X射线介导的孤立微孢子诱变：一种用于小麦（Triticum aestivum L.）耐盐品系培育的系统

《Plant Methods》：X-ray-mediated isolated microspore mutagenesis: a system for salt-tolerant line development in wheat (Triticum aestivum L.)

　　

摘要

背景

建立小麦微孢子的体外诱变和耐盐性筛选技术体系对于加速突变后代的纯合稳定、创造新型耐盐小麦种质以及有效利用盐碱地具有重要意义。由于小麦微孢子体外培养存在技术限制，目前尚未有将小麦微孢子培养与体外诱变和盐胁迫筛选相结合的研究报道。基于先前建立的基因型依赖性小麦微孢子培养体系，我们的实验室开发了一种整合了基于微孢子的X射线诱变和盐胁迫筛选的技术体系，从而为加速耐盐小麦种质的培育提供了新的技术途径。

结果

为了确定最佳的X射线辐照剂量，将Shi 4185和HeNong 6425品种的微孢子分别暴露于0、3、5、10和20 Gy的X射线辐射下。Shi 4185和HeNong 6425的LD??值分别为3 Gy和4 Gy。为了确定用于微孢子体外耐盐性筛选的NaCl浓度，在含有不同浓度NaCl的培养基上进行了愈伤组织和分化实验。在诱导培养基中添加51 mM NaCl时，每花药的再生植株数量分别减少了62.95%（Shi 4185）和42.76%（HeNong 6425）；而在分化培养基中添加85 mM NaCl时，再生植株数量分别减少了46.65%（Shi 4185）和44.02%（HeNong 6425）。将Shi 4185和HeNong 6425的微孢子进行3 Gy的X射线辐照后，在诱导（51 mM NaCl）和分化（85 mM NaCl）阶段进行了耐盐性筛选。在这种双重盐胁迫处理下，与未处理对照组相比，Shi 4185和HeNong 6425每花药的再生植株数量分别减少了84.82%和81.60%。最终从Shi 4185和HeNong 6425中获得了68条和33条二倍体（DH）系。通过发芽期、幼苗期以及5 dS/m盐碱田条件下的耐盐性评估，从Shi 4185中获得了15条耐盐系，从HeNong 6425中获得了2条耐盐系，其单株产量分别比野生型提高了56.54%-105.81%和54.01%-56.07%。对5条耐盐Shi 4185 DH系的外显子组进行测序后发现，这些系中的SNP和InDel突变位点数量高于未经过诱变和盐胁迫处理的再生系；在342 mM NaCl胁迫下，这5条系中的耐盐基因、TaPDI和的表达水平显著高于野生型Shi 4185。

结论

本研究建立的结合微孢子培养、X射线辐照和体外盐胁迫筛选的综合技术体系为新型耐盐小麦种质的培育提供了技术支持。