中国农业科学院作科所构建大麦地方品种突变体库与TILLING技术平台

　　近日，中国农业科学院作物科学研究所小麦大麦优异种质资源发掘与创新利用创新团队联合中德多家科研单位，合作构建了中国大麦地方品种“哈铁系”的化学诱变突变体库，并建立了基于扩增子测序的经济高效鉴定基因组局部诱导突变技术（TILLING突变体筛选技术）。相关研究成果3月12日在线发表于学术期刊《植物通讯Plant Communications》。

 

　　据杨平研究员介绍，理化诱变是创制遗传变异的经典方法，与基因编辑技术可以优势互补，在种质创新、遗传育种和新基因发掘等方面发挥了重要作用。甲基磺酸乙酯（EMS）化学诱变可产生鸟嘌呤到腺嘌呤或胞嘧啶到胸腺嘧啶的碱基转换，多数引起编码蛋白质的氨基酸替换，少数可造成蛋白翻译提前终止或编码框位移。据国际原子能机构统计数据显示，理化诱变选育的植物新品种超过3300个，涉及214个物种。

 

　　“哈铁系”是兼有欧亚混合血缘的我国东北地区大麦地方品种，其成熟后期全株变黑。该团队采用不同EMS浓度处理构建了一个诱变群体，包含8,525份诱变二代单株及其产生的诱变三代种子，并测序构建了“哈铁系”染色体水平的高质量参考基因组。随后，利用分子生物学和基因组学技术，建立了一套经济高效的突变体筛选系统，可从64倍或144倍DNA样品混池中鉴定出目标基因的突变位点，准确率高达90.48%。进一步实验表明，该诱变群体的突变频率为1.5-4.1个突变位点/兆碱基，高于国外已报道的多个啤酒大麦诱变群体。针对单个目标基因或突变体，研究者开展了基因功能验证与突变基因快速克隆研究，证实了该套资源在大麦正向与反向遗传学研究中的利用价值。值得一提的是，利用此TILLING技术和5184个诱变二代单株，作科所已对十余家科研院所提供的数十个目标基因开展了突变体筛选服务，可获得21个突变体/1500碱基目标片段。该研究平台的建立将为我国大麦种质创新、新基因发掘和功能研究提供有力支撑。

 

　　该研究由中国农业科学院作物科学研究所、四川农业大学、德国莱布尼茨植物遗传与作物育种研究所（IPK）、中国科学院植物研究所和德国亥姆霍兹慕尼黑中心等多家单位协作完成。作科所杨平研究员和IPK研究所Martin Mascher研究员为共同通讯作者，蒋枞璁副研究员、已毕业硕士生雷淼淼、博士生高广奇和IPK研究所郭钰博士为共同第一作者。研究得到国家重点研发计划和中国农业科学院科技创新工程等项目支持。

 

　　原文链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100317