甜瓜属人工合成异源四倍体染色体稳定性研究

【作者】 王筠竹； 赵勤政； 秦晓东； 杨树琼； 李子昂； 李季； 娄群峰； 陈劲枫；

【机构】 南京农业大学园艺学院； 浙江省农业科学研究院；

【摘要】 异源多倍体在形成初期常常会伴随减数分裂紊乱,导致其基因组结构发生变化,包括染色体数目减少、染色体融合以及染色体重排等。甜瓜属异源四倍体Cucumis×hytivus是一个人工合成的异源多倍体,其亲本遗传背景清晰,并经过多年不断自交,因此是研究异源多倍体物种稳定机制的理想体系。本研究以甜瓜属人工异源四倍体C×hytivus为对象,对其进行核型分析并探索了该异源四倍体基因组/染色体的稳定性。首先利用黄瓜fosmid克隆进行了种间FISH(fluorescence in situ hybridization),共筛选出了29个在C. hystr/x中期染色体上产生单一信号位点的黄瓜fosmid克隆。结合利用12个黄瓜fosmid和野生种基因组DNA进行FISH,成功识别出C.hystrix的12对同源染色体,构建了中期染色体核型。同时对45S和5SrDNA进行了定位,并通过重复杂交利用C hystrix基因组DNA和BAC克隆457-F11快速识别野生种的染色体。随后,利用GISH和fosmid-FISH鉴定出了甜瓜属异源四倍体C.×hytivus的所有19对部分同源染色体,建立了染色体核型,同时研究了黄瓜主要重复序列TypeⅠ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ和45S、5S rDNA等在C.×hytivus染色体组的分布模式,以揭示其染色体结构组成。最后利用GISH(genomic in situ hybridization)技术观察并分析了C.×hytivus减数分裂染色体的行为,阐述了其与基因组结构稳定性的关系。结果表明,甜瓜属异源四倍体的亚基因组结构较为稳定,未出现大规模的染色体变异或非整倍体,然而fosmid的信号模式表明可能存在小片段染色体重组,并且减数分裂较为紊乱,存在亚基因组之间的部分同源染色体配对,为种间渐渗奠定了细胞学基础。研究结果有助于进一步研究甜瓜属异源四倍体遗传、表观遗传变化及表型变异,同时对于阐述亲本染色体基数相差较大的异源多倍体物种的形成、进化及稳定机制具有重要意义。更多还原