全 文 ：书西北植物学报!
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文章编号$
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-
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收稿日期$
!"#$)"%)#$
&修改稿收到日期$
!"#$)"*)"#
基金项目$国家科技支撑计划"
!"#!123"!1"*
#&内蒙古自然科学基金重大项目"
!"#%43"%
#&内蒙古马铃薯产业发展重大技术集成创新与
示范项目"
!"#%#&",
#&国家现代农业产业技术体系建设专项资金资助"
5267)#")8#&
#
作者简介$张自强"
#9$(
#!男!在读博士研究生!主要从事马铃薯遗传育种研究
:);<.=
$
>0?><0
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?.
A
.<0
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#,%+BC;
"
通信作者$于
!
卓!博士!教授!博士生导师!主要从事马铃薯及饲用作物遗传育种研究
:);<.=
$
D
E?>EC*
!
/.0<+BC;
$
个马铃薯杂种优良株系的核型及
%%&
分析
张自强#!于肖夏#!鞠天华!!于
!
卓#"!蒙美莲#!王
!
丹#!姜
!
超#!崔阔澍#
"
#
内蒙古农业大学 农学院!呼和浩特
"#""#9
&
!
赤峰天泽生物科技有限公司!内蒙古赤峰
"!*$*&
#
摘
!
要$为明确(费乌瑞它)
F
(陇薯
%
号)杂种
G
#
优良无性株系
2#
和
2%
及(费乌瑞它)
FH"&),
杂种
G
#
优良无性
株系
5!
在染色体及
3I2
水平上的遗传差异!利用根尖染色体制片技术和
776
分子标记技术!对这
%
个优良株系
的核型及
776
指纹特征进行分析结果表明$"
#
#株系
2#
*
2%
和
5!
均为四倍体"
!0J$KJ$
#!其核型类型分别为
!1
*
#1
和
#2
&株系
2#
和
2%
核型公式均为
!0J$KJ$J%,;L#!/;
!
5!
核型公式为
!0J$KJ$J$;
"
!
#利用
筛选出的
#"
对
776
适宜引物
856
扩增得到
*"
个多态性位点!多态性位点百分率为
&9+%&M
"
%
#建立了
%
个马
铃薯杂种优良株系及其亲本的
776
指纹图!并以遗传距离"
N3
值#
"+$*
为基准!将
,
个材料分为
%
类$母本(费乌
瑞它)*株系
2#
和父本(陇薯
%
号)聚为一类!株系
2%
和
5!
聚为另一类!父本
H"&),
单独列为一类
关键词$马铃薯&杂种优良株系&染色体&核型&
776
分析
中图分类号$
O%$%+!
L
!
&
O%$,
L
+*
文献标志码$
2
()
*
"+
*,
-(.!%%&/.(0
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*
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D
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!
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D
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C[
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@
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c
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c
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<0^
776;C=VBE=0C=C
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#
#
P
D
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c
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"
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C[
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c
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D
+
"
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#
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C=
D
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c
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c
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c
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#
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N3
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CZ
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CZ
D
!
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CZ
D
+
-
*
8")!1
$
c
C[<[C
&
>
D
Z`.^=.0V/
&
B>ZC;C/C;V
&
bD
C[
Dc
V
&
776<0<=
D
/./
!!
马铃薯作为重要的粮*菜*饲兼用和工业原料作
物!在中国粮食生产和农村经济发展中占有举足轻
重的地位+#,目前!国内外马铃薯新品种选育主要
采用有性杂交方法!获得杂种实生苗!进而选择符合
目标性状的优良株系用无性繁殖方式固定其杂种优
势内蒙古是中国重要的马铃薯生产基地之一!目
前生产上栽培品种主要是国内育成品种(克新
#
号)
及国外引进的(费乌瑞它)*(夏坡地)!但这些品种退
化严重+!)*,因此!亟待培育抗病性和适应性强的马
铃薯优良品种近几年来!为选育抗病性强*优质高
产且生育期合适的马铃薯新品种!根据生态型差异
大*优缺点互补的亲本组配原则!将品质好*早熟*产
量及商品薯率高的马铃薯(费乌瑞它)"
G<\CZ.[<
!
0
J$KJ$
#作母本!分别以抗黑痣病能力强*适应性
广*维生素
5
含量高的日本引进材料
H"&),
"
!0J$K
J$
#和抗旱性较强*淀粉含量高的国内育成品种
(陇薯
%
号)"
]C0
@
/>E%
!
