基本信息
- 项目名称：
- 典型植物嵌合体--情侣鸡冠花嵌合形成机理的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以导师蔡得田教授选育的嵌合特征明显，具有靠种子遗传嵌合特征的情侣鸡冠花为材料，采用形态学方法，研究了它的茎、叶、花序和花朵的典型嵌合特征，用细胞遗传学方法研究了情侣鸡冠花的根尖染色体和花粉母细胞减数分裂行为。
- 详细介绍：
- 以导师蔡得田教授选育的嵌合特征明显，具有靠种子遗传嵌合特征的情侣鸡冠花为材料，采用形态学方法，研究了它的茎、叶、花序和花朵的典型嵌合特征，用细胞遗传学方法研究了情侣鸡冠花的根尖染色体和花粉母细胞减数分裂行为，发现正常的鸡冠花的染色体数目为2n=2x=36,情侣鸡冠花的染色体数目为2n=34、2n=35、2n=36，经红花鸡冠花与黄花鸡冠花杂交发现F1为红花，F2出现了红：黄≈3：1的显性遗传特点，而情侣鸡冠花杂交，F1为红花，F2分离为红、黄及嵌合鸡冠花，但分离比不规则。综合形态学、遗传学和细胞学研究结果得出情侣鸡冠花嵌合体形成的原理如下。1、在鸡冠花花色遗传中红花对黄花为显性遗传；2、情侣鸡冠花为一种组织镶嵌，由2n=34、2n=35、2n=36的细胞所组成；3、在发育的过程中，杂种情侣鸡冠花的2n=34、2n=35细胞中如果缺少控制红色基因R的染色体，那么控制黄色或绿色的r基因表达，从而形成绿色叶和黄色花；而2n=36的细胞或部分2n=35的细胞具有控制红色基因R的染色体，那么表现红色。4．在2n=34(rr)、2n=35(R)或(r)、2n=36(Rr)的情况下，整个情侣鸡冠花将表现为红绿叶、红黄色镶嵌的特点。5．由于2n=34、2n=35、2n=36细胞所处部位和竞争发育所占比例不同，从而形成丰富多彩的嵌合现象，即有全绿、全红、嵌合叶（嵌合部分面积有差异），全红、全黄、嵌合花序（嵌合程序和部位有差异）。
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撰写目的和基本思路
- 一花多色具有很强的观赏性，而构成一花多色的嵌合体现象虽然在植物中常有发现，但是有关嵌合的机理研究却相当少。本作品以具有典型嵌合特征并能靠种子繁衍嵌合性后代的模式嵌合体花卉——情侣鸡冠花为材料，用形态解剖学，研究它的茎、叶、花序和花朵的典型嵌合特征，用细胞遗传学研究该嵌合体的细胞分裂特点和染色体行为，经杂交遗传分析和分子标记检测阐明情侣鸡冠花的嵌合原理，为破解一花多色之谜提供理论依据。
科学性、先进性及独特之处
- 首次从多方面证明了情侣鸡冠花具有茎、叶、花序和花朵的典型嵌合特性，嵌合体是由于2n=34、2n=35、2n=36等染合体组成的细胞所形成，在红色对黄色为显性情况下，缺少1-2条染合体的2n=34、2n=35的细胞却有可能由于缺少红色基因控制而显现黄色基因，从而表现出红黄镶嵌的花序特点和红绿嵌合的叶色特征。这种从茎、叶、花序到花朵都存在嵌合现象，靠种子传递，以及嵌合体的细胞遗传学原理国际尚未报道。
应用价值和现实意义
- 1．所选育的情侣鸡冠花是研究嵌合体遗传和发育的模式材料，它具有从茎、叶、花序到花朵的典型嵌合特点，尤其是能够以种子繁殖传递嵌合体特征。 2．情侣鸡冠花及其杂交后代具有一定多色特点，成为很好的观赏花品种。 3．利用情侣鸡冠花的嵌合原理可创造更名贵的珍奇花卉。比如市场上高达几万或百万元的名贵兰花大都是嵌合体。
学术论文摘要
