薏苡及其近缘种的分子细胞遗传学研究

本研究对8份薏苡(Coix Lacryma-jobi L.)不同类型种质进行了同工酶分析,从分子水平比较它们的亲缘关系。利用基因组原位杂交技术探讨了栽培薏苡,野生薏苡及水生薏苡基因组间重复DNA序列的同源程度和在染色体上的分布特征。利用荧光原位杂交技术对薏苡近缘种玉米和类玉米及其杂交后代的异染色质纽重复序列进行了遗传稳定性研究。对类玉米杂交后代“8493”的花粉母细胞减数分裂行为进行了观察,并对其亲本的亲缘关系进行了探讨。主要结果如下: 1同工酶分析采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)结合同工酶染色,比较分析了栽培薏苡,野生薏苡和水生薏苡几个不同种质过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)同工酶的分布和活性度。结果表明,过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)同工酶含量丰富,活性强,酶谱复杂,酶带清晰,稳定,种间差异明显;过氧化物酶同工酶酶谱聚类分析表明,供试的8份种质薏苡大致可以聚为四类:1和3归为一类;4、5、6归为一类;7和8归为一类;2号种质单独成一类。结果可以作为研究薏苡种内分类及种质亲缘关系的基础依据。 2用四倍体栽培薏苡(Coix lacryma-jobi,2n=20,)总基因组DNA为探针,对栽培薏苡自身,野生薏苡和水生薏苡的有丝分裂中期染色体进行基因组荧光原位杂交,杂交结果显示栽培薏苡和野生薏苡染色体都被强烈而密集的杂交信号所标记,说明野生薏苡与栽培薏苡在基因组染色体水平上的同源程度很高,保守重复序列占很大比重;水生薏苡的基因组中有二十条染色体被强烈标记,有十条染色体杂交信号很弱,说明其基因组中有二十条染色体DNA成分与栽培薏苡的基因组DNA高度同源,推断供试的水生薏苡种属广西六倍体水生薏苡居群。 3利用组成玉米异染色质纽的180-bp重复序列和TR-1元件对二倍体多年生类玉米(Zea diploperennis,DP)、玉米自交系330及其远缘杂交后代异源种质纯系540的有丝分裂中期染色体进行了荧光原位杂交,结果证实了玉米自交系330异染色质纽位于染色体近末端,DP异染色质纽位于末端,杂交后代540的纽全部位于近末端,而且数目比亲本要少。所有的随体都含有纽的成分。 4利用改良的苯酚品红压片技术对二倍体多年生类玉米与墨西哥类玉米的杂交种“8493”花粉母细胞减数分裂行为进行了观察,结果表明,减数分裂过程基本正常,花粉母细胞减数分裂中期I和中期II少数细胞可见赤道板外染色体,后期I和后期II部分细胞出现染色体桥及落后染色体,减数分裂过程中染色体行为异常的花粉母细胞约占11.1%,但由于发生频率较低,对整个减数分裂过程影响不大,不影响杂种花粉的育性;利用FISH技术对减数分裂粗线期和终变期染色体进行了45S rDNA的定位,结果显示:45S rDNA定位在一个二价体上。研究结果从细胞和分子水平上证明了两亲本含有相似的染色体组,亲缘关系很近。