一种基因突变素材中纯合突变种子的筛选方法及筛选系统

摘要

本发明提供一种基因突变素材中纯合突变种子的筛选方法及筛选系统，属于烟草育苗领域。纯合突变种子的筛选方法为：S1：查询待筛选的突变素材的保存信息；S2：筛选出未点种的种子；S3：去除未基因突变的种子，筛选出未点种的已基因突变的种子；S4：筛选出未点种的已基因突变的纯合体种子；S5：在所述纯合突变种子中筛选出具有特定基因的种子。该筛选方法能根据要求有效地筛选出特定基因种子；同时采用筛选系统可快速高效，准确的筛选出种子。包括种子保存信息库模块，种子查询模块，未点种种子的筛选模块，已基因突变种子的筛选模块，纯合体突变种子的筛选模块，特定基因种子的筛选模块。

说明书

技术领域

本发明属于烟草育苗领域，具体涉及一种基因突变素材中纯合突变种子的筛选方法及筛选系统。

背景技术

突变体是某个性状发生可遗传突变或某个基因发生突变的材料，可通过自发突变和诱发突变获得。自发突变是指在自然环境下发生遗传变异或突变，但突变率较低，一般不超过0.1%。烟草超大型突变体就是自发突变。诱发突变是通过人为的干预，采用物理、化学和生物的手段，使个体DNA 在短时间内产生大量变异，具有较高突变率，可达3%左右。大量突变体的创制主要依靠诱发突变方法。

随着突变技术的成熟，逐渐产生成千上万的突变素材，每个突变素材对应不同的基因类型，因此需要从成千上万个突变素材中筛选纯合突变种子用于下一步点种，以获得纯合突变的植株来满足科研要求，采用人工筛选的方式具有较大的难度，不仅需要大量人力劳动，而且筛选过程中易出错，且效率低。

综上，提出一种高效、快速、错误率低的技术方案用于纯合突变植株种子筛选方法，用以满足基因突变植株盆栽扩繁种植的的需要。

发明的内容

在烟草植株的突变体中，对进行基因突变的亲本代称为亲本植株（M0代），对M0代进行扩繁种植得到扩繁一代（M1代），对M1代进行扩繁种植得到扩繁二代（M2代），以此类推，这个过程得到的突变植株称为突变素材，突变过程中并不能保证所有的突变对象百分百得到遗传修饰，对于M0、M1或M2代没有实现遗传修饰的个体称为“未基因突变的种子”，实现遗传修饰的个体称为“已基因突变的种子”；通常在进行后续实验过程之前会对所有的基因突变素材进行基因信息的检测，并将该基因信息进行记录与保存，以供后续的研究与分析。

将得到的M0、M1或M2代进行漂浮育苗种植培育的这个过程称为“点种”，在具体的实验过程中会根据需要对M0、M1或M2代进行点种，通常已经“点种”后的植株已经完成了对该植株的实验研究，后续实验中则会选择其他“未点种”的植株进行研究。

为了后续的实验研究，通常会将突变素材中已经“点种”的种子去除，从“未点种”的种子中筛选合适的用于后续实验。

由于纯合体突变种子的后代不会发生性状分离，具有稳定的性状表达，便于研究与分析，会在“未点种”的种子中筛选出纯合体突变种子。

为了实验的目的，例如研究新的突变基因对突变种子的性状表达，可能会需要研究的种子中不含有曾经已经实验过的某些基因突变信息，此时，由于已经“点种”的种子代表了已经进行过实验的对象，则若当前需要研究的已基因突变的种子的突变基因中不含有已经“点种”的种子的突变基因信息，说明当前需要研究的已基因突变的种子具有新的突变基因；与已经“点种”的种子进行比对，若纯合体的纯合突变的突变种子的突变基因中无与已经“点种”的种子相同的突变基因，则代表纯合体的纯合突变的突变植株中未含有已经实验过的突变基因信息，将该类种子称为“新突变基因种子”，以新突变基因种子进行后续的实验，来满足实验目的。

为实现上述目的，本发明提供一种基因突变素材中纯合突变种子的筛选方法，为突变素材扩繁种植过程筛选纯合突变种子提供高效、快速、错误率极低的技术方案。所述基因突变素材中纯合突变种子的筛选方法包括以下步骤：

