甘蔗与斑茅杂交后代的染色体遗传研究

【作者】 黄永吉； 吴嘉云； 邓祖湖； 林彦铨； 符成； 刘少谋； 李奇伟； 黄忠兴； 陈如凯； 张木清；

【机构】 福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室； 广州甘蔗糖业研究所； 广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室；

【摘要】 甘蔗（Saccharum spp.）是我国乃至世界最重要的糖料作物和高效的第一代可再生生物燃料作物。现代甘蔗栽培品种是遗传背景复杂的异源多倍体植物,主要来源于热带种（S.officinarum）和割手密（S.spontaneum）的种间杂交后代。然而,由于亲本遗传基础狭窄,异质性低,限制了甘蔗产量的提高。因此,有必要通过远缘杂交的方法导入近缘属野生种质资源来拓宽甘蔗遗传基础。斑茅（Erianthus arundinaceus）是极其重要的甘蔗近缘属植物之一,因其具有高生物量、生势旺盛、分蘖力强、宿根性好和耐涝、耐瘠、抗旱、抗病虫能力强等优异性状,蕴藏着丰富的基因资源,备受甘蔗育种者亲睐,成为各国甘蔗育种者竞相杂交利用的野生种质。目前,已突破其F₁的难题,成功地将斑茅血缘渗透到甘蔗中,获得一批高世代回交后代。为了解斑茅种质渗透到甘蔗中的情况,以及甘蔗与斑茅杂交后代的染色体遗传,本研究通过基因组原位杂交的方法对甘蔗与斑茅杂交后代的染色体遗传进行研究发现:（1）5个甘蔗与斑茅的F₁染色体数目都在68⁶9条之间,来自甘蔗热带种Badila（2n=80）的染色体数为40条,来自斑茅（2n=60）的染色体数为28²9条,以n+n的方式遗传;（2）甘蔗与斑茅的F₁与甘蔗栽培品种CP84-1198（2n=120）杂交产生的13个BC₁的染色体数目在120¹30条之间,其中,其斑茅染色体的数目在22³5条之间,而其母本的斑茅染色体数目在28²9条之间,染色体遗传复杂,9个甘蔗与斑茅的BC₁的染色体以2n+n的方式遗传,4个甘蔗与斑茅的BC₁的染色体以超2n+n的方式遗传;（3）甘蔗与斑茅的BC₂、BC₃和BC₄随着回交世代的增加,斑茅染色体数目逐代减半,均是以n+n的方式遗传。然而,有一个甘蔗与斑茅的BC₃无性系材料YCE05-164的染色体遗传方式较特殊,虽然其染色体是以n+n的方式遗传,但其斑茅染色体数目超过其父本YCE03-16,可能是因其父本YCE03-16在减数分裂时甘蔗染色体和斑茅染色体分离不同步所致;（4）在37个甘蔗与斑茅的杂交后代中发现有8个材料的染色体有易位的现象,BC₁有2个,BC₂有2个,BC₃有4个,按系谱来看,这种易位是可以遗传的,如YCE01-92是YCE03-378的父本,YCE03-168是YCE06-111的母本。本研究阐明了甘蔗与斑茅的杂交后代的染色体遗传特点以及是否发生甘蔗与斑茅的染色体交换等行为的问题,为斑茅种质资源的深入研究提供更多的分子细胞遗传学信息,有助于甘蔗育种者进一步了解斑茅种质资源并加快斑茅种质资源在甘蔗商业化育种的进程。更多还原