小麦TILLING群体及近饱和突变基因库的建立

【作者】 赵吉强； 陈磊； 姜丽君； 张立培； 宋建成；

【机构】 烟台大学生命科学学院； 烟台吉恩生物科技有限公司；

【摘要】 随着基因组学研究技术的日臻成熟和基因组图谱的不断完善,反向遗传学已逐渐成为小麦功能基因组学研究的主要手段。Targeted Induced Local Lesions in Genomes （TILLING）技术作为一种全新的反向遗传学研究方法,在突变位点的创造与检测方面具有高通量、低成本等优点,近年来已在小麦等多种作物的功能基因组学研究、种质资源创新及品种改良方面得到广泛应用。然而,初始的TILLING程序一般利用CELⅠ酶酶切等方法进行突变位点的筛选鉴定,存在检测通量低、技术环节复杂和成本高等障碍,难以对任意目标基因进行快速高通量筛选鉴定。尽管基于全基因组测序技术的高通量TILLING突变体检测策略在拟南芥及水稻等小基因组物种上得到了成功的应用,但对于基因组庞大的小麦,全基因组测序技术当前乃至今后较长时期内仍难以作为TILLING突变基因的主要筛选检测手段。外显子序列仅占高等生物基因组的1-2%,而人类80-90%的遗传疾病是由外显子区域的基因序列变异所造成的。全外显子捕获测序已作为快速、高效、低成本的技术策略在人类遗传疾病检测方面得到迅猛发展和广泛应用。美国UC-Davis和英国John Innes小麦团队合作采用全外显子捕获测序技术,于2017年构建了全球首个小麦突变基因库。迄今尚未见其他成功报道。本研究以近10年来黄淮小麦主产区推广面积最大的小麦品种济麦22号为载体,构建了含有3200多个M₂突变系的TILLING群体,重要表型分离鉴定工作已进行到M₄-M₅代。采用合作单位最新设计的覆盖16万个小麦基因的260 Mb外显子捕获探针,对1000个重要表型来源的M2突变系进行全外显子捕获测序和突变位点分析,建立具有线上查询功能、涵盖99%小麦基因的近饱和突变基因库。并对重要突变基因进行分子标记设计及多位点聚合,培育集多个有益基因为一体、可用于小麦分子育种和常规育种的优良分子模块资源。源源不断地为全国小麦基因组研究及品种改良提供目标基因突变系和优良种质资源。现已在11万个以上小麦基因的外显子区域获得多个missense和nonsense有效突变位点,并已开放突变位点的线上查询功能。详情请参见www.ytjebc.com。更多还原