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【6h】

冰草居群45S rDNA基因位点FISH分析

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摘要

1.前言

1.1 冰草简介

1.2 冰草的研究现状

1.2.1 形态学和形态解剖学研究

1.2.2 细胞遗传学研究

1.2.3 分子生物学研究

1.3 FISH技术

1.4 45S rDNA重复序列研究

1.4.1 45S rDNA的结构和功能

1.4.2 45S rDNA在染色体上的多态性

1.4.3 45S rDNA的进化机制

1.5 45S rDNA-FISH技术在植物研究中的应用

1.5.1 物种间亲缘关系的分析

1.5.2 多倍体进化及起源研究

1.5.3 染色体识别

1.6 本研究的目的和意义

2.材料和方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.2.1 靶染色体制备

2.2.2 探针的制备

2.2.3 杂交

2.2.4 洗脱

2.2.5 镜检摄像

2.2.6 图片处理与结果分析

3.结果与分析

3.1 冰草45S rDNA信号位点分析

3.1.1 冰草45S rDNA位点数分析

3.1.2 冰草45S rDNA位点分布区域分析

3.1.3 冰草45S rDNA位点信号强弱分析

3.2 基于45S rDNA-FISH的冰草核型分析

4.讨论

4.1 环境对冰草45S rDNA位点的多态性的影响

4.2 多倍化对冰草45S rDNA的影响

4.3 冰草45S rDNA-FISH的核型多态性分析

4.4 冰草种内亲缘关系分析

5.结论

参考文献

致谢

附图

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摘要

冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertner)是禾本科(Poaceae)小麦族(Triticeae)冰草属(AgropyronJ.Gaertner)的模式种,多年生,异花授粉植物,仅含P基因组,染色体倍性有二倍体(2n=2x=14)、四倍体(2n=4x=28)、六倍体(2n=6x=42)。广泛分布于欧亚大陆温寒带地区,是冰草属中分布范围最广、应用最多的一个物种。冰草是小麦野生近缘植物,含有优异基因,如抗旱、抗寒、耐盐碱、抗病虫,是小麦遗传改良的重要基因源。冰草也是重要的牧草,茎叶柔嫩、营养丰富,适口性强,具有极高的饲用价值,既可放牧也可刈割。目前,对冰草的研究主要集中在冰草资源的开发利用方面,对冰草居群间和冰草不同染色体倍性间的亲缘关系、同源多倍体的形成过程等的研究报道较少。本研究利用荧光原位杂交技术,对来自东亚、中亚、青藏高原3个居群中包含二倍体、四倍体和六倍体的28份冰草45S rDNA位点进行分析,了解45S rDNA位点在冰草中的变异,探讨不同居群生境对冰草45S rDNA位点多态性的影响,冰草多倍化进程中45S rDNA位点的变化,为探究冰草的起源与演化提供分子细胞遗传学证据。研究结果表明:
  1、45S rDNA位点数目在中亚居群冰草中为6-12个,在东亚居群冰草变异为12-14个,在青藏高原居群变异较大(8-18个)。45S rDNA位点多分布于染色体短臂端部,中亚居群冰草的45S rDNA位点几乎全分布在短臂端部(除PI598628中两个位点同时分布在短臂和长臂的端部),东亚和青藏高原居群冰草的45S rDNA位点分布较为多样,在染色体的短臂端部和节间近侧区,长臂端部、节间近端区和节间近侧区5个区域有分布,表明不同地理分布的冰草45SrDNA位点存在多态性。
  2、二倍体、四倍体和六倍体冰草45S rDNA位点数分别为6-8个、8-17个和18个,位点数目随着倍性的增加而增加。除编号为PI598628的二倍体冰草在长臂端部有一个45S rDNA位点,其余二倍体和六倍体冰草的位点均分布在染色体短臂端部,四倍体冰草的45S rDNA位点在短臂端部、节间近侧区和长臂端部、节间近端区、节间近侧区五个区域均有分布。表明不同倍性冰草之间的45S rDNA位点的数目和分布位置具有多态性,尤其是四倍体冰草的位点变异最大,这可能与它广泛的生态适应性有关。
  3、核型分析显示绝大多数二倍体冰草核型类型为1A,四倍体和六倍体冰草核型类型为2A。45S rDNA位点在冰草染色体上有9种分布类型,以分布在染色体短臂端部(a类型)为主。中亚居群冰草45S rDNA位点分布类型几乎为a类型,东亚和青藏高原居群冰草45S rDNA位点分布类型多样,特别是青藏高原居群冰草的分布类型最为丰富。推测中亚居群较为原始,可能为冰草的起源中心。
  4、中亚居群中来自俄罗斯奥伦堡州的二倍体冰草(PI547279)和哈沙克斯坦却耳卡尔的二倍体冰草(PI598645)的45S rDNA在染色体上的分布类型一样,核型类型都为1A,表明两者亲缘关系较近,三个来自青海省同德县编号为ZY12185(4x)、ZY12173(4x)和ZY12179(6x)冰草的45S rDNA在染色体上的分布类型一样,核型类型均为2A型,表明三者亲缘关系较近。

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