S1：查询待筛选的突变素材的保存信息，所述保存信息包括种子是否点种、是否突变、突变纯杂合情况；

S2：根据是否点种的信息，在所述待筛选的基因突变素材中，筛选出未点种的种子；

S3：根据是否具有突变基因的信息，在所述未点种的种子中，去除未基因突变的种子，筛选出未点种的已基因突变的种子；

S4：根据突变纯杂合情况的信息，在所述未点种的已基因突变的种子中，筛选出未点种的已基因突变的纯合体种子；

S5：根据突变基因的信息，在所述纯合突变种子中筛选出具有特定基因的种子。

本发明较优的技术方案：在所述步骤S5中，所述特定基因的种子筛选过程为，将纯合突变种子的突变基因与已经点种的种子突变基因比对，在纯合突变种子中筛选出纯合突变种子突变基因中不含有已经点种的种子突变基因的新突变基因种子。

在烟草植株的基因突变实验中，通常会研究不同的突变基因对烟草的性状表达情况，以培育出性状优良的烟草，对于前期已经研究过的突变基因，在后续的实验过程中可能会需要去除掉这些已经研究过的突变基因，以实现对新的突变基因的研究，因此需要保证筛选出的种子中不含有在前期实验过程中已经出现过的突变基因信息，基于此，将纯合突变种子的突变基因与已“点种”的种子的突变基因信息进行比对，去除掉含有已“点种”种子突变基因信息的种子，得到还未实验过的突变基因的种子。

在烟草植株中，基因突变技术可用于改造烟草的性状表达，培植出性状优良烟草，在烟草的基因突变实验中，根据研究的需要会对大量的烟草进行基因突变实验，实验过程中会形成大量的数据记录，在实验数据分析的过程中可能需要在海量的数据中进行筛选，筛选出有价值的对象进行分析或处理，随着长期的研究，这个过程产生出数以万计的数据信息，使得数据分析存在难度大，效率低的问题，因此采用信息化管理系统有以有效地对数据进行收集，管理，以及根据需要筛选出需要的内容，大大降低劳动力，以及数据分析的准确性。

基于此，本发明还提供一种基因突变素材中纯合突变种子的筛选系统，用于快速的在海量的基因突变素材中筛选出纯合突变种子，该筛选系统包括：

种子保存信息库模块，用于对基因突变素材信息进行录入并保存，所述种子保存信息库模块具有已点种种子基因信息库和基因突变种子信息库，所述已点种种子基因信息库用于录入已点种的种子信息，所述已基因突变种子信息库用于录入已基因突变种子的基因突变信息；

种子查询模块，用于获取需要的所述种子保存信息库模块中的种子；

未点种种子的筛选模块，用于在选择的种子中筛选未点种的种子；

已基因突变种子的筛选模块，用于在所述未点种的种子中筛选出具有基因突变信息的种子；

纯合体突变种子的筛选模块，用于在所述已基因突变种子中筛选具有纯合体信息的种子；

特定基因种子的筛选模块，用于在所述纯合突变种子中筛选出具有特定基因的种子。例如该特定基因可以是不含有已点种种子突变基因信息的新突变基因，特定基因种子具体为是在纯合突变的种子中筛选出不含有出现在已点种种子基因信息库中的具有新突变信息的种子。

本发明较优的技术方案：所述种子查询模块可根据特征信息来查询需要的种子。

本发明较优的技术方案：所述特征信息包括时间信息、基因信息、点种信息。

本发明较优的技术方案：所述未点种种子的筛选模块中，通过在所述需要的种子中扣除所述已点种种子基因信息库中的种子，得到未点种的种子。

本发明较优的技术方案：所述已基因突变种子的筛选模块中，通过对比所述已基因突变种子信息库中种子的基因突变信息，在所述未点种的种子中去除掉未基因突变的种子，得到未点种的种子中已发生基因突变的种子。

本发明较优的技术方案：所述纯合体突变种子的筛选模块中，根据纯合体突变信息与杂合体突变信息，在所述已基因突变种子中去除掉具有所述杂合体突变信息的种子，得到所述纯合体突变种子。

