CN101821409B - 用于优选性状育种的方法和组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及植物育种领域。更具体地说,本发明包括一种使用单倍体植物进行性状如抗病性的遗传作图的方法。此外,本发明包括一种培育含有与灰色叶斑病(GLS)抗性相关的数量性状基因座(QTL)的玉米植物的方法,灰色叶斑病是与尾孢属(Cercospora spp)有关的真菌病。本发明进一步包括一种培育含有与内州萎蔫病(Goss’Wilt)相关的QTL的玉米植物的方法,内州萎蔫病是与密执安棒形杆菌(Clavibactermichiganense spp)有关的细菌病。

Description

用于优选性状育种的方法和组合物
相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年8月29日提交的美国临时专利申请60/966,706的优先权,在此引入该临时申请的全部公开内容作为参考。
序列表的引入
在此以电子方式提交序列表,其包含在于2008年8月29日创建的、包括1,361个核苷酸序列的、2432383个字节(在MicrosoftWindows中统计)的名为“46_25_54886_0000_WO.txt”的文件中,并且在这里全部引入。
发明领域
本发明属于植物育种领域。更具体地说,本发明包括一种使用单倍体植物进行性状如抗病性的遗传作图的方法。此外,本发明包括一种培育含有与灰色叶斑病(GLS)抗性相关的数量性状基因座(QTL)的玉米植物的方法,灰色叶斑病是与尾孢属(Cercospora spp)有关的真菌病。本发明进一步包括一种培育含有与内州萎蔫病(Goss’Wilt)相关的QTL的玉米植物的方法,内州萎蔫病是与密执安棒形杆菌(Clavibactermichiganense spp)有关的细菌病。
背景技术
使用加倍单倍体(DH)植物大大促进了植物育种。DH植物的产生使得植物育种者不需要多代近交就能够获得近交系,从而缩短了产生纯合植物所需的时间。DH植物为植物育种者提供了无价的工具,特别是用于产生近交系、QLT作图、细胞质转换和性状渗入。由于纯合系基本上快速产生,不需要多代常规近交,因此节省了大量时间。
特别是,因为DH植物是完全纯合的,它们非常适合数量遗传学研究。加性方差和加性x加性遗传方差都可以从DH群体估计。其它应用包括上位性和连锁效应的确定。对于育种者,DH群体在QLT作图、细胞质转换和性状渗入中尤其有用。而且,在测试和评价用于植物育种程序的纯合系中具有价值。所有遗传方差都在育种杂交的后代之间,这提高了选择增益。
但是,诱导单倍体化然后二倍体化需要高资源输入。二倍体化代表限速步骤,因为它是昂贵的并且需要高劳力输入以及植物材料来产生足够的育种材料。本发明包括使用纯合植物材料进行数量遗传研究的方法。使用单倍体植物进行QTL作图可以节约大量的时间和资源。这些植物只具有一套亲本染色体,因此在它们的基因组中对于所有基因都是半合子。这种性质允许遗传作图的分辨率类似于重组近交系(RIL)的分辨率,后者具有可以只在一个生长季节产生单倍体植物的优点。此外,本发明在二倍体化资源的分配中提供提高的效率,因为可以只选出那些具有至少一种目的QTL的单倍体植物进行加倍。
在遗传研究中使用单倍体的方法在本领域中已有描述。使用合并的单倍体DNA估计亲本连锁相和构建遗传连锁图的统计学方法已有描述(Gasbarra,D.等人,Genetics 172:1325-1335(2006))。另外一项研究使用将单倍体小麦植物与栽培种杂交以定位小麦中的叶锈病抗性基因的方法(Hiebert,C.等人,Theor Appl Genet 110:1453-1457(2005))。单倍体植物和SSR标记已经用于棉花的连锁图构建中(Song,X.等人,Genome 48:378-392(2005))。此外,AFLP标记分析已经在单倍体西红柿中进行(Varrieur,J.,Thesis,AFLP Marker Analysis of MonoploidPotato(2002))。迄今为止还没有使用单倍体植物对与目的性状相关的基因座进行遗传作图的方法。本发明提供一种使用单倍体植物对目的性状进行遗传作图的方法。
本发明包括在植物育种程序中使用单倍体植物鉴定和渗入与理想的性状相关的QTL。在一个方面,本发明包括用于定位玉米中的抗病性基因座的方法和组合物。两种引起玉米作物严重损害的病害是真菌病原体玉蜀黍尾孢(Cercospora zeae-maydis)(CZ)引起的灰色叶斑病(GLS)和细菌病原体密执安棒形杆菌内布拉斯加亚种(Clavibactermichiganensis subsp.nebraskensis)(CN)引起的内州萎蔫病。GLS是一个全球性的问题,除了在非洲、中美洲和南美洲流行以外,在过去10-15年还在美国的大多数玉米种植带扩散。真菌在野外碎屑中过冬并且需要水分,通常为浓雾、露水或雨水的形式,以扩散其孢子和感染玉米。提高的渗透性已经与促进土壤中真菌如CZ的保持的非耕犁作业相关联(Paul等人2005 Phytopathology 95:388-396)。症状包括矩形坏死性损伤,可以融合为更大的感染区域,症状通常在生长季节的后期出现。玉米中的GLS引起提高的资源向损伤的叶组织的分配,导致根和茎腐烂的危险升高,最终导致更大的作物损失(Ward等人1999;Saghai-Maroof等人1996 Theor.Appl.Genet.93:539-546)。如果症状严重并且早期出现,与GLS相关的产量损失可能很高,报告的损失超过50%(Ward等人1999)。最近的工作已经确定了CZ的至少两个姐妹种,以及潜在的其它尾孢属分离株,能够引起GLS(Carson等人2006Maydica 51:89-92;Carson等人2002 Plant Dis.86:1088-109)。已经使用RFLP、AFLP和SSR标记将玉米染色体1、2、3、4、5、6、7和8上的基因组区域与GLS相关联(美国专利5,574,210;Lehmensiek,等人,TAG,(2001);Clements,等人Phytopathology(2000);Gorden等人CropScience(2004);Bubeck,等人Crop Science,(1993);Saghai-Maroof等人,TAG(1996))。某些与GLS抗性相关的基因组区域、分子标记和QTL也已报道(WO 2008/042185 A2)。
玉米的另一种病害是在美国整个玉米种植带分布的内州萎蔫病。症状包括叶斑,即小的深绿色至黑色水浸的斑点,以及维管萎蔫,导致产量损失。保土耕作可以提高渗透性,因为CN可以在感染的玉米植物的碎屑特别是秆中过冬(Bradbury,J.F.(1998))。Rocheford等人进行的定位研究报告了与内州萎蔫病相关的玉米染色体4上的基因组区域(Rocheford等人,Journal of Heredity,(1989))。GLS和内州萎蔫病是重要的玉米病原体,并且存在开发抗病性株系的需要。
使用标记辅助的选择可以大大促进GLS和内州萎蔫病抗性玉米植物的育种。在遗传标记类型中,单核苷酸多态性(SNP)具有使它们在玉米植物中检测、选择和渗入抗病性方面优先于其它遗传标记的特征。SNP是优选的,因为可以获得使用SNP标记平台的自动化、高通量筛选技术,这些技术可以缩短选择和向玉米植物中渗入抗病性的时间。此外,SNP标记是理想的,因为特定SNP等位基因来自于特定物种的现存群体中的独立来源的可能性非常低。因此,SNP标记可用于跟踪和辅助抗病性等位基因的基因渗入,特别是在抗病性单元型的情况下。
本发明提供和包括一种使用单倍体植物定位和精细定位与植物的性状如抗病性相关的QTL的方法。本发明还提供和包括一种使用CZ的本地株和单核苷酸多态性(SNP)标记技术筛查和选择包含GLS抗性的QTL的玉米植物的方法。本发明进一步提供和包括一种使用CN的本地株和SNP标记技术筛查和选择包含内州萎蔫病抗性的QTL的玉米植物的方法。
本发明包括培育农作物的方法,所述农作物例如是玉米(Zeamays)、大豆(Glycine max)、棉花(Gossypium hirsutum)、花生(Arachishypogaea)、大麦(Hordeum vulgare)、燕麦(Avena sativa)、鸭茅(Dactylis glomerata)、水稻(Oryza sativa,包括籼稻(indica)和粳稻(japonica)变种)、高粱(Sorghum bicolor)、甘蔗(Saccharum sp)、高羊茅(Festuca arundinacea)、草皮草物种(例如物种:四季青(Agrostisstolonifera)、草地早熟禾(Poa pratensis)、钝叶草(Stenotaphrumsecundatum))、小麦(Triticum aestivum)、苜蓿(Medicago sativa)、芸苔属的成员、花茎甘蓝、卷心菜、胡萝卜、花椰菜、白菜、黄瓜、干豆、茄子、茴香、青刀豆、葫芦、韭菜、莴苣、甜瓜、秋葵、洋葱、豌豆、胡椒、南瓜、萝卜、菠菜、笋瓜、甜玉米、西红柿、西瓜、观赏植物以及其它水果、蔬菜、块茎和块根农作物。
发明内容
本发明提供一种使用单倍体植物关联至少一种基因型的方法,包括:a)使用至少一种标记测定至少一个单倍体植物的基因型,和b)将所述至少一种标记与至少一种表型性状相关联。所述至少一种基因型包括至少一种选自遗传标记、单元型、核酸序列、转录谱、代谢谱、营养组成谱、蛋白质表达谱和表型特征的标记。鉴定的基因型可以用来作出植物育种决定,如在育种群体中选择,在一个或多个育种群体中选择后代,预测亲本系的后代表现,以及基于后代表现的预测在不同亲本系之中选择,和在种质改良活动中改良株系。种质改良活动选自株系和变种开发、杂种开发、转基因事件选择、进行育种杂交、通过自花授粉来测试和改进植物、株系或亚系的纯化、使用植物或其部分进行转化、使用植物或其部分作为表达构建体的候选物,以及使用植物或其部分进行诱变。植物育种决定可以进一步包括基于与至少一种表型性状关联的至少一种基因型将至少一个单倍体植物加倍。
本发明进一步提供一种确定植物基因型与一种或多种目的性状之间的相关性的方法,包括a)针对至少一种性状筛查多个显示遗传性变异的单倍体植物,其中遗传性变异与至少一种基因型连锁;和b)将所述单倍体植物的至少一种基因型与至少一种性状相关联。
在某些实施方案中,提供了使用单倍体植物关联至少一种基因型与至少一种表型的方法,包括:a)使用至少一种遗传标记测定至少一个单倍体植物的至少一种基因型,和b)将所述至少一种标记与至少一种表型性状相关联。在某些实施方案中,所述至少一种遗传标记包括单核苷酸多态性(SNP)、DNA序列中的插入或缺失(Indel)、DNA序列的简单序列重复(SSR)、限制性片段长度多态性、单元型或标签SNP。在其它实施方案中,所述方法进一步包括使用步骤(b)中确定的相关性在植物育种程序中作出决定的步骤。在这样的包括选择的实施方案中,选择可以包括以下任一步或所有步骤:1)基于至少一种基因型在育种群体中选择;2)基于至少一种基因型在一个或多个育种群体中选择后代;3)基于后代表现的预测在不同亲本系之中选择;4)基于至少一种基因型选择用于在种质改良活动中改良的株系;和/或5)选择用于在种质改良活动中改良的株系,其中该种质改良活动选自株系开发、变种开发、杂种开发、转基因事件选择、进行育种杂交、通过自花授粉来测试和改进植物、株系或亚系的纯化、使用植物或其部分进行转化、使用植物或其部分作为表达构建体的候选物,以及使用植物或其部分进行诱变。在某些实施方案中,该方法可以进一步包括将至少一个在所述育种程序中选择的单倍体植物加倍以获得加倍的单倍体植物的步骤。在这些获得加倍的单倍体植物的实施方案中,加倍的单倍体植物可以用于将目的基因型渗入至少一个用于植物育种程序的第二植物中。在某些实施方案中,步骤(a)中的单倍体植物从单倍体育种群体获得。在某些实施方案中,一个或多个单倍体植物包括完整的植物、叶、维管组织、花、荚、根、茎、种子或其部分。在某些实施方案中,植物选自玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)、棉花(Gossypium hirsutum)、花生(Arachis hypogaea)、大麦(Hordeumvulgare)、燕麦(Avena sativa);鸭茅(Dactylis glomerata)、水稻(Oryzasativa,包括籼稻(indica)和粳稻(japonica)变种)、高粱(Sorghumbicolor)、甘蔗(Saccharum sp)、高羊茅(Festuca arundinacea)、草皮草物种(例如物种:四季青(Agrostis stolonifera)、草地早熟禾(Poapratensis)、钝叶草(Stenotaphrum secundatum))、小麦(Triticumaestivum)、苜蓿(Medicago sativa)、芸苔属的成员、胡萝卜、黄瓜、干豆、茄子、茴香、青刀豆、葫芦、韭菜、莴苣、甜瓜、秋葵、洋葱、豌豆、胡椒、南瓜、萝卜、菠菜、笋瓜、甜玉米、西红柿、西瓜和观赏植物。在某些实施方案中,单倍体植物是水果、蔬菜、块茎或块根农作物。在某些实施方案中,性状选自除草剂耐受性、抗病性、昆虫或害虫抗性、改变的脂肪酸、蛋白质或碳水化合物代谢、提高的谷物产量、增加的油、增加的营养含量、增加的生长速度、增强的应激耐受性、优选的成熟度、增强的感官特性、改变的形态特征、不育性、用于工业应用的性状或对消费者有吸引力的性状。
在某些实施方案中,提供了确定植物基因型与一种或多种目的性状之间的相关性的方法,包括:a)针对至少一种性状筛查显示遗传性变异的多个单倍体植物,其中所述遗传性变异与至少一种基因型连锁,和b)将至少一个单倍体植物的至少一种基因型与至少一种性状相关联。在某些实施方案中,基因型包括遗传标记。在某些实施方案中,遗传标记包括单核苷酸多态性(SNP)、DNA序列中的插入或缺失(Indel)、DNA序列的简单序列重复(SSR)、限制性片段长度多态性、单元型或标签SNP。在某些实施方案中,所述方法可进一步包括使用步骤(b)中确定的相关性在植物育种程序中作出决定的步骤。在这样的包括选择的实施方案中,选择可以包括以下任一步或所有步骤:1)基于至少一种基因型在育种群体中选择;2)基于至少一种基因型在一个或多个育种群体中选择后代;3)基于后代表现的预测在不同亲本系之中选择;4)基于至少一种基因型选择用于在种质改良活动中改良的株系;和/或5)选择用于在种质改良活动中改良的株系,其中该种质改良活动选自株系开发、变种开发、杂种开发、转基因事件选择、进行育种杂交、通过自花授粉来测试和改进植物、株系或亚系的纯化、使用植物或其部分进行转化、使用植物或其部分作为表达构建体的候选物,以及使用植物或其部分进行诱变。在某些实施方案中,该方法可以进一步包括将至少一个在所述育种程序中选择的单倍体植物加倍以获得加倍的单倍体植物的步骤。在某些实施方案中,加倍的单倍体植物可以用于将目的基因型渗入至少一个用于植物育种程序的植物中。在某些实施方案中,一个或多个单倍体植物包括完整的植物、叶、维管组织、花、荚、根、茎、种子或其部分。在某些实施方案中,植物选自玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)、棉花(Gossypiumhirsutum)、花生(Arachis hypogaea)、大麦(Hordeum vulgare)、燕麦(Avena sativa)、鸭茅(Dactylis glomerata)、水稻(Oryza sativa,包括籼稻(indica)和粳稻(japonica)变种)、高粱(Sorghum bicolor)、甘蔗(Saccharum sp)、高羊茅(Festuca arundinacea)、草皮草物种(例如物种:四季青(Agrostis stolonifera)、草地早熟禾(Poa pratensis)、钝叶草(Stenotaphrum secundatum))、小麦(Triticum aestivum)、苜蓿(Medicago sativa)、芸苔属的成员、胡萝卜、黄瓜、干豆、茄子、茴香、青刀豆、葫芦、韭菜、莴苣、甜瓜、秋葵、洋葱、豌豆、胡椒、南瓜、萝卜、菠菜、笋瓜、甜玉米、西红柿、西瓜和观赏植物。在某些实施方案中,单倍体植物是水果、蔬菜、块茎或块根农作物。在某些实施方案中,性状选自除草剂耐受性、抗病性、昆虫或害虫抗性、改变的脂肪酸、蛋白质或碳水化合物代谢、提高的谷物产量、增加的油、增加的营养含量、增加的生长速度、增强的应激耐受性、优选的成熟度、增强的感官特性、改变的形态特征、不育性、用于工业应用的性状或对消费者有吸引力的性状。
在某些实施方案中,提供了使用单倍体植物关联至少一种表型与至少一种遗传标记的方法,包括:a)使用至少一种表型标记测定至少一个单倍体植物的至少一种表型,以确定是否存在所述表型,和b)将所述表型的存在或不存在与至少一种遗传标记相关联。在该方法的某些实施方案中,单倍体植物从单倍体育种群体获得。在该方法的某些实施方案中,至少一种遗传标记可以包括单核苷酸多态性(SNP)、DNA序列中的插入或缺失(Indel)、DNA序列的简单序列重复(SSR)、限制性片段长度多态性、单元型或标签SNP。在该方法的某些实施方案中,至少一种表型标记可以包括转录谱、代谢谱、营养组成谱、蛋白质表达谱、蛋白质组成、蛋白质水平、油组成、油水平、碳水化合物组成、碳水化合物水平、脂肪酸组成、脂肪酸水平、氨基酸组成、氨基酸水平、生物聚合物、药品、淀粉组成、淀粉水平、可发酵的淀粉、发酵产量、发酵效率、能量产量、次生化合物、代谢物、形态特征或农艺学特征中的至少一种。在这些方法的某些实施方案中,这些方法可以进一步包括使用步骤(b)中确定的相关性在植物育种程序中作出决定的步骤。在某些包括选择的实施方案中,选择可以包括以下任一步或所有步骤:1)基于至少一种基因型在育种群体中选择;2)基于至少一种基因型在一个或多个育种群体中选择后代;3)基于后代表现的预测在不同亲本系之中选择;4)基于至少一种基因型选择用于在种质改良活动中改良的株系;和/或5)选择用于在种质改良活动中改良的株系,其中该种质改良活动选自株系开发、变种开发、杂种开发、转基因事件选择、进行育种杂交、通过自花授粉来测试和改进植物、株系或亚系的纯化、使用植物或其部分进行转化、使用植物或其部分作为表达构建体的候选物,以及使用植物或其部分进行诱变。在这些方法的某些实施方案中,该方法可以进一步包括将至少一个在所述育种程序中选择的单倍体植物加倍以获得加倍的单倍体植物的步骤。在包括获得加倍的单倍体植物的某些实施方案中,加倍的单倍体植物用于将目的基因型渗入至少一个用于植物育种程序的第二植物中。
本发明提供一种将GLS抗性等位基因渗入玉米植物中的方法,包括a)使至少一个第一玉米植物与至少一个第二玉米植物杂交,以形成分离群体,所述第一玉米植物包含至少一个选自SEQ ID NO:1-62,64-70,72-156,158-172,174-187,189-377,379,380,382-409,411-459,461-1233和SEQ ID NO:1360和1361的核酸分子,b)使用至少一种核酸标记对分离群体进行基因型分型,以确定一个或多个来自所述分离群体的玉米植物是否含有所述核酸分子,和c)从所述分离群体中选择包含至少一个选自SEQ ID NO:1-62,64-70,72-156,158-172,174-187,189-377,379,380,382-409,411-459,461-1233和SEQ ID NO:1360和1361的核酸分子的至少一个玉米植物。
本发明进一步提供通过该方法获得的优良玉米植物。本发明进一步提供用于检测GLS抗性基因座的分析。
此处提供了用于鉴定和获得具有灰色叶斑病(GLS)抗性的玉米植物的各种方法和组合物。在某些实施方案中,提供了一种鉴定包含至少一个与玉米植物中灰色叶斑病(GLS)抗性等位基因相关的等位基因的玉米植物的方法,包括:a)使用至少一种核酸标记对至少一个玉米植物进行基因型分型,该核酸标记选自SEQ ID NO:1-62,64-70,72-156,158-172,174-187,189-377,379,380,382-409,411-459,461-1233,1360和1361,和b)选择包含至少一个所述灰色叶斑病(GLS)抗性相关标记的等位基因的至少一个玉米植物。在这些方法的某些实施方案中,在步骤(a)中进行基因型分型的至少一个玉米植物和/或在步骤(b)中选择的至少一个玉米植物是来自通过杂交产生的群体的玉米植物。在群体是通过杂交产生的实施方案中,杂交可以通过花粉接受体的机械去雄、化学不育化或遗传不育化来实现。在所述方法的某些实施方案中,基因型分型是通过确定至少一种所述玉米基因组DNA标记的等位基因状态在步骤(a)中实现的。在所述方法的某些实施方案中,选择的一个或多个玉米植物可以显示至少部分的对诱导GLS的真菌的抗性,或者至少基本的对诱导GLS的真菌的抗性。在所述方法的某些实施方案中,所述群体可以是通过至少一个灰色叶斑病(GLS)抗性玉米植物与至少一个灰色叶斑病(GLS)敏感性玉米植物的杂交产生的。在所述方法的某些实施方案中,所述群体可以是分离群体或单倍体育种群体。在所述方法的某些实施方案中,杂交可以是至少一个灰色叶斑病(GLS)抗性玉米植物与至少一个灰色叶斑病(GLS)敏感性玉米植物的回交,以将GLS抗性渗入到玉米种质中。
在此也提供了通过上述鉴定包含与灰色叶斑病抗性相关的基因座的等位基因的玉米植物的任一方法获得的玉米植物。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物可以包含核酸标记的至少一种等位基因,该核酸标记选自SEQ ID NO:1-62,64-70,72-156,158-172,174-187,189-377,379,380,382-409,411-459,461-1233,1360和1361,其中所述等位基因与灰色叶斑病(GLS)抗性相关。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物可以显示至少部分的对诱导GLS的真菌的抗性,或者至少基本的对诱导GLS的真菌的抗性。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物可以是单倍体玉米植物。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的、包含至少一个所述等位基因的玉米植物可以包含至少一种转基因性状。在这些实施方案中,该转基因性状可以是除草剂耐受性和/或害虫抗性。在获得的玉米植物耐受除草剂的实施方案中,除草剂耐受性可以选自草甘膦、麦草畏、草丁膦、磺脲、溴苯腈和达草灭除草剂耐受性。
在某些实施方案中,提供了将灰色叶斑病(GLS)抗性QTL等位基因渗入玉米植物中的方法,包括:a)使用至少一种核酸标记筛查一个群体,以确定来自该群体的一个或多个玉米植物是否包含所述与灰色叶斑病(GLS)抗性QTL相关的标记的等位基因,所述QTL选自如图1提供的QTL编号1-9,14-33,35,38-42,44-52,54-61,63-71,73-79,81-92,95-96,99-106,108-117和119-178;和b)从所述群体中选择包含所述灰色叶斑病(GLS)抗性相关标记的等位基因的至少一个玉米植物。在这些方法的某些实施方案中,至少一种标记可以位于至少一个灰色叶斑病(GLS)抗性QTL的5cM、2cM或1cM内。在这些方法的某些实施方案中,对于至少一种所述灰色叶斑病(GLS)抗性QTL,至少一种标记可以显示大于4.0的LOD得分。在这些方法的某些实施方案中,所述群体可以通过至少一个灰色叶斑病(GLS)抗性玉米植物与至少一个灰色叶斑病(GLS)敏感性玉米植物的杂交来产生。在这些方法的某些实施方案中,所述群体可以是单倍体育种群体。在这些方法的某些实施方案中,所述核酸标记选自SEQ ID NO:858,860,862,866,875,877,881,882,883和1360。
