育种利用价值。获得的主要结果如下： 1．从正反交杂交后代中，通过常规的品种间杂交育种后代的选育方法，选育获得了一批人工合成甘蓝型油菜新材料。这批新材料遗传类型丰富，其中有一些具有突出的特异性状，如特长果、大果、大粒、多分枝、矮杆、特早熟，白花、黄籽、饲(菜)用型等。部分人工合成系己应用于杂交油菜育种，已获得了良好的育种效果，具有较高的一般配合力。 2．对部分遗传稳定缓慢、结实率较低的人工合成系进行了花粉生活力鉴定和PMC减数分裂观察。花粉生活力为74.4-82.4％，较正常品种低15.0-23.0％。PMC减数分裂中，所观察合成系终变期出现较高频率的多价体细胞，为67.8-84.4％，后期Ⅰ出现染色体落后现象的细胞频率为7.5-12.6％。从这些细胞学现象表明，人工合成系杂种的后代中存在着一定的细胞学不稳定现象。这可能导致了人工合成系杂种分离和花粉生活力降低、结实率降低等现象。人工合成系的细胞学不稳定现象可能与双亲的染色体组的部分同源性有关。但在总体上，人工合成系多数能够相对较快地达到遗传稳定，这是与它他远缘杂种显著不同的特点。经分析认为，人工合成系可能在两亲本物种中存在一定的抑制部分同源染色体配对抑制基因，它阻止了两亲本部分染色体的同源配对，从而使杂种能随着选育而趋于遗传学稳定。 3.从90份人工合成系的主要农艺经济性状分析表明，人工合成系中具有极大的遗传变异。所考察的16个性状中，变异系数变化于n .24一2.37%之间，以单株产量变幅最大，其次为单株有效角果数，总分枝数、着粒密度、分枝高度和芥酸含量等，它们的变异系数均在30%以上，极差有5一倍。选择其中50份代表性人工合成系和2份普通甘蓝型油菜，以12个重要农艺经济性状作了进一步主成分分析和聚类分析。结果表明，材料按来源分类时，各群间遗传距离多数大于群内遗传距离，表明杂种遗传变异与亲木来源有一定关系。但在群内也多数有较大的遗传距离。甚至有些群内遗传距离大于群间距离，这表明群内也有较大的遗传变异。当按主成分估算时遗传距离分类时，各材料可分为5类，群间遗传距离显著大于群内遗传距离。分析结果表明，人工合成系在主要农艺经济性状上具有较大的遗传差异;与普通甘蓝型油菜也具有较大的差异。显示了极大的遗传多样性。 4.从酌酶和过氧化物酶同工酶结果表明，从总体上，人工合成系间具有明显的遗传差异。在人工合成系与普通甘蓝型油菜间，多数人工合成系在两种同工酶的组成上，都变化于两普通甘蓝型油菜之间。利用两种同工酶标记合在并一起，进行遗传聚类的结果表明，大多数人工合成系与两普通甘蓝型油菜聚成一类，这表明大多数人工合成系在同工酶组成上差异不大，但个别系仍表现了较大的差异。 5.用52份材料(包括48份人工合成系和4份分别来自中国和德国的普通甘蓝型油菜)进行RAPD和SsR分子标记分析的结果表明，如按材料来源分类，在不同群间有相对较大的平均遗传距离，而群内平均遗传距离一般较小，这表明不同群间的变异与来源有一定关系。但在多数群内遗传差异也较大，表明同一来源的后代中，选择也有重要的作用。根据R声卫D标记的遗传聚类分析表明，以总体系间平均遗传距离0.492为闭值，可把供试材料划分为7类，其中最大一群包括4个普通甘蓝型油菜，这表明有较多的人工合成系在R产卫D标记组成上与4个普通甘蓝型油菜差异不大。但以相对更小(0.4)的遗传距离划分时，就将两普通甘蓝型油菜组相互分开，并把它们与大多数人工合成系分开，人工合成系也被划分为更多的类别。结果表明，所获人工合成系确实具有较丰富的遗传类型，与普通甘蓝型油菜间也具有较大的遗传差异。从SSR标记的分析结果表明，与RAPD标记一致，人工合成系间存在较大的遗传差异，与普通甘蓝型油菜也有较大的差异。在遗传距离0.66水平上，可将全部材料归为6?

