一种诱导植物产生变异的诱变方法及其应用技术

本发明专利技术属于植物诱变育种技术领域，提供一种诱导植物产生变异的诱变方法及其应用，其特征在于：通过化学诱变剂诱导植物遗传基因发生变异，所述化学诱变剂为甲基磺酸乙酯，其分子式CH3SO2OC2H5。通过诱导大豆发生基因变异，使其性状发生改变，构建大豆突变体库，此外，从中筛选耐荫突变体，最终使该类突变体应用于植物避荫反应中，可以降低间套作中低杆作物荫蔽反应的敏感性，从而提高间套作低杆作物的产量，且符合人类生产所需，或是对其他生物、生态环境产生有利影响的植物新品种，使植物向着有利于人类的方向快速发展。

【技术实现步骤摘要】
一种诱导植物产生变异的诱变方法及其应用
本专利技术属于植物诱变育种领域，具体为一种诱导大豆产生变异的诱变方法及其应用。
技术介绍
间套作大豆种植模式对于提高我国大豆产量，促进农业可持续发展具有重要的意义。。然而，由于是与高秆作物间套作种植，高秆作物形成的荫蔽环境使大豆的光合产物积累不足，易倒伏。因此，避荫倒伏成为制约间、套作大豆产量的重要因子之一。目前，适合间、套作种植的大豆品种十分缺乏，这在一定程度上阻碍南方大豆的发展。另一方面，野生大豆原产于中国，相比栽培大豆，其基因资源更丰富，具有高蛋白、多花荚、多节、多分枝、抗逆性强等优异性状,而栽培大豆在人工驯化过程中有很多基因已经丢失，栽培大豆的蛋白质含量普遍低于野生大豆。目前，以栽培大豆为材料构建的突变体库较多，但以野生大豆为材料进行突变体库构建还未见报道。在当前种质资源极为匮乏，基因资源日益枯竭的状况下，通过采用EMS诱变处理诱使野生型大豆作物产生更多的性状变异，以构建突变体库，筛选大豆耐荫突变体，是当前间套作大豆研究中亟需解决的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种诱导植物产生变异的诱变方法及其应用，通过诱导大豆发生基因变异，使其性状发生改变，构建大豆突变体库，并从中筛选耐荫突变体，最终使该类突变体应用于植物避荫反应中，可以降低间套作中低杆作物荫蔽反应的敏感性，从而提高间套作低杆作物的产量。解决以上技术问题的本专利技术中的一种诱导植物产生变异的诱变方法及其应用，其特征在于：通过化学诱变剂诱导植物遗传基因发生变异，所述化学诱变剂为甲基磺酸乙酯(EMS)，其分子式CH3SO2OC2H5，其结构式为化学诱变剂为EMS，即一种烷化剂，其分子式CH3SO2OC2H5，无色液体，分子量为124，能与乙醇混溶，水中溶解度为8％。所述植物为大豆。所述植物为野生型大豆。所述甲基磺酸乙酯诱导时所用剂量和浓度为使诱变大豆种子萌发达到或接近半致死率时的浓度和剂量；优化方案中为由萌发的大豆种子的半致死率确定。所述化学诱变剂诱变处理，包括以下步骤：(1)配制磷酸盐缓冲液：按Na2HPO4·12H2O：NaH2PO4为3.5-4.2：1的用量比例取原料，用水稀释，pH6.8-7.2，优化方案pH7.0；(2)浸种：用磷酸盐缓冲液浸种5-7h，冲洗干净后将种子放入瓶中；磷酸盐缓冲液主要是起维持pH稳定的作用。(3)配制化学诱变剂溶液：化学诱变剂溶于酒精，加入磷酸盐缓冲液，搅拌混匀，即得，化学诱变剂溶液浓度为0.8％-1.2％，优化方案中为0.8％；(4)将配制好的化学诱变剂溶液倒入瓶、封口，浸种22-26h，期间进行缓慢摇动；优化方案中浸种时间为24h；不同浓度的EMS处理时间不同，其萌发率也会不一样；另一方面，EMS具挥发性、剧毒的特性，又要避免EMS在试验过程中扩散或对人体造成伤害，避免EMS造成污染事故等。(5)流水冲洗0.8-1.2h，去除残留化学诱变剂溶液；(6)进行种子吸胀、萌发、移栽后续步骤。所述步骤(1)中的磷酸盐缓冲液摩尔浓度为0.1mol/L。所述酒精为70％酒精。所述诱变处理之前，用浓硫酸浸种；所述浓硫酸为70％-98％的浓硫酸，优化方案中为98％的浓硫酸。野生型大豆种皮较硬，萌发太慢，浓硫酸的浓度会影响其萌发效果和出芽天数。所述浓硫酸浸种处理，包括以下步骤：(1)取植物种子放入杯中；(2)缓慢倒入浓硫酸，以没过种子为宜，对杯进行缓慢摇动，摇动时间2-70min；(3)将种子倒入滤网，用清水冲洗种子，去除酸的残留。或将种子和浓硫酸都倒入滤网，滤网上的种子先静置2-4min，待大部分浓硫酸自然过滤，然后再用清水冲洗3-5min。浓硫酸遇水会放热，需要合适的冲洗时间。本专利技术中一种诱导植物产生变异的诱变方法的应用，其所述应用为构建野生型大豆突变体库及筛选野生型大豆突变体；最适EMS剂量可由萌发的大豆种子的半致死率确定。应用具体包括以下步骤内容：(1)将诱变后的种子置于人工气候室中培养，进行全生育期突变体的观察；(2)根据实际情况筛选有利性状突变体，并进行收种。所述观察为关注与株型及产量相关的性状等；即生长期间主要观察大豆生长速度、叶柄夹角、分枝夹角和叶丛生等性状；成熟期观察统计株高、有效分枝数、单株荚数、结荚高度、单株有效荚数、每荚粒数、单株粒数、单株粒重、百粒重、叶面积和叶面积指数等性状指标；再根据以上性状指标寻找与正常大豆差异大的植株，以确认突变体。本专利技术通过诱导植物产生突变，使植物性状发生改变，以从中筛选出耐荫突变体，待突变体种植几代，性状稳定后，可收取种子，并研究其相关突变基因，帮助研发适合间套作种植模式的作物新品种，以提高作物产量。附图说明下面结合附图及具体实施方式对本专利技术做更进一步详细说明：图1和图2为本专利技术中表现矮化的突变体个体图3为本专利技术中呈“鸡爪形”的突变体子叶图4为本专利技术中呈现凹沟状突变体子叶图5为本专利技术中EMS诱变后的野生大豆萌发率(左侧为对照，右侧为处理)图6和图7为本专利技术中突变体表型图具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰明了，结合以下具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种诱导植物产生变异的诱变方法，通过化学诱变剂诱导植物遗传基因发生变异，化学诱变剂为甲基磺酸乙酯(EMS)，其分子式CH3SO2OC2H5，其结构式为甲基磺酸乙酯(ethylmethanesulfonate，EMS)其诱变机理是DNA双链中鸟嘌呤的氧原子位置被EMS烷基化，在DNA复制过程中，烷基化的鸟嘌呤能与胸腺嘧啶配对，导致碱基替换，使G∶C变为T∶A。与其他诱变方法相比，EMS诱变具有如下特点:(1)较高的突变频率和较少的染色体畸变：主要是EMS诱变使DNA分子上产生较多的点突变，对染色体损伤轻而不致引起染色体断裂产生畸变，可以针对农作物的某一特殊性质进行改良。(2)对处理材料损伤轻：EMS诱变相对于其它物理诱变的生物损伤小，不容易引起生活力和可育性下降，尤其是无性繁殖的植物由于不经历减数分裂过程繁殖后代，相对于可产生种子的植物，这种突变更容易向后代遗传。(3)成本低廉，操作简便。使用的EMS诱变剂处理材料不需要特殊的设备，成本较低，一次可以诱变大量的材料，诱变效果较好。(4)在EMS诱变过程中，用5％硫代硫酸钠EMS诱变作为解毒剂。诱导植物为大豆，化学诱变剂诱变处理，包括以下步骤：(1)配制磷酸盐缓冲液：按Na2HPO4·12H2O：NaH2PO4为3.5的用量比例取原料。用水稀释至100mL，pH6.8，磷酸盐缓冲液摩尔浓度为0.1mol/L。(2)浸种：用磷酸盐缓冲液浸种5h，冲洗干净后将种子放入锥形瓶中；(3)配制化学诱变剂溶液：化学诱变剂溶于70％酒精，加入磷酸盐缓冲液，搅拌混匀，即得。(4)将配制好的化学诱变剂溶液倒入锥形瓶，封口，浸种22h，期间进行缓慢摇动；(5)流水冲洗0.8h，去除残留化学诱变剂溶液；(6)进行种子吸胀、萌发、移栽后续步骤。其中EMS溶液的配制，比如0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％的EMS溶液的配制：分别将0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL、0.6mL、0.8mL本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种诱导植物产生变异的诱变方法，其特征在于：通过化学诱变剂诱导植物遗传基因发生变异，所述化学诱变剂为甲基磺酸乙酯，其分子式CH3SO2OC2H5，其结构式为