在此也提供了通过上述鉴定包含灰色叶斑病抗性QTL的玉米植物的任一方法获得的玉米植物。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物可以包含灰色叶斑病(GLS)抗性QTL,该QTL选自如图1所提供的QTL编号1-9,14-33,35,38-42,44-52,54-61,63-71,73-79,81-92,95-96,99-106,108-117和119-178。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物可以显示至少部分的对诱导GLS的真菌的抗性,或者至少基本的对诱导GLS的真菌的抗性。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物可以是单倍体玉米植物。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的、包含至少一个所述QTL的玉米植物可以包含至少一种转基因性状。在这些实施方案中,该转基因性状可以是除草剂耐受性和/或害虫抗性。在获得的玉米植物耐受除草剂的实施方案中,除草剂耐受性可以选自草甘膦、麦草畏、草丁膦、磺脲、溴苯腈和达草灭除草剂耐受性。
此处也提供了用于鉴定玉米DNA中的多态性的分离的核酸标记。这些分离的核酸可以用于多种应用中,包括但不限于鉴定包含与灰色叶斑病抗性相关的基因座的等位基因的玉米植物。在某些实施方案中,提供了用于检测代表玉米DNA中的多态性的分子标记的分离的核酸分子,其中该核酸分子包含至少15个包括或直接邻近所述多态性的核苷酸,其中所述核酸分子与与包括或直接邻近所述多态性的DNA任一链中相同数目连续核苷酸的序列至少90%相同,并且其中所述分子标记选自SEQ ID NO:1-62,64-70,72-156,158-172,174-187,189-377,379,380,382-409,411-459,461-1360和1361。在某些实施方案中,所述分子标记可以选自SEQ ID NO:1-26,28-62,64-70,72-120,122-140,142-156,158-172,174,176,178-187,189-219,221-223,225-233,235-247,249-251,253-377,379,380,382-409,411-439,440-459,461-478,481-532,534-581,583-584,586-638,640-720,722-726,728-732,734-745,747-767,769-772,774-939,941-1052,1055-1121,1123-1185,1187-1233,1304至SEQ ID NO:1331,1360和1361。在某些实施方案中,所述分子标记选自SEQ ID NO:858,860,862,866,875,877,881,882,883和1360。在某些实施方案中,所述分离的核酸进一步包含可检测标记或者提供可检测标记的掺入。在这些包含可检测标记或者提供可检测标记的掺入的实施方案中,可检测标记选自同位素、荧光团、氧化剂、还原剂、核苷酸和半抗原。在某些实施方案中,这种可检测标记通过化学反应添加到核酸上或者通过酶反应掺入。在某些实施方案中,分离的核酸分子包含包括或者直接邻近该多态性的至少16或17个核苷酸。在其它实施方案中,该核酸分子包含包括或者直接邻近该多态性的至少18个核苷酸,或者包含包括或者直接邻近该多态性的至少20个核苷酸。在某些实施方案中,该分离的核酸分子与所述分子标记的至少一个等位基因在严格杂交条件下杂交。
本发明提供一种将内州萎蔫病抗性等位基因渗入玉米植物中的方法,包括:a)使至少一个第一玉米植物与至少一个第二玉米植物杂交,以形成分离群体,所述第一玉米植物包含选自SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719-721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229和1234-1303的核酸分子,b)使用至少一种核酸标记筛查该分离群体,以确定来自该分离群体的一个或多个玉米植物是否含有所述核酸分子,和c)从该分离群体中选择至少一个玉米植物,该玉米植物包含选自SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719-721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229和1234-1303的核酸分子。
本发明进一步提供通过该方法获得的优良玉米植物。本发明进一步提供用于检测内州萎蔫病抗性基因座的分析。
此处提供了鉴定包含与内州萎蔫病抗性相关的基因座的等位基因的玉米植物的方法。在某些实施方案中,提供了鉴定包含至少一个与玉米植物中内州萎蔫病抗性等位基因相关的等位基因的玉米植物的方法,包括:a)使用至少一种核酸标记对至少一个玉米植物进行基因型分型,该核酸标记选自SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719-721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229,1234-1302和1303,和b)选择包含至少一个内州萎蔫病抗性相关标记的等位基因的至少一个玉米植物。在所述方法的某些实施方案中,在步骤(a)中进行基因型分型的至少一个玉米植物和/或在步骤(b)中选择的至少一个玉米植物是来自通过杂交产生的群体的玉米植物。在其中来自群体的玉米植物是通过杂交产生的该方法的实施方案中,杂交可以通过花粉接受体的机械去雄、化学不育化或遗传不育化来实现。在所述方法的某些实施方案中,基因型分型是通过确定至少一种玉米基因组DNA标记的等位基因状态在步骤(a)中实现的。在所述方法的某些实施方案中,等位基因状态可以通过单碱基延伸(SBE)、等位基因特异性引物延伸测序(ASPE)、DNA测序、RNA测序、基于微阵列的分析、通用PCR、等位基因特异性延伸、杂交、质谱法、连接、延伸-连接和/或瓣核酸内切酶介导的分析来确定。在所述方法的某些实施方案中,步骤(b)选择的玉米植物显示至少部分的对诱导内州萎蔫病的细菌的抗性或者至少基本的对诱导内州萎蔫病的细菌的抗性。在所述方法的某些实施方案中,核酸标记选自SEQ ID NO:27,121,141,175,177,220,224,234,248,252,381,440,479,480,533,582,585,639,721,727,733,746,768,773,940,1053,1054,1122,1186,1246,1250和1251。此外,核酸标记可以选自SEQID NO:234和1250。在其中通过杂交产生群体的实施方案中,该群体可以是通过至少一个内州萎蔫病抗性玉米植物与至少一个内州萎蔫病敏感性玉米植物杂交产生的。在其中通过杂交产生群体的所述方法的某些实施方案中,所述杂交可以是至少一个内州萎蔫病抗性玉米植物与至少一个内州萎蔫病敏感性玉米植物的回交,以将内州萎蔫病抗性渗入到玉米种质中。在玉米植物来自一个群体的实施方案中,该群体可以是分离群体。在所述方法的某些实施方案中,该群体可以是单倍体育种群体。
此处也提供了通过上述任一种鉴定包含与内州萎蔫病抗性相关的基因座的等位基因的玉米植物的方法获得的玉米植物。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物可以包含核酸标记的至少一个等位基因,该核酸标记选自SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719-721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229,1234-1302和1303,其中所述等位基因与内州萎蔫病抗性相关。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物可以包含核酸标记的至少一个等位基因,该核酸标记选自SEQ ID NO:27,121,141,175,177,220,224,234,248,252,381,440,479,480,533,582,585,639,721,727,733,746,768,773,940,1053,1054,1122,1186,1246,1250和1251,其中所述等位基因与内州萎蔫病抗性相关。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物可以包含核酸标记的至少一个等位基因,该核酸标记选自SEQ ID NO:234和1250,其中所述等位基因与内州萎蔫病抗性相关。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物显示至少部分的对诱导内州萎蔫病的细菌的抗性。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物显示至少基本的对诱导内州萎蔫病的细菌的抗性。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物可以是单倍体玉米植物。在某些实施方案中,通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物可以包含至少一种转基因性状。在这些实施方案中,该转基因性状可以是除草剂耐受性和/或害虫抗性。在获得的玉米植物耐受除草剂的实施方案中,除草剂耐受性可以选自草甘膦、麦草畏、草丁膦、磺脲、溴苯腈和达草灭除草剂耐受性。在某些实施方案中,核酸标记作为单拷贝存在于通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物中。在其它实施方案中,核酸标记可以作为两个拷贝存在于通过上述这些方法中的任一种获得的玉米植物中。
也提供了将内州萎蔫病抗性QTL渗入玉米植物中的方法。在某些实施方案中,提供了将内州萎蔫病抗性QTL渗入玉米植物中的方法,包括:a)使用至少一种核酸标记筛查群体,以确定来自该群体的一个或多个玉米植物是否含有内州萎蔫病抗性QTL,其中该内州萎蔫病抗性QTL是选自如图2提供的1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130和131的QTL;和b)从该群体中选择包含内州萎蔫病抗性相关标记的等位基因的至少一个玉米植物。在这些方法的某些实施方案中,至少一种标记位于内州萎蔫病抗性QTL的30cM、25cM、20cM、15cM或10cM内。在这些方法的其它实施方案中,至少一种标记位于内州萎蔫病抗性QTL的5cM、2cM或1cM内。在这些方法的其它实施方案中,对于内州萎蔫病抗性QTL,至少一种标记显示大于2.0、2.5或3.0的LOD得分。在这些方法的其它实施方案中,对于内州萎蔫病抗性QTL,至少一种标记显示大于4.0的LOD得分。在这些方法的某些实施方案中,核酸标记选自SEQ ID NO:27,121,141,175,177,220,224,234,248,252,381,440,479,480,533,582,585,639,721,727,733,746,768,773,940,1053,1054,1122,1186,1246,1250和1251。其中核酸标记选自SEQ ID NO:234和1250。在这些方法的某些实施方案中,所述群体是分离群体。
此处也提供了通过上述任一种鉴定包含内州萎蔫病抗性QTL的玉米植物的方法获得的玉米植物。在某些实施方案中,提供了通过上述任一种方法获得的玉米植物,其中该玉米植物包含内州萎蔫病抗性QTL,该QTL选自如图2中提供的QTL编号1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130和131。在某些实施方案中,通过上述任一方法获得的、包含至少一个所述QTL的玉米植物显示至少部分的对诱导内州萎蔫病的细菌的抗性。在某些实施方案中,通过上述任一方法获得的玉米植物显示至少基本的对诱导内州萎蔫病的细菌的抗性。在其它实施方案中,通过上述任一方法获得的、包含至少一个所述QTL的玉米植物可以是单倍体玉米植物。在某些实施方案中,通过上述任一方法获得的、包含至少一个所述QTL的玉米植物可以包含至少一种转基因性状。在这些实施方案中,该转基因性状可以是除草剂耐受性和/或害虫抗性。在获得的玉米植物耐受除草剂的实施方案中,除草剂耐受性可以选自草甘膦、麦草畏、草丁膦、磺脲、溴苯腈和达草灭除草剂耐受性。
此处也提供了用于鉴定玉米DNA中的多态性的分离的核酸标记。这些分离的核酸可以用于多种应用中,包括但不限于鉴定包含与内州萎蔫病抗性相关的基因座的等位基因的玉米植物。在某些实施方案中,提供了用于检测代表玉米DNA中多态性的分子标记的分离的核酸分子,其中该核酸分子包含至少15个包括或直接邻近该多态性的核苷酸,其中该核酸分子与包括或直接邻近该多态性的DNA任一链中相同数目连续核苷酸的序列至少90%相同,并且其中所述分子标记选自SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719,721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229,1234-1302和1303。在另一实施方案中,所述分子标记选自SEQ ID NO:27,121,141,175,177,220,224,234,248,252,381,440,479,480,533,582,585,639,721,727,733,746,768,773,940,1053,1054,1122,1186,1246,1250和1251。在其它实施方案中,所述分子标记选自SEQ ID NO:234和1250。在某些实施方案中,分离的核酸进一步包含可检测标记或者提供可检测标记的掺入。在这些包含可检测标记或者提供可检测标记的掺入的实施方案中,可检测标记选自同位素、荧光团、氧化剂、还原剂、核苷酸和半抗原。在某些实施方案中,这种可检测标记通过化学反应添加到核酸上或者通过酶反应掺入。在某些实施方案中,分离的核酸分子包含包括或者直接邻近该多态性的至少16或17个核苷酸。在其它实施方案中,该核酸分子包含包括或者直接邻近该多态性的至少18个核苷酸,或者包含包括或者直接邻近该多态性的至少20个核苷酸。在某些实施方案中,该分离的核酸分子与所述分子标记的至少一个等位基因在严格杂交条件下杂交。
附图说明
引入说明书中并且构成其一部分的附图说明了本发明的实施方案,并且与说明书一起用来解释本发明的原理。
在附图中:
图1.显示通过关联作图研究获得的与GLS抗性相关的标记。“*”表示单核苷酸缺失。
图2.显示与内州萎蔫病抗性相关的标记。符号“*”表示单核苷酸缺失。
发明详述
本文提供的定义和方法限定本发明,并指导本领域普通技术人员实施本发明。除非另有说明,应当根据相关领域的普通技术人员的常规用法来理解术语。在分子生物学中的常用术语的定义也可以在以下文献中找到:Alberts等人,Molecular Biology of The Cell,第3版,Garland Publishing,Inc.:New York,1994;Rieger等人,Glossary ofGenetics:Classical and Molecular,第5版,Springer-Verlag:New York,1991;和Lewin,Genes V,Oxford University Press:New York,1994。使用如37CFR§1.822所述的DNA碱基命名法。
如本文所用的“基因座”是染色体上的固定位置,可以代表基因组区域中的单核苷酸、少数核苷酸或大量核苷酸。
如本文所用的“多态性”是指在一个或多个个体的群体中一个或多个基因座处的核酸序列存在一种或多种变异。变异可以包括但不限于一个或多个碱基的变化、一个或多个核苷酸的插入或一个或多个核苷酸的缺失。多态性包括单核苷酸多态性(SNP)、简单序列重复(SSR)和插入或缺失(Indel)。多态性的产生可能是由于核酸复制中的随机过程,通过诱变,由于移动的基因组元件,拷贝数变异,和减数分裂过程,如不等交换、基因组复制和染色体断裂和融合。在群体中,变异经常可能被发现或可能以低频率存在,前者在普通植物育种中具有更大的效用,而后者则可能与罕见但重要的表型变异有关。
如本文所用的“标记”是指可用于区别生物体的可检测的特征。这样的特征的例子可包括遗传标记、蛋白质组成、蛋白质水平、油组成、油水平、碳水化合物组成、碳水化合物水平、脂肪酸组成、脂肪酸水平、氨基酸组成、氨基酸水平、生物聚合物、药品、淀粉组成、淀粉水平、可发酵的淀粉、发酵产量、发酵效率、能量产量、次生化合物、代谢物、形态特征和农艺学特征。
如本文所用的“遗传标记”是指多态性核酸序列或核酸特征。“多态性”是个体之间在序列特别是DNA序列或特征如转录谱或甲基化模式上的变异。有用的多态性可包括单核苷酸多态性(SNP)、DNA序列中的插入或缺失(Indel)、DNA序列的简单序列重复(SSR)、限制性片段长度多态性、单元型和标签SNP。遗传标记、基因、DNA衍生序列、RNA衍生序列、启动子、基因的5′非翻译区、基因的3′非翻译区、microRNA、siRNA、QTL、卫星标记、转基因、mRNA、dsmRNA、转录谱以及甲基化模式可能包括多态性。
如本文所用的“标记分析”是指使用特定方法检测特定基因座处的多态性的方法,例如,至少一种表型(如种子颜色、花的颜色或其它视觉可检测的性状)的测定、限制性片段长度多态性(RFLP)、单碱基延伸、电泳、序列比对、等位基因特异性寡核苷酸杂交(ASO)、随机扩增的多态性DNA(RAPD)、基于微阵列的技术和核酸测序技术等。
如本文所用的术语“直接邻近”,当用来描述与包含多态性的DNA杂交的核酸分子时,指的是与直接紧靠多态性核苷酸碱基位置的DNA序列杂交的核酸。例如,可在单碱基延伸试验中使用的核酸分子“直接邻近”多态性。
如本文所用的“探询位置”是指固体载体上的物理位置,可以对其进行查询以获取一个或多个预定的基因组多态性的基因型分型数据。
如本文所用的“共有序列”是指构建的DNA序列,其确定基因座处等位基因的SNP和Indel多态性。共有序列可以基于基因座处DNA的任一链,并且表示基因座中的每种SNP的任一个的核苷酸碱基及基因座中的所有Indel的核苷酸碱基。因此,虽然共有序列可能不是一个实际的DNA序列的拷贝,但共有序列可用于精确设计用于基因座中的实际多态性的引物和探针。
如本文所用的术语“单核苷酸多态性”,也缩写为“SNP”,是指单个位点上的多态性,其中,所述多态性构成单碱基对改变、一个或多个碱基对的插入或一个或多个碱基对的缺失。
如本文所用的“基因型”是指表型的遗传部分,且可以使用标记间接表征,或通过核酸测序直接表征。合适的标记包括表型特性、代谢谱、遗传标记或一些其它类型的标记。基因型可以构成至少一个遗传标记基因座的等位基因或至少一个单元型窗口的单元型。在某些实施方案中,基因型可以代表单个基因座,而在其它实施方案中,它可以代表整个基因组宽的一组基因座。在另一实施方案中,基因型可以反映染色体的一部分、整个染色体、基因组的一部分和整个基因组的序列。
如本文所用的术语“单元型”是指由至少一种多态性分子标记限定的单元型窗口内的染色体区域。每个单元型窗口中的独特的标记指纹组合限定该窗口的各个单元型。此外,例如重组导致的单元型的变化可能导致单元型的修饰,使其只包含与性状可操作地连锁的初始(亲本)单元型,例如,通过与基因、QTL或转基因的物理连锁。单元型中的任何这样的变化都包括在我们对于构成单元型的内容的定义中,只要该基因组区域的功能完整性不变或改善。
如本文所用的术语“单元型窗口”是指通过本领域技术人员已知的统计分析建立的,且处于连锁不平衡的染色体区域。因此,将位于该区域内的一个或多个分子标记基因座处的两个近交个体(或两个配子)之间的状态同一性(identity by state)作为整个区域的谱系同一性(identity-by-descent)的证据。每个单元型窗口包含至少一个多态性分子标记。可以沿基因组中的每个染色体对单元型窗口作图。单元型窗口本身不是固定不变的,且考虑到逐渐增加的分子标记密度,本发明预计单元型窗口的数目和大小将会发展,窗口数目逐渐增加,其各自的大小逐渐减小,从而导致在根据标记基因座的状态同一性确定谱系同一性方面的置信度逐渐增加。
如本文所用的被称为“单倍体”的植物具有一套(基因组)染色体,并且单倍体植物中减少的染色体数等于配子的染色体数。
如本文所用的被称为“加倍的单倍体”的植物是通过将染色体的单倍体组加倍而开发的。从自交任何代数的加倍单倍体植物获得的植物或种子可能仍然被确定为加倍单倍体植物。加倍单倍体植物被认为是纯合植物。植物如果是能育的,则被认为是加倍单倍体,即使该植物的整个营养部分不是由具有加倍染色体组的细胞组成的;即,如果植物含有可成活的配子,即使是嵌合的,也被认为是加倍单倍体。
如本文所用的被称为“二倍体”的植物具有两套(基因组)染色体,并且染色体数目(2n)等于合子的染色体数。
如本文所用的术语“植物”包括整个植物、植物器官(即叶、茎、根等)、种子和植物细胞和它们的后代。“植物细胞”包括但不限于种子、悬浮培养物、胚芽、分生组织区域、愈伤组织、叶、芽、配子体、孢子体、花粉和小孢子。
如本文所用的“遗传图谱”是对于特定基因组已知的基因座的有序列表。
如本文所用的“表型”是指作为基因表达的表现的细胞或生物体的可检测的特征。
如本文所用的“表型标记”是指可以用来区别生物体所展示的表型的标记。
如本文所用的“连锁”是指杂交产生配子类型的相对频率。例如,如果基因座A具有基因“A”或“a”,基因座B具有基因“B”或“b”,具有AABB的亲本I与具有aabb的亲本B之间的杂交将产生4种可能的配子,其中基因分离为AB、Ab、aB和ab。空预期为独立相等地分离成4个可能的基因型中的每一个,即,如果没有连锁,每个基因型将会有1/4的配子。配子分离成基因型不等于1/4是由于连锁。
如本文所用的“连锁不平衡”,是针对一代的许多个体的群体中配子类型的相对频率而定义的。如果等位基因A的频率是p,a是p′,B是q,b是q′,那么基因型AB的预期频率(没有连锁不平衡)是pq,Ab是pq’,aB是p’q,ab是p’q’。相对于预期频率的任何偏差称为连锁不平衡。当两个基因座处于连锁不平衡时,它们被称为是“遗传连锁的”。
如本文所用的“数量性状基因座(QTL)”是指通常连续分布的、在一定程度上控制可用数字表示的性状的基因座。
如本文所用的术语“转基因”是指DNA如cDNA或基因组DNA形式的核酸分子,以及RNA如mRNA或微RNA形式的核酸分子,它们可以是单链或双链。
如本文所用的术语“近交系”是指为了遗传同质性而选育的株系。
如本文所用的术语“杂种”是指至少两个遗传上相异的亲本间杂交的后代。杂交方案的例子包括但不限于单杂交、改良单杂交、双改良单杂交、三元杂交、改良的三元杂交和双杂交,其中改良的杂交中的至少一个亲本为姐妹系间杂交的后代。
如本文所用的术语“测交系”是指在与另一株系测交中使用的株系,其中测交系和测试的株系来自不同的种质库。测交系可以是等基因的或非等基因的。
如本文所用的“抗性等位基因”是指包括与相关病害或状况抗性相关的多态性等位基因的分离的核酸序列。
如本文所用的术语“玉米”是指玉米(Zea mays)或玉米,并包括可用玉米选育的所有植物变种,包括野生玉米种。
如本文所用的术语“包括”是指“包括但不限于”。
如本文所用的“优良株系”是指通过针对优异的农艺学表现进行育种和选择而产生的任何株系。