- 本文以导师蔡得田教授选育的嵌合特征明显，具有靠种子遗传嵌合特征的情侣鸡冠花为材料，发现正常鸡冠花的染色体数为2n=2x=36,情侣鸡冠花的染色体数为2n=34、2n=35、2n=36，经红花鸡冠花与黄花鸡冠花杂交发现F1为红花，F2出现红：黄≈3：1的显性遗传特点，而情侣鸡冠花杂交，F1为红花，F2分离为红、黄及嵌合鸡冠花，但分离比不规则。综合形态学、遗传学和细胞学研究得出情侣鸡冠花嵌合体形成的原理如下：1、在鸡冠花花色遗传中红花对黄花为显性遗传；2、情侣鸡冠花为一种组织镶嵌，由2n=34、2n=35、2n=36的细胞所组成；3、在发育的过程中，杂种情侣鸡冠花的2n=34、2n=35细胞中如果缺少控制红色基因R的染色体，那么控制黄色或绿色的r基因表达，从而形成绿色叶和黄色花；而2n=36的细胞或部分2n=35的细胞具有控制红色基因R的染色体，那么表现红色。4．在2n=34(rr)、2n=35(R)或(r)、2n=36(Rr)的情况下，整个情侣鸡冠花将表现为红绿叶、红黄色镶嵌的特点。5．由于2n=34、2n=35、2n=36细胞所处部位和竞争发育所占比例不同，从而形成丰富多彩的嵌合现象。
获奖情况
- 2011.5月，湖北农业科技，鸡冠花与青葙（野生鸡冠花）杂交选育新品种。
鉴定结果
- 专利名称：利用远缘杂交和回交技术选育鸡冠花新品种的方法
参考文献
- 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．安田齐著，张承志，佟丽译，花色之谜，中国林业出版社，1989 8．陈冬玲，蔡得田，特殊花卉的开发与应用，农村实用技术与信息，1994,9:17-18 9．吴鹤鸣，赵华嵛，佘建明等，辣椒属种间杂种F1代植株的细胞遗传学研究．遗传学报，1997,24（1）：59-65 10．李竞雄，宋同明．植物细胞遗传学．科学出版社．1993
同类课题研究水平概述
- 植物嵌合体是研究植物细胞突变，体细胞遗传和植物发育过程中细胞互作和细胞特异性表达的良好材料[1,2,3,4] ，也是培育具有高级观赏价值的奇花异果的宝贵资源。在自然界中或在人工杂交或嫁接中发现嵌合体[5,6,7,8]，如牡丹中的“二乔”，柑桔中的“改良橙”，“汤姆生葡萄柚”，君子兰中的“金边矮和尚”，以及“金边瑞香”等，都是人们熟悉的名贵品种。但是，由于嵌合体出现的频率低，形成方式多样[1] ,遗传复杂，而且绝大多数情况下只能靠无性繁殖传递嵌合特点，而难以获得理想的研究材料。因此，国内外有关植物嵌合体的研究，从达尔文著名的“亚当金雀花”到现代报导的“枸合桔”、天竺葵、烟草、矮牵牛、金鱼草、紫茉莉、秋海棠和大豆中的嵌合体，以及周光宇等DNA引入技术中发现过的棉花嵌合体等，大多限于描述性的研究或是利用嵌合体植物结构的特殊性对植物发育过程中细胞间的相互作用的机理进行研究。但是，对嵌合体形成的机理，遗传方式及生理生化特性的研究很少。 本研究中，利用蔡得田、陈冬玲等自1983年以来发现研究的鸡冠花嵌合体这个宝贵的植物嵌合体材料[17]。它具有典型嵌合特性，叶、茎、花序和花朵中都可以看到红黄（绿）镶嵌的特征，而且植株从幼小时期到成熟阶段都可以显现嵌合特征。特别是它能够靠种子繁殖，并且后代也可以出现较高频率的嵌合体。这是国内外发现最典型的嵌合体。为此，采用形态学方法研究它的茎叶、花序等嵌合特点，细胞遗传学研究鸡冠花嵌合体的根尖染色体数和减数分裂行为，遗传学研究普通鸡冠花和鸡冠花嵌合体的杂交后代表观，综合分析形成一个情侣鸡冠花嵌合形成机理的示意图，为嵌合体机理研究和开发高档花卉品种提供理论和技术支持。
