基于TILLING技术的小麦突变遗传资源创新研究

创建一个足够大的小麦突变体库，使之富含丰富的可利用的种质资源，对小麦遗传育种和功能基因组研究都具有十分重要的意义。本项目利用化学诱变剂叠氮化钠(sodium azide,NaN3)诱变处理小麦新品种陕农33，将获得的M2代材料进行生物学性状与农艺性状鉴定，部分M3材料播种家系进行验证，以构建表型数据库。为了进一步评估突变体库的遗传变异，根据已克隆小麦淀粉合成相关基因waxy基因设计特异引物，尝试利用廉价而高效的TILLING检测技术分析突变位点，随后通过测序和淀粉含量测定验证突变体，以估计突变体库的突变密度，并获得含有优良等位基因的突变体单株。通过本项目的执行，不仅可以建立廉价的TILLING技术利用技术体系，而且可以从所创建的突变体库中选择重要性状突变体用于该性状基因的克隆鉴定和用做小麦育种材料培育新品种。

创建一个足够大的小麦突变体库，使之富含丰富的可利用的种质资源，对小麦遗传育种和功能基因组研究都具有十分重要的意义。为了用叠氮化钠（NaN3）构建一个小麦突变体库，分别用浓度为0、5、10、15、20 m mol•L-1的NaN3处理普通小麦陕农33的种子，检测了各处理发芽指标和田间M1群体的生理及形态特征。结果表明10 m mol•L-1的NaN3是诱变普通小麦较适宜浓度。在以10 mmol•L-1的NaN3诱变普通小麦得到的M2群体中发现了322份茎、叶、穗和其他性状变异的突变体，其中204份茎秆性状突变、65份叶片性状突变、24份穗部性状突变和115份其他性状突变，突变频率分别为5.18％、1.65％、0.61％、2.92％。为了进一步评估突变体库数量性状的遗传变异，利用高通量表型分析软件Smartgrain对小麦新品种陕农33 NaN3诱变群体(M3)籽粒性状进行测量，以超过均值±2×标准差确定变异株系，并对籽粒性状进行相关分析、通径分析和主成分分析。各个籽粒性状的突变频率和有益突变频率分别为4.20%～6.60%和0.12%～2.52%。采用RAPD分子标记技术估计该群体的突变密度为1/57.0 kb。根据已克隆小麦淀粉合成相关基因SSIV 基因设计特异引物，利用TILLING 检测技术鉴定突变单株此外，本项目还对两个突变体LF2010和LF2099进行生理和遗传分析，为进一步克隆突变基因奠定坚实的基础。这些研究结果有助于我们更全面地了解和掌握小麦诱变后代性状的遗传突变规律，相关突变体可望有效地被用于小麦功能基因组研究和小麦遗传改良中。