如本文所用的“诱导系”是当与另一株系杂交时促进单倍体胚形成的株系。
如本文所用的“单元型效应估计值”是指对于反映与一种或多种表型性状的关联性的单元型的预测效应估计值,其中这种关联可以从头进行,或者可以通过梳理(leveraging)历史单元型-性状关联数据进行。
本文使用的“育种值”是指基于核酸序列效应估计值和核酸序列频率值的计算值,也可以确定在相同基因座(即单元型窗口)处或在基因座(即单元型窗口)中特定核酸序列相对于其它核酸序列的育种值。换句话说,通过固定所述核酸序列确定群体平均值的变化。另外,在评价通过基因渗入或转基因事件置换基因组中的特定区域的效果时,育种值为比较特定核酸序列的置换效果提供基础。另外,在杂种作物中,核酸序列的育种值可以在用来产生杂种的测交系的核酸序列中进行计算。
如果上述任一定义与此处引用的任何专利或非专利文献或其它部分发现的任何参考文献中提供的定义不一致,应当理解此处使用上述定义。
单倍体作图
本发明提供一种使用单倍体植物鉴定与目的表型相关的基因型的方法,基中所述单倍体植物使用至少一种标记分析并且将所述至少一种标记与至少一种表型性状进行关联。然后可以利用目的基因型在植物育种程序中作出决定。这些决定包括但不限于在新育种群体之中选择,该群体基于历史基因型和农学性状相关性具有最高频率的有利核酸序列,在育种群体中的后代之中选择有利核酸序列,基于后代表现的预测在不同亲本系之中选择,以及基于有利核酸序列的存在在种质改良活动中改良株系。种质改良活动的非限制性例子包括株系开发、杂种开发、转基因事件选择、进行育种杂交、通过自花授粉来测试和改进植物、使用植物进行转化、使用植物作为表达构建体的候选物,以及使用植物进行诱变。
育种决定的非限制性例子包括对至少一种单元型的后代选择、亲本选择和轮回选择。在另一方面,与商业版本植物开发有关的育种决定包括为检测改良植物、为纯度改良植物、开发过程中亚系的纯化、近交系开发、变种开发和杂种开发。在再另一方面,育种决定和种质改良活动包括转基因事件选择、进行育种杂交、通过自花授粉来测试和改进植物、使用植物进行转化、使用植物作为表达构建体的候选物,以及使用植物进行诱变。
本领域技术人员理解,可以从任一代植物群体产生单倍体植物,并且本发明的方法可以用于一个或多个来自任一代植物群体的个体,包括SSD。植物群体的非限制性例子包括F1、F2、BC1、BC2F1、F3:F4、F2:F3,等等,包括后续的子代,以及实验群体,如RIL和NIL。进一步预期,本发明的一个或多个植物群体内的分离程度可能随所评价的性状和种质的性质而改变。
在再另一个实施方案中,本发明承认可以改良通过此处所述的方法鉴定的优选单元型和QTL作为用于包含在表达构建体中的候选基因,即转基因。通过与在植物中具有功能的启动子可操作地连接,目的单元型和QTL的核酸可以在植物细胞中表达。在另一方面,目的单元型和QTL的核酸的表达可以被双链RNA介导的基因抑制改变,后者也被称为RNA干扰(″RNAi″),包括小干扰RNA(″siRN A″)、反式作用小干扰RNA(″ta-siRNA″)或微RNA(″miRNA″)介导的抑制。适合用于植物的RNAi技术的例子在美国专利申请公开2006/0200878和2007/0011775中详细描述。
本领域中已知以下方法:以一定方式装配构建体和将构建体引入细胞中,使得性状的核酸分子被转录为功能性mRNA分子,然后该功能性mRNA分子被翻译和表达为蛋白质产物。为了实施本发明,用于制备和使用构建体和宿主细胞的常规组合物和方法是本领域技术人员公知的,参见例如Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第3版,第1、2和3卷(2000)J.F.Sambrook,D.W.Russell,和N.Irwin,Cold SpringHarbor Laboratory Press。用于制备特别适于植物转化的转化构建体的方法包括但不限于美国专利4,971,908、4,940,835、4,769,061和4,757,011中描述的那些方法,所述专利全部在此引入作为参考。用于将表达单元引入植物中的转化方法是本领域已知的,包括美国专利5,384,253中描述的电穿孔;美国专利5,015,580、美国专利5,550,318、美国专利5,538,880、美国专利6,160,208、美国专利6,399,861和美国专利6,403,865中描述的微粒轰击;美国专利5,508,184中描述的原生质体转化;和美国专利5,635,055、美国专利5,824,877、美国专利5,591,616、美国专利5,981,840和美国专利6,384,301中描述的土壤杆菌介导的转化。
本发明的方法可以用来鉴定与目的表型相关的基因型,如与抗病性、除草剂耐受性、昆虫或害虫抗性、改变的脂肪酸、蛋白质或碳水化合物代谢、提高的谷物产量、增加的油、增加的营养含量、增加的生长速度、增强的应激耐受性、优选的成熟度、增强的感官特性、改变的形态特征、不育性、其它农学性状、用于工业应用的性状或对消费者有吸引力的性状有关的基因型。
需要诱导单倍体化然后二倍体化的DH植物产生需要高资源输入。DH植物在自然中极少存在;因此,需要使用人工生产方法。首先,使一个或多个株系与诱导亲本杂交,产生单倍体种子。玉米的诱导系包括Stock 6、RWS、KEMS、KMS和ZMS,和不确定的配子体(ig)突变。单倍体种子的选择可以通过各种筛选方法基于表型或基因型特征来实现。在一种方法中,用可见标记基因筛选材料,该可见标记基因包括GFP、GUS、花色素苷基因如R-nj、萤光素酶、YFP、CFP或CRC,它们只在单倍体细胞的胚乳细胞中诱导,允许分离单倍体与二倍体种子。其它筛选方法包括染色体计数、流式细胞术、遗传标记评价来推断拷贝数,等等。
得到的单倍体种子具有单倍体胚和正常的三倍体胚乳。本领域已知有几种方法来实现染色体加倍。单倍体细胞、单倍体胚、单倍体种子、单倍体幼苗或单倍体植物可以用加倍剂化学处理。已知的加倍剂的非限制性例子包括一氧化氮气体、抗微管除草剂、抗微管剂、秋水仙素、拿草特和有丝分裂抑制剂。
本发明包括培育农作物的方法,所述农作物例如是玉米(Zeamays)、大豆(Glycine max)、棉花(Gossypium hirsutum)、花生(Arachishypogaea)、大麦(Hordeum vulgare)、燕麦(Avena sativa)、鸭茅(Dactylis glomerata)、水稻(Oryza sativa,包括籼稻(indica)和粳稻(japonica)变种)、高粱(Sorghum bicolor)、甘蔗(Saccharum sp)、高羊茅(Festuca arundinacea)、草皮草物种(例如物种:四季青(Agrostisstolonifera)、草地早熟禾(Poa pratensis)、钝叶草(Stenotaphrumsecundatum))、小麦(Triticum aestivum)、苜蓿(Medicago sativa)、芸苔属的成员、花茎甘蓝、卷心菜、胡萝卜、花椰菜、白菜、黄瓜、干豆、茄子、茴香、青刀豆、葫芦、韭菜、莴苣、甜瓜、秋葵、洋葱、豌豆、胡椒、南瓜、萝卜、菠菜、笋瓜、甜玉米、西红柿、西瓜、观赏植物,以及其它水果、蔬菜、块茎或块根农作物。
灰色叶斑病抗性
本发明提供位于玉米基因组中的公共图位(public bins)中的GLS抗性基因座,它们以前没有与GLS抗性关联。
本发明提供位于玉米基因组中的公共图位中的160个GLS抗性基因座,它们以前没有与GLS抗性关联。通过将玉米染色体区域分为10cM的窗口分配QTL。总共鉴定了178个与GLS相关的QTL,其中158个以前没有报道过。也提供了用于监测这178个GLS抗性QTL的渗入的SNP标记。
在本发明中,GLS抗性基因座1-9,14-33,35,38-42,44-52,54-61,63-71,73-79,81-92,95-96,99-106,108-117和119-178在以前没有与GLS相关联,并且在此提供。也提供了用于监测GLS抗性的渗入的SNP标记。在本发明中,GLS抗性基因座1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26和177位于染色体1上。用来监测GLS抗性基因座1的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:1至9的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座2的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:10至14的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座3的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:15至22的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座4的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:23至30的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座5的渗入的SNP标记包括选自SEQID NO:31至37的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座6的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:38至48的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座7的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:49至58的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座8的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:59至73的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座9的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:74至86的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座10的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:87至93的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座11的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:94至115的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座12的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:116至126的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座13的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:127至135的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座14的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:136至139的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座15的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:140至144的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座16的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:145至151的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座17的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:152至162的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座18的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:163至172的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座19的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:173至178的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座20的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:179至183的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座21的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:184至197的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座22的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:198至199的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座23的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:200至201的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座24的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:202至206的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座25的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:207至208的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座26的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:209至211的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座177的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1228。
在本发明中,GLS抗性基因座27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46和178位于染色体2上。用来监测GLS抗性基因座27的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:212至215的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座28的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:216至221和1229的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座29的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:222至224的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座30的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:225至231的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座31的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:232至236的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座32的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:237至242的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座33的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:244至248的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座34的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:249至260的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座35的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:261至269的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座36的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:270至291的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座37的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:292至303的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座38的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:304至311的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座39的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:312至321的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座40的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:322至330的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座41的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:331至335的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座42的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:336至341的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座43的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:342至348的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座44的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:349至351的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座45的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:352至355的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座46的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:356至360的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座178的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1229。
