CN108207616B - 一种构建小麦2a染色体代换系的方法 - Google Patents

一种构建小麦2a染色体代换系的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108207616B
CN108207616B CN201810042821.XA CN201810042821A CN108207616B CN 108207616 B CN108207616 B CN 108207616B CN 201810042821 A CN201810042821 A CN 201810042821A CN 108207616 B CN108207616 B CN 108207616B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wheat
plant
generation
plants
dms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810042821.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108207616A (zh
Inventor
牛吉山
李巧云
姜玉梅
李俊畅
焦志鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Agricultural University
Original Assignee
Henan Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Agricultural University filed Critical Henan Agricultural University
Priority to CN201810042821.XA priority Critical patent/CN108207616B/zh
Publication of CN108207616A publication Critical patent/CN108207616A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108207616B publication Critical patent/CN108207616B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00—Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • A01H1/02—Methods or apparatus for hybridisation; Artificial pollination ; Fertility
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00—Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • A01H1/04—Processes of selection involving genotypic or phenotypic markers; Methods of using phenotypic markers for selection

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种构建小麦2A染色体代换系的方法，属于小麦遗传育种技术领域。本发明以来自周麦18的2A染色体自然突变体dms为材料，利用小麦突变体dms雄性不育，杂交后代株高分离，父本2A染色体不重组的特征，通过以突变体dms为母本，与含有不同结构2A染色体的小麦为父本进行杂交，构建小麦2A染色体代换系。本方法可用于构建不同小麦2A染色体代换系，评价小麦不同结构2A染色体的功能，同时还可用于小麦2A染色体设计育种，对提高小麦育种效率具有积极的意义。

Description

一种构建小麦2A染色体代换系的方法
技术领域
本发明属于小麦遗传育种技术领域，具体涉及一种构建小麦2A染色体代换系的方法。
背景技术
小麦是重要的粮食作物，小麦生产关系到我国的粮食安全。小麦是异源六倍体植物，基因组庞大、复杂，由3个亚基因组，42条染色体组成(AABBDD，2n＝42)，遗传研究困难、育种方法难突破。用现代高分辨染色体涂染技术(Du P,Zhuang LF,Wang,YZ,etal.Development of oligonucleotides and multiplex probes for quick andaccurate identification of wheat and Thinopyrumbessarabicumchromosomes.Genome,2017,60:93-103)对1949-2000年间我国2000多份小麦主要品种、品系和育种骨干亲本的染色体核型进行研究，结果表明，小麦染色体结构变化最多的是2A染色体，其次是7A、6B和7B染色体。已鉴定出的可见2A染色体结构变异类型有32种，远远高于小麦其它染色体，说明2A染色体结构变异中有优异农艺基因的优良组合，一些2A染色体结构变异可导致某一区段不能与其他2A染色体进行重组交换，从而固定了优良的农艺基因组合。这些染色体结构类型具有小麦种植地区特异性和高产、优质、抗病等农艺性状特异性，可见2A染色体是未来小麦育种需要重点关注的染色体。
本课题组从黄淮麦区高产、广适小麦品种周麦18获得了1个小麦突变体dms，小麦突变体dms的典型特征是矮化(参见图1)、多雌蕊、雄性不育(参见图2)(沈椿才，秦召，李巧云，等.小麦矮化、多雌蕊、不育新突变体的形态和遗传分析.河南农业大学学报，2014,48(5):535-541；Duan ZB,Shen CC,Li QY,et al.Identification of a novel malesterile wheat mutant dms conferring dwarf status and multi-pistils.TheJournal of Integrative Agriculture,2015,14(9):1706-1714)，并对其农艺性状、遗传变异、穗、茎发育进行了系统研究(于东艳,朱欣欣,李巧云,等.小麦dms突变体株高与赤霉素代谢的关系.河南农业科学，2016,45(5)：18-21；ZhuXX,Li QY,Shen CC,etal.Transcriptome analysis for abnormal spike development of the wheat mutantdms,PLoS ONE,2016,11(3):e0149287；HeRS,Zhu XX,Li QY,et al.Transcriptomeanalysis for the restrained stem development of the wheat mutant dms.
