杨树非整倍性群体创制及染色体组成分析

多倍化和非整倍化是植物中最常见的染色体数目变化现象。由于染色体变异幅度不同，二者有着显著不同的遗传效应。一条染色体或者多条染色体剂量的改变比一套基因组剂量的改变具有更多的表型效应，这种现象称为基因组不平衡。本研究通过二倍体杨树与三倍体杨树之间杂交创制染色体数目变异的非整倍体群体，通过倍性检测，重测序鉴定和荧光原位杂交(FISH)等技术手段解析非整倍体群体的染色体组成。进一步的RNA-seq分析结果表明基因组不平衡材料的基因表达模式为顺式基因表达范围在剂量效应(1.5)到剂量补偿(1.0)之间，而反式基因表达范围在表达量不变(1.0)到反式剂量效应(0.5)之间。上述基因表达模式受基因组不平衡程度的影响，当染色体增量达到基因组2/3以上时，部分株系的顺式基因会呈现“过量补偿效应”(＜1.0)，表达量下降到二倍体水平以下。对杨树非整倍性群体的株高，地径，茎节数，茎节长度，叶长，叶宽，叶面积和叶片细胞表面积等表型的观察结果显示，非整倍体所表现出来的生长缺陷的幅度与基因组不平衡程度具有较强的关联性。拷贝数变异的染色体增加量越趋近染色体组的中间区域时，表现出的生长缺陷越大。染色体增加量越趋近于整倍体时，所受到的生长抑制就越小。非整倍体株系70-1A和103A的石蜡切片结果显示这两个株系的形成层细胞发育趋势完全相反。相较于两个亲本，70-1A第6茎节到第9茎节的形成层细胞数量显著减少，而103A第6茎节到第9茎节的形成层细胞数量显著增多。