在本发明中,GLS抗性基因座47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66和67位于染色体3上。用来监测GLS抗性基因座47的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:361至364的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座48的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:365的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座49的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:366的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座50的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:367至369的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座51的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:370至371的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座52的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:372至374的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座53的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:375的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座54的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:376至395的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座55的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:396至408的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座56的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:409至418的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座57的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:419至425的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座58的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:426至433的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座59的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:434至435的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座60的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:436至449的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座61的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:450至458的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座62的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:459至464的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座63的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:465至471的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座64的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:472至482的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座65的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:483至486的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座66的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:487至490的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座67的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:491至495的SNP标记。
在本发明中,GLS抗性基因座68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86和87位于染色体4上。用来监测GLS抗性基因座68的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:496至499的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座69的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:500至502的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座70的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:503至504的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座71的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:505至507的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座72的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:508至511的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座73的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:512至515的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座74的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:516至530的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座75的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:531至551的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座76的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:552至567的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座77的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:568至578的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座78的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:579至586的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座79的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:587至590的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座80的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:591至603的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座81的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:604至617的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座82的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:618至625的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座83的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:626至632的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座84的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:633至639的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座85的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:640至644的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座86的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:645至653的SNP标记。
用来监测GLS抗性基因座87的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:654至656的SNP标记。
在本发明中,GLS抗性基因座88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103和104位于染色体5上。用来监测GLS抗性基因座88的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:657至660的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座89的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:661至668的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座90的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:669至670的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座91的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:671至674的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座92的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:675至678的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座93的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:679至692的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座94的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:693至709的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座95的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:710至721的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座96的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:722至730的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座97的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:731至738的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座98的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:739至740的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座99的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:741至748的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座100的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:749至754的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座101的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:755至760的SNP标记。
用来监测GLS抗性基因座102的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:761至762的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座103的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:763至771的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座104的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:772至776的SNP标记。
在本发明中,GLS抗性基因座105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116和117位于染色体6上。用来监测GLS抗性基因座105的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:777至780的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座106的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:781至812的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座107的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:813至820的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座108的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:821至829和1232的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座109的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:830至834的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座110的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:835至845和1231的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座111的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:846至854的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座112的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:855至863的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座113的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:864至869的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座114的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:870至873的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座115的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:874至875的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座116的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:876至883的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座117的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:884至889和1360的SNP标记。
在本发明中,GLS抗性基因座118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134和135位于染色体7上。用来监测GLS抗性基因座118的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:890至891的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座119的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:892的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座120的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:893的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座121的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:894的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座122的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:895至898的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座123的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:899至907的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座124的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:908至932的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座125的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:933至939的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座126的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:940至943的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座127的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:944至953和1233的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座128的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:954至963的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座129的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:964至968的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座130的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:969至971的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座131的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:972至976的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座132的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:977的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座133的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:978至982的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座134的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:983至990的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座135的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:991至996的SNP标记。