Figure BDA0001549993320000021
Rural,2017,47(12),e20170241)。BSR测序SNP关联分析证明突变体dms是周麦18的2A染色体突变体(参见图3)。小麦突变体dms杂交后代中高株小麦染色体全部正常(参见图4)，和普通小麦品种一样可以自花授粉，正常传代，由此说明，高株小麦2A染色体组成已全部恢复正常。因此，本发明根据小麦突变体dms的特性，建立了以小麦突变体dms为母本，以2A染色体结构与周麦18不同的小麦为父本进行杂交，实现将父本小麦的2A染色体导入周麦18遗传背景，构建小麦2A染色体代换系，评价不同小麦2A染色体功能，利用构建的2A近等染色体系进行针对2A染色体的设计育种的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用小麦突变体dms构建小麦2A染色体代换系的方法。该方法以周麦18的突变体dms为母本，以2A染色体结构与周麦18不同的小麦为父本进行杂交，父本来源的2A染色体不会与突变体dms进行重组，而是直接导入周麦18遗传背景，因此，可以构建不同小麦2A染色体代换系，通过分析、研究不同小麦2A染色体代换系之间的性状差异，可以评价不同小麦2A染色体功能，而且可以针对2A染色体进行小麦设计育种，实现有目的地选育小麦新品种的目的，对提高小麦育种效率具有积极的意义。
为实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种构建小麦2A染色体代换系的方法，包括以下步骤：
(1)以小麦突变体dms为母本，以2A染色体结构与周麦18不同的小麦为父本，在小麦突变体dms植株穗的颖壳张开时，取父本小麦的花粉给小麦突变体dms进行授粉，杂交后，小麦突变体dms所结的种子为F1代种子；
(2)种植F1代，F1代植株自交，得到F2代种子；
(3)种植F2代，F2代植株发生性状分离，出现高株、中株和矮株三种株高的小麦；所述高株小麦即为小麦2A染色体代换系；其中，所述高株小麦的株高为75-85cm，所述中株小麦的株高为45-55cm，所述矮株小麦的株高为20-30cm。
根据上述的方法，优选地，步骤(2)中，F1代小麦种植的株距为10-30cm。
根据上述的方法，优选地，步骤(3)中，F2代小麦种植的株距为10-30cm。
根据上述的方法，优选地，为了得到遗传背景与周麦18一致性大于等于97％的小麦2A染色体代换系，所述方法还包括以下步骤：以F2代植株中的高株小麦为父本，以小麦突变体dms为母本，进行回交；经多次回交处理，分离得到的高株小麦即为遗传背景与周麦18一致性大于等于97％的小麦2A染色体代换系(该小麦2A染色体代换系可以满足评价不同小麦2A染色体功能的要求)。其中，所述回交的具体步骤如下：
a.以分离得到的高株小麦为父本，以小麦突变体dms为母本，进行回交，得到BC1F1代种子；
b.种植BC1F1代，BC1F1代植株自交，得到BC1F2代种子；
c.种植BC1F2代，BC1F2代植株发生性状分离，出现高株、中株和矮株三种株高的小麦，所述高株小麦的株高为75-85cm，所述中株小麦的株高为45-55cm，所述矮株小麦的株高为20-30cm，分离并保存BC1F2代植株中的高株小麦。
根据上述的方法，优选地，所述多次回交为3-5次回交。
本发明中所使用的生物材料——小麦突变体dms为申请人分离得到的小麦突变体，保存于河南农业大学，河南农业大学已承诺自申请日起二十年内向公众发放该小麦突变体dms，公众可以通过购买的方式获得该小麦突变体dms(此处由河南农业大学提供的承诺从申请日起二十年向公众发放该生物材料的证明文件详见其他证明文件)。
本发明取得的积极有益效果：
(1)本发明以周麦18的突变体dms为母本构建2A染色体代换系，突变体dms是雄性不育系，可省去人工去雄程序，避免假杂种产生；而且，突变体dms是周麦18的2A染色体变异体，杂交过程中父本来源的2A染色体不会与突变体dms进行重组，因此，父本来源的2A染色体将原封不动地导入周麦18的遗传背景，而不与周麦18中2A染色体重组，这点目前没有其他方法可以做到。
(2)采用本发明方法可以构建不同小麦2A染色体代换系，通过分析、研究不同小麦2A染色体代换系之间的性状差异，可以评价不同小麦2A染色体功能，而且，根据育种目标，选用不同的2A染色体系进行杂交，从其后代中选用符合设计育种目标的优良单株，实现有目的地选育小麦新品种的目的，对提高小麦育种效率具有积极的意义。
附图说明
图1为本发明的小麦突变体dms(其中，Zhoumai 18表示周麦18；T表示高株小麦；M表示中株小麦；D表示突变体dms；右侧标尺为0.3m)。
图2为本发明小麦突变体dms的花粉活性检测(其中，Zhoumai 18表示周麦18；T表示高株小麦；M表示中株小麦；D表示突变体dms)。
图3为本发明小麦突变体dms的混池RNA测序SNP标记关联分析。图中，纵坐标：ED值(Euclidean distance)；横坐标：小麦染色体编号(A、B、D组，每个基因组7对染色体)；图中圆点代表在正常植株和dms突变体两个样品中测序获得的SNP(单核苷酸多态)位点。最多、ED值最大的多态SNP位点集中在2A染色体上，表明突变发生在2A染色体。
