[发明专利]一种提高水稻性细胞基因组变异诱导效率的方法

说明书

本发明公开了一种提高水稻性细胞基因组变异诱导效率的方法，属于植物育种技术领域。该方法包括如下步骤：水稻种子萌发后，待幼苗长出时移植在营养液中生长，控制其分蘖，只保留少数主茎；待水稻幼穗发育期，选取适宜的水稻主茎幼穗，用酒精棉球消毒幼穗苞叶表面，在幼穗上部位置慢慢注入浓度为0.01％～0.1％的化学诱变剂EMS，待药液从穗顶部中心孔溢出时，停止注射并等待5‑10min，再次注入同浓度EMS，操作时不断对幼穗苞叶表面消毒；EMS处理的植株继续在营养液中培养，待水稻幼穗发育结实并收获全部种子，取样萌发后进行基因组测序，根据测序数据计算突变频率。该诱导方法处理水稻性细胞可获得更高的诱导效率，同时具有更高的安全性。

技术领域

本发明属于植物育种技术领域，尤其涉及一种提高水稻性细胞基因组变异诱导效率的方法。

背景技术

甲基磺酸乙醋(ethyl methan sulfonate，EMS)属于烷化剂的一种，是最常用的一种化学诱变剂(汪斌等，2016)。EMS能够诱导产生大量的点突变(张敏等，2011)，且避免因转基因存在的安全性和稳定性问题(崔清志等，2013)，目前在遗传研究和遗传改良上都有广泛的应用。它的诱变作用机理是将烷基加到DNA的核苷酸鸟嘌呤上，导致在DNA复制过程中产生错误的转换，产生点突变(即G:C碱基对转换为A:T碱基对)，或是EMS试剂促使这些烷基化鸟嘌呤自动降解，从而导致在DNA链上出现空位，最终出现DNA链的断裂、碱基易位甚至细胞死亡。

近年来随着分子标记技术的应用，EMS诱变技术在遗传机理分析上也有所突破。目前，EMS诱变技术广泛已经应用于番茄(Gady et al.,2009)、草莓(Bhat et al.,2017)、玉米(安伟等，2008)、小麦(Mishraet al.,2016)等植物遗传改良育种研究中。例如，ZHU etal.(,年份)从拟南芥突变体库中筛选到1株小花发育延迟突变体drm1，并已经被应用到小花发育的研究中。王培英等(2000)利用EMS处理大豆，筛选出一批高蛋白(45％～50％)、高亚油酸(60％以上)、低亚麻酸的优良突变系。

利用EMS诱导水稻植株产生的突变后代在不同株系及品种间的变异都比较丰富，且基因产生突变的稳定性较好，易于进行测序分析(杨峰等，2017)。因此EMS在诱变水稻育种的研究技术上手段逐渐成熟(任志强等，2016)，应用也越来越广泛。李学宝(1991)、阮伯胜(2008)、王彩芬等(2011)利用EMS诱变籼稻广陆矮4号、日本晴、宁粳28等品种，均获得了有价值的变异发生。陈忠明等(2004)通过EMS诱变籼稻“9311”，筛选到了大粒突变体“M316”和长穗颈突变体“9311ER”。王峰(2011)通过对水稻优良籼型恢复系缙恢10号进行EMS诱变处理，筛选出24份半矮化突变体；邓晓梅等(2012)对晚粳稻品种秀水09进行EMS诱变处理，得到1个全生育期黄绿叶突变体Ygl，其表现为黄绿叶且能够稳定遗传，成功定位了1对隐形基因，并验证这对基因控制黄绿叶的突变性状，同时检测到突变体发生了单碱基突变。Rayetal.(2000)已经将从水稻突变体库中筛选到的1株易感细菌病害的突变体应用到水稻抗病研究中。郝西等(2013)利用水稻EMS突变体库筛选出1个对高温敏感的侧根缺失突变体hts1，并进行了突变体的初步遗传分析，研究了该突变体苗期性状及农艺性状对不同温度梯度的反应。