CN101423871B - 玉米杂交不亲和基因的分子标记scar/s2055/854及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种玉米杂交不亲和基因的分子标记SCAR/S2055/854,其引物的核酸碱基序列为:正向:5’CAGGTTCCATTGGAACCCTA 3’;反向:5’TCAGACCAATACTCCGGTC 3’;该玉米杂交不亲和基因的分子标记SCAR/S2055/854的检测方法,先进行玉米基因组DNA的提取、RAPD多态性标记分析、PCR扩增、纯化、克隆、测序,将RAPD标记转化为SCAR标记,利用SCAR/S2055/854标记的引物进行PCR反应,通过电泳检测,含Ga基因的个体有854bp的特征带。可用于玉米品种选育,利用其杂交不亲和性,能使玉米品种免受其它玉米花粉的混杂,提高品种的纯度及品质。
Description
技术领域
本发明提供了玉米杂交不亲和基因的分子标记SCAR/S2055/854及其检测方法,属于分子育种领域,用于玉米种质资源的利用及杂交品种的选育。
背景技术
玉米是我国重要的粮食作物,播种面积达2400万公顷。玉米生产中由于外源玉米花粉的污染,导致玉米杂交种或玉米品种的纯度降低,也造成商品玉米的外观品质及理化性能的下降,影响特用玉米生产、玉米精细加工及产业化发展。
为了提高玉米杂交种纯度及玉米品质,需要对玉米进行遗传改良。玉米杂交不亲和性由配子体基因(Gametophyte gene,Ga)控制。携带Ga基因的玉米,其花粉可使其它玉米授精结实,但其它玉米的花粉却不能使它授精结实,能起到防杂保纯、遗传隔离的作用。
杂交不亲和性是一种遗传性状,杂交亲和性与杂交不亲和性的差异是由单基因控制的,为配子体基因控制型(gametophyte gene,Ga)。目前在玉米杂交不亲和性状上的研究比较少,对Ga基因进行分子标记,并进行辅助选择,以及将杂交不亲和性作为玉米杂种优势利用的新途径尚未发现。
发明内容
本发明的目的是要提供一种玉米杂交不亲和基因的分子标记SCAR/S2055/854及其检测方法,用于玉米品种选育,利用其杂交不亲和性,能使玉米品种免受其它玉米花粉的混杂,提高品种的纯度及品质。
首先从种质材料中选育出含有Ga基因的玉米杂交不亲和自交系,并以其为亲本,与甜玉米或糯玉米自交系进行杂交,构建Ga基因的分离群体;对Ga基因进行RAPD或AFLP标记,经过多态性标记片段的克隆和序列分析,设计PCR特异引物,将分子标记转化为SCAR标记。
该玉米杂交不亲和基因的分子标记,其特殊之处在于具有:
SCAR/S2055/854标记,其引物的核酸碱基序列为:
正向:5’CAGGTTCCATTGGAACCCTA 3’
或者具有SCAR/M16P22/303标记,其引物的核酸碱基序列为:
正向:5’GAGTAACACTCAGAATAAGC 3’
反向:5’CATGCAGATTGGCTGCTGCTG 3’
该玉米杂交不亲和基因的分子标记的检测方法,先进行玉米基因组DNA的提取、RAPD和AFLP多态性标记分析、PCR扩增、纯化、克隆、测序,将RAPD标记转化为SCAR标记,利用SCAR/S2055/854标记的引物,其核酸碱基序列为:
正向:5’CAGGTTCCATTGGAACCCTA 3’
反向:5’TCAGACCAATACTCCGGTC 3’
进行PCR反应,通过电泳检测,含Ga基因的个体有854bp的特征带;或者将AFLP标记转化为SCAR标记,利用SCAR/M16P22/303标记的引物,其核酸碱基序列为:
正向:5’GAGTAACACTCAGAATAAGC 3’
反向:5’CATGCAGATTGGCTGCTGCTG 3’
进行PCR反应,通过电泳检测,含Ga基因的个体有303bp的特征带。
首先以携带Ga基因的玉米杂交不亲和自交系为亲本,与甜玉米或糯玉米自交系进行杂交,构建Ga基因的分离群体BC1和F2代;利用混合花粉鉴定法对Ga基因的遗传规律进行研究,结果表明Ga基因为单显性基因,在F2代和BC1代中Ga∶ga的分离比率分别为3∶1和1∶1;提取Ga基因分离群体中的单株及亲本DNA,构建样品集团;
进行RAPD标记分析;从RAPD随机引物中筛选到具有多态性的引物,其序列为5’CCAGACTCCA 3’,检测到的多态性可稳定地重复,差异片段大小为880bp;对RAPD标记片段回收、纯化、克隆和测序;根据测序结果,利用引物设计软件人工设计、合成PCR特异引物,在分离群体上进行单株分析和验证,将RAPD标记转化为SCAR标记;特异引物序列(5’→3’):
