[发明专利]一种快速筛选基因编辑素材的方法

说明书

本发明公开了一种快速筛选基因编辑素材的方法，本方法是通过采集水培环境下、同批次移栽的基因编辑素材和对照亲本烟株的现蕾期新鲜烟叶；制备烟叶粉末后根据基因编辑位点检测靶标代谢物化学成分；基于三步法确定对照亲本组样本中靶标代谢物的含量范围；采用区间分析法，将基因编辑素材靶标代谢物化学成分含量与对照亲本组样本中靶标代谢物的含量范围进行比对和颜色填充标识，从而获得靶标代谢物化学成分含量高于或低于对照亲本组的基因编辑素材；本发明实现了基于靶标化学成分含量变化，对水培种植环境下海量基因编辑素材的快速且较为准确筛选，为加快获得烟草优良品种提供技术支持。

技术领域

本发明涉及植物育种技术领域，具体涉及一种针对海量基因编辑素材进行快速筛选的方法，为加快获得烟草优良品种提供技术支持。

背景技术

基因编辑育种技术被广泛用于农作物优良新品种的高效、准确选育，例如水稻、玉米和烟草等。在烟草基因编辑育种过程中，为了满足海量编辑素材对规模化种植的需求，并保证栽培条件、管理技术等的统一可控，建立了编辑素材的水培车间。同时，为了加速编辑素材的筛选，对水培车间的编辑素材采用了早花技术，获得的栽培烟株比较低矮、叶片较小而且比较薄。长期以来，烟草品种的选育，一般先开展经济性状和外观等级等农业性状的筛选，再对成熟采摘后烘烤、醇化的烟叶按照工业需求进行感官品质、配方适应性、有害成分释放等的筛选，以同时满足农业和工业两方面的需求。目前，烟草基因编辑工厂化育种，由于采用水培种植和早花技术，获得的编辑烟株矮小，而且叶片数少、叶面积较小，与田间生长状况差异较大，除了严重表型缺陷，无法对这些编辑素材进行农业性状筛选，更无法用如此少量的烟叶进行烘烤或醇化从而进行工业需求的筛选。

因此，如何对水培种植条件下海量基因编辑素材进行高效精准的筛选成为烟草基因编辑工厂化育种亟待解决的重要问题之一。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种快速筛选基因编辑素材的方法，该方法能够基于靶标代谢物化学成分含量变化的判定，实现水培种植环境下海量基因编辑素材的快速、准确筛选，为烟草优良品种的加快获得提供技术支持。

本发明的技术方案如下：

(1)在水培种植环境条件下，采用相同的栽培技术对同批次移栽的基因编辑素材和对照亲本进行管理，栽培至植株的现蕾期，获得栽培条件一致的基因编辑烟株和对照亲本烟株；其中，对照亲本烟株的栽培数量≥30株，基因编辑素材包括T0 代至Tn代的烟株；

(2)采集现蕾期的基因编辑素材和对照亲本的新鲜烟叶，即刻冷冻干燥、粉碎，获得烟叶粉末；

(3)根据基因编辑位点及其生物信息学预测结果，确定素材待测的靶标代谢物化学成分，采用烟草行业标准规定的或实验室自建的方法开展烟叶粉末中靶标代谢物化学成分的检测；

(4)基于三步法，确定对照亲本的靶标代谢物化学成分含量范围：首先采用四分位数极差(IQR)法进行对照亲本检测数据中离群值的检验与剔除；然后对剔除离群值的数据，采用Shapiro-Wilk检验法进行分布检验，符合正态分布则对照亲本成立；最后，采用95％置信区间法进行对照亲本的靶标代谢物化学成分含量范围的确定；

(5)采用区间分析法，将基因编辑素材中靶标代谢物化学成分的含量与对照亲本的靶标代谢物化学成分含量范围进行比对；在相应的数据表格中采用背景颜色填充进行区分标识：在对照亲本靶标代谢物化学成分含量范围内的基因编辑素材检测数据采用绿色背景标记；高于对照亲本靶标代谢物化学成分含量范围的基因编辑素材检测数据采用红色背景标记；低于对照亲本靶标代谢物化学成分含量范围的基因编辑素材检测数据采用蓝色背景标记；通过筛选背景颜色(红色和蓝色)，获得靶标代谢物化学成分含量高于或低于对照亲本的基因编辑素材。