【摘要】：陸地棉(Gossypium hirsutum)和亞洲棉(G.arboreum)是重要的栽培棉品種,野生斯特提棉(G.sturtianum)和瑟伯氏棉(G.thurberi)含有栽培棉所缺乏的許多優(yōu)質(zhì)基因。本研究分別以陸地棉、亞洲棉為母本,斯特提棉和瑟伯氏棉為父本進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交,獲得遠(yuǎn)緣雜種后利用秋水仙堿進(jìn)行染色體加倍,最后得到了亞洲棉(AA)和瑟伯氏棉(DD)的遠(yuǎn)緣雜種(AD),以及陸地棉(AADD)和斯特提棉(CC)的異源六倍體新種質(zhì)(AADDCC)。本研究對(duì)亞瑟雜種(AD)進(jìn)行了形態(tài)性狀和SSR分子標(biāo)記鑒定;對(duì)異源六倍體新種質(zhì)(AADDCC)進(jìn)行了形態(tài)性狀、氣孔保衛(wèi)細(xì)胞葉綠體數(shù)、花粉粒直徑、流式細(xì)胞檢測(cè)以及花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂觀察等一系列的鑒定,并與其親本及三倍體雜種進(jìn)行了比較。最后以異源六倍體及其親本和三倍體雜種的幼嫩葉片為材料進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析,比較三倍體雜種和異源六倍體的轉(zhuǎn)錄表達(dá)差異,探討在雜交加倍后,異源多倍體物種形成初期基因的表達(dá)變化及其基因組進(jìn)化方向。主要結(jié)果如下:1.亞洲棉和瑟伯氏棉雜種形態(tài)性狀介于雙親之間,但其生長(zhǎng)受阻,植株矮小,不現(xiàn)蕾。SSR分子標(biāo)記鑒定表明:在雜種中,雙親及新形成的遺傳重組比例分別為39.47%、42.11%和18.42%。結(jié)果證明:所獲雜種為亞洲棉和瑟伯氏棉的真雜種,并且雜種獲得了親本沒有的遺傳變異。2.本研究獲得了可育的陸地棉與斯特提棉異源六倍體新種質(zhì),通過對(duì)23株M1代植株倍性的初步鑒定和流式細(xì)胞儀的檢測(cè)結(jié)果顯示:M1代在葉形指數(shù)、葉面積以及氣孔葉綠體數(shù)等方面都與三倍體雜種存在極顯著性差異;母本、父本、三倍體和六倍體的花粉粒直徑分別為100-120um、90-110um、20-100um和100-140um;母本、父本、三倍體以及六倍體的流式細(xì)胞檢測(cè)值分別為140.44、98.81、122.89和239.88。值得注意的是M1代群體中不同植株之間花粉粒直徑和流式細(xì)胞檢測(cè)結(jié)果差異較大,證明其中既有異源六倍體植株,又有非整倍體植株,且這些植株中,DNA含量達(dá)到正常異源六倍體的79.56%,其花粉粒直徑恢復(fù)正常,具有一定育性。最后,篩選出真正的異源六倍體植株兩株,花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂行為已經(jīng)趨于正常,在四分體時(shí)期,正常四分體比例達(dá)94.5%,但兩植株間的育性差異明顯,種子收獲量分別為53粒和14粒。另外,在異源六倍體雜種中,種子腺體延緩發(fā)育性狀可以正常表達(dá)。3.通過De novo轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析獲得斯特提棉的49746條Unigene,對(duì)其中40017條Unigene進(jìn)行了注釋,并且從測(cè)序結(jié)果中檢測(cè)出了 5401條SSR標(biāo)記。通過對(duì)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)異源六倍體雜種基因組的轉(zhuǎn)錄水平并不穩(wěn)定,并且加倍可以使遠(yuǎn)緣雜種的基因組轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平向兩親本原有水平恢復(fù)。另外,陸地棉與斯特提棉遠(yuǎn)緣雜種在加倍后,與光合作用、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、脂類代謝、抗逆性和抗病蟲等有關(guān)的基因表達(dá)水平會(huì)發(fā)生顯著變化。
【圖文】：

２．２．１葉片形態(tài)鑒定逡逑伴隨著基因組和倍性的改變，植物的形態(tài)性狀會(huì)發(fā)生明顯變化。本研究中（附圖３），逡逑母本陸地棉的葉片為掌狀，多為五裂，葉色深綠；父本斯特提棉的葉片為卵圓形，較小，逡逑葉色翠綠；雜種Ｆ１的葉片明顯介于兩親本之間，葉面積比母本小，比父本大，掌狀，，逡逑多為三裂，葉色與父本相近，為翠綠色；六倍體雜種Ｍｌ與Ｆ１相比，葉片明顯變大、逡逑變寬、變圓，葉色更深。逡逑為了更準(zhǔn)確的分析葉形在不同世代間的變化規(guī)律，本試驗(yàn)對(duì)親本ＰＩ、Ｐ２，雜種Ｆ１，逡逑以及誘變株后代Ｍｌ的葉面積和葉形指數(shù)進(jìn)行了比較分析。結(jié)果顯示（表３－２）邋：邋Ｍｌ代逡逑與Ｆ１代在葉面積和葉形指數(shù)上都存在極顯著差異，但母本Ｐ１與Ｆ１和Ｍｌ的葉面積差逡逑異均未達(dá)到顯著水平；在不同世代間（圖３－１），隨著倍性的提高，植株葉面積呈上升逡逑趨勢(shì)

２．２．２葉片下表皮氣孔性狀的鑒定結(jié)果逡逑對(duì)不同世代的葉片下表皮氣孔密度、保衛(wèi)細(xì)胞長(zhǎng)以及氣孔保衛(wèi)細(xì)胞中的葉綠體數(shù)目逡逑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖３－２）。結(jié)果顯示（表３－３）邋：邋Ｍｌ代與Ｆ１代的氣孔性狀存在極顯著逡逑差異；在不同世代間（圖３－３），隨著倍性的提高，氣孔密度呈下降趨勢(shì)，保衛(wèi)細(xì)胞長(zhǎng)逡逑和氣孔保衛(wèi)細(xì)

本文編號(hào)：2678295