0J$KJ$
#
+
,)
,作父本!通
过人工授粉杂交!成功获得(费乌瑞它)
F
(陇薯
%
号)和(费乌瑞它)
FH"&),
等
!
个杂交组合的杂交
种!并经田间选择及
776
分子标记鉴定!从(费乌瑞
它)
F
(陇薯
%
号)杂种
G
#
群体中得到
!
个优良株系
2#
和
2%
!从(费乌瑞它)
FH"&),
杂种
G
#
群体中得
到
#
个优良株系
5!
+
9
,
!关于
%
个优良株系的染色体
及
3I2
指纹特征目前尚未见有研究报道本试验
以亲本为对照!拟对这
%
个优良株系的染色体核型
及
776
指纹特征进行分析!以期为马铃薯新品种的
育成及其鉴定提供依据
#
!
材料和方法
9+9
!
供试材料
材料为(费乌瑞它)
F
(陇薯
%
号)的杂交种
G
#
优良无性株系四代的
2#
和
2%
!(费乌瑞它)
FH"&),
杂交种
G
#
优良无性株系四代
5!
!以及亲本(费乌瑞
它)*(陇薯
%
号)和
H"&),
各材料均由内蒙古农业
大学马铃薯育种研究中心提供
9+:
!
研究方法
9+:+9
!
根尖细胞的处理及染色体制片
!
将各供试
材料薯块埋入湿润的细沙中!室温下生根待侧根
长至
!
"
%B;
时!选取幼嫩的根尖约
#B;
放入装有
蒸馏水的
#";]
试管中!置于
"d
冰水混合物中处
理
!$>
取出根尖放在卡诺液中固定
#
"
!$>

将固定好的根尖清水洗净后浸入
#;C=
%
]
盐酸中!
,"d
恒温下解离
#"
"
!";.0
!根尖清洗后置于
$d
冰箱备用
取
!;;
左右根尖置于载玻片上!用卡宝品红
染色制片!
e=
D
;
c
E/1S)*#
高倍显微镜下观察*统
计染色体数目!选择分散相良好的染色体照相
9+:+:
!
染色体核型分析
!
依据李懋学+#")##,提出的
标准!选取
#!"
个以上染色体分散良好的分裂中期
细胞!统计各材料的染色体数目对具有完整染色
体组"
!0J$KJ$
#且分散良好的染色体图片测量
长臂和短臂长度!并记录有无随体!计算染色体相对
长度*平均臂比*核型不对称系数*着丝粒指数*臂比
#
!
的比率*最长%最短染色体!按照
]V\<0
等+#!,提
出的标准命名系统和
7[V` .`0/
+
#%
,的核型分类标准
进行核型分析根据染色体相对长度绘制核型模式
图!每种材料用
!"
个细胞进行核型分析
9;:;$
!
<=/
的提取与检测
!
在苗期剪取各供试马
铃薯材料单株的幼嫩叶片!用北京天根生化科技有
限公司生产的植物基因组试剂盒提取
3I2
!
#+*M
的琼脂糖凝胶电泳检测
3I2
纯度后!稀释至
*"
0
@
%
#
]
置
(!"d
冰箱中保存备用
9;:;>
!
%%&
扩增体系及
3?&
反应程序
!
扩增反应
体系为
#"F1E_VZ!+"
#
]
!
U
@
!L
!+$
#
]
"
#+*;;C=
-
]
(#
#!
I^T8/#+$
#
]
"
"+!!*;;C=
-
]
(#
#!
!"
#
3I2
聚合酶
"+#
#
]
!模板
3I2#+"
#
]
!引物各
#+"
#
]
"
+*
#
;C=
-
]
(#
#!
^^ P
!
e##+#
#
]

856
反 应 程 序$在
:
cc
V0^CZ_ UD
B=VZ
*%%#)856
仪上!
9$d
预变性
$;.0
!
#
个循环&
9$d
变性
%"/
!
*,d
退火
$*/
!
&!d
延伸
9"/
!共
%$
个
循环!最后
&!d
延伸
#";.0
!
#
个循环扩增反应
结束后!待
856
管冷却至室温!每个反应体系中加
入
,+"
#
]
的变性缓冲液!
9$d
变性处理
*;.0
后
迅速取出冰浴冷却
9+:+@
!
聚丙烯酰胺凝胶电泳及银染检测
!