在本发明中,GLS抗性基因座136,137,138,139,140,141,142,143,144,145,146,147,148和149位于染色体8上。用来监测GLS抗性基因座136的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:997至1000的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座137的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:1001至1003的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座138的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1004至1010的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座139的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1011至1015的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座140的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1016至1022的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座141的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1023至1031的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座142的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1032至1046的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座143的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1047至1050的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座144的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1051至1060的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座145的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:1061至1062的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座146的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1063至1069的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座147的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1070至1072的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座148的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1073至1075的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座149的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1076至1078的SNP标记。
在本发明中,GLS抗性基因座150,151,152,153,154,155,156,157,158,159,160,161,162,163,164和165位于染色体9上。用来监测GLS抗性基因座150的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1079至1081的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座151的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1082至1086的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座152的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1087的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座153的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1088至1091的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座154的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1092至1096的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座155的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1097至1098的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座156的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:1099至1110的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座157的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1111至1118的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座158的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1119至1133和1127的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座159的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1134至1142的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座160的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1143至1150的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座161的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:1151至1157的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座162的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1158至1159的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座163的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1160至1164的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座164的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1165的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座165的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1166至1167的SNP标记。
在本发明中,GLS抗性基因座166,167,168,169,170,171,172,173,174,175和176位于染色体10上。用来监测GLS抗性基因座166的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1168的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座167的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1169至1172的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座168的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1173至1177的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座169的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1178至1192的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座170的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1193至1203和1361的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座171的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1204至1210的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座172的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1211至1215的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座173的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1216至1219的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座174的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1220至1221的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座175的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1222至1226的SNP标记。用来监测GLS抗性基因座176的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1227的SNP标记。
用于筛查GLS抗性基因座的示例性标记分析在表5、6和7中提供。说明性的GLS抗性基因座173SNP标记DNA序列SEQ ID NO:1219可以使用SEQ ID NO:1304至1305所示的引物扩增并且使用SEQID NO:1306至1307所示的探针检测。说明性的GLS抗性基因座57SNP标记DNA序列SEQ ID NO:421可以使用SEQ ID NO:1308至1309所示的引物扩增并且使用SEQ ID NO:1310至1311所示的探针检测。说明性的GLS抗性基因座64SNP标记DNA序列SEQ ID NO:481可以使用SEQ ID NO:1312至1313所示的引物扩增并且使用SEQ ID NO:1314至1315所示的探针检测。说明性的GLS抗性基因座176SNP标记DNA序列SEQ ID NO:1127可以使用SEQ ID NO:1316至1317所示的引物扩增并且使用SEQ ID NO:1318至1319所示的探针检测。用于GLS抗性基因座173SNP标记DNA序列SEQ ID NO:1219的说明性寡核苷酸杂交探针作为SEQ ID NO:1320和SEQ ID NO:1321提供。用于GLS抗性基因座57SNP标记DNA序列SEQ ID NO:421的说明性寡核苷酸杂交探针作为SEQ ID NO:1322和SEQ ID NO:1323提供。用于GLS抗性基因座64SNP标记DNA序列SEQ ID NO:481的说明性寡核苷酸杂交探针作为SEQ ID NO:1324和SEQ ID NO:1325提供。用于GLS抗性基因座176SNP标记DNA序列SEQ ID NO:1127的说明性寡核苷酸杂交探针作为SEQ ID NO:1326和SEQ ID NO:1327提供。用于GLS抗性基因座173SNP标记DNA序列SEQ ID NO:1219的单碱基延伸分析的说明性探针作为SEQ ID NO:1328提供。用于GLS抗性基因座57SNP标记DNA序列SEQ ID NO:421的单碱基延伸分析的说明性探针作为SEQ ID NO:1329提供。用于GLS抗性基因座64SNP标记DNA序列SEQ ID NO:481的单碱基延伸分析的说明性探针作为SEQ ID NO:1330提供。用于GLS抗性基因座176SNP标记DNA序列SEQ ID NO:1127的单碱基延伸分析的说明性探针作为SEQ ID NO:1331提供。
本发明也提供一种包含选自SEQ ID NO:1至1233、1360和1361、其片段和它们的互补序列的核酸分子的玉米植物。
此处使用的GLS是指任何灰色叶斑病变种或分离种。本发明的玉米植物可以对一种或多种能够引起或诱导GLS的真菌有抗性。一方面,本发明提供GLS抗性植物以及根据对尾孢属(Cercospora)引起的GLS的抗性或敏感性筛查玉米植物的方法和组合物。在一个优选方面,本发明提供用于针对玉蜀黍尾孢抗性或敏感性筛查玉米植物的方法和组合物。另一方面,本发明提供玉蜀黍尾孢株“I型”抗性植物以及根据对玉蜀黍尾孢株“I型”的抗性或敏感性筛查玉米植物的方法和组合物。在进一步的方面,本发明提供玉蜀黍尾孢株“II型”抗性植物以及根据对玉蜀黍尾孢株“II型”的抗性或敏感性筛查玉米植物的方法和组合物。另一方面,本发明提供高粱尾孢maydis变种(C.sorghi var.maydis)抗性植物以及根据对高粱尾孢maydis变种的抗性或敏感性筛查玉米植物的方法和组合物。
一方面,植物选自玉米属。另一方面,植物选自玉米(Zea mays)种。在进一步的方面,植物选自亚种Zea mays L.ssp.mays。另一方面,植物选自Zea mays L.subsp.mays Indentata组,也被称为马齿型玉米。另一方面,植物选自Zea mays L.subsp.mays Indurata组,也被称为硬质玉米。一方面,植物选自Zea mays L.subsp.maysSaccharata组,也被称为甜玉米。另一方面,植物选自Zea mays L.subsp.mays Amylacea组,也被称为面粉玉米。另一方面,植物选自Zea mays L.subsp.mays Everta组,也被称为爆粒玉米。玉米植物包括杂种、近交系、部分近交系或确定的或未确定的群体的成员。
本发明的植物可以是具有非常高的抗性、抗性、基本抗性、中度抗性、相当抗性、部分抗性、中度敏感或敏感的玉米植物。
在一个优选方面,本发明提供了将要通过任何方法测定其对GLS的抗性或敏感性的玉米植物,以确定玉米植物是否具有非常高的抗性、抗性、基本抗性、中度抗性、相当的抗性、部分抗性、中度敏感性或敏感性。GLS的基因型分型基于目视筛查植物,以确定感染的叶面积的百分比。感染的叶面积的百分比用来将植物评定为从1(非常高的抗性)到9(敏感的)的等级。在授粉后目视评估抗病性。感染可以是自然的或者来自人工接种。
本发明的抗病性QTL可以被引入优良玉米近交系中。
另一方面,玉米植物可以显示与非抗性对照玉米植物相当的抗性。在该方面,除了一个或多个所述GLS抗性等位基因以外,对照玉米植物优选地是遗传相似的。这些植物可以在相同或接近相同地接触病原体的相似条件下生长。在该方面,一个或多个抗性植物有少于25%、15%、10%、5%、2%或1%的叶面积被感染。
本发明的抗病性QTL可以被引入优良玉米近交系中。“优良株系”是通过针对优异的农艺学表现进行育种和选择而产生的任何株系。
本发明的GLS抗性QTL也可以被引入包含一种或多种转基因的优良玉米植物中,该转基因赋予除草剂耐受性、产量增加、昆虫控制、真菌病抗性、病毒抗性、线虫抗性、细菌病抗性、支原体病抗性、油产生改变、高产油量、高蛋白质产量、发芽和幼苗生长的控制、动物和人类营养增强、低棉子糖、环境应激抗性、可消化性提高、工业酶、药用蛋白质、肽和小分子、加工性状改善、风味改善、固氮、杂种种子的产生、变应原性降低、生物聚合物和生物燃料等。一方面,除草剂耐受性选自草甘膦、麦草畏、草丁膦、磺脲、溴苯腈和达草灭除草剂。这些性状可通过植物生物技术方法在玉米中作为转基因提供。
一种或多种抗病性QTL等位基因可以从任何包含该等位基因的植物(供体)引入到任何接受体玉米植物中。一方面,接受体玉米植物可以包含另外的GLS抗性基因座。另一方面,接受体玉米植物可以包含转基因。另一方面,在保持引入的QTL的同时,可以通过回交或其它合适的方法来减少提供抗病性QTL的植物的遗传贡献。一方面,玉米植物中来自供体材料的核遗传物质可能少于或是大约50%、少于或是大约25%、少于或是大约13%、少于或是大约5%、3%、2%或1%,但该遗传物质包含一个或多个目的GLS抗性基因座。
进一步可以理解,本发明的玉米植物可能显示任何相对成熟组的特征。一方面,成熟组选自RM90-95、RM 95-100、RM 100-105、RM 105-110、RM 110-115和RM 115-120。
QTL的等位基因当然可以包含多个基因或其它遗传因素,甚至在连续基因组区域或连锁群如单元型内。如本文所用的,抗病性基因座的等位基因可以包含一个以上的基因或其它遗传因素,其中,每个单独的基因或遗传组分也能够显示等位基因变异,并且其中每个基因或遗传因素也能够引发对所述数量性状的表型效应。在本发明的一方面,QTL的等位基因包含也能够显示等位基因变异的一个或多个基因或其它遗传因素。因此术语“QTL的等位基因”的使用并不排除包含一个以上的基因或其它遗传因素的QTL。特别是,本发明中的“QTL的等位基因”可以表示单元型窗口中的单元型,其中表型可以是抗病性。单元型窗口是可以用一组一个或多个多态性标记限定和示踪的连续的基因组区域,其中,多态性指示谱系同一性。该窗口中的单元型可以通过每个标记处的等位基因的独特指纹确定。如本文所用的,等位基因是占据染色体上给定基因座的基因的几种替代形式之一。当染色体上的给定基因座处存在的所有等位基因相同时,该植物在该基因座处是纯合的。如果染色体上的给定基因座处存在的等位基因不同,该植物在该基因座处是杂合的。本发明的植物在任何特定的GLS基因座处或对于特定的多态性标记,可能是纯合或杂合的。
本发明也提供了本发明的植物的部分。植物部分包括但不限于,种子、胚乳、胚珠和花粉。在本发明的特别优选的方面,植物部分是种子。
本发明也提供了玉米的容器,该容器中超过50%、60%、70%、80%、90%、95%或99%的种子包含1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,142,143,144,145,146,147,148,149,150,151,152,153,154,155,156,157,158,159,160,161,162,163,164,165,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177和178GLS抗性基因座,其中一个或多个该基因座处的一个或多个等位基因选自SEQ ID NO:1-1233,1360和1361。
玉米种子的容器可以含有任何数量、重量或体积的种子。例如,容器可以含有至少或超过大约10、25、50、100、200、300、400、500、600、700、80、90、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000个或更多的种子。另一方面,容器可以含有大约或超过大约1克、5克、10克、15克、20克、25克、50克、100克、250克、500克或1000克种子。此外,容器可以含有至少或超过大约0盎司、1盎司、5盎司、10盎司、1磅、2磅、3磅、4磅、5磅、10磅、15磅、20磅、25磅或50磅或更多的种子。
玉米种子的容器可以是本领域中可以获得的任何容器。例如,容器可以是盒子、袋子、罐、包、囊、卷带、桶或管。
另一方面,玉米种子的容器中含有的种子可以是处理过的或未处理的玉米种子。一方面,种子可以经过处理以改善发芽,例如通过引发种子或者通过消毒以防御种子携带的病原体。另一方面,种子可以用任何可以使用的涂层涂覆,以改善例如可种植性、种子发芽和防御种子携带的病原体。种子涂层可以是任何形式的种子涂层,包括但不限于粒化、薄膜涂层和硬外层。
本发明的植物或其部分也可以在培养基中培养和再生。从各种组织类型再生玉米植物的方法和玉米的组织培养方法是本领域已知的(例如,Bhaskaran等人.1990 Crop Sci.30:1328-1336)。如玉米的植物的再生技术可以使用多种组织或细胞类型作为起始原料。尤其是对于玉米,已经开发了再生方法,其开始于某些分化的组织类型,如,分生组织(Sairam等人.2003 Genome 46:323-3)。已报道了通过器官发生和胚发生从组织培养物再生成熟玉米植物(Wang 1987 Plant Cell.Rep.6:360-362;Chang 1983 Plant Cell.Rep.2:18-185;Green等人1975Crop Sci.15:417-421)。最近,也报道了从裂开的种子再生玉米(Al-Abed等人2006 Planta 223:1355-1366)。
本发明也提供一种通过针对玉米植物中的抗病性或敏感性进行筛查而选择的抗病性玉米植物,所述选择包括查询基因组核酸中是否存在与玉米植物抗病性相关的QTL等位基因遗传连锁的标记分子,其中该QTL等位基因也位于与抗病性GLS相关的连锁群上。
本发明提供一种将等位基因渗入玉米植物中的方法,包括:(A)使包含选自SEQ ID NO:1至1233和SEQ ID NO:1360和1361的核酸分子的至少一个第一玉米植物与至少一个第二玉米植物杂交,以形成分离群体,(B)使用一种或多种核酸标记筛查该分离群体,以确定来自该分离群体的一个或多个玉米植物是否含有所述核酸分子,和(C)从所述分离群体中选择一个或多个包含选自SEQ ID NO:1至1233和SEQ ID NO:1360和1361的核酸分子的玉米植物。
本发明包括一种将等位基因渗入玉米植物中的方法,包括:(A)使至少一个GLS抗性玉米植物与至少一个GLS敏感性玉米植物杂交,以形成分离群体,(B)用一种或多种核酸标记筛查所述分离群体,以确定来自所述分离群体的一个或多个玉米植物是否含有GLS抗性基因座,其中该GLS抗性基因座是选自图1提供的GLS抗性基因座1-9,14-33,35,38-42,44-52,54-61,63-71,73-79,81-92,95-96,99-106,108-117和GLS抗性基因座119-178的等位基因。
