基于GISH的甘蔗与河八王杂交后代染色体遗传分析

As an important wild germplasm of sugarcane, Narenga, which possesses a series merit of leanness resistant, stronger ratooning, high resistance to smut and other excellent characteristics. In recent years, the research group has carried out the creation of sugarcane and Narenga hybrid materials, screening a number of solid, higher brix, stronger ratooning, high smut resistant materials, through the observation on chromosome, genetic F1, BC1, BC2 preliminary judgment of "n+2n, n+n, n+n". On this basis, by using the method of meiosis of pollen mother cells combined root tip somatic chromosome genomic in situ hybridization (GISH) and with materials of GT05-3256 and GXN1 hybrid F1, BC1and BC2 which were obtained previously. This study intends to explore chromosome of Narenga dynamic changes and genetic model in its offspring, such as translocation, deletion and reorganization, to provide cytological evidence for the transformation to sugarcane from Narenga fine genes, and to provide a reference for using the method of hybrid sugarcane innovation with Narenga.

河八王是重要的甘蔗近缘属野生种质，具有耐贫瘠、宿根性强、高抗黑穗病等诸多优良性状。本课题组近年开展了甘蔗与河八王杂交利用研究，筛选出一批实心、锤度高、宿根性强、高抗黑穗病材料；通过染色体观察，初步推断F1、BC1、BC2代的染色体遗传方式为“n+2n、n+n、n+n”。在此基础上，本研究拟利用前期获得的桂糖05-3256与广西河八王1号杂交及回交的F1、BC1、BC2材料，采用花粉母细胞减数分裂过程GISH与根尖体细胞染色体GISH相结合的方法，探索河八王染色体在后代中的易位、缺失、重组等动态变化与遗传模式，为河八王优良基因向甘蔗转移提供细胞学依据，也为甘蔗与河八王杂交创新利用方法提供参考。

甘蔗种质资源是甘蔗育种的物质基础，现代甘蔗品种遗传血缘狭窄，很难选育出有突破性的甘蔗新品种。发掘利用甘蔗近缘属种质资源是拓宽甘蔗遗传基础的最有效途径。河八王是重要的甘蔗近缘属野生种质，具有耐贫瘠、宿根性强、高抗黑穗病等诸多优良性状。本项目首先利用优良甘蔗品种与河八王杂交回交，获得F1、BC1、BC2代群体材料，通过农艺性状评价和黑穗病抗性鉴定，筛选出综合性状优良且含河八王血缘的甘蔗抗黑穗病新品系4份，分别为桂糖15-3006（LC05-136×BC1 14-34-26）、桂糖17-1510（GT42×BC1 14-53-23）、桂糖18-1052（YG22×BC1 14-53-23）、桂糖18-1043（GT05-2743×BC1 14-53-4）。其次，利用优良甘蔗品系桂糖05-3256与广西河八王1号杂交获得F1 10-6组合材料，再用F1 10-6-11与桂糖05-3256回交获得BC1 15-6组合材料，后用BC1 15-6-9与桂糖05-3256回交获得BC2 18-17组合材料，构建了甘蔗与河八王杂交单片段代换系。利用GISH技术，解析了河八王与甘蔗杂交过程中各世代染色体的传递规律，在F1代染色体遗传方式为n+2n，BC1代染色体遗传方式为n+n，BC2代染色体遗传方式为n+n。最后，项目开展了河八王叶绿体基因组测序，组装和注释了广西河八王1号的叶绿体基因组结构，组装大小为141231 bp，对下一步开展河八王的遗传进化研究提供依据。本项目的完成为国内研究和发掘河八王种质资源开启了新的篇章。同时，选育的河八王抗病新亲本将有助于国内甘蔗黑穗病抗性育种的快速发展。