花生属异源多倍化早期遗传变化规律研究

【摘要】为了研究花生属异源多倍体进化过程中遗传变化规律,初步认识花生属异源多倍体进化相关理论。本研究以四倍体栽培种花生仲恺花4号和二倍体野生种A.chacoensis种间杂种三倍体F1及早期多倍体世代S0-S3为材料,分析各世代材料的部分形态学性状及细胞学性状变化特点；了解各世代抗病抗逆相关生理生化指标变化趋势；分别采用SSR和SCoT分子标记技术研究各世代材料基因组变化发生的时间、类型、倾向性等特点；利用cDNA-SCoT和cDNA-HFO-TAG技术研究各世代材料基因表达变化发生的时间、倾向性、类型及发生变化的基因序列特点。本研究对认识花生属种间杂交异源多倍化过程中的表型、细胞学、生理生化特性遗传变化规律、探索该物种异源多倍化诱发的遗传变化机制、丰富物种进化理论及进一步利用野生花生优异基因均具有重要意义。其主要结果如下：1、花生属种间杂交异源多倍化早期表型性状变化研究对花生属种间杂种F1及早期多倍体世代(S0-S3)植株部分形态学和细胞学性状的研究发现,花萼管长、花旗瓣宽、荚果长、第一对侧枝长和总分枝数在各世代间的变异系数较大,分别为12.37%、13.74%、27.75%、34.56%和48.48%,在世代间表现出明显的不稳定性；随着自交世代的增加,父本二倍体野生种性状在后代材料中逐渐减弱,四倍体栽培种母本性状在后代材料中不断增强,部分性状表现出明显的偏母性遗传；此外,随着自交世代的增加,四分孢子频率逐渐增多,花粉育性不断增强。2、花生属异源多倍化早期生理生化特性变化研究对花生属种间杂种F1、早期多倍体世代(S0～S3)及亲本植株叶片的POD活性、脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性糖含量和叶绿素含量等生理特性的研究表明,与抗逆相关的生理生化指标野生种父本均高于栽培种母本；杂种F1表现出明显的杂种优势,除了可溶性糖含量外,各项生理指标均比亲本高；染色体加倍后的S0植株叶片的POD活性、脯氨酸含量和叶绿素含量均高于F1植株。3、花生属异源多倍化早期基因组变化研究用SSR和SCoT两种分子标记对花生属种间杂交异源多倍化早期基因组变化行为进行研究,均发现基因组早在F1代就开始发生剧烈变化,并在染色体加倍后的S0及之后的自交过程中仍然进行；变化类型包括大量特异性新条带的产生、亲本条带的丢失和跳跃式继承；且父本野生种花生条带消失的频率要远远高于母本栽培种。研究表明ATG翻译起始位点、微卫星及其侧翼区域在该组合异源多倍化早期发生快速、广泛而剧烈的变化,可能是因为这些区域有着特殊的生物学功能,从而有利于新形成异源多倍体的迅速进化、稳定。4、花生属异源多倍化早期基因表达变化研究利用cDNA-SCoT和cDNA-HFO-TAG两种技术对花生属种间杂交异源多倍化早期多倍体世代基因表达变化进行了研究。早在F1代即发生快速而剧烈的基因表达变化,并贯穿早期几个世代；变化类型包括基因激活表达、亲本基因在后代部分材料中沉默和亲本基因在后代材料中完全沉默,且父本二倍体野生种基因丢失或沉默的频率比母本四倍体栽培种高；对两种技术产生的差异片段进行回收、克隆、测序和同源性分析,表达发生变化的基因主要包括抗性相关、反转录转座子相关、能量与代谢相关、信号转导相关、转录元件相关及未知功能蛋白相关基因。这些结果表明在花生属异源多倍化早期即发生剧烈的基因表达变化并贯穿整个过程；cDNA-SCoT和cDNA-HFO-TAG这两种方法都完全适用于花生属及其他物种基因表达变化研究。
【作者】贺梁琼；
【导师】何新华；
【作者基本信息】广西大学，作物栽培学与耕作学，2014，博士
【关键词】花生；异源多倍化；基因组；基因表达；SCoT；HFO-TAG；

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