[发明专利]一种加速物种突变的新育种方法

说明书

本发明提供一种加速物种突变的新育种方法，通过基因工程手段，对物种中负责DNA复制和/或遗传稳定性的基因进行定点突变，使得该基因功能缺失或减弱，从而提高育种对象在生长和发育过程中的突变率，并从中筛选出具备所需性状的突变体；再通过基因工程手段，将突变体中相应的负责DNA复制和/或遗传稳定性，且发生功能缺失或减弱的基因进行定点突变，使得该基因的功能重新恢复，即获得具备所需性状的新品种。本发明提供的育种技术可以做到育种过程与生产种植过程同时进行，因此可供筛选的基数极大，得到优良品种的几率显著提高。

技术领域

本发明涉及遗传育种领域，具体地说，涉及一种加速物种突变的新育种方法。

背景技术

育种技术能提高产品的产量、品质，提高劳动生产率。现代育种大致分为近缘杂交、远缘杂交、回交育种、诱变育种、细胞工程和转基因育种。其中杂交育种利用基因型不同的亲本材料通过有性杂交获得杂种，并对杂种后代进行选择而获得杂种优势的育种方法，是国内外目前广泛应用且卓有成效的一种育种途径。转基因育种是利用现代基因工程技术将某些与高产、优质和抗逆性状相关的基因导入受体物种中培育出具有特定优良性状的新品种技术。

诱变育种对作物的种子、组织、器官进行诱变处理，以诱发基因突变和遗传变异，从而获得新基因、新种质，选育新品种。诱变育种是诱发作物基因组中基因发生突变，从中挑选出突变体，经过选拔、鉴定育成优良品种。诱变育种是较好简便的育种手段，包括遗传变异的发生、有益基因型的选择和比较试验三个重要环节。诱变所产生的变异同物种在自然界进化过程中自发突变所产生的变异没有本质上的差异，只不过自然界植物发生的自发突变频率很低，而各种诱变能产生更高频率的突变体。

常用的诱变育种包括辐射诱变、化学诱变、空间诱变。诱变育种需要用到各种电磁、粒子辐射和化学诱变剂，他们大都对人体有致癌性，因此需要专业的诱变装置、设备和受到良好培训的育种人员小心谨慎的操作。空间诱变需要用到返回式卫星等空间器件，成本特别高。因为需要凭借各种设备、药剂、或者装置，每次诱变育种只能选择小部分种子、原生质体、营养体等材料来进行诱变育种。一般情况下，突变中的有益突变频率较低，变异的方向和性质难以控制。常规诱变育种的对象通常具备相当复杂和完备的DNA修复机制，诱变引起的基因损伤和突变(尤其是点突变)容易在作物的选育过程中得到修复。因此，诱变育种中得到优良性状的几率小，育种效率并不高。

DNA复制过程中原本有较高的突变率，DNA本身也容易受到各种射线、外源和内源化学物、活性氧的攻击而发生改变。但是在长期的生物进化中，物种为了维持其基因稳定性，进化出了一套精巧的维持DNA基因稳定性的分子机制，包括复制过程中对DNA进行实时校对的错配修复、核苷酸切除修复、碱基切除修复、重组修复、活性氧平衡等。正是这套系统使细胞的自然突变中真正能永久保留下来的不到千分之一，实际突变率只有10^-9左右。

发明内容

本发明的目的是提供一种加速物种突变的新育种方法。

为了实现本发明目的，本发明提供的加速物种突变的新育种方法，通过基因工程手段，对物种中负责DNA复制和/或遗传稳定性的基因进行定点突变，使得该基因功能缺失或减弱，从而提高育种对象在生长和发育过程中的突变率(如突变率提高2-4个数量级)，并从中筛选出具备所需性状的突变体；再通过基因工程手段，将突变体中相应的负责DNA复制和/或遗传稳定性，且发生功能缺失或减弱的基因进行定点突变，使得该基因的功能重新恢复，即获得具备所需性状的新品种。

所述方法包括以下步骤：

1，通过基因敲除或者基因编辑和修饰的技术手段，对维持DNA序列不变和基因稳定性起作用的至少一个基因或者多个基因进行编辑或者敲除，一定程度上削弱育种对象的基因稳定性，从而得以显著提高育种对象在生长和培育过程中的突变率(如突变率提高2-4个数量级)；

2，培育并大量繁殖上述DNA和基因稳定性显著削弱和缺陷的育种对象，产生大量的突变体，并从中挑选出具备特定性状的突变体；