一种提高农作物育种效率的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高农作物育种效率的方法，是先将分离群体夫人转基因受体材料进行离子束注入，再将经离子束注入后的受体材料进行基因转化，得到性状分离频率提高的分离群体。该方法具有以下优点：１）效率高，用离子束介导转基因技术可同时处理２０００－３０００粒种子，使处理群体足够大，有利于选择；２）操作简便、费用低廉。本发明专利技术解决了遗传转化手段与常规育种技术较难结合的难题，利用离子束介导转基因技术，配合分离群体作为转基因受体，可提高分离群体的性状分离频率，增加选择机会，提高育种效率。该方法将在农作物（特别是自交系品种作物）的遗传育种中发挥重要作用，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农作物育种领域中。
技术介绍
小麦常规育种过程通常是经过父本和母本的杂交获得F1代，然后再经过自交获得F2代分离群体，从F2代分离群体中选择符合育种目标的单株，并进行多代的选择纯化，使后代的遗传性稳定。F2代分离群体性状分离的广泛与否，与育种的成败有着很重要的联系。如果F2代的性状分离很窄，那么此杂交组合可能因为选不到太多有用的单株而被淘汰，反之，若F2代的性状分离广泛，可从中选出一系列有用单株，使得育种效率增加。因此，育种过程中都希望F2代的性状能够得到广泛的分离，以增加选育的机会。转基因技术与常规育种技术相结合应用于小麦的遗传改良，可改善目前小麦遗传基础狭窄、种质资源缺乏的现状。目前，小麦遗传转化的主要手段是基因枪法、花粉管通道法、农杆菌介导法和离子束介导法(余增亮著，离子束生物技术引论，安徽安徽科技出版社，1998)。小麦的转基因最早是利用基因枪法并获得成功，但基因枪法存在多拷贝插入、遗传稳定性差以及价格昂贵等缺点。花粉管通道法虽然不需要昂贵的仪器设备和复杂的离体培养过程，但因为小麦花器官比较小，操作起来不是很方便，因此转化的数量很难上去。农杆菌介导法最初在双子叶植物上获得成功，后来通过改进实验方法，在单子叶植物及小麦上也陆续获得成功，但农杆菌介导法必须具备一定的实验室条件才能操作，因此在育种单位很难推广。离子束诱变和介导转化法是由我国科学家在上世纪80年代提出的，该方法具有可控性好、损伤轻等优点，可利用成熟种子为转化受体，取材方便，可批量操作，既能够转化目的基因片段，也能够转化全基因组DNA，且实验造价低。目前，转基因一般以稳定的品种或品系作为转基因受体，得到转基因植株后再对转基因植株加以利用。一方面，因为目前转基因小麦受体基因型狭窄的限制而使转基因成功的效率较低；但另一方面，由于转基因技术的实施需要一定的实验室条件和实验技术，农作物常规育种技术与转基因技术的有效结合上仍然存在一些问题，如何选择合适的转基因手段，配合选择合适的转基因受体，使转基因技术能方便、有效地服务于农作物(特别是自交系品种作物，如小麦等)常规育种、提高育种效率，成为亟待研究的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种将转基因技术与农作物常规育种技术相结合的提高农作物育种效率的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采取以下技术方案，是先将分离群体的转基因受体材料进行离子束注入，再将经离子束注入后的受体材料进行基因转化，得到性状分离频率提高的分离群体。在上述方法中，作为转基因受体的分离群体可以是根据育种目标选择合适的父本和母本进行杂交，再将经杂交获得的F1代进行自交得到的F2代分离群体，也可以是其它世代的分离群体，如F3、F4或F5等，还可以是从F2代至其后代群体分别收获各单株所形成的基因型组成不同的群体，这样可拓宽转基因的受体基因型，获得更好的转基因效果。此外，整合进去的外源基因片段促进了基因重排，使性状分离更加广泛，增加了选择机会，从而使育种效率得到大幅度提高。接受离子束注入的转基因受体的材料既可以是成熟种子，其胚部对准离子束注入的方向接受注入，也可以将离体成熟胚、幼胚、根、根尖、子房、花药、芽、芽尖、茎或叶片作为受体材料接受注入和转化，还可以是由成熟胚、幼胚、根、根尖、子房、花药、芽、芽尖、茎或叶片获得的愈伤组织作为受体材料接受注入和转化。所述基因转化方法可为将经离子束注入后的受体材料浸泡于含有供体植株全基因组DNA的溶液中，在20-30℃下温育12-48小时。