【摘要】：山核桃屬(Carya Nutt)植物是胡桃科(Juglandaceae)中的一個重要的屬,是重要的經(jīng)濟樹種,具有極高的經(jīng)濟價值,特別是其中的山核桃(Carya cathaynesis Sarg.)和薄殼山核桃(Carya illinoinensis),在浙江省干果產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占有舉足輕重的作用。近年來,山核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,生產(chǎn)上對山核桃良種的需求也越來越大。然而,山核桃遺傳育種工作進展緩慢,遠遠不能滿足生產(chǎn)上對良種的需求,這在一定上制約了山核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。山核桃屬植物約有16個種,間斷分布于北美和東亞地區(qū),其中在北美分布的有11個種,在東亞分布的有5個種。不同山核桃種在樹高、抗性、產(chǎn)量及品質(zhì)等方面均表現(xiàn)出很大的差異,這些山核桃種是山核桃遺傳改良的資源寶庫。由于目前大部分山核桃種的基因組大小、基因組類型及染色體核型等細胞遺傳學信息還處于未知狀態(tài),而且不同山核桃種間的親緣關系也不明晰,因此在一定上制約了山核桃屬植物分子生物學及遺傳育種等工作的高效開展。為了促進山核桃屬植物遺傳育種等工作的順利開展,本研究以山核桃屬中的山核桃、薄殼山核桃、湖南山核桃(Carya tonkinensis Lecte)、云南山核桃(Carya hunanensis)、大別山山核桃(Carya dabieshanensis)、水生山核桃(Carya aquatica)、厚殼山核桃(Carya myristiciformis)、卵形山核桃(Carya ovata)、弗羅里達山核桃(Carya floridana)、德州山核桃(Carya texana)10個不同的山核桃種為研究材料,利用流式細胞術(shù)、熒光原位雜交及染色體核型分析等技術(shù)對這些山核桃種的基因組大小、染色體核型及45S rDNA分布特性等進行了系統(tǒng)分析。利用山核桃和薄殼山核桃2個山核桃種的現(xiàn)有測序數(shù)據(jù),采用K-mer分析的方法,對2個山核桃種的基因組重復序列含量進行了評估。主要研究結(jié)果如下:(1)所研究的10個山核桃種,在染色體數(shù)目上主要分為3種類型:第一種類型染色體數(shù)目為2n=32,主要包括山核桃、云南山核桃、湖南山核桃、大別山山核桃、水生山核桃及厚殼山核桃,對應的核型公式分別為2n=32=20m+12sm、2n=32=16m+16sm、2n=32=22m+10sm、2n=32=22m+10sm、2n=32=26m+6sm和2n=32=22m+10sm;第二種類型染色體數(shù)目為2n=34,主要包括薄殼山核桃和卵形山核桃,對應的核型公式分別為2n=34=22m+12sm和2n=34=24m+10sm;第三種類型染色體數(shù)目為2n=64,主要包括弗羅里達山核桃和德州山核桃,對應的核型公式分別為2n=64=52m+12sm和2n=64=42m+22sm。在染色體組成類型上,10個山核桃種主要以中部著絲粒染色體和近中部著絲粒染色體兩種類型為主,在核型分類上均為2B類型,說明這10個山核桃種在核型表現(xiàn)上屬于比較對稱的類型。(2)山核桃大多數(shù)花粉母細胞減數(shù)分裂中染色體行為正常,配成16個二價體,有一定比例的異�；ǚ勰讣毎霈F(xiàn),主要表現(xiàn)為中期Ⅰ出現(xiàn)落后染色體,異常率為8.86%,中期Ⅱ表現(xiàn)為不對稱分裂,異常率為15.79%。(3)流式細胞儀測定結(jié)果表明,在基因組大小上,染色體數(shù)目為2n=64的弗羅里達山核桃和德州山核桃基因組明顯大于其余8個二倍體山核桃種,對應的基因組大小分別為(1193.947±3.093)Mb和(1017.751±6.486)Mb。另外8個二倍山核桃種中,山核桃基因組最大,為(727.330±5.373)Mb,其次為薄殼山核桃,為(690.939±6.969)Mb,卵形山核桃基因組最小,為(588.957±9.527)Mb。在染色體數(shù)目為2n=32的6個山桃種中,湖南山核桃與大別山山核桃基因組大小較為接近,分別為(671.359±4.423)Mb和(687.538±3.507)Mb;厚殼山核桃與水生山核桃基因組大小相近,分別為(607.323±3.357)Mb和(606.533±9.357)Mb。在基因組中重復序列含量方面,山核桃與薄殼山核桃差異較大,分別為57.3%和48.2%。(4)具有相同編號的單條染色體堿基數(shù)差異方面,湖南山核桃與大別山山核桃單條染色體堿基數(shù)差異最小,有10對染色體堿基數(shù)差值小于2M,其次為厚殼山核桃與水生山核桃,兩個山核桃種間有9對染色體堿基數(shù)差值小于2M。山核桃與厚殼山核桃及水生山核桃兩個山核桃種間單條染色體堿基數(shù)差異較大,薄殼山核桃與卵形山核桃以及弗羅里達山核桃與德州山核桃兩對不同組合的山核桃種間,單條染色體堿基數(shù)存在較大差異。(5)根據(jù)45S rDNA分布情況,10個山核桃種可以歸為兩類:第一類,45S rDNA在這類山核桃種上只有一種45S rDNA分布類型,這類山核桃種主要包括山核桃、湖南山核桃、大別山山核桃、水生山核桃、厚殼山核桃、弗羅里達山核桃和德州山核桃;第二類,這類山核桃種的不同個體或細胞間存在多種45S rDNA分布類型,這類山核桃種主要包括云南山核桃、薄殼山核桃及卵形山核桃,其中云南山核桃具有3種不同的45S rDNA分布類型,卵形山核桃具有2種不同的45S rDNA分布類型,薄殼山核桃具有5種不同的45S rDNA分布類型。(6)45S rDNA在山核桃屬植物上的位點數(shù)目及分布位置比較復雜,根據(jù)45S rDNA位點數(shù)及分布位置,分為3種類型:第一種類型,45S rDNA位點數(shù)為偶數(shù),以成對的形式分布于同源染色體上,屬于這種分布類型的山核桃種主要有大別山山核桃(1對位點)、水生山核桃(2對位點)、厚殼山核桃(2對位點)、弗羅里達山核桃(2對位點)和德州山核桃(2對位點);第二種分布類型,45S rDNA位點數(shù)為偶數(shù),但是這些位點在信號強弱及分布位置上存在差異,分布于不同的染色單體上,例如湖南山核桃染色體上的2個45S rDNA位點,一個位于染色體末端,另一個卻位于染色體臂中間,而云南山核桃和薄殼山核桃的部分細胞及個體中的一些45S rDNA位點明顯處于不同的染色體單體上。第三種分布類型,45S rDNA位點數(shù)為奇數(shù),例如山核桃以及云南山核桃的部分個體及細胞具有3個45S rDNA位點,卵形山核桃及薄殼山核桃的部分個體及細胞具有5個45S rDNA位點。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國林業(yè)科學研究院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S664.1

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本文編號：2443961