正向:CAGGTTCCATTGGAACCCTA
反向:TCAGACCAATACTCCGGTC
标记为:SCAR/S2055/854
利用上述引物在Ga个体和杂合体中可扩增出854bp特征带;标记SCAR/S2055/854
为显性标记,检测结果表明该标记与Ga基因紧密连锁。
或者进行AFLP标记分析,筛选具有多态性的AFLP引物,其引物组合为M16P22,检测到的多态性可稳定地重复,差异片段大小为320bp;对AFLP标记片段回收、纯化、克隆和测序;根据测序结果,利用引物设计软件人工设计、合成PCR特异引物,在分离群体上进行单株分析和验证,将AFLP标记转化为SCAR标记;特异引物序列(5’→3’):
正向:GAGTAACACTCAGAATAAGC
反向:CATGCAGATTGGCTGCTGCTG
标记为:SCAR/M16P22/303
利用上述引物在Ga个体和杂合体中可扩增出303bp特征带;标记SCAR/M16P22/303为显性标记,检测结果表明该标记与Ga基因紧密连锁。
本发明的优点是:本发明成功地将SCAR/S2055/854和SCAR/M16P22/303标记应用于辅助选择育种,结合混合花粉鉴定法,选育出具有杂交不亲和性的糯玉米和甜玉米自交系,其杂交不亲和性可稳定遗传。利用与Ga基因紧密连锁的SCAR标记,对以杂交不亲和自交系为Ga基因供体转育的甜玉米或糯玉米后代进行PCR检测,结合田间鉴定,进行辅助选择。利用该标记能鉴别出转育的材料是否含有Ga基因,从而有效地指导玉米种质改良,加速品种选育进程。
附图说明
图1是利用SCAR/S2055/854标记在Ga自交系和ga自交系间扩增的DNA片段;
图2是利用SCAR/S2055/854标记在分离群体BC1中检测Ga基因;
图3是利用AFLP标记M16P22在分离群体BC1中检测Ga基因;
图4是利用SCAR/M16P22/303引物在Ga自交系和ga自交系间扩增的Ga基因标记;
图5是利用SCAR/M16P22/303标记在分离群体BC1中检测Ga基因;
图6是利用SCAR/S2055/854标记在后代群体中检测Ga基因;
图7是利用SCAR/M16P22/303标记在后代群体中检测Ga基因。
图中:G-Ga个体,g-ga个体,图2、图4、图6、图7中M-DNA分子量标记为(λDNA/EcoR I+HindIII),图3中M-DNA分子量标记(100-bpDNA ladder)。
具体实施方式
1、Ga基因分离群体的构建
以Ga自交系为亲本,与甜玉米自交系或糯玉米自交系进行杂交,经过自交和回交构建Ga基因的分离群体F2代和BC1代。
2、基因组DNA的提取
取3~4g玉米幼嫩叶片加液氮研磨成粉末后置移入10mL离心管中,加5mL 65℃预热的2×CTAB溶液,65℃水浴60min;5000rpm离心10min,移上清液至另一离心管中;加等体积氯仿/异戊醇(24∶1)轻混;5000rpm离心10min,移上清液至另一离心管;加1/100体积的RNase A溶液,置37℃保温25min;加0.8倍体积的异丙醇沉淀DNA;2mL(76%乙醇+0.2mol/L NaAc)清洗沉淀两次,吹干后溶于适量TE缓冲液中;95℃水浴中15min灭活残留的DNase;保存于-20℃冰箱备用。
3、RAPD标记分析、克隆、测序与SCAR转化
(1)RAPD标记分析
RAPD反应体积为20ul,PCR体系为:1×扩增缓冲液,2.0mmol/LMgCl2,0.15mmol/L dNTPs,1.0U Taq酶,0.5μmol/L 10-mer引物,50ng模板DNA,加ddH2O至终体积20μl。扩增反应在PCR仪上进行,热循环程序为:94℃预变性2min;94℃变性1min,37℃复性1min,72℃延伸1.5min,36个循环;72℃延伸10min;4℃保存。PCR产物用含有溴化乙锭(0.5μg/mL)的1.0~1.2%琼脂糖凝胶电泳,分子量Marker为λDNA/EcoRI+HindIII,在1×TAE缓冲液中电泳2.0h左右;凝胶成像系统拍照保存。
(2)RAPD标记、克隆与测序
RAPD标记电泳后,在长波紫外灯下精确切取待回收片段,置于1.5ml的离心管中。用UNIQ-10Column Gel Recovery kit回收。取2μl回收的PCR产物作为模板进行PCR扩增,取10μl PCR产物电泳检测片段大小是否与原片段一致。如果一致,则迅速取其相应保留的PCR产物进行酶连反应。
酶连反应参照pGEM-T Vector试剂盒进行。建立酶连反应体系如表1。把各种试剂小心混匀后,室温放置1小时,然后在4℃连接过夜。
表1PCR克隆的酶连反应体系.
