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棉花是世界上最重要的纤维经济作物。目前,棉花的全基因组测序工作已进入日程,但许多与之相关的基础研究工作还有待加强。而了解棉种间的亲缘及演化关系,以及棉花高分辨率细胞学图的构建都是基因组研究中重要而基础的工作。本文首次对棉花的端粒序列进行了研究,并将其与荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)技术相结合应用于棉花的核型分析中,在此基础上研究了二倍体棉核型的变异及演化;建立了棉花的粗线期-FISH技术体系,首次在A组棉粗线期染色体上初步构建了高分辨率的细胞学图,为进一步的工作奠定了基础。主要结果如下:(1)根据拟南芥3号染色体上一个含有端粒序列的BAC克隆(F23H6)设计引物,PCR扩增到了拟南芥类型的端粒序列(TTTAGGG)n,并将其克隆到质粒pAT1上。在以四倍体棉中期染色体为靶DNA,pAT1质粒为探针的FISH研究中发现所有染色体末端都有强弱不同的杂交信号。进一步的Bal31酶切动力学实验证明了上述杂交信号确实位于染色体最末端,由此证明了棉花具有拟南芥类型的端粒序列。用末端限制性片段(TRF)法测量了棉属2个四倍体棉种以及7个二倍体棉种端粒序列的长度,结果表明栽培棉种(包括二倍体的草棉)的端粒序列长度较长,约为20 kb左右,其他野生二倍体棉种的端粒序列的平均长度稍短,介于6 kb-20 kb之间。(2)首次利用端粒-FISH对二倍体棉7个亚组的代表种进行了核型分析。核型分析的结果表明,B组异常棉的核型最原始;D组雷蒙德氏棉的核型与异常棉类似,是一种比较原始的核型;C组的纳尔逊棉和E组的索马里棉也是一种比较原始的核型。A组的草棉、F组的长萼棉和G组的比克氏棉具有较进化的核型,且彼此有各自的特点。与其他棉种不一样,草棉的一个随体位于较大的染色体短臂上;长萼棉染色体相对长度值的范围最大,并且没有在短臂的末端发现有随体的存在;比克氏棉的sm型染色体最多,达到了10条,反映了其染色体的不对称性最高,是一种比较进化的核型。根据上述核型分析结果,并结合前人的研究成果,我们认为B组棉是最原始的棉种,而后在棉属的进化过程中,以B组棉所在的非洲作为核心,向四周扩散,较早的衍生出C、D、E组棉,较晚的衍生出A组棉。在E组棉的基础上进一步衍生出F组棉,在C组棉的基础上进一步衍生出G组棉。最终形成了今天二倍体棉种的分布格局图。(3)成功的发展了棉花粗线期染色体的FISH技术,该技术获得的粗线期染色体完整、舒张。以端粒序列作为探针的FISH研究表明,在每条染色体的末端都能检测到杂交的信号。分别在A组的亚洲棉和草棉的粗线期染色体上对45S rDNA进行了定位,发现亚洲棉具有3个45S rDNA位点,分别位于第3、6、8号染色体上,其中2个位点的杂交信号较强,一个位点的杂交信号较弱。草棉的三个45S rDNA位点分别位于第5、7、9号染色体上,同样是2个位点的杂交信号较强,一个位点的杂交信号较弱。根据A组棉粗线期染色体核型分析的结果,45S rDNA在染色体上定位,以及粗线期染色体上的常染色质区及异染色质区的分布特点,我们在此基础上初步建立了A组棉的高分辨率细胞学图。