利用逆境胁迫的远缘共生及表观遗传培育耐旱小麦的技术制造技术

本发明专利技术涉及农作物育种技术领域，且公开了利用逆境胁迫的远缘共生及表观遗传培育耐旱小麦的技术，通过在砧木斜钻打孔之后将断根的小麦胚芽接穗直接插入的方式，使接穗与砧木的合体处于控光控温控湿的人造逆境下，迫使处于活跃的分化与生长状态的砧穗之间缩小生理与代谢差异、激发某些生理机能、加速断面融合并建立物质与信息的交流渠道，使接穗细胞能够在愈伤组织的生成前后逐步接收砧木的有益性状所对应的遗传物质以及调控激素并获得有益的表观遗传性状，最终产生具有特殊经济价值的可育种子，保证该耐旱小麦新品系获取了仙人掌耐旱的遗传特性与C4植物的高效光合作用特性，导致营养物质积累充足，且耐旱能力优异。

【技术实现步骤摘要】
利用逆境胁迫的远缘共生及表观遗传培育耐旱小麦的技术
本专利技术涉及农作物育种
，具体为利用逆境胁迫的远缘共生及表观遗传培育耐旱小麦的技术。
技术介绍
大量的研究认为CEF对光合作用贡献了电子流，且在环境胁迫时起重要作用。通常认为CEF是一种可供植物选择的电子传递途径,它不仅可以驱动ATP合成酶合成ATP，加强热耗散，保护PSII，稳定和保护放氧复合体，还可以保护PSI。在逆境胁迫下,植物可以激发CEF来适应环境胁迫，例如在干旱胁迫条件或者CO2限制(固碳活动受限制)时，CEF被激活，提供ATP，限制PSII单线态氧形成，产生质子梯度，诱导热耗散，防止光合系统的光氧化，从而保护PSI并对PSII系统进行修复，帮助植物抵御逆境。正常生长条件下的C3植物中，CEF大概只有LEF的5％～15％。植物在C3到C4的进化过程中，CEF占比显著增加，与之对应的NDH蛋白表达量也显著增加，以致NDH成为C4植物中最主要的CEF途径调控蛋白，因此，仙人掌的耐旱因素除了叶片退化、表面含有蜡质层等原因外，也与其完善的CEF调控机制有关。长期以来，嫁接已被广泛应用于作物生产，通过嫁接可以保持良种特性、矮化植株、提高产量和品质等，而砧木可以提高接穗的生长活力和对病害的抗性。经多项研究证实，嫁接引起植物遗传信息交流是一种客观存在的现象，砧穗间遗传物质水平转移、遗传物质的长距离运输、表观遗传调控、砧穗与环境互作等已被广泛承认。由于小麦与仙人掌作为亲缘关系甚远的两种植物，其解剖结构差异巨大，生理特征与代谢途径不同，体细胞亲和度差而导致砧穗间的接触面不易融合，如使用常规的嫁接方法，其操作难度极高，接穗成活率极低，砧穗间无法形成有效的物质与信息交流通道，故应通过特殊的方法进行嫁接以实现接穗高效成活的目标并完成砧穗间物质与信息交流的使命，最终获得携带了优质的遗传基因与性状的耐旱小麦可育品系。仙人掌作为耐旱的C4作物，为获取比传统育种方式更为耐旱的小麦品种，故将仙人掌作为砧木，以小麦作为接穗进行嫁接，在人为控光控温控湿所制造的逆境胁迫下，以远缘嫁接，即远缘共生的方式来促进砧穗间各种物质与信息的交流，以此实现砧穗间遗传物质水平转移、遗传物质的长距离运输、表观遗传调控、砧穗与环境互作等效果，从而把仙人掌的耐旱特性转移到小麦之上，再通过合适的选择与强化方式使普通小麦成为耐旱作物。