突破！利用小孢子技术创制大麦纯合诱变群体

以下文章来源于aBIOTECH ，作者Yang P

理化诱变是创制遗传资源、加速基础研究与育种应用的重要技术手段。采用种子理化诱变处理产生的早期世代材料通常为杂合型，这些杂合突变体存在表型分离、难以用于复杂性状或隐性性状的表型鉴定，获得其纯合突变体需要多代自交、费时费力，研究纯合诱变群体的创制方法具有重要意义。

近日，上海市农业科学院生物技术研究所刘成洪团队与中国农业科学院作物科学研究所杨平团队合作在aBIOTECH上发表了题为"Generating homozygous mutant populations of barley microspores by ethyl methanesulfonate treatment" （点击题目或图片查看全文）的研究论文。

该研究将小孢子培养技术和化学诱变技术结合，对“花30”、“哈铁系（HTX）”等两种大麦品种/品系进行小孢子提取和化学诱变处理，评估了诱变剂浓度对愈伤组织诱导率、再生植株数量、存活植株数量和白化植株数量（图1），发现两者在愈伤组织诱导率方面差异不显著，“花30”的植株再生率远高于“哈铁系”，表明小孢子诱变培养具有基因型依赖性。

随着EMS处理浓度增加，愈伤组织诱导率降低、愈伤组织变小、白化植株数量增加。通过全基因组测序比较不同诱变剂浓度下种子处理、小孢子培养等两种方法获得的突变体的突变频率，发现突变频率与诱变剂浓度显著正相关，种子处理得到的突变体的突变频率显著高于小孢子培养（图2）。值得注意的是，小孢子培养突变体检测出G-to-A、C-to-T的EMS典型突变，也检测出较高比例的非典型突变，可能原因是小孢子组织培养过程产生了体细胞变异。

综上所述，本研究通过EMS处理小孢子在大麦中创制了突变双单倍体（DH）群体，证实了该方法体系的有效性并获得了1972个纯合突变体系，通过评估了不同品种、不同诱变剂浓度对植物再生效率和突变频率的影响，为后续诱变技术体系的持续优化和诱变群体创制奠定了理论基础。

该研究得到了国家大麦青稞现代农业产业技术体系、上海市农业科学院卓越团队建设计划和中国农业科学院科技创新工程资助。上海市农科院生物所黄琳丽博士和中国农科院作科所博士生高广奇为本文共同第一作者，中国农科院作科所杨平研究员和上海农科院生物所刘成洪研究员为共同通讯作者。中国农科院作科所蒋枞璁副研究员、贺强博士，上海市农科院生物所郭桂梅、宗营杰参与了本研究工作。

作者简介

杨平，中国农业科学院作物科学研究所研究员，博士生导师，大麦基因资源创新研究组组长。入选中国农业科学院青年英才计划和人社部高层次留学人才回国资助计划。主持和参加国家自然科学基金、国家重点研发计划、中德合作交流项目、中国农业科学院科技创新工程等科研项目十余项，主要从事麦类作物种质资源创新利用研究，以通讯作者或第一作者（含并列）在PNAS, New Phytologist, Plant Biotechnology Journal, Plant Communications, Plant Journal, Theoretical and Applied Genetics等期刊发表研究论文近30篇，授权国际/国内发明专利5项。

刘成洪，上海市农业科学院生物技术研究所研究员，硕士生导师，国家大麦青稞产业技术体系育种技术与方法岗位科学家、上海市农业科学院“作物小孢子高效育种技术及功能研发”卓越团队首席科学家，主要从事麦类作物遗传育种及功能开发研究，涉及大麦青稞等作物小孢子单倍体高效育种技术研发、耐逆抗病与营养功能型特色种质创制及食药同源作物营养功能开发利用等研究领域，主持或参与国家、省市级科研项目20余项，主笔或通讯发表论文40余篇（SCI收录近20篇），获授权发明专利10余项（第一发明2项），主持获得上海市科技进步二等奖1项，入选2021年闵行领军人才。

转自：“iPlants”微信公众号

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