基本信息
- 項目名稱：
- 典型植物嵌合體--情侶雞冠花嵌合形成機理的研究
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 以導師蔡得田教授選育的嵌合特征明顯，具有靠種子遺傳嵌合特征的情侶雞冠花為材料，采用形態(tài)學方法，研究了它的莖、葉、花序和花朵的典型嵌合特征，用細胞遺傳學方法研究了情侶雞冠花的根尖染色體和花粉母細胞減數(shù)分裂行為。
- 詳細介紹：
- 以導師蔡得田教授選育的嵌合特征明顯，具有靠種子遺傳嵌合特征的情侶雞冠花為材料，采用形態(tài)學方法，研究了它的莖、葉、花序和花朵的典型嵌合特征，用細胞遺傳學方法研究了情侶雞冠花的根尖染色體和花粉母細胞減數(shù)分裂行為，發(fā)現(xiàn)正常的雞冠花的染色體數(shù)目為2n=2x=36,情侶雞冠花的染色體數(shù)目為2n=34、2n=35、2n=36，經(jīng)紅花雞冠花與黃花雞冠花雜交發(fā)現(xiàn)F1為紅花，F(xiàn)2出現(xiàn)了紅：黃≈3：1的顯性遺傳特點，而情侶雞冠花雜交，F(xiàn)1為紅花，F(xiàn)2分離為紅、黃及嵌合雞冠花，但分離比不規(guī)則。綜合形態(tài)學、遺傳學和細胞學研究結果得出情侶雞冠花嵌合體形成的原理如下。1、在雞冠花花色遺傳中紅花對黃花為顯性遺傳；2、情侶雞冠花為一種組織鑲嵌，由2n=34、2n=35、2n=36的細胞所組成；3、在發(fā)育的過程中，雜種情侶雞冠花的2n=34、2n=35細胞中如果缺少控制紅色基因R的染色體，那么控制黃色或綠色的r基因表達，從而形成綠色葉和黃色花；而2n=36的細胞或部分2n=35的細胞具有控制紅色基因R的染色體，那么表現(xiàn)紅色。4．在2n=34(rr)、2n=35(R)或(r)、2n=36(Rr)的情況下，整個情侶雞冠花將表現(xiàn)為紅綠葉、紅黃色鑲嵌的特點。5．由于2n=34、2n=35、2n=36細胞所處部位和競爭發(fā)育所占比例不同，從而形成豐富多彩的嵌合現(xiàn)象，即有全綠、全紅、嵌合葉（嵌合部分面積有差異），全紅、全黃、嵌合花序（嵌合程序和部位有差異）。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 一花多色具有很強的觀賞性，而構成一花多色的嵌合體現(xiàn)象雖然在植物中常有發(fā)現(xiàn)，但是有關嵌合的機理研究卻相當少。本作品以具有典型嵌合特征并能靠種子繁衍嵌合性后代的模式嵌合體花卉——情侶雞冠花為材料，用形態(tài)解剖學，研究它的莖、葉、花序和花朵的典型嵌合特征，用細胞遺傳學研究該嵌合體的細胞分裂特點和染色體行為，經(jīng)雜交遺傳分析和分子標記檢測闡明情侶雞冠花的嵌合原理，為破解一花多色之謎提供理論依據(jù)。
科學性、先進性及獨特之處
- 首次從多方面證明了情侶雞冠花具有莖、葉、花序和花朵的典型嵌合特性，嵌合體是由于2n=34、2n=35、2n=36等染合體組成的細胞所形成，在紅色對黃色為顯性情況下，缺少1-2條染合體的2n=34、2n=35的細胞卻有可能由于缺少紅色基因控制而顯現(xiàn)黃色基因，從而表現(xiàn)出紅黃鑲嵌的花序特點和紅綠嵌合的葉色特征。這種從莖、葉、花序到花朵都存在嵌合現(xiàn)象，靠種子傳遞，以及嵌合體的細胞遺傳學原理國際尚未報道。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 1．所選育的情侶雞冠花是研究嵌合體遺傳和發(fā)育的模式材料，它具有從莖、葉、花序到花朵的典型嵌合特點，尤其是能夠以種子繁殖傳遞嵌合體特征。 2．情侶雞冠花及其雜交后代具有一定多色特點，成為很好的觀賞花品種。 3．利用情侶雞冠花的嵌合原理可創(chuàng)造更名貴的珍奇花卉。比如市場上高達幾萬或百萬元的名貴蘭花大都是嵌合體。
學術論文摘要
- 本文以導師蔡得田教授選育的嵌合特征明顯，具有靠種子遺傳嵌合特征的情侶雞冠花為材料，發(fā)現(xiàn)正常雞冠花的染色體數(shù)為2n=2x=36,情侶雞冠花的染色體數(shù)為2n=34、2n=35、2n=36，經(jīng)紅花雞冠花與黃花雞冠花雜交發(fā)現(xiàn)F1為紅花，F(xiàn)2出現(xiàn)紅：黃≈3：1的顯性遺傳特點，而情侶雞冠花雜交，F(xiàn)1為紅花，F(xiàn)2分離為紅、黃及嵌合雞冠花，但分離比不規(guī)則。綜合形態(tài)學、遺傳學和細胞學研究得出情侶雞冠花嵌合體形成的原理如下：1、在雞冠花花色遺傳中紅花對黃花為顯性遺傳；2、情侶雞冠花為一種組織鑲嵌，由2n=34、2n=35、2n=36的細胞所組成；3、在發(fā)育的過程中，雜種情侶雞冠花的2n=34、2n=35細胞中如果缺少控制紅色基因R的染色體，那么控制黃色或綠色的r基因表達，從而形成綠色葉和黃色花；而2n=36的細胞或部分2n=35的細胞具有控制紅色基因R的染色體，那么表現(xiàn)紅色。4．在2n=34(rr)、2n=35(R)或(r)、2n=36(Rr)的情況下，整個情侶雞冠花將表現(xiàn)為紅綠葉、紅黃色鑲嵌的特點。5．由于2n=34、2n=35、2n=36細胞所處部位和競爭發(fā)育所占比例不同，從而形成豐富多彩的嵌合現(xiàn)象。
