[发明专利]离子注入诱变甜菜早熟突变体的获得及其验证技术

说明书

发明领域

本发明涉及农作物遗传育种及分子生物技术领域，具体的涉及一种利用离子注入诱变甜菜获得早熟突变体及其验证技术领域。

背景技术

我国在80年代中期由中国科学院等离子体物理研究所余增亮研究员等一批科技工作者新开创的研究领域，发现了离子注入生命体的生物学效应：将各种不同离子注入细胞内，通过电能质的共同作用，不仅可以影响细胞的生理功能，更重要的是它可以使细胞的遗传物质发生改变；由于能量的作用和质量的掺杂，会形成大量的自由基，能够造成生命细胞内遗传物质DNA氢键断裂、双链分开、染色体畸变等，从而诱导和激发细胞对DNA的修复和重组作用，导致生物体发生变异。是育种方法学的重要创新。

离子注入作物改良和生物效应研究，是物理学和生物学相结合的新兴的交叉学科，用离子注入对作物种子进行离子束激发和诱变，可获得损伤轻、突变率高、突变谱广的统计结果，将预期的受控离子注入遗传物质某一薄层内，通过能量交换、离子掺杂过程，引起基因突变和重组，在新的基础上稳定表达，以达到作物改良、获得优良品种的目的，这是一条提高作物产量、改进品质和抗性的行之有效的新途径。近年来中国科学院等离子体物理研究所、安徽农学院、华中农业大学等已将此技术应用于水稻、棉花等育种领域，并有新品系通过鉴定并在生产上已推广600万亩，取得巨大经济效益。

中国科学院离子束生物技术重点实验室用离子束介导法将碳4循环紫玉米的总DNA导入水稻品种获得了一批稳定遗传的变异株系，不仅根系发达，而且在茎干等部位表现出供体玉米的紫色性状，其中农艺性状较好的8个株系的光合速率平均比早籼213提高84％。河南省离子束生物技术重点实验室用离子束介导法将两个大豆品种的总DNA分别导入两个小麦栽培品种获得了两个蛋白质含量分别为20.46％和25.35％的高蛋白小麦株系。

实践证明，离子束介导外源DNA的遗传转化为远缘、超远缘物种间的基因交流提供了一种途径，为实现多基因的转移和协调表达提供了可能性。

目前，由于诸多因素造成甜菜含糖量和产量下降，病害严重，为此急需解决提高甜菜产量、含糖量和抗病能力问题，解决早熟品种合理布局，但因甜菜育种种质资源缺乏。甜菜育种通常通过杂交转育产生新的基因源，存在周期太长，在没有基因来源的情况下，无法获得新的甜菜创新材料，这制约着甜菜育种的发展。在甜菜理化诱变领域，曾先后应用航天、钴60等诱变方法，但效果均不明显。离子注入技术具有定向性、多样性及安全性，有较高的突变率和较宽的突变谱。作为一种新的诱变源，在棉花、水稻、小麦、番茄、谷子等作物育种应用上已取得了有效的进展。在生物学研究领域中，如何优化甜菜等经济作物种子，通过探讨离子束作为诱变源，使甜菜种子内部发生生理突变，提高突变酶活化，促使基因活化形成变异遗传具有重要的意义。

DNA分子标记辅助育种技术是通过利用与目标性状紧密连锁的DNA进行间接选择的现代育种技术。该技术不仅可在早代进行准确、稳定的选择，而且可克服再度利用隐性基因时的识别难问题，从而加速育种进程，提高育种效率。欧美等国近年都投入巨资开展这方面的工作。已经鉴定到水稻、小麦、玉米、棉花、大豆等作物的一些农艺性状分子标记，利用分子标记辅助选择育种也取得进展。对于探讨离子束诱变甜菜后获得的亲本资源，通过分子标记技术进一步验证通过离子束诱变获得亲本资源的特性具有重要作用。

发明内容

针对目前国内外尚未对甜菜用离子束诱变技术进行处理获得相应亲本资源的现状。本发明将离子注入诱变技术和分子标记技术有效地结合应用在甜菜中，获得甜菜早熟突变体亲本基因源。

本发明提供了一种甜菜纯合自交系7201亲本材料，是一种多胚种子。

本发明还提供了一种利用离子注入诱变甜菜7201亲本材料获得优良早熟突变体Y系-1材料及其验证技术。

本领域普通技术人员所熟知，甜菜(Beta Vulgaris L)属藜科(Chenopodiaceae)甜菜属，是两年生作物，栽培甜菜分为四个变种，分别为糖用、饲用、食用和叶用，根据甜菜类型的多样性和植株形态、细胞学和遗传学特性所表现出的明显差异，将其又分类为二倍体、单胚或多胚和花粉可育；四倍体、单胚或多胚和花粉可育。