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了利用逆境胁迫的远缘共生及表观遗传培育耐旱小麦的技术，为实现该耐旱小麦新品系获取了仙人掌耐旱的遗传特性与C4植物的高效光合作用特性，导致营养物质积累充足，且耐旱能力优异的目的，本专利技术提供如下技术方案：利用逆境胁迫的远缘共生及表观遗传培育耐旱小麦的技术，具体包括以下内容：S1、挑选适合当地气候的小麦的种子与仙人掌品种；S2、将春化处理之后的小麦置入低温芽箱中，在普通土壤中进行35d的苗期培养；S3、小麦胚芽培养至两片真叶阶段，以平切的方式进行断根处理；S4、准备正常生长的仙人掌茎片，避开刺座，以钢制钻头在茎片中央以30度左右斜角向下打孔至髓部，迅速将断根时间不足30s的小麦胚芽插入孔中直至触底；S5、将杀菌之后的粘土搅拌为稀泥并用来封闭嫁接了小麦胚芽的4仙人掌茎片的小孔入口处，然后将整片仙人掌的下部埋入土中，保持接穗与砧木的结合部位位于土面之下；S6、将嫁接之后的砧木移至暗处，如接穗成活，将砧木移栽至大田进行培养；S7、在接穗与砧木共生约90d之后，视小麦接穗的成熟状况将该麦种收获备用；S8、将前述步骤S7中采集到的麦种分成等量的两份，随机取其中一份作为参照物留存，将另外一份进行播种，待收获之后与作为参照物的麦种进行对比，观察其性状是否存在变化；S9、随后将作为参照物的麦种继续再重复2到7的步骤共三次以强化其性状并促进其分化，将最后一次收获的麦种全部播种于大田以观察并选择有益的性状，将其包含有益性状的单株选出之后继续留种并进行大田播种以选育优良品系。优选的，所述S2中将春化处理之后的小麦置入长120cm、宽60cm且安装了功率为5W的日光灯的低温芽箱中，在温度为3℃、湿度为50％的条件下，在普通土壤中进行35d的苗期培养。优选的，所述S4中以直径为1.5mm左右的钢制钻头在茎片中央以30度左右斜角向下打孔至髓部。优选的，所述S6中在25℃且湿度为50％的条件下培养30d之后，如接穗成活，将砧木移栽至大田进行培养。优选的，所述S7中将麦种随机分成等量的两份。与现有技术相比，本专利技术提供了利用逆境胁迫的远缘共生及表观遗传培育耐旱小麦的技术，具备以下有益效果：该利用逆境胁迫的远缘共生及表观遗传培育耐旱小麦的技术，通过在砧木斜钻打孔之后将断根的小麦胚芽接穗直接插入的方式，使接穗与砧木的合体处于控光控温控湿的人造逆境下，迫使处于活跃的分化与生长状态的砧穗之间缩小生理与代谢差异、激发某些生理机能、加速断面融合并建立物质与信息的交流渠道，使接穗细胞能够在愈伤组织的生成前后逐步接收砧木的有益性状所对应的遗传物质以及调控激素并获得有益的表观遗传性状，最终产生具有特殊经济价值的可育种子，保证该耐旱小麦新品系获取了仙人掌耐旱的遗传特性与C4植物的高效光合作用特性，导致营养物质积累充足，且耐旱能力优异。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的内容，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。利用逆境胁迫的远缘共生及表观遗传培育耐旱小麦的技术，具体包括以下内容：S1、挑选适合当地气候的小麦的种子与仙人掌品种；S2、将春化处理之后的小麦置入低温芽箱中，在普通土壤中进行35d的苗期培养；S3、小麦胚芽培养至两片真叶阶段，以平切的方式进行断根处理；S4、准备正常生长的仙人掌茎片，避开刺座，以钢制钻头在茎片中央以30度左右斜角向下打孔至髓部，迅速将断根时间不足30s的小麦胚芽插入孔中直至触底；S5、将杀菌之后的粘土搅拌为稀泥并用来封闭嫁接了小麦胚芽的4仙人掌茎片的小孔入口处，然后将整片仙人掌的下部埋入土中，保持接穗与砧木的结合部位位于土面之下；S6、将嫁接之后的砧木移至暗处，如接