扩增产
物在
,M
变性聚丙烯酰胺凝胶上进行电泳!上样量
为
*
#
]
变性后的扩增产物!电泳约
#+*>
将胶板
用蒸馏水漂洗
#
次!在染色液中银染
#*;.0
!取出
蒸馏水中速漂!放入显影溶液中显影!直至条带清晰
后用蒸馏水漂洗
!;.0
!自然风干后扫描+#$,
9;:;A
!
%%&
适宜引物筛选
!
本试验利用
I51X
网
站公布
,
对马铃薯
776
特异性引物!委托上海生
工生物工程有限公司合成碱基序列!从中选出
856
扩增条带清晰*重复性好*多态性丰富的
#"
对
776
适宜引物用于进一步分析"表
#
#
9;:;B
!
%%&
多态性位点统计
!
根据多态性扩增位
点的有无统计
776
等位基因!采用
"
%
#
赋值法!即
在等位位点上出现条带记为.
#
/!无条带记为.
"
/!按
片段从大到小的顺序记录!建立.
"
/*.
#
/型二元数据
矩阵!并计算以下相关遗传系数+#*,$
"
#
#多态性位点百分率"简称
8
#
$J
"
%
%
&
#
F
#""M
!其中!
%
为扩增出的多态性位点数目!
&
为
扩增出的位点总数
"
!
#计算各供试材料的遗传相似系数与遗传距
9#%#
&
期
!!!!!!!!!!!!!
张自强!等$
%
个马铃薯杂种优良株系的核型及
776
分析
表
9
!
%%&
分析所用的引物及其碱基序列
T<`=V#
!
8Z.;VZ/<0^ [>V.Z0EB=VC[.^V/V
A
EV0BV/E/V^ .0776<0<=
D
/./
引物名称
8Z.;VZ0<;V
正向引物
GCZac
Z.;VZ
反向引物
6V\VZ/V^
c
Z.;VZ
7& *f)N25TNN5TN2555TN225T5)%f *f)N252222TT252NN225TN5222)%f
7#$ *f)52N52222T52N22555N2T)%f *f)NN2T52T5222TT5255N5T)%f
7#&" *f)5N5222T5TT52T55N2TT5)%f *f)T55NN5NN2T22T25TTNTT)%f
7#&$ *f)TN2NNNTTTT52N222NNN2)%f *f)52T55TTN52252255T55T)%f
7#$ *f)T52T525225NTN255552)%f *f)NNN5TTN22TN2TNTN22N5T5)%f
776*9
"
$
#
*f)TT5NTTN22N22N2TN2TNNT5)%f *f)5222N2NNN522N52T5522N2)%f
7T25527 *f)22TT52TNTTTN5NNT25NT5)%f *f)2TN52N222N2TNT52222TTN2)%f
/[#"*# *f)NNT5T552TT2N555T5TN2N)%f *f)252T222TNN2T525252)%f
7TU#"$9 *f)5T2552NTTTNTTN2TTNTNNTN)%f *f)2NNN25TTT22TTTNTTNN25N)%f
7TU!"!! *f)N5NT52N5N2TTT52NT25T2)%f *f)TT52NT5225T55TNTTN5N)%f
离!遗传相似系数
(J!&
)
*
%"
&
)
L&
*
#!其中!
&
)
*
是指材料
)
和材料
*
共有的片段数目!
&
)
L&
*
指在
!
个材料中出现的片段数目之和遗传距离
+J#
((
根据类平均聚类法"
R8NU2
#!应用
387
g+"#
软件进行聚类分析+#,,
!
!
结果与分析
:+9
!
$
个杂种株系的根尖细胞染色体数目及核型
%
个马铃薯杂种优良株系及其亲本根尖细胞
中!四倍体细胞比例在
9!+$!M
"
9*+*!M
之间!占
绝对优势!表明
%
个杂种优良株系均为四倍体!染色
体数目稳定"表
!
#
各供试材料染色体的基本参数和核型如表
%
"
$
和图
#
所示优良株系
2#
的第
$
*第
,
和第
#!
组
染色体为
/;
型!而优良株系
2%
的第
#
*第
$
和第
,
组染色体为
/;
型!其余均为
;
型染色体!这与其亲
本(费乌瑞它)和(陇薯
%
号)的染色体有一定差异!
表明染色体形态发生一定的变异株系
2%
染色体
组相对长度变幅大于其双亲!在
,+,%M
"
#*+9&M
之间&株系
2#
的染色体组相对长度介于双亲之间!