利用CaCl2法和冻融法制备和转化感受态细胞,在LB培养基上(含氨苄青霉素、IPTG和X-Gal)筛选白色单菌落,用质粒提取试剂盒提取质粒DNA,用于PCR扩增和电泳检测扩增片段大小是否与原特异片段大小一致。经检测含完整插入片段的重组质粒DNA用ABI 377进行测序。
(3)RAPD标记的SCAR转化
根据序列人工设计合成PCR引物,进行SCAR标记转化
标记引物 序列(5’→3’)
SCAR/S2055/854 正向:CAGGTTCCATTGGAACCCTA
反向:TCAGACCAATACTCCGGTC
用上述引物进行PCR反应,将RAPD标记转化为SCAR标记。SCAR/S2055/854标记为显性标记,在Ga个体和杂合体中可扩增出854bp的特征带。如图1和图2所示,分别在亲本和分离群体BC1中检测到与Ga基因紧密连锁的标记,从而成功地应用于玉米Ga基因的辅助选择与杂种选育。
4、AFLP标记的扩增、克隆和SCAR转化
(1)总DNA的酶切与连接
取总DNA 300ng,加入3U EcoRI(或PstI)和3U MseI限制性内切酶(反应体积为25μl),先在37℃水浴5h,后转入65℃水浴45min,完全酶切后加入1U T4DNA连接酶和24μl连接混合液(5pmol EcoRI或PstI接头,50pmol MseI接头,40mmol/L Tris-Cl,10mmol/L MgCl2,10mmol/LDTT,1.0mmol/L ATP),将混合液置于22℃连接过夜。连接完毕70℃灭活10min,再用ddH2O将其稀释10倍作为PCR扩增的底物。AFLP接头和引物上海生工合成。
EcoR I接头左引物:5′-CTC GTA GAC TGC GTA CC-3′
接头右引物:3′-CTG ACG CAT GGT TAA-5′;
Mse I接头左引物:5′-GAC GAT GAG TCC TGA G-3′
接头右引物:3′-TA CTC AGG ACT CAT-5′。
Pst I接头左引物:5′-CTC GTA GAC TGC GTA CAT GCA-3′
接头右引物:3′-CA TCT GAC GCA TGT-5′;
对应的预扩增引物E为:5′-GAC TGC GTA CCA ATT CA-3′;P为:5′-GAC-TGC GTA CAT GCA G-3′;M为:5′-GAT GAG TCC TGA GTAAC-3′。
(2)AFLP分析
预扩增:在25μl PCR反应体系中,含有50ng E(或P)引物,50ng M引物,3μl酶切-连接产物,0.2mmol/L dNTPs,1U Taq酶,1×PCR缓冲液。20个PCR反体循环参数为:94℃(30s)-56℃(30s)-72℃(1min)。取5μl PCR产物于1.0%琼脂糖凝胶检测,分子量应在50~900bp之间。剩余产物稀释30倍,作为下一步PCR扩增的模板。
选择性扩增:在20μl PCR反应体系中含有3μl预扩增产物,50ng E+3(或P+3,带3个选择性碱基)引物,50ng M+3引物,0.2mmol/L dNTPs,1U Taq酶,1×PCR缓冲液(含2.0mmol/L MgCl2)。第一个循环参数为94℃(30s)-65℃(30s)-72℃(1min),此后每个循环复性温度下降0.7℃,共计13个循环,然后94℃(30s)-56℃(30s)-72℃(1min)运行23个循环。选择性扩增引物见表2。
表2AFLP选择性扩增引物
E=5′-GAC TGC GTA CCA ATT C-3′;M=5′-GAT GAG TCC TGA GTA A-3′;P=5′-GAC TGC GTA CAT GCA G-3′;
(3)AFLP标记的扩增、克隆与测序
制备6%PAGE凝胶,利用Bio-Rad电泳系统进行电泳。接通电源120W电泳预热30min。在选择性扩增产物中加入等体积的上样缓冲液(98%去离子甲酰胺,10mmol/L EDTA,0.005%二甲苯青FF,0.005%溴酚蓝),95℃变性3min后立即冰浴冷却,上样4μl,70~90W电泳2h左右,当二甲苯青FF跑过2/3胶板时中止电泳。电泳完毕,进行银染法染色(0.1%AgNO3,0.056%HCHO),然后用自来水漂洗5min,室温下自然晾干,拍照保存。
