[目的]芍药属组间杂种大部分为三倍体,普遍高度不育,极少获得杂交后代.'Bartzella'是个观赏性好且有少数杂交后代的组间杂种,减数分裂染色体行为观察可为揭示其极低可育性的形成机制提供参考.[方法]以'Bartzella'花药为材料,用压片法观察花粉母细胞减数分裂的染色体行为.[结果](1)'Bartzella'的花粉母细胞在中期Ⅰ形成大量单价体,后期Ⅰ产生不同类型的染色体非整倍分离,占比高达89.13％.(2)减数第1次分裂中,染色体桥和断片出现在27.20％的花粉母细胞中;减数第2次分裂中,比例升到47.68％.(3)中期Ⅱ的纺锤体定位异常较普遍,融合纺锤体占27.06％,三级纺锤体占12.84％.(4)减数分裂产物中包含高达72.41％的二分体和13.43％的三分体,其产生未减数配子所占比例约为67％.[结论]减数分裂中染色体非整倍分离以及染色体片段缺失可能是'Bartzella'高度不育的重要原因.融合纺锤体、三级纺锤体以及减数分裂Ⅱ结束时胞质分裂异常可导致未减数配子形成.大量的未减数配子可使'Bartzella'在多倍体育种中具有一定潜力,但倍性间杂交障碍可能限制其杂交亲和性.

[目的]赖草属植物是麦类作物遗传改良和育种的重要基因资源,但作为异源多倍体植物,其基因组来源仍存在较大争议.通过比较赖草、大赖草及新麦草基因组中重复序列分布,探索赖草属物种基因组来源以及种间基因组多样性的形成特性.[方法]通过构建赖草属物种赖草的Cot-1 DNA文库获得大量重复序列,利用荧光原位杂交技术和重复序列对赖草以及近缘物种大赖草和祖先供体物种新麦草进行染色体荧光原位杂交涂染.[结果](1)根据序列及基因组分布特性,赖草Cot-1 DNA可归为串联重复序列、散布重复序列、散布加串联混合重复序列以及未能鉴定类型,4种类型占比分别为32.4％、45.7％、12.4％和9.5％.(2)串联重复序列TaiI-family、Lt1-6、pTa-535和pSc250在不同物种及同一物种不同材料间信号数量存在较大变异,分别为7～20,1～14,17～26,0～24个.(3)10个反转座子序列在所有物种染色体的分布呈现3种方式:在所有染色体上杂交信号集中分布在着丝粒、近着丝粒及间质区;在所有染色体的所有区域都有分布;在大部分染色体上的分布方式与第1种相同,但是部分染色体端部也有分布.2个LTR/Copia序列仅在赖草染色体上有分布,其他序列在不同物种以及不同材料间均有分布,但在信号强度以及部分染色体上的分布方式存在多态性.[结论]赖草属物种中的一些重复序列具有快速进化的特性,支持赖草属物种多倍化过程,并存在散在重复序列向整个核基因组的快速同质化扩散.

聚焦生物变异在育种上的应用,开展小组合作的议题式教学,既落实杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因育种等重要概念,又促进社会责任等核心素养的发展.

为了揭示F系和A+系的遗传差异以及解析F系的遗传特征,研究基于前期基因组Survey分析发现一个特异于银鲫F系大小为782 bp片段的基础,首先采用混合池筛选方法从银鲫F系BAC文库中筛选出一个包含该特异片段的BAC克隆(F782-BAC).鸟枪法测序结果表明,F782-BAC序列全长大小为172625 bp,富含转座子序列,包含1个具备完整结构的Tc l-like转座子,以及不具备完整结构的transposase-like、PIF/Harbinger、target-primed reversed transcription(TPRT)和transpon X-element等6个转座子.用地高辛标记F782-BAC质粒得到的DNA探针进行了银鲫F和A+系有丝分裂中期相的染色体荧光原位杂交,结果表明不论是在F系还是A+系的有丝分裂中期相中,3个阳性荧光信号皆清晰地定位于3条大小相同的近端着丝粒染色体短臂的近着丝粒位置.进一步开展了银鲫A+系相应同源的F782-BAC序列的差异鉴定和序列分析,揭示A+系缺失了大小为3395 bp的一段序列,且特异于银鲫F系大小为782 bp的片段正好位于其中,并由此筛选出可作为区分银鲫F系和A+系的SCAR标记.研究为银鲫的多倍化起源提供了进一步的染色体定位证据,鉴定的SCAR标记可为银鲫分子标记辅助育种提供新的遗传标记.

普通油茶(Camellia oleifera)是我国第一大木本油料作物.普通油茶作为油料作物的栽培历史,现存确切记载不到1,000年,长江流域可能是最早栽培油茶的地区之一.普通油茶的野生近缘种是油茶育种宝贵的遗传资源.普通油茶属于山茶科山茶属(Camellia)油茶组(Sect.Oleifera),其野生近缘种应包括山茶属油茶组和短柱茶组(Sect.Paracamellia)的物种,但油茶组和短柱茶组的划分仍有争议,物种间的系统发育关系仍不清楚.油茶组和短柱茶组是山茶属中多倍体出现频率最高的类群,而且存在突出的种内多倍性现象,人工选择和种间杂交可能在其中起到促进作用.长江流域是普通油茶的主产区,也是最主要的野生普通油茶分布区,拥有丰富的野生普通油茶遗传资源.本研究统计了山茶属油茶组和短柱茶组物种的分布地,并与野生普通油茶的潜在分布区进行了比较.分析结果显示,长江流域与珠江流域的分水岭——南岭、苗岭及附近地区是油茶组和短柱茶组物种多样性最高的地区,同时也是野生普通油茶潜在的高适生区,可能是普通油茶及其野生近缘种潜在的种间杂交带.物种多样性从南向北呈下降趋势,可能反映了从南向北的扩散方向.普通油茶及其野生近缘种间的潜在杂交带可能蕴含着丰富的遗传多样性,为选择育种提供了天然的育种场,应对这些地区优先开展研究和保护,挖掘与利用有重要经济价值的遗传资源.

