基于TILLING技术的空间环境诱发小麦基因组突变特性分析

TILLING技术是一种基于反向遗传学的突变基因检测新方法，最初源于化学诱变群体中点突变的筛选，近年来该技术已开始用于物理诱变群体中点突变的鉴定。研究表明物理诱变因素可以诱导作物基因组产生包括点突变在内的多种突变类型。空间环境是一种复杂的物理诱变因素，目前对空间环境诱导农作物基因组碱基突变类型尤其是点突变的变异频率和特点研究较少。本项申请拟通过TILLING技术平台结合琼脂糖电泳技术分析空间环境诱导小麦第二代（SP2）诱变群体基因组中抗逆相关基因的点突变、片段缺失、插入等碱基突变类型；采用测序手段分析转换和颠换等各种碱基突变形式发生的频率与特性。通过对抗逆相关基因的研究，从诱变二代基因组角度揭示空间环境诱导小麦等农作物碱基突变特性，进一步认识空间环境飞行处理诱导小麦产生突变的遗传基础，为深化空间诱变育种遗传机制的研究提供实验数据，同时创制小麦耐逆新材料。

空间环境作为一种复杂的物理诱变因素，近年来已育成了多个品种，但对其遗传变异基础研究较少。本项目综合利用定向诱导基因组局部突变（Targeting Induced Local Lesion IN Genomes, TILLING）、琼脂糖电泳和测序技术，对空间环境诱导小麦第二代（SP2）诱变群体2304个株系的基因组碱基突变特性进行深入分析。以10个基因的14个目的片段总计15 kb碱基分析结果显示，空间环境能够诱导小麦基因组产生点突变，突变类型包括碱基的转换、插入和缺失，没有检测到颠换的发生，不同基因间的突变密度在0~1/799.5 kb之间，14个目标片段的平均突变密度为1/5630 kb，远低于化学诱变1/72.1 kb的点突变密度。pinb基因的A736- 缺失突变使籽粒硬度极显著提高。空间环境诱导小麦基因组大片段缺失突变的平均突变频率为0.39%，缺失片段的大小在5~6 kb间，研究没有发现大片段插入突变。本项研究为空间环境诱导碱基变异特性提供了基础数据，为深入研究空间诱变的遗传机制奠定了实验基础。