图4为小麦突变体dms杂交后代中高株小麦染色体高分辨图(由图可知，高株小麦42条染色体均正常)。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明，但并不限制本发明的范围。
实施例1：
一种构建小麦2A染色体代换系的方法，包括以下步骤：
(1)以突变体dms为母本，以2A染色体结构与周麦18不同的扬麦158为父本，在小麦突变体dms植株穗的颖壳张开时，取父本扬麦158的花粉给小麦突变体dms进行授粉，杂交后，小麦突变体dms所结的种子为F1代种子；
(2)将F1代以株距10cm进行种植，F1代植株自交，得到F2代种子；
(3)将F2代以株距10cm进行种植，F2代植株发生性状分离，出现高株、中株和矮株三种株高的小麦；所述高株小麦的株高为75-85cm，所述中株小麦的株高为45-55cm，所述矮株小麦的株高为20-30cm；F2代植株中分离得到的高株小麦即为扬麦158的2A染色体代换了周麦18的2A染色体的小麦2A染色体代换系。
实施例2：
一种构建小麦2A染色体代换系的方法，包括以下步骤：
(1)以突变体dms为母本，以2A染色体结构与周麦18不同的扬麦158为父本，在小麦突变体dms植株穗的颖壳张开时，取父本扬麦158的花粉给小麦突变体dms进行授粉，杂交后，小麦突变体dms所结的种子为F1代种子；
(2)将F1代以株距10cm进行种植，F1代植株自交，得到F2代种子；
(3)将F2代以株距10cm进行种植，F2代植株发生性状分离，出现高株、中株和矮株三种株高的小麦；所述高株小麦的株高为75-85cm，所述中株小麦的株高为45-55cm，所述矮株小麦的株高为20-30cm；
(4)以分离得到的高株小麦为父本，以小麦突变体dms为母本，进行回交，得到BC1F1代种子；种植BC1F1代，BC1F1代植株自交，得到BC1F2代种子；种植BC1F2代，BC1F2代植株发生性状分离，出现高株、中株和矮株三种株高的小麦，所述高株小麦的株高为75-85cm，所述中株小麦的株高为45-55cm，所述矮株小麦的株高为20-30cm；
(5)经过步骤(4)处理后分离得到的高株小麦即为扬麦158的2A染色体代换了周麦18的2A染色体的小麦2A染色体代换系，标注为“周麦182A扬麦158”。
此外，为了进一步提高小麦2A染色体代换系遗传背景与周麦18的一致性，可以进行多次回交(回交操作步骤参见步骤4)，即步骤(4)重复进行多次；经3-5次回交处理后分离得到的高株小麦即为遗传背景与周麦18的一致性为97％以上的小麦2A染色体代换系。
实施例3：
一种构建小麦2A染色体代换系的方法，包括以下步骤：
(1)以突变体dms为母本，以2A染色体结构与周麦18不同的扬麦11(扬麦11携带的是“2A-5”类型的2A染色体)为父本，在小麦突变体dms植株穗的颖壳张开时，取父本扬麦11的花粉给小麦突变体dms进行授粉，杂交后，小麦突变体dms所结的种子为F1代种子；
(2)将F1代以株距10cm进行种植，F1代植株自交，得到F2代种子；
(3)将F2代以株距10cm进行种植，F2代植株发生性状分离，出现高株、中株和矮株三种株高的小麦；所述高株小麦的株高为75-85cm，所述中株小麦的株高为45-55cm，所述矮株小麦的株高为20-30cm；F2代植株中分离得到的高株小麦即为扬麦11的2A染色体代换了周麦18的2A染色体的小麦2A染色体代换系。
实施例4：
一种构建小麦2A染色体代换系的方法，包括以下步骤：
(1)以突变体dms为母本，以2A染色体结构与周麦18不同的扬麦11(扬麦11携带的是“2A-5”类型的2A染色体)为父本，在小麦突变体dms植株穗的颖壳张开时，取父本扬麦11的花粉给小麦突变体dms进行授粉，杂交后，小麦突变体dms所结的种子为F1代种子；
(2)将F1代以株距10cm进行种植，F1代植株自交，得到F2代种子；
(3)将F2代以株距10cm进行种植，F2代植株发生性状分离，出现高株、中株和矮株三种株高的小麦；所述高株小麦的株高为75-85cm，所述中株小麦的株高为45-55cm，所述矮株小麦的株高为20-30cm；
(4)以分离得到的高株小麦为父本，以小麦突变体dms为母本，进行回交，得到BC1F1代种子；种植BC1F1代，BC1F1代自交，得到BC1F2代种子；种植BC1F2代，BC1F2代植株发生性状分离，出现高株、中株和矮株三种株高的小麦，所述高株小麦的株高为75-85cm，所述中株小麦的株高为45-55cm，所述矮株小麦的株高为20-30cm；
(5)经过步骤(4)处理后分离得到的高株小麦即为扬麦11的2A染色体代换了周麦18的2A染色体的染色体代换系，标示为“周麦182A扬麦11”。“周麦182A扬麦11”的农艺性状与周麦18类似，其差异主要由2A染色体的不同产生。
此外，为了进一步提高小麦2A染色体代换系遗传背景与周麦18的一致性，可以进行多次回交(回交操作步骤参见步骤4)，即步骤(4)重复进行多次；经3-5次回交处理后分离得到的高株小麦即为遗传背景与周麦18的一致性为97％以上的小麦2A染色体代换系。
