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甘薯(lpomoea batatas(L.)Lam.)是重要的块根作物,广泛种植于热带和亚热带100多个国家和地区。甘薯近缘野生资源相当丰富,并且存在许多甘薯不具有的优良基因。研究表明,体细胞杂交能有效克服甘薯及其近缘野生种存在的有性杂交不亲和的障碍,使得这些优良的基因资源能够被有效地利用到甘薯的遗传改良中。为了开发和利用甘薯近缘野生种的优良基因,本研究对本研究室已经获得的3个具有膨大块根的甘薯品种与近缘野生种之间的种间体细胞杂种XT1(徐薯 18+I.triloba)、KT1(高系 14 号+I.triloba)和 XL1(徐薯 18+I.lacunosa)的特性和遗传组成进行了较系统的研究。主要结果如下:1、对XT1进行了 RAPD、细胞学和形态学鉴定。通过对XT1及其亲本植株进行离体、盆栽和大田的抗旱性系统鉴定,表明XT1的抗旱性显著高于徐薯18。在干旱胁迫下,XT1的脯氨酸和SOD和CAT活性以及光合活性显著高于徐薯18,而MDA含量显著低于徐薯18。对XT1及其栽培种亲本徐薯18块根品质的评价结果显示,XT1的可溶性糖和粗蛋白含量均显著高于徐薯18。用SSR和AFLP技术对XT1的基因组进行分析,结果表明其基因组含有双亲的特异条带和改变的条带。用MSAP技术对XT1的表观遗传变异进行分析,结果表明XT1的胞嘧啶甲基化位点由双亲的特异位点和改变的位点组成。进一步分析显示,XT1中栽培种亲本特异的基因组条带和甲基化位点比例显著高于野生种亲本的比例。RNA-seq分析表明XT1的基因表达模式与徐薯18相近。XT1具有与徐薯18相同的叶绿体和线粒体基因组组成。通过RNA-seq和qRT-PCR分析,认为XT1抗旱性优于徐薯18的机制为:XT1遗传了I.triloba的干旱胁迫响应相关基因,这些基因在干旱胁迫下显著上调表达。2、通过对KT1及其亲本植株进行离体、盆栽的抗旱性系统鉴定,表明KT1的抗旱性显著高于高系14号。在干旱胁迫下,KT1的脯氨酸含量、SOD活性和光合活性显著高于高系14号,而MDA含量显著低于高系14号;抗旱相关基因在KT1中的表达水平显著高于高系14号。用SSR、AFLP和MSAP技术对本研究室获得的甘薯品种高系14号与I.triloba的种间体细胞杂种KT1的遗传和表观遗传变异进行分析,表明KT1的基因组含有双亲的特异条带和改变的条带,KT1的胞嘧啶甲基化位点由双亲的特异位点和改变的位点组成;KT1中高系14号特异的基因组条带和甲基化位点比例显著高于I.triloba的比例。RNA-seq分析表明,KT1的基因表达模式与高系14号相近。KT1具有与高系14号相同的叶绿体和线粒体基因组组成。通过RNA-seq和qRT-PCR分析,认为KT1抗旱性优于高系14号的机制为:KT1遗传了其野生种亲本I.triloba的干旱胁迫响应相关基因,这些基因在干旱胁迫下显著上调表达。3、通过对XL1及其亲本植株进行离体的重金属铝和铬的耐受性鉴定,表明XL1对重金属铝和铬的耐受性显著高于徐薯18。在不同浓度铝和铬胁迫下,XL1的脯氨酸含量、SOD和CAT活性显著高于徐薯18,而MDA含量显著低于徐薯18。用SSR、AFLP和MSAP技术对本研究室获得的徐薯18与I.lacunoas的种间体细胞杂种XL1的遗传和表观遗传变异进行分析,表明XL1的基因组含有双亲的特异条带和改变的条带,XL1的胞嘧啶甲基化位点由双亲的特异位点和改变的位点组成;XL1中徐薯18特异的基因组条带和甲基化位点比例显著高于I.lacunosa的比例。XL1具有与徐薯18相同的叶绿体和线粒体基因组组成。本研究进一步证明了体细胞杂交在甘薯遗传改良上的重要作用,同时本研究结果将有助于甘薯近缘野生种中的有益基因发掘,也有助于进一步理解甘薯栽培种的进化和系统发育。