[发明专利]一种快速制备小麦-中间偃麦草易位染色体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业生产领域，尤其是涉及一种普通小麦与野生近缘种中间偃麦草易位染色体的快速制备方法。

背景技术

随着现代农业育种和耕作制度的进步，栽培小麦(Triticum aestivum L.，2n＝6x＝42，AABBDD)种内遗传变异急剧减少，种质资源日益匮乏，已成为当前小麦育种的主要障碍。通过远缘杂交及染色体工程的方法从普通小麦的野生近缘属种转移优良基因的方法是解决这一问题的有效途径。偃麦草属(Agropyrum Syn：Thinopyrum)是与小麦亲缘关系较近的一个属，拥有小麦改良中的大量有利性状，是进行小麦外源基因导入和远缘杂交育种的主要野生亲本之一。中间偃麦草(Thinopyrum intermedium(Host)Barkworth & D.R.Dewey，2n＝6x＝42，EEEEStSt)是偃麦草属中最有利用价值的物种之一，具有抗白粉病、抗三锈、抗黄矮病、抗旱、抗寒、耐盐碱、大穗多花、籽粒蛋白质含量高等改良小麦抗性、产量、品质和适应性的丰富的基因资源。因此，人们很早就开展了其有利基因向小麦中转移的工作。不仅获得了大量的其与小麦的双二倍体、代换系、附加系和易位系等中间材料，而且在普通小麦的育种上也取得了较大的成功。目前普通小麦与中间偃麦草杂交、自交培育二体异附加系和异代换系的研究比较多。对于中间偃麦草抗病、抗逆等基因转移到普通小麦也有报道。但是染色体工程或远缘杂交创造的附加系稳定性差，育性偏低；代换系由于是一对完整的小麦染色体被取代，常常伴有不良性状的出现；在这些双二倍体及代换、附加和易位系材料中，绝大多数含有整条或者大片段外源染色体。在导人有利基因的同时，大量的不利基因性状也被导人到小麦背景中，难以在小麦育种中获得直接利用，限制了在育种生产上的应用。而易位系如果转移的是小片段、带有目的基因、易位片段间功能互补是最有利用价值的。因此，最理想的方式是把含有益基因的外源染色体通过小片段易位途径导入小麦中。因此，从小麦野生近缘物种向小麦转移优良基因的过程中，创制仅携带有利基因的小片段的染色体易位系是导人外源有用基因的最佳途径。

创造染色体易位的传统方法有：利用辐射诱导易位、通过调节PH基因的作用诱发部分同源染色体交换来产生易位、利用染色体错分裂和着丝点再融合诱导易位、利用组织培养诱导易位、利用杀配子染色体诱导易位、利用单体附加系诱导小片段易位等。

上述各种诱导染色体易位的方法均存在一定的优缺点。组织培养或辐射处理方法其优点在于其效率不受目的基因在外源染色体的位置和供受体染色体配对频率等因素的影响；缺点是效率低、诱导的大多数易位会出现遗传不平衡。因为这些易位大多发生于外源染色体和受体的非部分同源染色体之间，结果造成受体染色体区段的缺失以及外源区段与受体部分同源区段上基因的重复。PH基因作用诱导易位主要优点是使易位有选择地发生于特定的受体与供体染色体之间，缺点是其效率受到部分同源染色体间配对与重组频率的限制。利用染色体错分裂和着丝点再融合诱导易位的优点是不受两个物种亲缘关系的限制，缺点是导入的是整个染色体臂，易带入不理想的或有害的性状。利用杀配子染色体和单体附加系诱导易位其缺点是细胞学检测工作量大。

上述各种诱发染色体易位的方法其诱发频率普遍很低(不超过10％)。辐射诱发易位的频率一般为2％～3％，最高5％左右，染色体错分裂的方法诱发易位的频率最高不过3％，利用杀配子染色体产生的易位频率不过8％，利用单体附加系诱导小片段易位频率在4.9％左右。目前，人们主要利用辐射易位、同源重组、组织培养方法诱导小麦-中间偃麦草易位染色体，易位主要涉及小麦的D染色体和中间偃麦草的第1、4、7同源染色体群。这些传统的诱导染色体易位的方法操作很不方便，阻碍了小麦-中间偃麦草易位染色体在小麦品种培育中的推广应用，成为通过小麦-中间偃麦草易位系培育新型小麦品种工作的瓶颈。因此进一步开发快速高效的创制小麦-中间偃麦草易位染色体的方法，成为小麦-中间偃麦草染色体工程育种领域急需解决的关键问题。