变幅在
*+$#M
"
#!+#"M
之间
株系
2#
和
2%
的最长染色体与最短染色体的
比值分别为
!+!$
和
!+$#
!平均臂比分别为
#+*&
和
#+$
!不对称系数分别为
,"+!M
和
*9+9,M
!均高
于其亲本株系
2#
为
!1
核型!与母本(费乌瑞它)
相同&而株系
2%
为
#1
核型!不同于双亲
杂交组合(费乌瑞它)
FH"&),
的杂种株系
5!
的染色体类型均为
;
型!与其父本一致其染色体
组相对长度变幅在
,+$M
"
#!+#M
之间!最长染
色体与最短染色体的比值为
#+
!平均臂比为
#+$#
!均介于双亲之间&不对称系数为
*+*!M
!高
于双亲其核型与父本一致!均为
#2

:;:
!
%%&
扩增结果
利用筛选出的
#"
对
776
引物对
,
个马铃薯材
料基因组的
I32
进行
856
扩增!共得到
,%
个条
清晰*稳定的
776
位点!平均每个引物扩增出
,+%
个位点!其中多态性位点
*"
个!多态性位点百分率
为
&9+%&M
!表明供试材料的
776
多态性丰富"表
*
#在
#"
对引物中!以引物
7#&$
扩增的位点最多!
为
##
个&引物
7#&"
扩增的位点最少!为
$
个各供
试材料的
776
指纹图差异明显"图
!
#!每对引物都
能将各供试材料清晰地区分开来!这为马铃薯杂种
优良株系的鉴定及新品种育成利用提供了重要的
3I2
分子依据
表
:
!
$
个杂种株系及其亲本的根尖染色体数目及倍性
T<`=V!
!
5>ZC;C/C;V0E;`VZ<0^
c
=C.^
D
C_[>V%>
D
Z`.^=.0V/<0^ [>V.Z
c
材料
U<[VZ.<=
观察细胞总数
5V=IC+
缺体细胞
IE=./C;.B
"
!0J$$
"
$&
#
四倍体细胞
TV[Z<
c
=C.^
"
!0J$KJ$
#
四倍体细胞比例
8ZC
c
CZ[.C0C_
[V[Z<
c
=C.^ BV=/
%
M
倍性
8=C.^
D
株系
2#P
D
Z`.^=.0V2# #%! #" #!! 9!+$!
四倍体
TV[Z<
c
=C.^
株系
2%P
D
Z`.^=.0V2% #$" 9 #%# 9%+*&
四倍体
TV[Z<
c
=C.^
株系
5!P
D
Z`.^=.0V5! #%9 ## #! 9!+"9
四倍体
TV[Z<
c
=C.^
费乌瑞它
G<\CZ.[< #%$ , #! 9*+*!
四倍体
TV[Z<
c
=C.^
H"&), #!9 & #!! 9$+*&
四倍体
TV[Z<
c
=C.^
陇薯
%
号
]C0
@
/>E% #%" 9 #!# 9%+"
四倍体
TV[Z<
c
=C.^
"!%#
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
表
$
!
杂种株系及亲本的染色体参数
T<`=V%
!
T>V
c
VB>ZC;C/C;V/C_>
D
Z`.^=.0V/<0^ [>V.Z
c
材料
U<[VZ.<=
序号
IC+
相对长度
6V=<[.\V=V0
@
[>
%
M
臂比
2Z;Z<[.C
类型
T
Dc
V
序号
IC+
相对长度
6V=<[.\V=V0
@
[>
%
M
臂比
2Z;Z<[.C
类型
T
Dc
V
株系
2#
P
D
Z`.^=.0V2#
# *+#!L,+9J#!+#" #+%, ; & %+$!L$+9,J+% #+$* ;
! $+#%L,+*J#"+&# #+*9 ; !+9&L$+,J&+,* #+* ;
% $+*$L,+$%J#"+9& #+$! ; 9 !+,&L%+9J,+*, #+$, ;
$ !+*L*+99J+$ !+#" /; #" !+$%L%+*!J*+9* #+$* ;
* %+9L*+9&J9+9* #+*" ; ## !+$*L%+$&J*+9! #+$! ;
, %+!#L*+&J+99 #+" /; #! #+9&L%+$$J*+$# #+&* /;
株系
2%
P
D
Z`.^=.0V2%
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费乌瑞它
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陇薯
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c
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C[
Dc
V/C_>
D
Z`.^=.0V/<0^ [>V.Z
c
材料
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核型公式
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C[
Dc
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最长%最短
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@
[>
Z<[.C
平均臂比
2Z;Z<[.C
着丝点指数
5V0[ZC;VZ.B
.0^VK
%
M
不对称系数
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D
;;V[Z
D
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%
M
核型类型
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C[
Dc
V
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D
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D
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D
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株系
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D
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776
分析
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!