本发明包括分离的核酸分子。这些分子包括那些能够检测与GLS基因座遗传或物理连锁的多态性的核酸分子。这些分子可以被称为标记。可以通过现有技术获得与GLS抗性基因座1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,142,143,144,145,146,147,148,149,150,151,152,153,154,155,156,157,158,159,160,161,162,163,164,165,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177或GLS抗性基因座178连锁的另外的标记。一方面,核酸分子能够检测是否存在位于距离GLS抗性基因小于30、20、10、5、2或1厘摩(centimorgans)的标记。另一方面,使用Qgene Version 2.23(1996)和默认参数进行测定,标记显示相对于GLS为2或更高、3或更高、4或更高的LOD得分。另一方面,核酸分子能够检测选自GLS抗性基因座1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,142,143,144,145,146,147,148,149,150,151,152,153,154,155,156,157,158,159,160,161,162,163,164,165,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177和GLS抗性基因座178的基因座中的标记。在进一步的方面,核酸分子选自SEQ ID NO:1-1233和SEQID NO:1360和1361、其片段、其互补序列及能够与这些核酸分子中的一个或多个特异性杂交的核酸分子。
在优选的一方面,本发明的核酸分子包括那些在中度严格条件(例如,大约2.0xSSC和大约65℃)下与SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:1233和SEQ ID NO:1360和1361或SEQ ID NO:1304至SEQ ID NO:1331所示的一个或多个核酸分子或其互补分子或其中任一个的片段特异性杂交的核酸分子。在特别优选的一方面,本发明的核酸在高严格条件下与SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:1233和SEQ ID NO:1360和1361或SEQID NO:1304至1331所示的一个或多个核酸分子或互补分子或其中任一个的片段特异性杂交。在本发明的一方面,本发明的优选的标记核酸分子具有SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:1233和SEQ ID NO:1360和1361或SEQ ID NO:1304至1331所示的核酸序列或其互补序列或其中任一个的片段。在本发明的另一方面,本发明的优选的标记核酸分子与SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:1233和SEQ ID NO:1360和1361或SEQID NO:1304至1331所示的核酸序列或其互补序列或其中任一个的片段共有80%-100%或90%-100%的序列同一性。在本发明的进一步的一方面,本发明的优选的标记核酸分子与SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:1233和SEQ ID NO:1360和1361或SEQ ID NO:1304至1331所示的核酸序列或其互补序列或其中任一个的片段共有95%-100%的序列同一性。在本发明的更优选的一方面,本发明的优选的标记核酸分子与SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:1233和SEQ ID NO:1360和1361或SEQID NO:1304至1331所示的核酸序列或其互补序列或其中任一个的片段共有98%-100%的序列同一性。本发明提供一种将等位基因渗入玉米植物中的方法,包括:(A)使包含选自SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:1233和SEQ ID NO:1360和1361的核酸分子的至少一个第一玉米植物与至少一个第二玉米植物杂交,以形成分离群体,(B)用一种或多种核酸标记筛查所述分离群体,以确定来自所述分离群体的一个或多个玉米植物是否含有该核酸分子,和(C)从该分离群体中选择一个或多个包含选自SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:1233和SEQ ID NO:1360和1361的核酸分子的玉米植物。
内州萎蔫病抗性
本发明提供位于玉米基因组中的公共图位中的内州萎蔫病抗性基因座,它们以前没有与内州萎蔫病抗性相关联。
本发明提供位于玉米基因组中的公共图位中的130个内州萎蔫病抗性基因座,它们以前没有与内州萎蔫病抗性相关联。通过将玉米染色体区域分为10cM的窗口分配QTL。总共鉴定了131个QTL,其中130个以前没有报道过。也提供了用于监测131个与内州萎蔫病抗性相关的QTL的渗入的SNP标记。
在本发明中,内州萎蔫病抗性基因座1-53和55-131在以前没有与内州萎蔫病相关,并且在此提供。也提供了用于监测内州萎蔫病抗性的渗入的SNP标记。在本发明中,内州萎蔫病抗性基因座1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19和20位于染色体1上。用来监测内州萎蔫病抗性基因座1的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:13和1274的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座2的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1234和19的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座3的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:27和24的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座4的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:36。用来监测内州萎蔫病抗性基因座5的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:50和53的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座6的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:90。用来监测内州萎蔫病抗性基因座7的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:94,95,97,1235,1236,99,101,102,1237,106,1238,110,111和1239的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座8的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1240,119,121,122和124的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座9的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:128,130,131和132的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座10的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:136,138和1275的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座11的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:141。用来监测内州萎蔫病抗性基因座12的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:146。用来监测内州萎蔫病抗性基因座13的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:153,1241,159,160,162和158的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座14的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:164,166,169和172的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座15的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:175和177的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座16的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1242和186的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座17的渗入的SNP标记包括SEQ IDNO:200。用来监测内州萎蔫病抗性基因座18的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:202和203的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座19的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:207和208的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座20的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1243。
在本发明中,内州萎蔫病抗性基因座21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35和129位于染色体2上。用来监测内州萎蔫病抗性基因座21的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:215。用来监测内州萎蔫病抗性基因座22的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:216,1244,220,218和1229的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座23的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:224的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座24的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:228,231和1276的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座25的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:232,233,234,235和236的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座26的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:244,248和1277的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座27的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:250,252,256,257,260,1295和1278的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座28的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:265,266和267的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座29的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:271,273,1245,274,278,279,282,287,289和272的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座30的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:294,295,296和299的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座31的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1246,317和320的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座32的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:332,333和334的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座33的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:337。用来监测内州萎蔫病抗性基因座34的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:347。用来监测内州萎蔫病抗性基因座35的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:355。用来监测内州萎蔫病抗性基因座129的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1294。
在本发明中,内州萎蔫病抗性基因座36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,122和123位于染色体3上。用来监测内州萎蔫病抗性基因座36的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:362和363的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座37的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1247。用来监测内州萎蔫病抗性基因座38的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:366。用来监测内州萎蔫病抗性基因座39的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:367,368和1279的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座40的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:370和371的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座41的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:381,382,392和395的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座42的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:409,411和412的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座43的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:419,422,423和1280的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座44的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:429,430,433和1281的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座45的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:438,440,1248和447的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座46的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1249。用来监测内州萎蔫病抗性基因座47的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:474,476,479,480和482的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座48的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:486的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座49的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:490。用来监测内州萎蔫病抗性基因座50的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:493。用来监测内州萎蔫病抗性基因座122的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:375和1296的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座123的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:401和408的SNP标记。
在本发明中,内州萎蔫病抗性基因座51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,124,125和126位于染色体4上。用来监测内州萎蔫病抗性基因座51的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:500。用来监测内州萎蔫病抗性基因座52的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1250,525和530的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座53的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:533。用来监测内州萎蔫病抗性基因座54的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:556和566的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座55的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:582,585,1251和1283的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座56的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:589和587的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座57的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:593,594和599的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座58的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:611,1297,1298和1284的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座59的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1252,618,621和623的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座60的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:630,632,637,639和629的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座61的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:646,649和650的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座124的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:498。用来监测内州萎蔫病抗性基因座125的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1282。