本发明较优的技术方案：所述筛选系统还包括筛选计划制定模块与筛选结果审核模块，所述筛选计划制定模块用于执行人员写入计划书，并将任务要求及时下发，筛选任务完成后，执行人员对比筛选结果与计划书，查询筛选任务是否按计划进行。

本发明的有益效果：

1、在研究基因的功能过程中，需要挑选纯合突变的素材进行种植试验，本实验方法可进行特定基因的纯合突变素材筛选，方便快速，为科研人员节省大量的数据筛选工作。

2、随着突变体素材的不断创制，逐渐产生成千上万的突变素材，每个突变素材对应不同的基因类型，从中筛选出纯合突变种子用于下一步点种的难度越来越大，本方法中的纯合突变种子的筛选系统，具有处理速度快和准确性高的特点，大大节省人力劳动，缩短实验分析周期，可在短时间内从几万份突变素材中准确挑选出纯合突变植株。

附图说明

图1为一种基因突变素材中纯合突变种子的筛选方法流程图；

图2为一种基因突变素材中纯合突变种子的筛选系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但实施例并不是对本发明技术方案的限定。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可借鉴本发明内容，适当改变结构、工艺条件等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在本发明的范围之内。

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

在烟草植株的基因突变实验中，形成了大量有关种子的信息，这些信息包括种子是否点种、是否具有突变基因、突变纯杂合情况、是否具有标签、种子编号、靶向基因名称、基因型等内容，基于本发明提供的一种基因突变素材中纯合突变种子的筛选系统，将每一次实验的种子信息录入种子保存信息库模块中，这些种子包括已点种的种子与未点种的种子信息，其中，若种子已经被点种，则在已点种种子基因信息库中记录该点种的种子信息，根据种子的突变基因是否突变成功（即是否具有突变基因），在已基因突变种子信息库中记录具有突变基因的种子信息；根据长期的实验积累，在种子保存信息库模块中保存有大量的种子信息。

例如，在一次具体的筛选实验中，需要在种子保存信息库中筛选一类种子，以研究具有新突变基因的种子对植株性状的表达，该类种子是要求在种子保存信息库中未点种、具有基因突变信息、突变基因为纯合体、纯合突变信息，且具有的突变基因中不含有已经点种的种子突变基因的新突变基因种子，一方面是为了对新的基因突变种子的植株性状进行研究。为了实现该目的，在种子保存信息库中海量的种子中得到该类种子，采用下列步骤。

在种子保存信息库中查询出所有种子，一共查询到种子4000份；

以这4000份种子为基础，在未点种种子的筛选模块中，在4000份种子中扣除记录在已点种种子基因信息库中的种子，由此得到未点种的种子，其中，已点种种子基因信息库中已经点种的种子共计2000份，则未点种的种子2000份；

以这2000份种子为基础，在已基因突变种子的筛选模块中，在2000份种子中扣除未记录在已基因突变种子信息库中的种子，即保留既出现在该2000份种子中，又出现在已基因突变种子信息库中的种子，由此得到已基因突变的种子，则未点种的、已基因突变的种子有1000份；

以这1000份份种子为基础，在纯合体突变种子的筛选模块中，根据纯杂合体信息，在1000份种子中筛选出具有纯合体信息的种子，由此得到未点种的、已基因突变、纯合子突变的种子，该种子为200份；

以这200份种子为基础，在特定基因种子的筛选模块中，根据已点种种子基因信息库中的已点种种子的基因信息，该200份种子的突变基因信息中不含有 已点种种子的突变基因信息的为具有特定基因的种子，该具有特定基因的种子可认定为具有新突变基因的种子，该具有新突变基因的种子为50份。将该50份种子用于后续的实验目的。

在进行筛选之前，实验室的执行人员根据实验的需要预先设计了筛选计划， 该一种基因突变素材中纯合突变种子的筛选系统还包括筛选计划制定模块与筛选结果审核模块，在筛选计划制定模块中将预先制定的计划书录入保存至筛选计划制定模块中，并由该计划启动整个筛选系统，在筛选完毕后，执行人员对比筛选结果与计划书，查询筛选任务是否按计划进行，由此保证筛选结果按照预定计划进行，使得筛选过程不偏离设定目的，筛选的数据准确可靠。

对本发明的实施例进行了示例性说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依据本发明申请范围的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围之内。