遗传距离和聚类分析
,
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N3
#在
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"
"+&,$&
之间!平均
"+*%$!
"表
,
#株系
2%
与母本(费乌瑞
它)的
N3
较大!为
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&而株系
2#
与母本(费
乌瑞它)的
N3
最小!为
"+!9"%
以
N3
值
"+$*
为
基准!将
,
个马铃薯材料分为
%
类$母本(费乌瑞
它)*株系
2#
和父本(陇薯
%
号)为一类!株系
2%
和
株系
5!
为第二类!父本
H"&),
单独为一类"图
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#
图
#
!
%
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#
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株系
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株系
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株系
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卷
图
!
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供试材料部分引物
776
扩增结果
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陇薯
%
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株系
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株系
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供试材料的
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c
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c
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引物名称
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c
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多态性位点数
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c
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D
;CZ
c
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多态性位点百分率
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c
C=
D
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总计
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%
!
讨
!
论
染色体是遗传信息的载体!其结构及数目的变
化!是生物进化的主要内容之一!对这些变化趋势与
规律进行研究!在理论上和实践上均有重要的意
义+#&)#9,每个物种染色体的着丝点位置*长度*随体
大小*数目等形态特征是相对稳定的+!",本试验对
(费乌瑞它)
F
(陇薯
%
号)杂交组合的优良杂种株系
图
%
!
供试材料的
776
聚类
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@
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@
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c
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`
D
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D
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2#
和
2%
及(费乌瑞它)
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杂交组合的优良杂
种株系
5!
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2#
的核型
类型为
!1
型!呈偏母本遗传&株系
5!
为
#2
型!呈
偏父本遗传&株系
2%
的核型类型为
#1
!明显不同
于其双亲!这表明马铃薯杂交种不同株系的染色体
结构产生了一定程度的变异另外!株系
2#
和株
系
2%
的核型公式为
!0J$KJ%,;L#!/;
!与其母
本(费乌瑞它)相同!但三者的
#!
条
/;
染色体及
%,
条
;
染色体不全在相同的染色体组上造成以上
这些杂种株系染色体变异的原因可能是在配子形成
过程中!部分染色体发生交换*易位等结构变异的结
果!此点有待深入研究而这种变异可作为各杂种
株系在染色体水平鉴别的依据
%!%#
&
期
!!!!!!!!!!!!!
张自强!等$
%
个马铃薯杂种优良株系的核型及
776
分析
同一作物不同材料在
3I2
水平遗传距离的大
小能够体现各材料间亲缘关系的远近!可作为作物
杂交育种亲本选配的重要理论依据+!#,本试验中!
母本(费乌瑞它)与父本(陇薯
%
号)*
H"&),
之间的遗
传距离分别为
"+$#,&
*
"+,#9"
!它们之间遗传差异
较大!其杂交种
G
#
无性系四代的
%
个优良株系间遗
传距离也较大!分别为
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*
"+$#*
和
"+*%%
!
这表明亲本间遗传差异大!从其杂交后代选育出符
合目标性状优良株系的几率较大
%
个马铃薯杂种优良株系
2#
*株系
2%
和株系
5!
均为四倍体"
!0J$KJ$
#!其核型类型分别为
!1
*
#1
和
#2
&株系
2#
和株系
2%
的染色体核型公
式均为
!0J$KJ$J%,;L#!/;
!株系
5!
的核型
公式为
!0J$KJ$J$;

利用筛选出
#"
对
776
适宜引物
856
扩增得
到
*"
个多态性位点!多态性位点百分率为
&9+%&M

试验建立了
%
个马铃薯杂种优良株系及其亲本的
776
指纹图!可作为杂种优良株系及亲本间在
3I2
水平识别的重要依据以
+
值
"+$*
为基准!将
,
个材料分为
%
类$母本(费乌瑞它)*株系
2#
和父本
(陇薯
%
号)为一类!株系
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和株系
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单独列为一类
参考文献!
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司怀军!王
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蒂!张
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宁!等
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马铃薯在中国社会主义新农村建设中的作用+
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,
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刘思泱
+,
个彩色马铃薯品种的核型及
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分析+
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呼和浩特$内蒙古农业大学!
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