[发明专利]一种超声波介导的秋水仙素加倍粳稻染色体的生产方法

说明书

本发明公开了一种超声波介导的秋水仙素加倍粳稻染色体的生产方法，包括以下步骤：水稻种子的灭菌及萌动处理；采用超声波辅助秋水仙碱处理水稻萌动种子，得到染色体加倍的水稻苗；将水稻苗转移到筛选培养基II上继续培养，直到幼苗逐渐生根完成即进行移栽。本发明成功实现了7个粳稻品系的染色体加倍，解决了传统秋水仙素直接处理水稻种子方法的加倍效率低的问题，以及秋水仙碱处理水稻愈伤组织加倍染色体法依赖复杂的植物组织培养技术等问题。

技术领域

本发明属于染色体工程育种技术领域，具体地说，涉及一种超声波介导的秋水仙素加倍粳稻染色体的生产方法。

背景技术

多倍体化是高等植物进化的显著特征。伴随染色体的加倍，植株的器官和细胞表现出“巨大型”，增大作物的营养器官，如叶片、莲秆和穗子等。同时多倍体化增强了对不利的自然环境的抗逆性及提高光合作用，降低蒸腾作用。多倍体植物在自然界中普遍存在。与人们生活息息相关的粮油棉，如小麦、棉花、大豆及烟草等经济作物都是自然加倍形成的多倍体。目前大约有50％的被子植物，75％的禾本科植物，80％的草类，18％的豆类是多倍体，故多倍体被认为是推动植物进化的重要因素，是物种形成的途径之一。而且多倍体有可能使一些作物的经济性状发生有利的变化。因此，植物多倍体的研究和利用是育种工作中值得重视的途径之一。

中国杂交水稻育种在继20世纪70年代中期“三系法”获得成功之后在20世纪90年代“两系法”又取得了突破性进展。然而，在“两系法”杂交水稻育种已经取得重大成果的前提下，采用常规的水稻育种方法进一步提高单位面积产量的难度将更大。目前科技发展水平下，水稻多倍体化是其产量潜力的进一步挖掘的最有效的技术路线。因此，大量水稻染色体加倍工作被水稻育种家们开展，但水稻染色体加倍的成功案例却十分有限。尽管有水稻基因组加倍后出现的各种遗传不稳定性问题所导致的难以获得可稳定遗传后代的原因，但最主要原因是水稻染色体加倍技术的不成熟导致的水稻加倍效率极低，没有可供育种家选育和进行深入的生物学研究的大量加倍后水稻群体材料。

传统的秋水仙素直接处理水稻种子，尽管操作十分方便，但是加倍效率十分有限，对于远缘杂交稻的加倍效率通常在0.15～12％之间，而对于理论研究和种质创新十分有意义的水稻自交系，特别是具有优良食味和软糯口感的粳稻品种的加倍效率远低于0.1％，甚至有些品种无法获得多倍体植株。而另一种较为常见的水稻染色体加倍方法，即利用秋水仙素处理组织培养过程中获得的水稻愈伤组织获得水稻多倍体的方法，尽管能够获得更高的染色体加倍效率，通常情况下加倍效率能够达到50％以上，但由于其严重依赖于组织培养技术。这就导致了利用该方法进行水稻染色体加倍需要进行组织培养所需的一系列仪器设备、无菌操作空间、人工光照培养系统等昂贵和复杂的实验条件。并且，该方法的操作难度较大，还需要对不同待加倍水稻材料分别建立与之配套的植物组织培养体系，而每种水稻材料又因其遗传背景的差异导致的其在组织培养的愈伤组织诱导、继代培养、诱导分化等过程中植物激素的浓度和种类差异较大，无法在短时间内实现多种水稻材料的加倍工作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种操作简单、适用广泛、加倍率高的超声波介导的秋水仙素加倍水稻染色体的方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种超声波介导的秋水仙素加倍粳稻染色体的生产方法，

包括以下步骤：

步骤1、水稻种子的灭菌及萌动处理；

步骤2、采用超声波辅助秋水仙碱处理水稻萌动种子，获得染色体加倍的水稻苗；

步骤3、将步骤2得到的水稻苗转移到筛选培养基II上继续培养，直到幼苗逐渐生根完成即进行移栽。

可选地，所述的步骤1中的水稻种子的灭菌及萌动处理具体按照以下步骤实施：