穗成活，将砧木移栽至大田进行培养；S7、在接穗与砧木共生约90d之后，视小麦接穗的成熟状况将该麦种收获备用；S8、将前述步骤S7中采集到的麦种分成等量的两份，随机取其中一份作为参照物留存，将另外一份进行播种，待收获之后与作为参照物的麦种进行对比，观察其性状是否存在变化；S9、随后将作为参照物的麦种继续再重复2到7的步骤共三次以强化其性状并促进其分化，将最后一次收获的麦种全部播种于大田以观察并选择有益的性状，将其包含有益性状的单株选出之后继续留种并进行大田播种以选育优良品系。S2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用逆境胁迫的远缘共生及表观遗传培育耐旱小麦的技术，其特征在于，具体包括以下内容：/nS1、挑选适合当地气候的小麦的种子与仙人掌品种；/nS2、将春化处理之后的小麦置入低温芽箱中，在普通土壤中进行35d的苗期培养；/nS3、小麦胚芽培养至两片真叶阶段，以平切的方式进行断根处理；/nS4、准备正常生长的仙人掌茎片，避开刺座，以钢制钻头在茎片中央以30度左右斜角向下打孔至髓部，迅速将断根时间不足30s的小麦胚芽插入孔中直至触底；/nS5、将杀菌之后的粘土搅拌为稀泥并用来封闭嫁接了小麦胚芽的4仙人掌茎片的小孔入口处，然后将整片仙人掌的下部埋入土中，保持接穗与砧木的结合部位位于土面之下；/nS6、将嫁接之后的砧木移至暗处，如接穗成活，将砧木移栽至大田进行培养；/nS7、在接穗与砧木共生约90d之后，视小麦接穗的成熟状况将该麦种收获备用；/nS8、将前述步骤S7中采集到的麦种分成等量的两份，随机取其中一份作为参照物留存，将另外一份进行播种，待收获之后与作为参照物的麦种进行对比，观察其性状是否存在变化；/nS9、随后将作为参照物的麦种继续再重复2到7的步骤共三次以强化其性状并促进其分化，将最后一次收获的麦种全部播种于大田以观察并选择有益的性状，将其包含有益性状的单株选出之后继续留种并进行大田播种以选育优良品系。/n...

【技术特征摘要】
1.利用逆境胁迫的远缘共生及表观遗传培育耐旱小麦的技术，其特征在于，具体包括以下内容：
S1、挑选适合当地气候的小麦的种子与仙人掌品种；
S2、将春化处理之后的小麦置入低温芽箱中，在普通土壤中进行35d的苗期培养；
S3、小麦胚芽培养至两片真叶阶段，以平切的方式进行断根处理；
S4、准备正常生长的仙人掌茎片，避开刺座，以钢制钻头在茎片中央以30度左右斜角向下打孔至髓部，迅速将断根时间不足30s的小麦胚芽插入孔中直至触底；
S5、将杀菌之后的粘土搅拌为稀泥并用来封闭嫁接了小麦胚芽的4仙人掌茎片的小孔入口处，然后将整片仙人掌的下部埋入土中，保持接穗与砧木的结合部位位于土面之下；
S6、将嫁接之后的砧木移至暗处，如接穗成活，将砧木移栽至大田进行培养；
S7、在接穗与砧木共生约90d之后，视小麦接穗的成熟状况将该麦种收获备用；
S8、将前述步骤S7中采集到的麦种分成等量的两份，随机取其中一份作为参照物留存，将另外一份进行播种，待收获之后与作为参照物的麦种进行对比，观察其性状是否存在变化；
S9、随后将作为参照物的麦种继续再重复2到7...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭培良，喻壹，
申请(专利权)人：河南多麦稼农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41