在6%变性聚丙烯酰胺凝胶胶板上用刀片轻轻挖下特异扩增片段,转入0.5ml离心管中,加入20μl ddH2O并用一次性无菌枪头捣碎,于95℃保温10min后放于4℃备用,用前稍加离心。取2μl上清液做模板,再扩增的引物及反应条件与AFLP完全相同。PCR完成之后将产物置于72℃保温30min。取20μl PCR产物在1.2%琼脂糖凝胶上检测,用UNIQ-10Column GelRecovery kit回收目标片段。酶连反应参照pGEM-T Vector试剂盒进行目标片段的克隆。建立酶连反应体系如表1。把各种试剂小心混匀后,室温放置1小时,然后在4℃连接过夜。利用CaCl2法和冻融法制备和转化感受态细胞,在LB培养基上(含氨苄青霉素、IPTG和X-Gal)筛选白色单菌落,用质粒提取试剂盒提取质粒DNA,用于PCR扩增和电泳检测扩增片段大小是否与原特异片段大小一致。经检测含完整插入片段的重组质粒DNA用ABI377进行测序。图3中显示AFLP引物M16P22在分离群体BC1中检测到Ga基因的多态性标记,大小为320bp左右。
(4)AFLP标记的SCAR转化
根据序列人工设计合成PCR引物,进行SCAR转化:
标记引物 序列(5’→3’)
SCAR/M16P22/303 正向:GAGTAACACTCAGAATAAGC
反向:CATGCAGATTGGCTGCTGCTG
PCR反应体系如下:1×扩增缓冲液,2.5mmol/L MgCl2,0.25mmol/LdNTPs,1.0U Taq酶,1.0μmol/L特异性引物,30ng模板DNA,加ddH2O至终体积25μl。扩增反应在PCR仪上进行。热循环程序为:94℃预变性2min;94℃变性1min,56℃、54℃各复性1min,72℃延伸2.0min,35个循环;72℃延伸15min;4℃保存。1.2%琼脂糖凝胶电泳检测扩增产物,或进行6%PAGE凝胶电泳检测扩增产物。
利用上述引物进行PCR反应,将AFLP标记M16P22转化为SCAR标记。SCAR/M16P22/303为显性标记,在Ga个体和杂合体中可扩增出303bp的特征带。如图4和图5所示,分别在亲本和分离群体BC1中检测到与Ga基因紧密连锁的标记,从而成功地应用于玉米Ga基因的辅助选择与杂种选育。
5、SCAR标记在Ga玉米自交系选育中的应用
本发明成功地将SCAR/S2055/854和SCAR/M16P22/303标记应用于辅助选择育种(如图6、图7)。通过自交和回交转育,结合混合花粉鉴定法,选育出具有杂交不亲和性(Ga基因)的糯玉米和甜玉米自交系,其杂交不亲和性可稳定遗传。
Claims (2)
1.一种玉米杂交不亲和基因的分子标记SCAR/S2055/854,其特征在于,其引物的核酸碱基序列为:
正向:5’CAGGTTCCATTGGAACCCTA 3’
反向:5’TCAGACCAATACTCCGGTC 3’。
2.一种玉米杂交不亲和基因的分子标记SCAR/S2055/854的检测方法,其特征在于玉米基因组DNA的提取、RAPD多态性标记分析、PCR扩增、纯化、克隆、测序,将RAPD标记转化为SCAR标记,利用SCAR/S2055/854标记的引物,其核酸碱基序列为:
正向:5’CAGGTTCCATTGGAACCCTA 3’
反向:5’TCAGACCAATACTCCGGTC 3’
进行PCR反应,通过电泳检测,含Ga基因的个体有854bp的特征带。
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CN103352071B (zh) * | 2013-05-02 | 2015-06-17 | 中国科学院遗传与发育生物学研究所 | 一种定位玉米单向异交不亲和基因的新方法 |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
何余堂.PCR步行法克隆油菜自交不亲和基因.《中国油料作物学报》.2004,1-5. * |
何余堂.玉米配子体基因研究进展.《玉米科学》.2005, * |
何余堂.配子体基因在糯玉米种质改良中的应用.《作物杂志》.2007, * |
旦巴.西藏油菜种质资源的RAPD分子标记分析.《作物学报》.2003, * |
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