【技术特征摘要】
1.一种诱导植物产生变异的诱变方法，其特征在于：通过化学诱变剂诱导植物遗传基因发生变异，所述化学诱变剂为甲基磺酸乙酯，其分子式CH3SO2OC2H5，其结构式为。2.根据权利要求1所述的一种诱导植物产生变异的诱变方法，其特征在于：所述植物为大豆。3.根据权利要求2所述的一种诱导植物产生变异的诱变方法，其特征在于：所述植物为野生型大豆。4.根据权利要求1所述的一种诱导植物产生变异的诱变方法，其特征在于：所述甲基磺酸乙酯诱导时所用剂量和浓度为使诱变大豆种子萌发达到或接近半致死率时的浓度和剂量；优化方案中为由萌发的大豆种子的半致死率确定。5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种诱导植物产生变异的诱变方法，其特征在于：所述化学诱变剂诱变处理，包括以下步骤：（1）配制磷酸盐缓冲液：按Na2HPO4·12H2O：NaH2PO4为3.5-4.2：1的用量比例取原料，用水稀释至100mL，pH6.8-7.2，优化方案中pH7.0；（2）浸种：用磷酸盐缓冲液浸种5-7h，冲洗干净后将种子放入锥形瓶中；（3）配制化学诱变剂溶液：化学诱变剂溶于酒精，加入磷酸盐缓冲液，搅拌混匀，即得；（4）将配制好的化学诱变剂溶液倒入锥形瓶，封口，浸种22-26h，期间进行缓慢摇动；(5）流水冲洗0.8-1.2h，去除残留化学诱变剂溶液；(6）进行种子吸胀、萌发、移栽后续步骤。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：杜俊波，李振宇，孙孟园，白云，黎艳，蒋亨珂，孙歆，余靓，刘江，舒凯，刘卫国，杨峰，王小春，雍太文，杨文钰，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：四川,51