在本发明中,内州萎蔫病抗性基因座62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75和130位于染色体5上。用来监测内州萎蔫病抗性基因座62的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:657。用来监测内州萎蔫病抗性基因座63的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:665,1286和1299的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座64的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:669。用来监测内州萎蔫病抗性基因座65的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1253的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座66的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:678,1254和1255的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座67的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:679,688和690的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座68的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1256,704,709和1300的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座69的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:710,717,719,720,1257和721的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座70的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:726,727和1258的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座71的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:733和734的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座72的渗入的SNP标记包括选自SEQ IDNO:746和744的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座73的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:758和760的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座74的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:764,768和1287的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座75的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:773。用来监测内州萎蔫病抗性基因座130的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1301。
在本发明中,内州萎蔫病抗性基因座76,77,78,79,80,81,82,83和84位于染色体6上。用来监测内州萎蔫病抗性基因座76的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1259,792,793和812的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座77的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:821和825的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座78的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:835,1260和844的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座79的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:846,850和854的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座80的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:856,857和858的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座81的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1261。用来监测内州萎蔫病抗性基因座82的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:874。用来监测内州萎蔫病抗性基因座83的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:876,880和882的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座84的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:885。
在本发明中,内州萎蔫病抗性基因座85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97和127位于染色体7上。用来监测内州萎蔫病抗性基因座85的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:893。用来监测内州萎蔫病抗性基因座86的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:897和896的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座87的渗入的SNP标记包括SEQ IDNO:1262。用来监测内州萎蔫病抗性基因座88的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:915,926和1288的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座89的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:940和942的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座90的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:949和951的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座91的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:957和963的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座92的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:964和1289的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座93的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:974和976的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座94的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1263。用来监测内州萎蔫病抗性基因座95的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:981和1291的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座96的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:983和990的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座127的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1290。
在本发明中,内州萎蔫病抗性基因座97,98,99,100,101,102,103和131位于染色体8上。用来监测内州萎蔫病抗性基因座97的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:997,999和1000的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座98的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1016和1264的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座99的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1027,1265和1303的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座100的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1043。用来监测内州萎蔫病抗性基因座101的渗入的SNP标记包括SEQID NO:1049。用来监测内州萎蔫病抗性基因座102的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1056。用来监测内州萎蔫病抗性基因座103的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1075。用来监测内州萎蔫病抗性基因座131的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1015。
在本发明中,内州萎蔫病抗性基因座104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114和115位于染色体9上。用来监测内州萎蔫病抗性基因座104的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1266和1081的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座105的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1087。用来监测内州萎蔫病抗性基因座106的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1088。用来监测内州萎蔫病抗性基因座107的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1098。用来监测内州萎蔫病抗性基因座108的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1099,1100,1104,1105,1108,1110和1292的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座109的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1267和1115的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座110的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1122,1268,1131和1133的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座111的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1269和1142的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座112的渗入的SNP标记包括选自SEQID NO:1143,1145,1146,1148和1149的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座113的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1270。用来监测内州萎蔫病抗性基因座114的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1159。
在本发明中,内州萎蔫病抗性基因座115,116,117,118,119,120,121和122位于染色体10上。用来监测内州萎蔫病抗性基因座115的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1168。用来监测内州萎蔫病抗性基因座116的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1174。用来监测内州萎蔫病抗性基因座117的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1271,1184和1186的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座118的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1272和1196的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座119的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1204。用来监测内州萎蔫病抗性基因座120的渗入的SNP标记包括选自SEQ ID NO:1212和1215的SNP标记。用来监测内州萎蔫病抗性基因座121的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1273。用来监测内州萎蔫病抗性基因座128的渗入的SNP标记包括SEQ ID NO:1293。
表12、13和14中提供了用于筛查内州萎蔫病抗性基因座的示例性标记分析。说明性的内州萎蔫病抗性基因座87SNP标记DNA序列SEQ ID NO:896可以使用如SEQ ID NO:1332至1333所示的引物扩增,并且使用如SEQ ID N0:1334至1335所示的探针检测。说明性的内州萎蔫病抗性基因座91SNP标记DNA序列SEQ ID NO:951可以使用如SEQ ID NO:1336至1337所示的引物扩增,并且使用如SEQ IDNO:1338至1339所示的探针检测。说明性的内州萎蔫病抗性基因座72SNP标记DNA序列SEQ ID NO:733可以使用如SEQ ID NO:1340至1341所示的引物扩增,并且使用如SEQ ID NO:1342至1343所示的探针检测。说明性的内州萎蔫病抗性基因座109SNP标记DNA序列SEQID NO:1098可以使用如SEQ ID NO:1344至1345所示的引物扩增,并且使用如SEQ ID NO:1346至1347所示的探针检测。用于内州萎蔫病抗性基因座87SNP标记DNA序列SEQ ID NO:896的说明性寡核苷酸杂交探针作为SEQ ID NO:1348和SEQ ID NO 1349提供。用于内州萎蔫病抗性基因座91SNP标记DNA序列SEQ ID NO:951的说明性寡核苷酸杂交探针作为SEQ ID NO:1350和SEQ ID NO 1351提供。用于内州萎蔫病抗性基因座72SNP标记DNA序列SEQ ID NO:733的说明性寡核苷酸杂交探针作为SEQ ID NO:1352和SEQ ID NO 1353提供。用于内州萎蔫病抗性基因座109SNP标记DNA序列SEQ ID NO:1098的说明性寡核苷酸杂交探针作为SEQ ID NO:1354和SEQ ID NO 1355提供。用于内州萎蔫病抗性基因座87SNP标记DNA序列SEQ ID NO:896的单碱基延伸分析的说明性探针作为SEQ ID NO:1356提供。用于内州萎蔫病抗性基因座91SNP标记DNA序列SEQ ID NO:951的单碱基延伸分析的说明性探针作为SEQ ID NO:1357提供。用于内州萎蔫病抗性基因座72SNP标记DNA序列SEQ ID NO:733的单碱基延伸分析的说明性探针作为SEQ ID NO:1358提供。用于内州萎蔫病抗性基因座109SNP标记DNA序列SEQ ID NO:1098的单碱基延伸分析的说明性探针作为SEQ ID NO:1359提供。
如本文使用的内州萎蔫病是指任何内州萎蔫病变种或分离种。本发明的玉米植物可能对一种或多种能够引起或诱导内州萎蔫病的细菌具有抗性。一方面,本发明提供内州萎蔫病抗性植物以及根据对棒形杆菌属(Clavibacter)引起的内州萎蔫病的抗性或敏感性筛查玉米植物的方法和组合物。在一个优选方面,本发明提供根据对密执安棒形杆菌的抗性或敏感性筛查玉米植物的方法和组合物。
一方面,植物选自玉米属。另一方面,植物选自玉米(Zea mays)种。在进一步的方面,植物选自亚种Zea mays L.ssp.mays。另一方面,植物选自Zea mays L.subsp.mays Indentata组,也被称为马齿型玉米。另一方面,植物选自Zea mays L.subsp.mays Indurata组,也被称为硬质玉米。一方面,植物选自Zea mays L.subsp.maysSaccharata组,也被称为甜玉米。另一方面,植物选自Zea mays L.subsp.mays Amylacea组,也被称为面粉玉米。在进一步的方面,植物选自Zea mays L.subsp.mays Everta组,也被称为爆粒玉米。玉米植物包括杂种、近交系、部分近交系或或确定的或未确定的群体的成员。
本发明的植物可以是具有非常高的抗性、抗性、基本抗性、中度抗性、相当抗性、部分抗性、中度敏感或敏感的玉米植物。
在一个优选方面,本发明提供了将要通过任何方法测定其对内州萎蔫病的抗性或敏感性的玉米植物,以确定玉米植物是否具有非常高的抗性、抗性、基本抗性、中度抗性、相当的抗性、部分抗性、中度敏感性或敏感性。
内州萎蔫病的基因型分型基于目视筛查植物,以确定感染的叶面积的百分比。感染的叶面积的百分比用来将植物评定为从1(非常高的抗性)到9(敏感的)的等级。
本发明的抗病性QTL可以被引入优良玉米近交系中。
另一方面,玉米植物可以显示与非抗性对照玉米植物相当的抗性。在该方面,除了一个或多个所述内州萎蔫病抗性等位基因以外,对照玉米植物优选地是遗传相似的。这些植物可以在相同或接近相同地接触病原体的相似条件下生长。在该方面,一个或多个抗性植物有少于25%、15%、10%、5%、2%或1%的叶面积被感染。
本发明的抗病性QTL可以被引入优良玉米近交系中。“优良株系”是通过针对优异的农艺学表现进行育种和选择而产生的任何株系。
本发明的内州萎蔫病抗性QTL也可以被引入包含一种或多种转基因的优良玉米植物中,该转基因赋予除草剂耐受性、产量增加、昆虫控制、真菌病抗性、病毒抗性、线虫抗性、细菌病抗性、支原体病抗性、油产生改变、高产油量、高蛋白质产量、发芽和幼苗生长的控制、动物和人类营养增强、低棉子糖、环境应激抗性、可消化性提高、工业酶、药用蛋白质、肽和小分子、加工性状改善、风味改善、固氮、杂种种子的产生、变应原性降低、生物聚合物和生物燃料等。一方面,除草剂耐受性选自草甘膦、麦草畏、草丁膦、磺脲、溴苯腈和达草灭除草剂。这些性状可通过植物生物技术方法在玉米中作为转基因提供。
一种或多种抗病性QTL等位基因可以从任何包含该等位基因的植物(供体)引入到任何接受体玉米植物中。一方面,接受体玉米植物可以包含另外的内州萎蔫病抗性基因座。另一方面,接受体玉米植物可以包含转基因。另一方面,在保持引入的QTL的同时,可以通过回交或其它合适的方法来减少提供抗病性QTL的植物的遗传贡献。一方面,玉米植物中来自供体材料的核遗传物质可能少于或是大约50%、少于或是大约25%、少于或是大约13%、少于或是大约5%、3%、2%或1%,但该遗传物质包含一个或多个目的内州萎蔫病抗性基因座。
进一步可以理解,本发明的玉米植物可能显示任何相对成熟组的特征。一方面,成熟组选自RM90-95、RM 95-100、RM 100-105、RM 105-110、RM 110-115和RM 115-120。
本发明还包括一种将等位基因引入玉米植物中的方法,包括:(A)使至少一个内州萎蔫病抗性玉米植物与至少一个内州萎蔫病敏感性玉米植物杂交,以形成分离群体,(B)用一种或多种核酸标记筛查所述分离群体,以确定来自所述分离群体的一个或多个玉米植物是否含有内州萎蔫病抗性基因座,其中所述内州萎蔫病抗性基因座是选自内州萎蔫病抗性基因座1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,132,124,125,126,127,128,129,130和内州萎蔫病抗性基因座131的等位基因。
本发明包括分离的核酸分子。这些分子包括那些能够检测与内州萎蔫病基因座遗传或物理连锁的多态性的核酸分子。这些分子可以被称为标记。通过现有技术可以获得与内州萎蔫病抗性基因座1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130和内州萎蔫病抗性基因座131连锁的另外的标记。一方面,核酸分子能够检测是否存在位于距离内州萎蔫病抗性基因座小于30、20、10、5、2或1厘摩的标记。在另一方面,使用Qgene Version 2.23(1996)和缺省参数测定,标记显示对于内州萎蔫病的LOD得分为2或更高、3或更高或者4或更高。另一方面,核酸分子能够检测选自内州萎蔫病抗性基因座1至抗性基因座131的基因座中的标记。在另一方面,核酸分子选自SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719-721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229,1234-1303,1332-1359、其片段、其互补分子及能够特异性地与这些核酸分子中的一个或多个杂交的核酸分子。