以上实施例仅用以说明本发明的技术实施方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，但是，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种构建小麦 2A 染色体代换系的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以小麦突变体 dms 为母本，以 2A 染色体结构与周麦 18 不同的小麦为父本，在小麦突变体 dms 植株穗的颖壳张开时，取父本小麦的花粉给小麦突变体 dms 进行授粉，杂交后，小麦突变体 dms 所结的种子为 F1 代种子；
（2）种植 F1 代，F1 代植株自交，得到 F2 代种子；
（3）种植 F2 代，F2 代植株发生性状分离，出现高株、中株和矮株三种株高的小麦；所述高株小麦即为小麦 2A 染色体代换系；其中，所述高株小麦的株高为75-85cm，所述中株小麦的株高为 45-55cm，所述矮株小麦的株高为 20-30cm。
2.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，F1 代小麦种植的株距为10-30cm。
3.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，F2 代小麦种植的株距为10-30cm。
4.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，为了得到遗传背景与周麦 18 一致性大于等于 97%的小麦 2A 染色体代换系，所述方法还包括以下步骤：以 F2 代植株中的高株小麦为父本，以小麦突变体 dms 为母本，进行回交；经3-5次回交处理，分离得到的遗传背景与周麦 18 一致性大于等于97%的高株小麦为小麦 2A 染色体代换系。
5.根据权利要求 4 所述的方法，其特征在于，所述回交的步骤如下：
a.以分离得到的高株小麦为父本，以小麦突变体 dms 为母本，进行回交，得到
BC1F1 代种子；
b. 种植 BC1F1 代，BC1F1 代植株自交，得到 BC1F2 代种子；
c. 种植 BC1F2 代，BC1F2 代植株发生性状分离，出现高株、中株和矮株三种株高的小麦，所述高株小麦的株高为75-85cm，所述中株小麦的株高为45-55cm，所述矮株小麦的株高为 20-30cm，保存BC1F2 代植株中的高株小麦。
CN201810042821.XA 2018-01-17 2018-01-17 一种构建小麦2a染色体代换系的方法 Active CN108207616B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810042821.XA CN108207616B (zh) 2018-01-17 2018-01-17 一种构建小麦2a染色体代换系的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810042821.XA CN108207616B (zh) 2018-01-17 2018-01-17 一种构建小麦2a染色体代换系的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108207616A CN108207616A (zh) 2018-06-29
CN108207616B true CN108207616B (zh) 2021-04-30

Family

ID=62641974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810042821.XA Active CN108207616B (zh) 2018-01-17 2018-01-17 一种构建小麦2a染色体代换系的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108207616B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1559190A (zh) * 2004-03-01 2005-01-05 西北农林科技大学 一种利用莫迦小麦选育小麦温度敏感不育系的方法
CN101611694A (zh) * 2008-06-23 2009-12-30 沈天民 小麦-黑麦1bl/1rs易位系的选育方法
CN102719474A (zh) * 2012-07-06 2012-10-10 首都师范大学 一种改良小麦品质的方法
CN104521743A (zh) * 2014-09-16 2015-04-22 扬州大学 一种高抗白粉病、短果把、厚果肉黄瓜染色体单片段代换系的培育方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102668969A (zh) * 2012-01-15 2012-09-19 河南科技大学 一种高温不育型小麦光温敏核不育系的选育方法
CN103975845B (zh) * 2014-05-09 2016-08-17 中国农业科学院棉花研究所 一种选育高产、超高产多抗小麦的方法
CN105671041B (zh) * 2016-03-21 2017-02-01 新疆农垦科学院 三系杂交小麦种子纯度分子标记及其引物对和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1559190A (zh) * 2004-03-01 2005-01-05 西北农林科技大学 一种利用莫迦小麦选育小麦温度敏感不育系的方法
