一种获得植物突变体的方法技术

本发明专利技术公开了一种获得植物突变体的方法。本发明专利技术所提供的获得植物突变体的方法，是以植物同源四倍体花药为外植体，通过离体培养，得到花粉植株，在所述花粉植株及其后代植株中筛选获得突变体。本发明专利技术的方法简便、快速、经济、高效，一般同源四倍体的植物或二倍体诱变为四倍体后（粮食，蔬菜，花卉）都可以利用该方法筛选其相应的突变体，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物
中一种获得植物突变体的方法。
技术介绍
突变体是研究植物遗传、基因定位、克隆分离基因和基因的表达与功能的良好实验材料，也是当前功能基因组的发展方向。构建突变体传统的方法是自发突变和理化诱变。自发突变为人类提供了极为有价值的育种材料，如水稻矮秆突变体的发现，揭开了矮化育种的序幕。但自发突变的频率很低，很难进行系统收集。物理诱变(快中子，γ射线)易获突变，但同源致死型难以保存，产生的突变多为缺失突变，片段较大，往往造成多基因缺失，分离和纯合单基因较为困难。化学诱变(EMS，DES)也易诱发突变，且多为点突变，但由于无法控制点突变的数量，大量的具表型变异的突变体可能包含多个点突变，需要进行分离和鉴定，增加了功能基因鉴定的难度。随着分子生物学的发展，水稻T-DNA，转座子，反转座子插入等方法建立的水稻突变体库为水稻功能基因的研究提供了一个重要的资源平台，但得到可见表型变异的频率较低。建库过程中，转化苗在试管中有的可能也会因T-DNA的插入引起致死突变，且其大部分突变材料集中在株高和叶色上，特别在穗部突变类型的报道很少，而且投入大。其他途径如体细胞无性系变异，花药培养，自然突变等创造的单基因突变虽然也有报道，但并不能用来产生大量的突变体。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种获得植物突变体的方法。本专利技术所提供的获得植物突变体的方法，是以植物同源四倍体花药为外植体，通过离体培养，得到花粉植株，在所述花粉植株及其后代植株中筛选获得突变体。为了加强可能存在的变异和创造新的变异，所述植物同源四倍体优选为同源四倍体杂种。本专利技术的方法尤其适合于水稻。所述水稻同源四倍体可通过二倍体植株按如下方法诱变获得用质量百分比浓度为0.01-0.03％的秋水仙素处理发芽种子(芽长0.5-1cm)，时间2-3天，清水洗净芽子，种植在沙盘里，保湿。恢复生长2星期，移栽到秧床。5叶期后移栽到大田。成熟时，鉴别大粒嵌合体(粒嵌合体、枝梗嵌合体、穗嵌合体三种形式)，选收大粒种植鉴定，如全株为大粒则表示该品种加倍成功，所得材料为四倍体原种。原种间杂交即为四倍体杂种。所述离体培养包括诱导愈伤组织和愈伤组织分化再生植株两个阶段；在诱导愈伤组织阶段，所采用的诱导培养基为MS培养基(附加肌醇500mg/L，2.4-D2mg/L，水解乳蛋白400mg/L，蔗糖6％，KT 0.5mg/L和8％琼脂固化)、N6培养基(附加肌醇500mg/L，2.4-D 2mg/L，水解乳蛋白400mg/L，蔗糖6％，KT 0.5mg/L和8％琼脂固化)和C17培养基(附加肌醇500mg/L，2.4-D 2mg/L，水解乳蛋白400mg/L，蔗糖6％，KT 0.5mg/L和8％琼脂固化)，在愈伤组织分化再生植株阶段所用的分化培养基为MS(附加NAA 0.5mg/L，KT 2mg/L，水解乳蛋白800mg/L，肌醇500mg/L，蔗糖3％和8％琼脂固化)。所述花药来自于花粉粒(小孢子)处于单核中期或靠边期的稻穗。所述花药在接种之前经过如下低温预处理8-10℃低温预处理7-15天。所述诱导愈伤组织阶段的培养条件为暗培养，28℃。所述愈伤组织分化再生植株阶段的培养条件为每天10-12小时光照，28℃。所述花粉植株后代植株为花粉植株自交1-4代。本专利技术利用同源四倍体植株具有四个相同的染色体组，同一位点上具有4个相同的等位基因，其遗传模式远比二倍体复杂。在一对等位基因差别的情况下，四倍体植株有5种基因型，A4，A3a，A2a2，Aa3，a4，出现的频率是1∶8∶18∶8∶1，即一对基因控制的显隐性状分离比例在四倍体水平上是35∶1，而二倍体是3∶1。即在有限体积且随机交配的四倍体群体内，与二倍体相比，四倍体因突变和随机漂变引起的平衡杂合度更高，且杂合度丢失的更慢，尤其在出现纯合和致死和不能通过自交或人工授粉结实传代的突变情况下，通过自交在群体内积累变异频率。如某一基因位点突变后，在四倍体水平上隐性突变往往不易表达，通过花药培养的减倍方法，可以获得具有隐性突变的二倍杂合体，在H2及其自交后代中隐性突变性状将得以表现的技术原理，以四倍体水稻籼粳杂种为材料，通过花药培养，诱导花粉植株再生，在花粉植株及其后代中直接筛选突变体，并对其进行染色体细胞学鉴定(染色体数2n＝24)，表型农艺性状观察和遗传分析，筛选出遗传稳定的突变体，特别是已获显性矮秆、密穗型小穗、异状颖完全不育、谷穗型、小麦穗型等突变体。