用实时荧光定量PCR技术鉴定普通荞麦（Fagopyrum esculentum Moench）三体系列
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摘要
普通荞麦(Fagopyrum esculentum Moench,又称甜荞)是荞麦属植物中的主要栽培种。本研究以普通荞麦二倍体和其三体系为材料,以实时荧光定量PCR(Real-time Quantitative Polymerase Chain Reaction, RQ-PCR)技术、细胞学技术和形态学分析为手段,对17个普通荞麦三体系进行了鉴定研究。所得主要结果如下:
1.首次建立了实时荧光定量PCR技术应用于三体系列归属分析的技术体系,并表明此方法可行。
2.实时荧光定量PCR分析表明,三体系T13和T14归属为一个三体系,由primer26来区分;三体系T4和T7归属为一个三体系,由primer32来区分;三体系T2、T6、T10、T16和T17归属为一个三体系,由primer27来区分;三体系T9,T11和T12归属为一个三体系,由primer33区分。这些结果表明,引物primer26、primer32、primer27、primer33的扩增区段分别位于普通荞麦不同染色体。
3.根尖有丝分裂细胞学观察发现,普通荞麦为二倍体,2n=2x=16。染色体核型类型为对称核型,属于1A。有两对随体,分别位于4E和8E染色体的短臂上,所有染色体的臂比值均在1.01-1.70之间,为m染色体,无sm染色体。核型公式为2n=2x=16=12m+4m(SAT)。
4.对普通荞麦三体系材料做了根尖有丝分裂核型分析,归属结果为:编号为T2,T6,T10,T17的三体系归属为1E染色体三体;编号为T1的三体系归属为2E染色体三体;编号为T13,T14的三体系归属为3E染色体三体;编号为T8,T15的三体系归属为4E染色体三体;编号为T3的三体系归属为5E染色体三体;编号为T4,T7的三体系归属为7E染色体三体;编号为T9,T11,T12的三体系归属为8E染色体三体。
5.将实时荧光定量PCR与细胞学观察联合分析表明primer27、primer26、primer32、primer33分别可区分普通荞麦1E、3E、7E、8E三体。
6.形态学分析表明:普通荞麦三体之间有一定形态学差异。其中,以3E、4E、5E、6E、8E三体形态特征较独特。3E三体植株较高,多花,柱头多四裂或五裂;4E三体植株矮小,多分枝,节间较短,叶片较丰富;5E三体植株高度中等,弱小,茎细长,结实率低,叶少,花期短;6E三体植株极弱,而且可产生较多的二棱种子;8E三体节间长,枝条细长。
Common buckwheat is the key cultivated buckwheat in genus Fagopyrum Mill (Polygonaceae). Common buckwheat and its 17 trisomic lines were studied by means of real-time PCR, cytology and morphology. The main results were as follows:
1. It is the first time to set up the identification system of common buckwheat trisomic lines by means of the real-time PCR.
2. The real-time PCR analysis of the trisomic lines of common buckwheat showed that: the lines T13 and T14 are the same trisomic line identified by Primer 26; The lines T4 and T7 are the same trisomic line identified by Primer 32; The lines T2, T6, T10, T16 and T17 are the same trisomic line identified by Primer 27; The lines T9, T11 and T12 are the same trisomic line identified by Primer 33. These results indicated that the amplificative products of Primer 26, Primer 32, Primer 27, and Primer 33 locate in different chromosomes of common buckwheat, respectively.
3. The karyotype analysis of common buckwheat root tips showed that common buckwheat is diploid, 2n=2x=16, and has two pairs of satellite chromosomes located in 4E and 8E chromosomes, respectively. Its karyotype type is 1A. All chromosomes have the arm ratio of 1.01-1.70 and are m chromosomes. Its karyotype formula is 2n=2x=16=12m+4m(SAT).
4. Karytype analysis of trisomic root tips also showed that: the lines T2, T6,T10 and T17 are the 1E chromosome trisomic; T1 is the 2E chromosome trisomic; T13 and T14 are the 3E chromosome trisomic; T8 and T15 are the 4E chromosome trisomic; T3 is the 5E chromosome trisomic; T4 and T7 are the 7E chromosome trisomic; T9,T11 and T12 are the 8E chromosome trisomic.
5. Real-time PCR and karytype analysis of trisomic showed that the primer 27, primer 26, primer 32, and primer 33 can identify 1E, 3E, 7E, and 8E trisomics, respectively.
6. Morphological analysis showed that there are some differences among the trisomic lines of common buckwheat, especially 3E, 4E, 5E, 6E, and 8E trisomics. 3E trisomic has higher plant, more flowers, and 4 or 5 splits of style. 4E trisomic plants are dwarfer, more compact, more branches, shorter branches and knotes, and more leaves; 5E trisomic plants are weaker with medium height and have spindly stems, fewer leaves, shorter anthesis, and lower seed set; 6E trisomic plants are much weaker and produce more two-arris achenes than others. 8E trisomic plants have longer branch and knotes, slighter and longer branches, and their perianths are usually more than 5.