獲獎情況
- 2011.5月，湖北農業(yè)科技，雞冠花與青葙（野生雞冠花）雜交選育新品種。
鑒定結果
- 專利名稱：利用遠緣雜交和回交技術選育雞冠花新品種的方法
參考文獻
- 1．Tilney-Bassett，R.A.E(ed):Plant chimeras,Edward Amold 1986， 2．Tian Hui-cheng and Marcotrigiano,M.Origin and development of adventitions shoot meristems initiated on plant chimeras.Developmented biology.1993 155:259-269 3．Szymokowlak E.J. The internal meristem layer(L3)determines floral meristem size and carpel number in tomato periclinal chimeras. The Plant Cell, 1992,4:1089-1100 4．Jorgenson C.A, Crane M.B. Formation and morphology of solanum chimeras. J.Genet,1927,28:247-273 5．Tilney-Bassett ,R.A.E, The structure of pericllinal chimeras. Heredity,1963,18:265-285 6．Gonzalez, J.M., Zimmerman, J. and Saiz-Jimenez, C. Evaluating putative chimeric sequences from PCR-amplified products. Bioinformatics, 2005.21(3): 333-337. 7．安田齊著，張承志，佟麗譯，花色之謎，中國林業(yè)出版社，1989 8．陳冬玲，蔡得田，特殊花卉的開發(fā)與應用，農村實用技術與信息，1994,9:17-18 9．吳鶴鳴，趙華崳，佘建明等，辣椒屬種間雜種F1代植株的細胞遺傳學研究．遺傳學報，1997,24（1）：59-65 10．李競雄，宋同明．植物細胞遺傳學．科學出版社．1993
同類課題研究水平概述
- 植物嵌合體是研究植物細胞突變，體細胞遺傳和植物發(fā)育過程中細胞互作和細胞特異性表達的良好材料[1,2,3,4] ，也是培育具有高級觀賞價值的奇花異果的寶貴資源。在自然界中或在人工雜交或嫁接中發(fā)現(xiàn)嵌合體[5,6,7,8]，如牡丹中的“二喬”，柑桔中的“改良橙”，“湯姆生葡萄柚”，君子蘭中的“金邊矮和尚”，以及“金邊瑞香”等，都是人們熟悉的名貴品種。但是，由于嵌合體出現(xiàn)的頻率低，形成方式多樣[1] ,遺傳復雜，而且絕大多數(shù)情況下只能靠無性繁殖傳遞嵌合特點，而難以獲得理想的研究材料。因此，國內外有關植物嵌合體的研究，從達爾文著名的“亞當金雀花”到現(xiàn)代報導的“枸合桔”、天竺葵、煙草、矮牽牛、金魚草、紫茉莉、秋海棠和大豆中的嵌合體，以及周光宇等DNA引入技術中發(fā)現(xiàn)過的棉花嵌合體等，大多限于描述性的研究或是利用嵌合體植物結構的特殊性對植物發(fā)育過程中細胞間的相互作用的機理進行研究。但是，對嵌合體形成的機理，遺傳方式及生理生化特性的研究很少。 本研究中，利用蔡得田、陳冬玲等自1983年以來發(fā)現(xiàn)研究的雞冠花嵌合體這個寶貴的植物嵌合體材料[17]。它具有典型嵌合特性，葉、莖、花序和花朵中都可以看到紅黃（綠）鑲嵌的特征，而且植株從幼小時期到成熟階段都可以顯現(xiàn)嵌合特征。特別是它能夠靠種子繁殖，并且后代也可以出現(xiàn)較高頻率的嵌合體。這是國內外發(fā)現(xiàn)最典型的嵌合體。為此，采用形態(tài)學方法研究它的莖葉、花序等嵌合特點，細胞遺傳學研究雞冠花嵌合體的根尖染色體數(shù)和減數(shù)分裂行為，遺傳學研究普通雞冠花和雞冠花嵌合體的雜交后代表觀，綜合分析形成一個情侶雞冠花嵌合形成機理的示意圖，為嵌合體機理研究和開發(fā)高檔花卉品種提供理論和技術支持。
