基于基因组重复序列的FISH技术绘制菊属重要野生种的精准核型

The Origin of Chrysanthemum × morifolium Ramat. and the phylogenetic relationships among genus Chrysanthemum L. are one of the hot topics in Chrysanthemum genetic research. Many scholars investigated this field by morphology classification, molecular biology, cytogenetics for over years, though, it remains unclear. Karyotype comparison is an effective method to study the phylogenetic relationships. However, the genus Chrysanthemum L. have a various ploidy, from 2X to 10X, with similar morphologies of chromosomes. Distinguishing these chromosomes cannot be achieved reliably without the use of unique banding patterns. In this study, genome sequencing and molecular cytogenetic method will be used to analysis the karyotype. The procedure uses whole genome sequencing of C. vestitum Hemsl., C. indicum L., C.nankingense and and Chrysanthemum × morifolium Ramat. cv chuju, and then hunts tandemly repeated DNA sequences. When companied with fuorescence in situ hybridization (FISH), these repeats generate distinctive banding pattern for each of wild Chrysanthemum L. species and culivar. The integrated metaphase chromosome karyotype of wild chrysanthemum species and cultivated chrysanthemum will be established and analyzed the phylogenetic relationships.

菊花起源和菊属植物的亲缘关系一直是菊花遗传学家研究的热点和重点之一。多年来，各国学者通过形态学、分子生物学、细胞学遗传学等多个角度考察这一问题，但仍然没能将其解释清楚。核型分析是研究菊属植物亲缘关系与进化的有效方法，但是菊属植物倍性复杂，染色体数目多且相似度高而难以区分，使得通过传统的染色体压片方式获得的核型不够稳定和准确。本研究将利用新兴的基因组测序技术及分子细胞遗传学手段分析菊属植物核型并比较亲缘关系。利用低倍测序技术挖掘三种野生菊属植物毛华菊、野菊、菊花脑以及栽培菊‘滁菊’基因组中重复序列。利用重复序列多拷贝、分布广、特异性强的特点将它们开发为一套的分子细胞遗传学标记（探针），并应用荧光原位杂交（FISH）技术绘制菊属野生种和栽培菊的精准核型用于亲缘关系比较分析。

核型分析是研究菊属植物亲缘关系与进化的有效方法，但是菊属植物倍性复杂，染色体数目多且相似度高而难以区分，使得通过传统的染色体压片方式获得的核型不够稳定和准确。本研究将利用新兴的基因组测序技术及分子细胞遗传学手段分析菊属植物核型并比较亲缘关系。利用低倍测序技术挖掘三种野生菊属植物毛华菊、野菊、菊花脑基因组中重复序列，并将四个重复序列开发为FISH探针，初步排列出野菊和菊花脑核型，并发现这些探针在菊属中同源性很高但是信号点的分布、强弱、数量完全不同，从而可以用于物种区分、品种划分等。发表核心期刊1篇，发表会议论文1篇；参加国际学术会议1次，并做大会口头报告；参加国内学术会议3次，做大会墙报交流1次。获批菊花新品种权8个，其中两个新品种获得第九届全国花卉博览会金奖。培养研究生1名。