[发明专利]一种通过孕穗期注射zebularine诱致植物染色体变异的新方法

说明书

本发明属于农业生物技术领域，提供了一种利用DNA甲基转移酶抑制剂zebularine诱致植物染色体数目和结构变异的新方法。本方法以八倍体小黑麦荆辉1号为试材，通过对孕穗期植株直接注射zebularine，然后收获自交种子进行染色体鉴定，从中发现了能够稳定传递的染色体数目和结构变异，为植物染色体工程育种及其相关理论研究提供了新方法。

技术领域

本发明属于农业生物技术领域，涉及一种诱致植物染色体变异的新方法。

背景技术

随着人工选择和集约化种植，很多栽培植物的遗传基础正逐渐变窄。通过远缘杂交和染色体工程技术，诱致植物染色体变异并转移和利用亲缘物种有利基因，是拓宽栽培植物遗传多样性的重要途径。如何高效诱致染色体变异是作物染色体工程的主要研究内容之一。

在小麦(Triticum aestivum L，2n＝6x＝42)染色体工程中，常用的染色体变异诱变方法包括电离辐射、杀配子染色体、小麦ph1b基因突变体和自发变异(Jiang JM，FriebeB，Gill BS.Recent advances in alien gene transfer in wheat.Euphytica，1994，73：199-212)。DNA甲基化是维持染色体和细胞核结构稳定的重要因子(Espada J，Esteller M，DNA methylation and the functional organization of the nuclearcompartment.Seminars in Cell&Developmental Biology，2010，21：238-246)。Baubec etal.(2009)研究发现，DNA甲基转移酶抑制剂zebularine作为一种新的胞苷类似物，能够降低拟南芥DNA甲基化水平和抑制幼苗生长，同时还具有降低DNA螺旋化水平和激活沉默基因表达的效应。进一步研究发现，zebularine还能导致DNA在复制过程中发生损伤反应，并能通过同源重组机制进行修复(Liu CH，Finke A，Díaz M，Rozhon W，Poppenberger B，BaubecT，Pecinka A，Repair of DNA damage induced by the cytidine analog zebularinerequires ATR and ATM in Arabidopsis.The Plant Cell，2015，27(6)：1788-1800)。2011年，Cho和他的同事研究发现，zebularine具有诱发植物染色体变异的效应。该研究以小麦-大赖草染色体1(临时编号)二体异附加系萌动种子为试材，添加不同浓度的zebularine(2.5-10.0μM)能显著抑制小麦根的生长，超过5μM根伸长就会受到抑制，超过10μM根不再伸长，并从处理的根尖细胞中发现多种染色体结构变异，包括无着丝粒断片、环状染色体和双着丝粒染色体和小麦与大赖草染色体间的重组染色体包括插入、缺失和易位等，揭示zebularine可以诱发染色体结构变异(Cho SW，Ishii T，Matsumoto N，Tanaka H，EltayebAE，Tsujimoto H，Effects of the cytidine analogue zebularine on wheat mitoticchromosomes.Chromosome Science，2011，14：23-28)。但是上述研究获得的染色体变异体为发生在根尖细胞中的嵌合体，这些变异能否发生在茎尖分生组织及其他物种并因此是否能够稳定传递给后代尚没有报道。本专利以八倍体小黑麦荆辉1号(AABBDD，2n＝8x＝56，公知公用)(亓增军，庄丽芳，刘大钧，陈佩度.将荆州黑麦种质导入栽培小麦的研究.南京农业大学学报，2000，23：1-4)为例，建立了一种通过孕穗期注射zebularine高效诱致可稳定传递的植物染色体变异体的新方法，为植物染色体工程育种和研究提供了新方法。

发明内容

本发明的目的是公开一种通过孕穗期注射zebularine诱致植物染色体变异的新方法。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：