可根据育种目标的不同选择不同的转基因供体植株，提取其全基因组DNA后溶解在TE溶液中并稀释至合适的浓度，DNA浓度可为100-800μg/mL。此外，转化用的DNA要达到一定纯度，一般认为DNA样品的OD260/OD280光密度比值应大于1.8，OD260/OD230光密度比值应大于2时，纯度符合转化要求。所述受体材料浸泡在含有供体全基因组DNA的溶液中的温育温度优选为25℃，温育时间优选为24小时。上述方法对双子叶植物和单子叶植物均适用，尤其适用于双子叶植物和单子叶植物的自交系品种作物，特别适合于较难进行基因转化的单子叶自交系品种作物，所述自交系品种作物包括自花授粉作物品种、常异花授粉作物的纯系品种和异花授粉作物的自交系品种。可使用离子注入机对转基因受体材料进行离子束注入，离子种类的选择是多种多样的，如N+、Ar+、Mo+或Fe+等，但因不同作物对离子束的敏感度不同，在注入时需要选择合适的注入剂量，如转基因受体材料的植物品种为小麦时，离子束能量可为30-50keV(优选为30keV)，剂量可为0.5×1017-5×1017N+/cm2(优选为3×1017N+/cm2)，束流为1-3mA(优选为2mA)。本专利技术提供了。试验证明，分离群体的受体材料经过本专利技术的方法处理后，即经离子束介导转化供体植株的全基因组DNA后，会导致群体中出现一些对照组没有的特殊变异，某些性状的变异系数会显著增加，证明某些性状的分离会更加广泛，育种效率将获得提高，但也可能会使某些性状的变异系数变小，因此在育种过程中未经处理的对照组也一同种植，这样更有利于提高育种效率。此外，本专利技术的方法还具有以下优点1)效率高，用离子束介导转基因技术可同时处理2000-3000粒种子，使处理群体足够大，有利于选择；2)操作简便、费用低廉，如果利用种子作为受体，经本专利技术的方法处理后即可在育种单位实施，便于推广应用；如果利用离体组织或愈伤组织作为受体，可再结合组织培养技术实施即可。本专利技术解决了遗传转化手段与常规育种技术较难结合的难题，利用离子束介导转基因技术，配合分离群体作为转基因受体，可提高分离群体的性状分离频率，增加选择机会，提高育种效率。该方法将在农作物(特别是自交系品种作物)的遗传育种中发挥重要作用，应用前景广阔。下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。具体实施例方式下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。实施例1、本专利技术方法对提高农作物育种效率的效果检测以小麦为例，用下述实验检测本专利技术提高农作物育种效率的效果，具体方法为选用两个小麦杂交组合，分别命名为杂交组合1(母本豫农118，父本山农520853)和杂交组合2(母本意12，父本兰考矮早8号)(上述亲本材料均购自河南省农科院)，然后将两个杂交组合中F1代自交的种子(即F2)再分别平均分成两份(各500粒)，一份不做任何处理，称为对照组，另一份为处理组，接受剂量为3×1017N+/cm2的离子束注入(TITAN脉冲式离子注入机，脉冲频率为25Hz，脉冲宽度为400μs，离子能量为30keV，离子种类为N+，束流2mA。小麦种子胚部向上均匀摆放于带有一个个小孔的样品盘上接受离子注入。)组合1处理组的种子注入后浸泡于含有300μg/mL红芒麦的全基因组DNA(DNA样品的OD260/OD280光密度比值大于1.8，OD260/OD230光密度比值大于2)的溶液中，在25℃下温育12小时，然后更换新鲜的溶液，再在相同温度下温育12小时后倒掉溶液，将对照组和处理组的种子点播于大田中，株距10cm。组合2处理组的种子注入后浸泡于含有300μg/mL六倍体小黑麦的全基因组DNA(DNA样品的OD260/OD280光密度比值大于1.8，OD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高农作物育种效率的方法，是先将分离群体的转基因受体材料进行离子束注入，再将经离子束注入后的受体材料进行基因转化，得到性状分离频率提高的分离群体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谷运红，王卫东，焦浈，苏明杰，秦广雍，霍裕平，宋笑明，梁高峰，郑爱彬，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]