本专利技术的方法具有以下优点1、本专利技术的方法在获得纯合突变系的同时，又较方便地获得和其相对应的纯合等位系和其杂合系，这非常有利于对突变体进行遗传分析，基因克隆及判断该基因功能的研究。2、本专利技术的方法对于纯合致死和不能产生后代的突变体，可以从杂合后代群体中按一定的方式源源不断地分离出该突变体植株，不会因为得不到后代种子而造成致死突变的丢失，比其它产生突变体的方法更便于进行致死型突变的研究，而致死型突变往往又是重要基因的突变。3、本专利技术的方法与现有的方法相比，表型突变性状明显，易识别；获得的突变体多为报道较少的穗部突变体；突变体纯合稳定快，多是遗传突变体；产生突变系的材料同时具有突变系、等位系、杂合系，易于应用。能避免理化诱变和T-DNA插入法产生的致死型突变体和难以传代的问题。4、本专利技术获得的水稻突变体材料都是先后自H2至H6代的正常株群体中分离出来的，所有遗传研究的变异体，均为单基因隐性突变(“2号矮”矮秆显性突变体除外)，若杂合株连续自交，极易得到稳定的等基因系，这将对后续的分子克隆极为有利，避免了在理化诱变中，涉及位点多，分离和纯化单基因难等缺点。本专利技术的方法简便、快速、经济、高效，一般同源四倍体的植物或二倍体诱变为四倍体后(粮食，蔬菜，花卉)都可以利用该方法筛选其相应的突变体，具有广阔的应用前景。附图说明图1为高频率再生多芽体A87203图2为H4198密穗型小穗突变体图3为H3990异状颖完全不育突变体图4为H2558矮变体图5为H2558独秆变异体图6为“2号矮”矮秆显性突变体具体实施方式下述实施例中的实验方法如无特别说明，均为常规方法。H1表示由花药得到的再生花粉植株，H2表示H1代自交产生的种子及由它所长成的植株，H3表示H2代自交产生的种子及由它所长成的植株，依此类推，H4、H5、……分别表示自交第三代、第四代等。M1表示筛选的得到突变体植株，M2表示M1代自交产生的种子及由它所长成的植株，M3表示M2代自交产生的种子及由它所长成的植株，依此类推，M4、M5、……分别表示自交第三代、第四代等。实施例1、高频率再生多芽体A87203的获得1、水稻同源四倍体的获得以水稻二倍体品种水源52、川农422、银坊(3个二倍体品种)为出发材料，用质量百分比浓度为0.02％的秋水仙素处理发芽种子(芽长0.5cm)，时间2天，用清水洗净，种植在沙盘里，保湿。恢复生长2星期，移栽到秧床。5叶期后移栽到大田。成熟时，鉴别大粒嵌合体(粒嵌合体)，选收大粒种植鉴定，分别获得川农422四倍体原种，水源52四倍体原种和银坊四倍体原种。以得到的川农422四倍体原种为父本，水源52四倍体原种为母本进行杂交，得到的同源四倍体杂种F1再和以银坊四倍体原种为母本，川农422四倍体原种为父本得到的杂种F1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获得植物突变体的方法，是以植物同源四倍体花药为外植体，通过离体培养，得到花粉植株，在所述花粉植株及其后代植株中筛选获得突变体。

【技术特征摘要】
1.一种获得植物突变体的方法，是以植物同源四倍体花药为外植体，通过离体培养，得到花粉植株，在所述花粉植株及其后代植株中筛选获得突变体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述植物同源四倍体为同源四倍体杂种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述植物为水稻。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述水稻同源四倍体可通过二倍体植株按如下方法诱变获得用质量百分比浓度为0.01-0.03％的秋水仙素处理发芽种子2-3天。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述离体培养包括诱导愈伤组织和愈伤组织分化再生植株两个阶段；在诱导愈伤组织阶段，所采用的诱导培养基为MS培养基附加肌醇500mg/L，2.4-D 2mg/L，水解乳蛋白400mg/L，蔗糖6％，KT 0.5mg/L和8％琼脂或N6培养基附加肌醇500mg/L，2.4-D 2mg/L，水解乳蛋白400mg/L，蔗糖6％，KT ...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦瑞珍，程治军，郭秀平，单雪艳，刘宗贤，陈红，万建民，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物育种栽培研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]