全文目录

摘要  9-12
Abstract  12-16
第一章甘蓝型油菜种质资源研究进展(文献综述)  16-31
  1 油菜在生产中的重要地位  16-17
  2 油菜的起源与世界分布  17-18
  3 芸苔属及芸苔族主要物种间的亲缘关系  18-20
  4 我国的甘蓝型油菜育种及种质资源研究  20-22
  5 远缘杂交创建甘蓝型油菜新资源研究  22-25
  6 人工合成甘蓝型油菜研究  25-27
  7 油菜遗传多样性的研究方法  27-29
  8 本研究目的和意义  29-31
第二章人工合成甘蓝型油菜的创建和选育  31-41
  1 引言  31-32
  2 人工合成系的选育过程  32-34
    2.1 亲本材料  32
    2.2 远缘杂交和杂种培育  32-34
    2.3 杂种选育  34
  3 杂种的表现与分类学特征  34-35
    3.1 杂种的表现  34
    3.2 杂种的分类学特征  34-35
  4 人工合成系的主要遗传类型  35-37
  5 人工合成系的初步应用  37
  6 人工合成甘蓝型油菜育种的遗传潜力  37-41
第三章人工合成甘蓝型油菜的细胞遗传学稳定性  41-47
  1 引言  41
  2 材料和方法  41-42
    2.1 植物材料  41-42
    2.2 花粉生活力鉴定  42
    2.3 细胞学观察  42
  3 结果与分析  42-44
    3.1 人工合成系与普通甘蓝型油菜的花粉生活力比较  42-43
    3.2 花粉母细胞(PMC)减数分裂比较  43-44
  4 讨论  44-47
第四章人工合成甘蓝型油菜主要农艺经济性状的遗传多样性  47-62
  1 引言  47
  2 材料与方法  47-50
    2.1 试验材料  47-48
    2.2 考察性状  48
    2.3 资料统计分析  48-50
  3 结果与分析  50-60
    3.1 人工合成系主要农艺经济性状的变异  50-53
    3.2 人工合成系主要农艺经济性状主成分及遗传距离分析  53-57
    3.3 不同来源材料间遗传距离的比较  57-58
    3.4 遗传聚类  58-60
  4 讨论  60-62
    4.1 人工合成甘蓝型油菜主要农艺性状的遗传多样性  60
    4.2 人工合成系遗传变异与合成来源的关系  60-61
    4.3 试验中的一些问题  61-62
第五章人工合成甘蓝型油菜同工酶分析  62-69
  1 引言  62
  2 材料与方法  62-64
    2.1 植物材料  62
    2.2 实验方法  62-64
  3 结果与分析  64-65
    3.1 酯酶同工酶  64-65
    3.2 过氧化物酶同工酶  65
    3.3 同工酶遗传聚类分析  65
  4 讨论  65-69
第六章人工合成甘蓝型油菜的DNA分子遗传多样性分析  69-87
  1 引言  69-71
  2 材料和方法  71-74
    2.1 实验材料  71
    2.2 实验方法  71-74
  3 结果与分析  74-83
    3.1 引物的筛选  74-75
    3.2 RAPD标记分析  75-79
    3.3 SSR标记分析  79-83
  4 讨论  83-87
    4.1 从DNA分子标记揭示的人工合成系遗传多样性  83-84
    4.2 人工合成系与普通甘蓝型油菜间的遗传差异  84
    4.3 人工合成系来源与遗传聚类的关系  84-87
致谢  87-88
参考文献  88-93
在读期间发表的相关论文  93-94

人工合成甘蓝型油菜的遗传多样性研究

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