[发明专利]两种小麦诱导系在小麦单倍体幼胚及籽粒鉴别中的应用

说明书

本发明公开了两种小麦诱导系在小麦单倍体幼胚及籽粒鉴别中的应用。本发明提供了一种创制小麦紫胚芽鞘单倍体诱导系的方法，包括：将ZmC1基因导入到小麦非紫胚芽鞘单倍体诱导系中进行过表达，得到小麦紫胚芽鞘单倍体诱导系；本发明还提供了一种创制小麦紫胚单倍体诱导系的方法，包括：将ZmC1基因和ZmR基因导入到小麦非紫胚单倍体诱导系中进行胚特异性过表达，得到小麦紫胚单倍体诱导系。本发明创制得到的两种小麦单倍体诱导系均可实现小麦单倍体的高效鉴别。本发明对于小麦单倍体育种具有重要意义。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及两种小麦诱导系在小麦单倍体幼胚及籽粒鉴别中的应用。

背景技术

小麦是重要的粮食作物，在全世界范围内广泛种植。随着社会的进步和生活水平的提高，消费者对小麦的品质要求也不断提高。小麦的产量不再是育种家追求的单一目标，营养、优质、特用小麦成为新的选育方向。传统小麦育种通过杂交、自交以及回交等手段进行新品种的选育，一般至少需要6-7年才能育成一个优质的小麦品种。该育种方法周期长、效率低，人力物力耗费巨大。相比与传统育种手段，单倍体育种技术由于其显著缩短育种周期的优势，逐步成为主要的育种方式之一，尤其是玉米单倍体育种技术。单倍体育种技术主要包括三大环节，单倍体诱导、单倍体鉴别和单倍体加倍。近年来，单倍诱导研究取得突破性进展。中国农业大学等多家单位先后克隆了单倍体主效诱导基因ZmPLA1和ZmDMP(Liu etal.,2017；Kelliher et al.,2017；Gilles et al.,2017；Zhong et al.,2019)。通过同源基因序列比对，在水稻和小麦中敲除ZmPLA1同源基因也能够实现单倍体诱导，其中小麦单倍体诱导效率超过10％，为小麦单倍体育种技术体系的创建奠定了基础(Liu et al.,2019；Yao et al.,2018)。

在玉米中，单倍体籽粒的鉴别主要包括籽粒颜色标记鉴别、籽粒油分鉴别和荧光鉴别三种方式。Chase and Nanda(1965)首次将R1-nj(Navajo)颜色标记引入玉米孤雌生殖单倍体诱导系。该标记为显性标记，当含有纯合R1-nj标记系统的玉米单倍体诱导系诱导不含R1-nj标记系统的常规玉米后，其杂交后代二倍体表现为胚和胚乳都为紫色，单倍体表现为只有胚乳为紫色，因而可以实现单倍体的鉴别。然而该鉴别系统易受被诱导材料遗传组成的影响，尤其是含有颜色抑制基因C1-I和C2-Idf的材料(Chaikam,et al.2015)，如热带材料和欧洲硬粒种质等，R1-nj的表达受到强烈抑制，单倍体鉴别准确率降低。陈绍江等(2003)提出利用玉米籽粒油分的花粉直感效应鉴别单倍体，利用高油诱导系诱导常规材料，其后代单倍体籽粒油分低于杂合二倍体籽粒油分，因而可实现单倍体的鉴别。该方法结合核磁共振技术已经实现自动化鉴别，但专用诱导系和核磁共振技术的结合在一定程度上限制了该方法的应用。董乐等(2018)利用胚和胚乳特异性表达启动子驱动荧光蛋白，并构建了双荧光诱导系。利用该诱导系诱导的后代，可根据胚和胚乳的荧光实现单倍体的鉴别。然而，该方法需要使用特殊的荧光激发设备才能实现鉴别。在小麦中，通过敲除TaPLAs基因可实现小麦单倍体的诱导(Liu et al.,2019)，但关于小麦单倍体的鉴别研究还未见报道，尤其是小麦单倍体幼胚的鉴别和籽粒的鉴别，严重限制了小麦单倍体育种技术体系的构建。因此，急需建立一套简单高效的小麦单倍鉴别方法。

发明内容

本发明的目的是提供两种小麦诱导系在小麦单倍体幼胚及籽粒鉴别中的应用。

第一方面，本发明要求保护一种创制小麦单倍体诱导系的方法。

本发明要求保护的创制小麦单倍体诱导系的方法，为方法I或方法II：

方法I：一种创制小麦紫胚芽鞘单倍体诱导系的方法，可包括如下步骤：

P1、将ZmC1基因导入到小麦非紫胚芽鞘单倍体诱导系中进行过表达，得到小麦紫胚芽鞘单倍体诱导系(PCI)。