基于EMS双诱变策略创制小麦AHAS非经典突变系及其咪唑啉酮类除草剂抗性机制初探

《BMC Genomics》：Development of novel imazamox tolerant wheat lines via combined in vivo and in vitro EMS mutagenesis

　　

摘要

赋予咪唑啉酮类除草剂抗性的乙酰乳酸合酶（AHAS）突变通常发生在小麦的保守氨基酸位点（Ala122、Ser653）。本研究采用两种互补的方法进行甲基磺酸乙酯（EMS）诱变：体内种子处理（50,000粒M?种子）和体外愈伤组织诱变（126,000个愈伤组织），以创制新型AHAS抗性小麦系。通过M?至M?世代的多阶段选择，采用萌发期和叶面喷施除草剂处理，筛选出四个稳定的突变系：ML-1、ML-2、ML-3（种子衍生）和InVitML-1（体外衍生）。对1,123 bp AHAS片段的Sanger测序鉴定出五个不同的SNP：第502位的G→A、第1075位的T→C、第11位的T→A、第386位的A→T，以及第1119–1120位罕见的相邻双替换（T→C，C→T）。值得注意的是，所有五个突变均位于经典热点区域（Ala122、Pro197、Ala205、Trp574、Ser653）之外，提示AHAS耐受性可能涉及其他结构机制。Bradford法显示，在烟嘧磺隆胁迫下，突变系维持的AHAS蛋白浓度为4.60–4.93 μg/mL，而敏感对照为1.97 μg/mL，与靶标位点抗性相符。突变谱主要表现为G:C→A:T的转换，符合EMS诱变的预期，证实了化学诱变剂的特征。这些结果提供了初步的强有力证据，表明非经典AHAS突变可以在多倍体小麦中赋予除草剂耐受性，扩展了已知的咪唑啉酮抗性遗传基础，并展示了双诱变策略在创制新型非转基因作物改良等位基因资源方面的有效性。

图形摘要