aBIOTECH | 上海市农科院生物所与中国农科院作科所利用小孢子技术创制大麦纯合诱变群体

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。

图1 EMS浓度和不同基因型对小孢子胚胎发生和植株再生的影响

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。

图2 通过全基因组重测序检测诱变植株突变类型与突变频率

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。

阅读原文：https://link.springer.com/article/10.1007/s42994-023-00108-6