[发明专利]利用远缘共生及表观遗传培育六倍体全紫紫粒小麦的技术

说明书

本发明涉及农作物育种技术领域，且公开了利用远缘共生及表观遗传培育六倍体全紫紫粒小麦的技术，通过在砧木芽眼附近直钻打孔之后将断根的小麦胚芽接穗直接插入的方式，使接穗与砧木的合体处于控光控温控湿的人造逆境下，迫使处于活跃的分化与生长状态的砧穗之间缩小生理与代谢差异、激发某些生理机能、加速断面融合并建立物质与信息的交流渠道，使接穗细胞能够在愈伤组织的生成前后逐步接收砧木的有益性状所对应的遗传物质以及调控激素并获得有益的表观遗传性状，最终产生具有特殊经济价值的可育种子，使得该技术与传统育种方式比较，在不改变核染色体的情况下可快速地获取传统育种所难以产生的新性状并缩短育种周期，提高了改良作物品种的效率。

技术领域

本发明涉及农作物育种技术领域，具体为利用远缘共生及表观遗传培育六倍体全紫紫粒小麦的技术。

背景技术

紫色马铃薯作为一种富含花色苷的特色马铃薯，而花色苷的基本结构为黄酮母核结构，其结构特点为具有多酚羟基，因此使花色苷具有清除自由基的性质，因而具有多种生物活性。花色苷具有抗肿瘤、延缓衰老、抗氧化、抗突变、抗癌、抗粥样动脉硬化和预防老年退化性疾病等生物活性，还具有增强夜间视力等作用另外花色苷在降脂减肥、抵抗糖尿病和护肝胃等方面也有着非常重要的作用，因此，为了增加日常饮食中花色苷(注：花色苷的水解物为花青素)的摄入量，有必要将紫色马铃薯生产花色苷的特性引入普通小麦当中，使普通小麦成为能够生产花色苷(花青素)的表皮与胚乳全为紫色的六倍体紫粒小麦。

长期以来，嫁接已被广泛应用于作物生产，通过嫁接可以保持良种特性、矮化植株、提高产量和品质等，而砧木可以提高接穗的生长活力和对病害的抗性。经多项研究证实，嫁接引起植物遗传信息交流是一种客观存在的现象，砧穗间遗传物质水平转移、遗传物质的长距离运输、表观遗传调控、砧穗与环境互作等已被广泛承认。

小麦与马铃薯都是人类在漫长的农业生产过程中所培育的重要作物，两者亲缘关系甚远，生理基础差异巨大。以往的育种方式虽然培育出各种黑小麦，但其花青素含量、花青素分布区域、亩产量以及适口性等均存在不足，有必要以一种低廉、简便、高效的方式培育花青素以及蛋白质含量更高、更为适口的紫粒小麦(黑小麦)。

由于小麦与马铃薯作为亲缘关系甚远的两种植物，其解剖结构差异巨大，生理特征与代谢途径不同，体细胞亲和度差而导致砧穗间的接触面不易融合，如使用常规的嫁接方法，其操作难度极高，接穗成活率极低，砧穗间无法形成有效的物质与信息交流通道，故应通过特殊的方法进行嫁接以实现接穗高效成活的目标并完成砧穗间物质与信息交流的使命，最终获得携带了优质的遗传基因与性状的紫色小麦可育品系。

为获取比传统育种方式更富含花色苷(花青素)的小麦品种，将紫色马铃薯作为砧木，以小麦作为接穗进行嫁接，在人为控光控温控湿所制造的逆境胁迫下，以远缘嫁接，即远缘共生的方式来促进砧穗间各种物质与信息的交流，以此实现砧穗间遗传物质水平转移、遗传物质的长距离运输、表观遗传调控、砧穗与环境互作等效果，从而把富含花色苷(花青素)的特征转移到小麦之上，再通过合适的选择与强化方式使普通小麦成为比黑小麦更为富含花青素的作物。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了利用远缘共生及表观遗传培育六倍体全紫紫粒小麦的技术。为实现在不改变核染色体的情况下可快速地获取传统育种所难以产生的新性状并缩短育种周期，提高了改良作物品种的效率的目的，本发明提供如下技术方案：利用远缘共生及表观遗传培育六倍体全紫紫粒小麦的技术，具体包括以下内容：

S1、挑选适合当地气候的小麦的健康种子与紫色马铃薯块茎；

S2、将春化处理之后的小麦置入低温芽箱中，在普通土壤中进行苗期培养；

S3、将健康的紫色马铃薯块茎置于温室，待芽长1cm左右，在芽眼附近1cm处，以直径1.5mm钻头垂直于发芽平面直钻深入马铃薯块茎约2cm；

S4、小麦胚芽培养至两片真叶阶段，以平切的方式进行断根处理，随后在20s内将断根后的胚芽插入刚刚钻好小孔的马铃薯块茎内；