1.首次建立了实时荧光定量PCR技术应用于三体系列归属分析的技术体系,并表明此方法可行。
2.实时荧光定量PCR分析表明,三体系T13和T14归属为一个三体系,由primer26来区分;三体系T4和T7归属为一个三体系,由primer32来区分;三体系T2、T6、T10、T16和T17归属为一个三体系,由primer27来区分;三体系T9,T11和T12归属为一个三体系,由primer33区分。这些结果表明,引物primer26、primer32、primer27、primer33的扩增区段分别位于普通荞麦不同染色体。
3.根尖有丝分裂细胞学观察发现,普通荞麦为二倍体,2n=2x=16。染色体核型类型为对称核型,属于1A。有两对随体,分别位于4E和8E染色体的短臂上,所有染色体的臂比值均在1.01-1.70之间,为m染色体,无sm染色体。核型公式为2n=2x=16=12m+4m(SAT)。
4.对普通荞麦三体系材料做了根尖有丝分裂核型分析,归属结果为:编号为T2,T6,T10,T17的三体系归属为1E染色体三体;编号为T1的三体系归属为2E染色体三体;编号为T13,T14的三体系归属为3E染色体三体;编号为T8,T15的三体系归属为4E染色体三体;编号为T3的三体系归属为5E染色体三体;编号为T4,T7的三体系归属为7E染色体三体;编号为T9,T11,T12的三体系归属为8E染色体三体。
5.将实时荧光定量PCR与细胞学观察联合分析表明primer27、primer26、primer32、primer33分别可区分普通荞麦1E、3E、7E、8E三体。
6.形态学分析表明:普通荞麦三体之间有一定形态学差异。其中,以3E、4E、5E、6E、8E三体形态特征较独特。3E三体植株较高,多花,柱头多四裂或五裂;4E三体植株矮小,多分枝,节间较短,叶片较丰富;5E三体植株高度中等,弱小,茎细长,结实率低,叶少,花期短;6E三体植株极弱,而且可产生较多的二棱种子;8E三体节间长,枝条细长。
Common buckwheat is the key cultivated buckwheat in genus Fagopyrum Mill (Polygonaceae). Common buckwheat and its 17 trisomic lines were studied by means of real-time PCR, cytology and morphology. The main results were as follows:
1. It is the first time to set up the identification system of common buckwheat trisomic lines by means of the real-time PCR.
2. The real-time PCR analysis of the trisomic lines of common buckwheat showed that: the lines T13 and T14 are the same trisomic line identified by Primer 26; The lines T4 and T7 are the same trisomic line identified by Primer 32; The lines T2, T6, T10, T16 and T17 are the same trisomic line identified by Primer 27; The lines T9, T11 and T12 are the same trisomic line identified by Primer 33. These results indicated that the amplificative products of Primer 26, Primer 32, Primer 27, and Primer 33 locate in different chromosomes of common buckwheat, respectively.
3. The karyotype analysis of common buckwheat root tips showed that common buckwheat is diploid, 2n=2x=16, and has two pairs of satellite chromosomes located in 4E and 8E chromosomes, respectively. Its karyotype type is 1A. All chromosomes have the arm ratio of 1.01-1.70 and are m chromosomes. Its karyotype formula is 2n=2x=16=12m+4m(SAT).
4. Karytype analysis of trisomic root tips also showed that: the lines T2, T6,T10 and T17 are the 1E chromosome trisomic; T1 is the 2E chromosome trisomic; T13 and T14 are the 3E chromosome trisomic; T8 and T15 are the 4E chromosome trisomic; T3 is the 5E chromosome trisomic; T4 and T7 are the 7E chromosome trisomic; T9,T11 and T12 are the 8E chromosome trisomic.
5. Real-time PCR and karytype analysis of trisomic showed that the primer 27, primer 26, primer 32, and primer 33 can identify 1E, 3E, 7E, and 8E trisomics, respectively.
6. Morphological analysis showed that there are some differences among the trisomic lines of common buckwheat, especially 3E, 4E, 5E, 6E, and 8E trisomics. 3E trisomic has higher plant, more flowers, and 4 or 5 splits of style. 4E trisomic plants are dwarfer, more compact, more branches, shorter branches and knotes, and more leaves; 5E trisomic plants are weaker with medium height and have spindly stems, fewer leaves, shorter anthesis, and lower seed set; 6E trisomic plants are much weaker and produce more two-arris achenes than others. 8E trisomic plants have longer branch and knotes, slighter and longer branches, and their perianths are usually more than 5.
引文
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