CN101611694A (zh) * 2008-06-23 2009-12-30 沈天民 小麦-黑麦1bl/1rs易位系的选育方法
CN102719474A (zh) * 2012-07-06 2012-10-10 首都师范大学 一种改良小麦品质的方法
CN104521743A (zh) * 2014-09-16 2015-04-22 扬州大学 一种高抗白粉病、短果把、厚果肉黄瓜染色体单片段代换系的培育方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
小麦矮化、多雌蕊、不育新突变体的形态和遗传分析;沈椿才等;《河南农业大学学报》;20141015;第48卷(第05期);第535页摘要、第537页表1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108207616A (zh) 2018-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Inheritance of long staple fiber quality traits of Gossypium barbadense in G. hirsutum background using CSILs
US20240018606A1 (en) New native clubroot resistance in rapeseed brassica napus
US20240093224A1 (en) Maize plants with improved disease resistance
CN107177667B (zh) 小麦穗密度qtl连锁的hrm分子标记及其应用
US20150074858A1 (en) Lolium multiflorum line inducing genome loss
Kurniasih et al. Characterization of Indonesian pigmented rice (Oryza sativa) based on morphology and Single Nucleotide Polymorphisms
Van Dijk et al. An apomixis-gene’s view on dandelions
CN108207616B (zh) 一种构建小麦2a染色体代换系的方法
Chèvre et al. Cytogenetics, a science linking genomics and breeding: the Brassica model
CN111172309B (zh) 与矮杆基因紧密连锁的分子标记及其应用
JP2023540218A (ja) 新規病害耐性スイカ植物
WO2000007434A1 (en) Novel genetic materials for transmission into maize
CN106636425B (zh) 水稻紫叶基因pl1的分子标记及其鉴定方法和应用
Kumar et al. Genetic improvement of sugarcane through conventional and molecular approaches
CN114438251B (zh) 鉴定油菜和萝卜杂交种真实性的引物组合及其应用
Meng et al. A complete set of monosomic alien addition lines developed from Gossypium anomalum in a Gossypium hirsutum background: genotypic and phenotypic characterization
Banga et al. An alternate procedure for resynthesis of Brassica juncea
Zhao et al. Downregulation of the expression of subgenomic chromosome A7 genes promotes plant height in resynthesized allopolyploid Brassica napus
JP7357173B1 (ja) すすかび病抵抗性トマト植物
CN110419441B (zh) 一种提高两系杂交早籼稻单穗总粒数的方法
CN111549168B (zh) 鉴定与纤维强度有关的瑟伯氏棉渐渗片段的成套引物及应用
Sattler Cytogenomics in Coffea L.
CN115927313A (zh) 一种GhDMP8基因作为靶点在提高棉花母本单倍体诱导率中的应用
Evans et al. Genome analysis and its manipulation in Lolium
CN118048477A (zh) 一种结合普通油茶苗性状的高产分子标记及育种方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant