菠菜(Spinacia.oleracea L.)是藜科(Chenopodiaceae)菠菜属(Spinacia)一年生或两年生草本植物,是一种广泛种植的雌雄异株的经济作物。菠菜基因组大小为989Mbp,染色体组型为2n=12,具有XY异型染色体。菠菜的性染色为1号染色体,处于性染色体演化的较早期阶段。由于菠菜的生长周期短,易于繁殖,染色体数目少,因此是研究植物性别分化和性染色体演化的理想材料。细胞器DNA片段转移到核基因组中是真核生物中普遍发生的现象。在高等植物中,质体DNA转移并整合到核基因组中会形成核质体DNA(nuclear plastid DNA,NUPTs)。最新的研究发现NUPTs在雌雄异株的白麦瓶草的Y染色体上特异性的累积,说明NUPTs可能和性染色体的起源和演化具有一定的联系。但是,NUPTs的这种性染色体的累积是否是普通现象,如果是,又是如何参与性染色体的起源和演化的等问题仍不清楚。鉴于此,本研究以菠菜为实验材料,利用基因组消减杂交技术筛选分离菠菜雌雄基因组差异的NUPTs序列,根据菠菜叶绿体基因组数据获得长片段NUPTs序列并利用染色体荧光原位杂交技术进行了验证和染色体定位分析,为探讨菠菜叶绿体基因组向核基因组转移的研究和染色体演化的研究提供数据资料。主要研究结果如下:(1)构建了菠菜的消减杂交文库,从文库中挑选出4706个单菌落进行菌落PCR,再对筛选出来的阳性克隆进行斑点杂交验证。共得到39条雄性特异的有效序列,所得到的序列平均长度约为154 bp,最长的为308 bp,最短为75 bp。对获得的序列进行Blastn同源比对分析发现,有23条有同源比对结果,其中有12条序列与叶绿体有关,与菠菜叶绿体基因组相似度在98%以上。另有16条为新序列。(2)将筛选出的与叶绿体有关的序列进行设计引物和PCR验证,最终得到两条雌雄基因组差异序列(分别命名为sp5和sp8),其长度为分别为146bp和199bp。将sp5和sp8和NCBI数据库中菠菜叶绿体基因组数据进行相似性比对,并根据目的序列所在位置两侧序列设计引物进行sp5和sp8长片段扩增,获得了长度分别为3706 bp和2391 bp的长序列(分别命名为sp5-L和sp8-L)。基因组半定量PCR分析发现,两条NUPTs序列在菠菜的雌雄基因组上有明显的差异,表现出雄性偏好,说明所获得的两个NUPTs序列在雄性基因组中有更多的积累。(3)为了进一步分析sp5-L和sp8-L在染色体上的位置分布特点,利用染色体原位杂交技术对其进行了中期染色体定位。结果发现,sp5-L和sp8-L在菠菜的所有染色体上都有稳定的信号。通过核型和带型分析,发现两个NUPTs序列的杂交信号主要分布于染色体的着丝粒侧翼区域。其中性染色体上杂交信号最强。XY染色体的杂交信号比较表明,Y染色体上的信号强度高于X染色体,说明sp5-L和sp8-L的分布具有雄性偏好的特点。