黄瓜倍性材料创制及染色体组成的FISH鉴定_管苇.pdf

中国农业科学 2014,47(17):3513-3522 Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.17.019 管 苇，张云霞，杨树琼，陈劲枫，娄群峰 （南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新国家重点实验室，南京 210095 ） 【目的】黄瓜（ Cucumis sativus L.）遗传基础狭窄，种质资源多样性较为有限，遗传育种研究相对 落后。本试验旨在创制整倍体和非整倍体黄瓜种质材料，建立其准确的染色体组成鉴定方法，为进一步选育黄瓜 各种染色体系、目标性状的染色体定位及遗传育种研究奠定基础。【方法】以华北生态型黄瓜‘长春密刺’的高代 自交系为材料，0.4％秋水仙素溶液处理萌动种子，诱导染色体数目加倍。为获得同源三倍体材料，以诱导获得的 同源四倍体为母本，二倍体为父本进行杂交，授粉35—45 d后采收成熟果实进行胚拯救。采用染色体计数，结合 形态学、叶片气孔电镜观察，对诱导株及杂交后代的倍性进行鉴定。利用染色体特异的探针进行荧光原位杂交 （fluorescence in situ hybridization，FISH），通过观察特异探针在染色体上杂交信号的数目、强弱及位置， 结合黄瓜的染色体形态参数，对诱导株的染色体组成进行鉴定。【结果】对经秋水仙素处理的‘长春密刺’材料进 行有丝分裂中期染色体计数观察，结果显示诱导获得8 株四倍体（2n=28），3株非整倍体（2n=16，19，27）材料。 将四倍体与二倍体杂交获得了三倍体材料（2n=21）。经荧光原位杂交分析，根据黄瓜着丝粒探针Type III和核糖 体 45S rDNA 两类信号在染色体上的信号特征可以看出，与二倍体相比，三倍体与四倍体上杂交信号为倍性变化 关系，进一步验证创制出的整倍性材料为三倍体与四倍体。不同倍性‘长春密刺’植株的形态学特征存在一定 差异，四倍体植株的形态指标与二倍体差异显著；三倍体植株与二倍体在形态学上差异不显著；非整倍体植株 与二倍体在形态学上差异也不显著，但其长势较二倍体弱，且花期推迟，雌雄花花期不遇，坐果率明显低于二 倍体。经叶片气孔电镜观察， ‘长春密刺’二倍体、三倍体与四倍体植株叶片气孔的大小与密度均存在差异，随 着倍性提高，气孔的长度和宽度增加，而气孔密度则下降，说明形态学筛选和叶片气孔电镜观察可以作为鉴定 黄瓜倍性的辅助方法。以上述两类黄瓜重复序列（Type III 和 45S rDNA）和染色体特异的单拷贝基因 Csa006700 为探针，对染色体数目为 16 的一株非整倍体诱导株进行染色体组成鉴定。重复序列的荧光原位杂交结果显示， 额外的两条染色体为 1 号或 2 号染色体。进一步利用黄瓜 2 号染色体端部的基因 Csa006700 探针检测，发现该 基因只在其中一对染色体上有信号，由此明确该材料为附加两条 1 号染色体的四体材料（2n=14+2）。研究表明 秋水仙素不仅可直接诱导出同源多倍体，同时可诱导各种非整倍体植株。【结论】利用秋水仙素处理黄瓜萌动种 子，诱导染色体倍性的变化，结合染色体特异探针的荧光原位杂交鉴定，可快速创制并筛选出各种染色体组成 的特异新种质。 黄瓜；秋水仙素；整倍体；非整倍体；荧光原位杂交 Creation and Chromosome FISH Identification of Cucumber Materials with Different Ploidies GUAN Wei, ZHANG Yun-xia, YANG Shu-qiong, CHEN Jin-feng, LOU Qun-feng (College of Horticulture, Nanjing Agricultural University/State Laboratory for Crop Genetics and Germplasm Enhancement, Nanjing 210095)