非整倍体(aneuploid)是指相对于正常个体(euploid)的染色体组增加、减少一条或若干条染色体的生物个体.由于非整倍体个体存在基因剂量效应的不平衡性(gene-dosage imbalance),非整倍体个体往往会表现严重的表型缺陷(aneuploid syndrom),如发育迟缓,个体矮小,难以繁殖后代等.在人类中,最为典型的例子为导致新生儿智力缺陷的唐氏综合症,由额外的一个21号染色体拷贝(部分拷贝)引起.此外,大多数癌细胞类型表型为严重的非整倍体.在大多情况下,非整倍体对于动物及人类是致命的,而植物对于非整倍体则往往表现出较强的耐受力,特别是在异源多倍体植物中.植物非整倍体对于植物的遗传、育种研究有重要意义,在基因及分子标记的物理位置确定,基因转移,连锁群与染色体的对应关系的确立上具有无可比拟的优势.该文综述了近些年来有关植物非整倍体研究的结果,介绍了非整倍体的几种重要成因和有关非整倍体鉴定手段的变迁,阐述了植物非整倍体对个体表型、基因表达以及表观遗传方面的影响,重点讨论了非整倍体在植物进化、基因组序列测定以及遗传改良方面的潜在作用.同时,探讨了植物非整倍体研究的新思路,以及利用非整倍体促进相关植物遗传改良、育种研究的新方法.

为探索杜鹃花亚属内异种杂交的可育性及其规律,对杜鹃亚属有鳞大花亚组(subsect.Maddenia)、三花杜鹃亚组(subsect.Triflora)、亮鳞杜鹃亚组(subsect.Heliolepida)及腋花杜鹃亚组(subsect.Scabrifolia)等4亚组10个杜鹃花种类的22个杂交组合(其中18个数据完整组合)的可育性进行了研究.结果表明:(1)所涉及的杜鹃亚属不同亚组间及三花杜鹃亚组内杂交均较困难,在18个数据完整组合中高可育与可育组合比率明显偏低,不育比率高(55.6％).(2)在10个不可育或败育组合中,不能坐果(Cab型)、不能结实(Sab型)和可结实而种子不能发芽(Sng型)的数量分布为6:1:3,其不亲和或败育发生的阶段可能涵盖了从前合子期到后合子期的整个阶段.(3)亲本一方为多倍体组合的可育率(41.6％),尤其是母本为多倍体时,比二倍体组合的可育率(50.0％)低且无高可育组合出现,部分印证了倍性是导致该亚属植物不同种类杂交不亲和、不育与育性下降的重要原因,但不是唯一原因,亚组间杂交的可育率(16.7％)明显低于亚组内(三花杜鹃亚组内,58.3％).(4)与相应的母本自然授粉结果相比,杂交明显导致多数可育组合绿苗率比率和单位可育种子数量比率的大幅度下降,这是双亲遗传差异及多倍体亲本介入后所导致的杂交衰退hybrid weakness现象.(5)在多倍体作母本的情况下,杂交单向不育或非对称遗传渗透现象明显.

水稻育种起源于古代中国长江流域.进入20世纪以来,中国科学家进行的杂交育种、诱变育种为世界粮食增产作出了巨大贡献.21世纪新兴的转基因育种和多倍体育种也取得突破性进展.将堪称中国骄傲的水稻育种史,贯穿于人教版必修2第6章的遗传育种课堂教学中,既有完整的知识体系铺陈,也不乏价值认同的爱国主义教育资源.

观赏凤梨原产于美洲热带及亚热带地区,是目前国内外花卉市场上的主要类群之一.本文分别从观赏凤梨的种质资源系统分类、保存与评价利用、遗传与育种研究,以及育种技术等方面进行了综述.目前,观赏凤梨的新品种选育仍以杂交为主.育种目标是苞片色彩丰富、花型多样、叶缘无刺、株型适中、生长期短、抗寒性好等.观赏凤梨杂交障碍主要表现为受精前障碍,受精后障碍则较少发生,切割柱头和花柱嫁接法可以有效克服杂交受精前障碍.由于大多数现行品种的遗传背景十分复杂,难以预见杂交结果,建议今后应加强多倍体育种和分子育种工作.

为有力推动猕猴桃产业化种苗生产及推广,快速高效地繁育猕猴桃新种质资源,同时为猕猴桃多倍体育种、转基因育种等新兴育种技术创造新种质资源奠定基础,该研究以'东红'猕猴桃叶片、叶柄为外植体,探讨了不同植物生长调节剂种类及质量浓度组合对不定芽诱导过程中不定芽形成的影响,并研究了不同植物生长调节剂对'东红'组培苗不定根诱导的影响.结果表明:'东红'再生最佳外植体为叶柄,叶柄不定芽再生最佳培养基为MS+0.5μg·mL-16-BA+0.2μg·mL-1 NAA,不定芽平均再生率为91.2％;不定芽经过壮苗培养(MS+0.2μg·mL-16-BA+0.05μg·mL-1 NAA),取2～3 cm高幼苗进行生根诱导,不定根再生率为93％,平均根数为6条;生根后,种苗移栽成活率在80％以上.初步建立了'东红'叶柄高效再生体系,为猕猴桃快速的产业化种苗生产及推广提供了有力保证,也为后期猕猴桃育种研究提供理论依据.