[发明专利]高效诱导小麦-冰草异源染色体易位的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效诱导小麦-冰草异源染色体易位的方法。

背景技术

小麦是世界第一大粮食作物，在中国是仅次于水稻的第二大粮食作物，在粮食安全中起着重要的作用。世界人口的增加和耕地面积的减少对小麦产量的要求越来越高。但是，近年来小麦品种的亲缘关系单一化，种内遗传变异急剧减少，致使栽培品种内的基因资源越来越贫乏，抗病抗旱能力越来越低。遗传基础狭窄已成为小麦育种的主要障碍，向小麦中导入外源基因是拓宽小麦遗传基础的主要方法。小麦野生近缘植物遗传多样性丰富，具有许多栽培小麦所不具备的优良性状，如抗病、抗逆、耐瘠薄、高营养、高蛋白和大穗多花多粒等。因此，野生近缘植物优异基因对小麦遗传改良具有重要的意义。

创制异源易位系是将外源基因整合到小麦染色体组的有效途径。小麦与野生近缘种之间的染色体易位通常以双二倍体、异附加系和异代换系为材料，诱导方法主要有远缘杂交、辐射、Ph基因突变体、组织培养和杀配子染色体等。就产生的易位频率而言，远缘杂交、Ph基因突变体和组织培养等方法诱导易位系的频率是很低的，一般都在1%以下；利用杀配子染色体和辐射诱导染色体易位的产生频率，均未超过10%。刘伟华等利用杀配子诱导小麦-冰草产生染色体易位的频率为3.75%（Wei-Hua Liu,Yang Luan et al,Prooduction and Identification of Wheat-Agropyron cristatum(1.4P)alien translation lines[J].Genome,2010,53:472-481）；王献平利用杀配子3C染色体诱导滨麦染色体易位的频率是5.08%（王献平,初敬华,张相岐.小麦异源易位系的高效诱导和分子细胞遗传学鉴定[J].遗产学报,2003,30(7):619-624）；Endo等对3C附加系与小黑麦1B/1R代换系杂种F2植株的检测结果表明，1R染色体易位频率为9.6%（Endo T R,Yamamoto M,Mukai Y.Structural changes of rye chromosome 1R induced by agametocidal chromosome[J].JpnJ Genet,1994,69:13-19)。而Friebe等利用杀配子在黑麦染色体上获得的易位频率只有0.6%(Friebe B,Kynast R G,Gill B S.Gametocidal factor induced structural rearrangements in rye chromosomes added to common wheat[J].Chromosome Res,2000,8:501-511)。栾洋等利用射线照射杂交种和花粉产生的易位频率分别为2.78%和2.12%（Yuan Luan,XiaoGuang Wang et al.Production and identification of wheat-Agropyron cristatum 6P translocation lines[J].Planta,2010,232:501-510）；王献平等将辐射后的小麦-中间偃麦草附加系花粉授于普通小麦，杂交后代中产生的易位株频率为2.90%（王献平,初敬华,张相岐.小麦异源易位系的高效诱导和分子细胞遗传学鉴定[J].遗产学报,2003,30(7):619-624）。以附加系为工具材料进行异源染色体易位的诱导，其诱导频率大多低于10%。综上所述，异源易位染色体的诱导频率较低，限制了小麦近缘野生植物优异基因的转移和利用效率，迫切需要建立一种高效诱导小麦外源染色体易位的方法。

冰草属（Agropyron Gaertn.）是小麦族中含单一P基因组的重要野生近缘属，含有许多高产特性，如分蘖能力强，多花多小穗，同时对旱、寒等非生物胁迫及白粉病、锈病等生物胁迫具有抗性。李立会等利用胚拯救的方法获得普通小麦（Triticum aestivum L.，2n=6x=42,AABBDD）与冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn.2n=4x=28,PPPP)属间杂种，通过自交或回交获得了一套稳定遗传的小麦-冰草异源二体异附加系（小麦-冰草异源附加系的创建.I.F₃、F₂BC₁、BC₄和BC₃F₁世代的细胞学.遗传学报,1997,24:154-159）。小麦-冰草异源二体异附加系的建立为将冰草P基因组优异基因转入小麦提供了可能。

发明内容