【摘要】：山核桃属(Carya Nutt)植物是胡桃科(Juglandaceae)中的一个重要的属,是重要的经济树种,具有极高的经济价值,特别是其中的山核桃(Carya cathaynesis Sarg.)和薄壳山核桃(Carya illinoinensis),在浙江省干果产业发展中占有举足轻重的作用。近年来,山核桃产业发展迅速,生产上对山核桃良种的需求也越来越大。然而,山核桃遗传育种工作进展缓慢,远远不能满足生产上对良种的需求,这在一定上制约了山核桃产业的发展。山核桃属植物约有16个种,间断分布于北美和东亚地区,其中在北美分布的有11个种,在东亚分布的有5个种。不同山核桃种在树高、抗性、产量及品质等方面均表现出很大的差异,这些山核桃种是山核桃遗传改良的资源宝库。由于目前大部分山核桃种的基因组大小、基因组类型及染色体核型等细胞遗传学信息还处于未知状态,而且不同山核桃种间的亲缘关系也不明晰,因此在一定上制约了山核桃属植物分子生物学及遗传育种等工作的高效开展。为了促进山核桃属植物遗传育种等工作的顺利开展,本研究以山核桃属中的山核桃、薄壳山核桃、湖南山核桃(Carya tonkinensis Lecte)、云南山核桃(Carya hunanensis)、大别山山核桃(Carya dabieshanensis)、水生山核桃(Carya aquatica)、厚壳山核桃(Carya myristiciformis)、卵形山核桃(Carya ovata)、弗罗里达山核桃(Carya floridana)、德州山核桃(Carya texana)10个不同的山核桃种为研究材料,利用流式细胞术、荧光原位杂交及染色体核型分析等技术对这些山核桃种的基因组大小、染色体核型及45S rDNA分布特性等进行了系统分析。利用山核桃和薄壳山核桃2个山核桃种的现有测序数据,采用K-mer分析的方法,对2个山核桃种的基因组重复序列含量进行了评估。主要研究结果如下:(1)所研究的10个山核桃种,在染色体数目上主要分为3种类型:第一种类型染色体数目为2n=32,主要包括山核桃、云南山核桃、湖南山核桃、大别山山核桃、水生山核桃及厚壳山核桃,对应的核型公式分别为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;第二种类型染色体数目为2n=34,主要包括薄壳山核桃和卵形山核桃,对应的核型公式分别为2n=34=22m+12sm和2n=34=24m+10sm;第三种类型染色体数目为2n=64,主要包括弗罗里达山核桃和德州山核桃,对应的核型公式分别为2n=64=52m+12sm和2n=64=42m+22sm。在染色体组成类型上,10个山核桃种主要以中部着丝粒染色体和近中部着丝粒染色体两种类型为主,在核型分类上均为2B类型,说明这10个山核桃种在核型表现上属于比较对称的类型。(2)山核桃大多数花粉母细胞减数分裂中染色体行为正常,配成16个二价体,有一定比例的异常花粉母细胞出现,主要表现为中期Ⅰ出现落后染色体,异常率为8.86%,中期Ⅱ表现为不对称分裂,异常率为15.79%。(3)流式细胞仪测定结果表明,在基因组大小上,染色体数目为2n=64的弗罗里达山核桃和德州山核桃基因组明显大于其余8个二倍体山核桃种,对应的基因组大小分别为(1193.947±3.093)Mb和(1017.751±6.486)Mb。另外8个二倍山核桃种中,山核桃基因组最大,为(727.330±5.373)Mb,其次为薄壳山核桃,为(690.939±6.969)Mb,卵形山核桃基因组最小,为(588.957±9.527)Mb。在染色体数目为2n=32的6个山桃种中,湖南山核桃与大别山山核桃基因组大小较为接近,分别为(671.359±4.423)Mb和(687.538±3.507)Mb;厚壳山核桃与水生山核桃基因组大小相近,分别为(607.323±3.357)Mb和(606.533±9.357)Mb。在基因组中重复序列含量方面,山核桃与薄壳山核桃差异较大,分别为57.3%和48.2%。(4)具有相同编号的单条染色体碱基数差异方面,湖南山核桃与大别山山核桃单条染色体碱基数差异最小,有10对染色体碱基数差值小于2M,其次为厚壳山核桃与水生山核桃,两个山核桃种间有9对染色体碱基数差值小于2M。山核桃与厚壳山核桃及水生山核桃两个山核桃种间单条染色体碱基数差异较大,薄壳山核桃与卵形山核桃以及弗罗里达山核桃与德州山核桃两对不同组合的山核桃种间,单条染色体碱基数存在较大差异。(5)根据45S rDNA分布情况,10个山核桃种可以归为两类:第一类,45S rDNA在这类山核桃种上只有一种45S rDNA分布类型,这类山核桃种主要包括山核桃、湖南山核桃、大别山山核桃、水生山核桃、厚壳山核桃、弗罗里达山核桃和德州山核桃;第二类,这类山核桃种的不同个体或细胞间存在多种45S rDNA分布类型,这类山核桃种主要包括云南山核桃、薄壳山核桃及卵形山核桃,其中云南山核桃具有3种不同的45S rDNA分布类型,卵形山核桃具有2种不同的45S rDNA分布类型,薄壳山核桃具有5种不同的45S rDNA分布类型。(6)45S rDNA在山核桃属植物上的位点数目及分布位置比较复杂,根据45S rDNA位点数及分布位置,分为3种类型:第一种类型,45S rDNA位点数为偶数,以成对的形式分布于同源染色体上,属于这种分布类型的山核桃种主要有大别山山核桃(1对位点)、水生山核桃(2对位点)、厚壳山核桃(2对位点)、弗罗里达山核桃(2对位点)和德州山核桃(2对位点);第二种分布类型,45S rDNA位点数为偶数,但是这些位点在信号强弱及分布位置上存在差异,分布于不同的染色单体上,例如湖南山核桃染色体上的2个45S rDNA位点,一个位于染色体末端,另一个却位于染色体臂中间,而云南山核桃和薄壳山核桃的部分细胞及个体中的一些45S rDNA位点明显处于不同的染色体单体上。第三种分布类型,45S rDNA位点数为奇数,例如山核桃以及云南山核桃的部分个体及细胞具有3个45S rDNA位点,卵形山核桃及薄壳山核桃的部分个体及细胞具有5个45S rDNA位点。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S664.1
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本文编号：
2443961