在优选的一方面,本发明的核酸分子包括那些在中度严格条件(例如,大约2.0xSSC和大约65℃)下与SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719-721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229,1234-1303,1332-1359所示的一个或多个核酸分子或其互补分子或其中任一个的片段特异性杂交的核酸分子。在特别优选的一方面,本发明的核酸在高严格条件下与SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719-721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229,1234-1303,1332-1359所示的一个或多个核酸分子或互补分子或其中任一个的片段特异性杂交。在本发明的一方面,本发明的优选的标记核酸分子具有SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719-721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229,1234-1303,1332-1359所示的核酸序列或其互补序列或其中任一个的片段。在本发明的另一方面,本发明的优选的标记核酸分子与SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719-721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229,1234-1303,1332-1359所示的核酸序列或其互补序列或其中任一个的片段共有80%-100%或90%-100%的序列同一性。在本发明的进一步的一方面,本发明的优选的标记核酸分子与SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719-721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229,1234-1303,1332-1359所示的核酸序列或其互补序列或其中任一个的片段共有95%-100%的序列同一性。在本发明的更优选的一方面,本发明的优选的标记核酸分子与SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719-721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229,1234-1303,1332-1359所示的核酸序列或其互补序列或其中任一个的片段共有98%-100%的序列同一性。
核酸分子或其片段在某些情况下能够与其它核酸分子特异性杂交。如本文所用,如果两个核酸分子能够形成反平行双链核酸结构,那么这两个分子能够彼此特异性地杂交。如果一个核酸分子与另一核酸分子表现出完全的互补性,则它们“互补”。如本文所用,当一个分子的每个核苷酸都与另一分子的核苷酸互补时,这两个分子显示“完全互补”。如果两个分子在至少常规的“低严格”的条件下能互相杂交,具有足够的稳定性,从而允许它们保持彼此退火,那么这两个分子是“最低限度互补的”。类似地,如果两个分子在常规的“高严格”的条件下能互相杂交,具有足够的稳定性,从而允许它们保持彼此退火,那么这两个分子是“互补的”。Sambrook等人,In:Molecular Cloning,ALaboratory Manual,2nd Edition,Cold Spring Harbor Press,Cold SpringHarbor,New York(1989)与Haymes等人,In:Nucleic AcidHybridization,A Practical Approach,IRL Press,Washington,DC(1985)描述了常规的严格条件。因而偏离完全互补性是允许的,只要这种偏离没有完全消除该分子形成双链结构的能力。为了使核酸分子作为引物或探针,只需要在序列上充分互补,以在所采用的特定的溶剂和盐浓度下能够形成稳定的双链结构。
如本文所用,基本上同源的序列是在高严格条件下与所比较的核酸序列的互补序列特异性杂交的核酸序列。本发明的核酸探针和引物可以在严格条件下与靶DNA序列杂交。术语“严格的杂交条件”是指在该条件下,探针或引物特异性地与靶序列杂交且不与非靶序列杂交,这可以根据经验确定。术语“严格的条件”是功能上的定义,涉及通过Sambrook等人,1989,9.52-9.55所述的具体的杂交程序,核酸探针与靶核酸(即,与目的特定核酸序列)的杂交。也参见Sambrook等人,19899.47-9.52,9.56-9.58;Kanehisa 1984 Nucl.Acids Res.12:203-213;Wetmur等人1968 J.Mol.Biol.31:349-370。促进DNA杂交的合适的严格条件是,例如,大约45℃、6.0x氯化钠/柠檬酸钠(SSC),接着50℃、2.0xSSC洗涤,这是本领域的技术人员已知的,或可以在Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley & Sons,N.Y.,1989,6.3.1-6.3.6中找到。例如,洗涤步骤中的盐浓度可以从大约2.0xSSC、50℃的低严格条件到大约0.2xSSC、50℃的高严格条件中选择。另外,洗涤步骤中的温度可以从低严格条件的室温大约22℃增加到高严格条件的大约65℃。温度和盐都可以变化,或者,温度或盐浓度可以保持不变,而另一个变量发生变化。
例如,可以在高严格条件下,在65℃和6xSSC、0.5% SDS、5xDenhardt’s、100μg/mL非特异性DNA(例如,超声处理的鲑精DNA)下,经0.5xSSC、0.5% SDS在65℃下洗涤,进行利用DNA或RNA探针或引物的杂交。
本发明考虑:如果保持探针或引物与靶序列结合的特异性,可以使用较低的严格杂交条件,如较低的杂交和/或洗涤温度,来确认具有较低的序列相似性的相关的序列。因此,本发明的核苷酸序列可用于选择性地与DNA、RNA或cDNA片段的互补延伸形成双链分子的能力。
核酸分子片段可以是任何大小的片段,且示例性的片段包括如下所示的核酸序列及其互补序列的片段:SEQ ID NO:13,19,24,27,36,50,53,90,94,95,97,99,101,102,106,110,111,119,121,122,124,128,130-132,136,138,141,146,153,158-160,162,164,166,169,172,175,177,186,200,202,203,207,208,215,216,218,220,224,228,231-236,244,248,250,252,256,257,260,265-267,271-274,278,279,282,287,289,294-296,299,317,320,332-334,337,347,355,362,363,366-368,370,371,375,381,382,392,395,401,408,409,411,412,422,423,429,430,433,438,440,447,474,476,479,480,482,486,490,493,498,500,525,530,533,556,566,582,585,587,589,593,594,599,611,618,621,623,629,630,632,637,639,646,649,650,657,665,669,678,679,688,690,704,709,710,717,719-721,726,727,733,734,744,746,758,760,764,768,773,792,793,812,821,825,835,844,846,850,854,856-858,874,876,880,882,885,893,896,897,915,926,940,942,949,951,957,963,964,974,976,981,983,990,997,999,1000,1015,1016,1027,1043,1049,1053,1054,1056,1075,1081,1087,1088,1098-1100,1104,1105,1108,1110,1115,1122,1131,1133,1142,1143,1145,1146,1148,1149,1159,1168,1174,1184,1186,1196,1204,1212,1215,1229,1234-1303,1332-1359。一方面,片段可以是15-25、15-30、15-40、15-50、15-100、20-25、20-30、20-40、20-50、20-100、25-30、25-40、25-50、25-100、30-40、30-50及30-100。另一方面,片段可以是大于10、15、20、25、30、35、40、50、100或250个核苷酸。
另外的遗传标记可以用来选择具有与本发明的GLS的真菌病抗性相关的QTL等位基因的植物。公共标记数据库的例子包括,例如,玉米基因组数据库,美国农业部的农业研究局(Agricultural ResearchService,United States Department of Agriculture)。
标记技术
本发明的遗传标记包括“显性”或“共显性”标记。“共显性标记”揭示了存在两个或更多个等位基因(每个二倍体个体有两个)。“显性标记”揭示了仅存在一个等位基因。显性标记表型的存在(例如DNA带)指示一个等位基因在纯合或杂合条件下存在。不存在显性标记表型(例如不存在DNA带)仅证明了存在“某些其它”未限定的等位基因。在其中个体主要为纯合的且基因座主要为二态性的群体中,显性和共显性标记可以具有相同的价值。当群体变得更加杂合和多等位基因时,共显性标记通常比显性标记更能提供关于基因型的信息。
在另一实施方案中,可以使用与本发明的QTL的等位基因遗传连锁或相关的标记,例如单序列重复标记(SSR)、AFLP标记、RFLP标记、RAPD标记、表型标记、同工酶标记、单核苷酸多态性(SNP)、插入或缺失(Indel)、单特征多态性(SFP,例如,如Borevitz等人2003 Gen.Res.13:513-523所述)、微阵列转录谱、DNA衍生序列和RNA衍生序列。
在一个实施方案中,用于判断是否存在遗传多态性的基于核酸的分析可用于在育种群体中选择种子。用于分析遗传多态性的多种遗传标记是可获得的,也是本领域技术人员公知的。该分析可用于选择包含遗传标记或与遗传标记连锁的基因、QTL、等位基因或基因组区域(单元型)。
在此,核酸分析方法是本领域已知的,包括但不限于基于PCR的检测方法(例如TaqMan分析)、微阵列方法和核酸测序方法。在一个实施方案中,使用核酸扩增方法可有利于DNA、RNA或cDNA样品中多态性位点的检测。这些方法特异性地增加了横跨多态性位点或者包括该位点和位于其远侧或近侧的序列的多核苷酸的浓度。这些扩增的分子可以很容易地通过凝胶电泳、荧光检测方法或其它方式进行检测。
实现这种扩增的方法利用了聚合酶链反应(PCR)(Mullis等人1986Cold Spring Harbor Symp.Quant.Biol.51:263-273;欧洲专利50,424;欧洲专利84,796;欧洲专利258,017;欧洲专利237,362;欧洲专利201,184;美国专利4,683,202;美国专利4,582,788;和美国专利4,683,194),使用能够与以其双链形式限定多态性的近侧序列杂交的引物对。
DNA序列中的多态性可通过多种本领域公知的有效方法进行检测或分型,这些方法包括但不限于美国专利5,468,613和5,217,863;5,210,015;5,876,930;6,030,787;6,004,744;6,013,431;5,595,890;5,762,876;5,945,283;5,468,613;6,090,558;5,800,944;和5,616,464中公开的那些方法,这些专利全部在此引入作为参考。但是,本发明的组合物和方法可与任何多态性分型方法一起使用,以对玉米基因组DNA样品中的多态性进行分型。这些使用的玉米基因组DNA样品包括但不限于直接从玉米植物中分离的玉米基因组DNA、克隆的玉米基因组DNA或扩增的玉米基因组DNA。
例如,DNA序列中的多态性可通过与如美国专利5,468,613和5,217,863中所公开的等位基因特异性寡核苷酸(ASO)探针杂交进行检测。美国专利5,468,613公开了等位基因特异性寡核苷酸杂交,其中核酸序列中的单个或多个核苷酸变异可通过一方法在核酸中进行检测,在该方法中,扩增含有所述核苷酸变异的序列,点样在膜上,并使用标记的序列特异性寡核苷酸探针进行处理。
还可以使用美国专利5,800,944中公开的探针连接方法来检测目标核酸序列,其中,扩增目的序列,与探针进行杂交,然后再进行连接,以检测探针的标记部分。
微阵列也可用于多态性检测,其中寡核苷酸探针组以重叠的方式装配以代表单序列,这样目标序列在某一点上的差异将会导致部分探针杂交(Borevitz等人,Genome Res.13:513-523(2003);Cui等人,Bioinformatics 21:3852-3858(2005))。在任何一个微阵列上,预期将会存在多个目标序列,这些目标序列可以代表基因和/或非编码区,其中各个目标序列由一系列重叠的寡核苷酸而不是单个探针表示。这一平台可以高通量筛选多种多态性。单特征多态性(SFP)为由寡核苷酸阵列上的单个探针检测到的多态性,其中特征为阵列上的探针。通过基于微阵列的方法的目标序列分型在美国专利6,799,122、6,913,879和6,996,476中公开。
还可以使用美国专利5,616,464中公开的探针连接方法来检测目标核酸序列,该方法使用至少一对探针,该探针具有与目标核酸序列的邻近部分同源的序列并且具有在所述探针与所述目标核酸序列碱基配对时非共价结合以形成茎的侧链。至少一个侧链带有能与茎上的其它侧链成员形成共价交联的光活化基团。
用于检测SNP和Indel的其它方法包括单碱基延伸(SBE)方法。SBE方法的例子包括但不限于美国专利6,004,744、6,013,431、5,595,890、5,762,876和5,945,283中公开的那些方法。SBE方法是基于直接邻近多态性的核苷酸引物的延伸,以在引物延伸时引入可检测到的核苷酸残基。在某些实施方案中,SBE方法使用3种合成的寡核苷酸。其中2种寡核苷酸作为PCR引物,并与玉米基因组DNA的基因座序列互补,该序列的侧翼为包含待分析的多态性的区域。在包含该多态性的玉米基因组区域被扩增之后,PCR产物与第三寡核苷酸(被称为延伸引物)混合,该第三寡核苷酸被设计为在DNA聚合酶和两个差异标记的双脱氧核苷三磷酸的存在下可与直接邻近该多态性的扩增DNA杂交。如果该多态性在模板上存在,标记的双脱氧核苷三磷酸中的一种可在单碱基链延伸中被添加到引物中。然后可以通过确定两种差异标记中的哪一种被加入到延伸引物上来推断存在的等位基因。纯合样品将会造成两个标记的碱基中仅有一个被引入,因此将只会检测到两种标记中的一种。杂合样品存在两个等位基因,因此将会引入两种标记(到延伸引物的不同分子中),因此两种标记都会被检测到。
在检测多态性的一种优选方法中,SNP和Indel可通过美国专利5,210,015、5,876,930和6,030,787中公开的方法进行检测,其中寡核苷酸探针带有共价连接到探针5’和3’末端的5’荧光报告染料和3’猝灭染料。当探针完整时,报告染料接近猝灭染料抑制了报告染料的荧光,例如通过福斯特型能量转移(Forster-type energy transfer)。在PCR过程中,正向和反向引物与位于多态性侧翼的目标DNA的特定序列杂交,而杂交探针与扩增PCR产物内含多态性的序列杂交。在后续的PCR循环中,具有5’→3’核酸外切酶活性的DNA聚合酶切割探针并将报告染料与猝灭染料分离,导致报告染料的荧光增强。
标记-性状关联
为了QTL作图,包括的标记应当是来源特征性的,以对随后的群体作出推断。SNP标记对于作图是理想的,因为特定的SNP等位基因源自特定物种的现存群体中的独立来源的可能性非常低。因此,SNP标记可用于示踪和协助QTL的渗入,特别是在单元型的情况下。
可以通过基因作图模型建立另外的标记分子的遗传连锁,所述基因作图模型例如,但不限于,Lander等人(Lander等人,Genetics,121:185-199(1989))报道的侧翼标记模型,和区间作图(intervalmapping),其基于其中所述的最大似然法,并用软件包MAPMAKER/QTL执行(Lincoln和Lander,Mapping Genes ControllingQuantitative Traits Using MAPMAKER/QTL,Whitehead Institute forBiomedical Research,Massachusetts,(1990))。另外的软件包括Qgene,Version 2.23(1996),Department of Plant Breeding and Biometry,266Emerson Hall,Cornell University,Ithaca,NY。使用Qgene软件是一种特别优选的方法。
计算存在标记的最大似然估计值(MLE),以及假设没有QTL效应的MLE,以避免假阳性。然后计算优势率的log10(LOD):LOD=log10(存在QTL的MLE/假定没有连锁QTL的MLE)。LOD得分基本上指示,假定存在QTL,相对于不存在QTL,数据增大的可能性有多大。对于给定的置信度,比如95%,为了避免假阳性的LOD阈值取决于标记的数量和基因组的长度。Lander等人(1989)说明了显示LOD阈值的曲线图,且Arús和Moreno-González,Plant Breeding,Hayward,Bosemark,Romagosa(编)Chapman & Hall,London,第314-331页(1993)进一步对其描述。
可以使用另外的模型。已经报导了对于区间作图的许多修改和可供选择的方法,包括使用非参数法(Kruglyak等人,1995 Genetics,139:1421-1428)。也可以使用多元回归方法或模型,其中,在大量标记上对性状进行回归(Jansen,Biometrics in Plant Breed,van Oijen,Jansen(编)Proceedings of the Ninth Meeting of the Eucarpia SectionBiometrics in Plant Breeding,The Netherlands,第116-124页(1994);Weber和Wricke,Advances in Plant Breeding,Blackwell,Berlin,16(1994))。Jansen等人(Jansen等人,Genetics,136:1447-1455(1994))和Zeng(Zeng,Genetics 136:1457-1468(1994))报道了组合了区间作图与回归分析的程序,由此将表型回归到给定的标记区间的单个假定的QTL上,且同时回归到作为′辅助因素′的标记数量上。一般来说,辅助因素的使用减少了估计的QTL位置的偏差和抽样误差(Utz和Melchinger,Biometrics in Plant Breeding,van Oijen,Jansen(编)Proceedings of the Ninth Meeting of the Eucarpia Section Biometrics inPlant Breeding,The Netherlands,第195-204页(1994)),从而提高QTL作图的精度和效率(Zeng 1994)。这些模型可以扩展到多环境实验,以分析基因型-环境的相互作用(Jansen等人,1995 Theor.Appl.Genet.91:33-3)。
合适的作图群体的选择对于图谱的构建是重要的。合适的作图群体的选择取决于所用的标记系统的类型(Tanksley等人,Molecularmapping in plant chromosomes.chromosome structure and function:Impact of new concepts J.P.Gustafson和R.Appels(编).Plenum Press,New York,第157-173页(1988))。必须考虑在作图群体中所用的亲本的来源(适应的相对于外来的)。染色体配对和重组率在远缘杂交(适应的×外来的)中会受到严重干扰(抑制),且一般产生大大降低的连锁距离。与近缘杂交(适应的×适应的)的后代相比,远缘杂交通常会提供具有相对较大的多态性阵列的分离群体。
F2群体是自交的第一代。通常一个F1植物自交,产生所有基因都以孟德尔(1∶2∶1)方式分离的群体。使用共显性标记系统从完全分类的F2群体中获得最大遗传信息(Mather,Measurement of Linkage inHeredity:Methuen and Co.,(1938))。在显性标记的情况中,需要后代测试(例如F3,BCF2)来确定杂合子,从而使其等同于完全分类的F2群体。但是由于后代测试的成本和时间原因,这一程序通常是不可行的。F2个体的后代测试通常在其中表型不能一贯地反映基因型(例如抗病性)或性状表达受QTL控制的图谱构建中使用。来自后代测试群体(例如F3或BCF2)的分离数据可以在图谱构建中使用。然后可以基于标记-性状图谱关联(F2,F3),对杂交后代进行标记辅助的选择,其中连锁群没有被重组事件完全分离(即最大不平衡)。
重组近交系(RIL)(遗传相关的系,通常是>F5,从继续自交的F2系向纯合性发展)可以作为作图群体使用。通过使用RIL可以将从显性标记获得的信息最大化,因为所有的基因座都是纯合的或接近纯合。在紧密连锁的条件下(即,大约<10%的重组),对于每个个体,在RIL群体中评估的显性和共显性标记比在回交群体中的每个标记类型提供更多的信息(Reiter等人,1992 Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)89:1477-1481)。然而,由于标记之间的距离增大(即,基因座变得更加独立),RIL群体中的信息明显减少。
回交群体(例如,通过成功的品种(轮回亲本)和携带前者不具有的性状的另一品种(供体亲本)之间杂交产生)可作为作图群体来使用。可以与轮回亲本进行一系列回交,以恢复大部分其需要的性状。因此,产生由几乎类似于轮回亲本的个体组成的群体,但每个个体携带不同量的或嵌合的来自供体亲本的基因组区域。如果轮回亲本中的所有基因座都是纯合的,且供体亲本和轮回亲本具有截然不同的多态性标记等位基因,回交群体可以用于对显性标记作图(Reiter等人1992)。使用共显性或显性标记从回交群体获得的信息少于从F2群体获得的信息,因为从每株植物采集一个而不是两个重组配子。然而,与RIL相比,回交群体提供更多的信息(在低标记饱和度时),因为RIL群体中的连锁的基因座之间的距离增加(即,大约0.15%的重组)。增加的重组对于紧密连锁的分析是有益的,但在构建具有低标记饱和度的图谱时可能是不需要的。
为了产生除了接受探询的性状或基因组区域之外在遗传组成上几乎相同的个体的阵列,通过多次回交产生的接近等基因的株系(NIL)可用作作图群体。在用NIL作图时,预计仅有一部分多态性基因座将定位于选定的区域。
集群分离分析法(BSA)是为快速鉴定标记和目的性状之间的连锁而开发的方法(Michelmore等人1991 Proc.Natl.Acad.Sci.(U.S.A.)88:9828-9832)。在BSA中,从一次杂交产生的分离群体中抽取两个集群DNA样品。这些集群包含特定性状(对特定病害具有抗性或敏感性)或基因组区域相同但在非连锁的区域是任意的(即,杂合的)个体。与靶区域不连锁的区域在BSA中的许多个体的集群样品之间没有差异。
标记辅助的育种
此外,本发明涉及使用美国专利申请60/837,864(在此全文引入作为参考)公开的方法鉴定包含至少一种目的基因型的优选的单倍体植物,其中目的基因型可以对应于QTL或单元型并且与至少一种目的表型相关。该方法包括至少一种单元型与至少一种表型的关联,其中这种关联用数值代表,并且该数值用于在育种程序中作出决定。数值的非限制性实例包括单元型效应估计值、单元型频率和育种值。在本发明中,特别有用的是基于至少一种基因型鉴定目的单倍体植物,使得只有这些株系经历加倍,从而节约资源。得到的包含至少一种目的基因型的加倍的单倍体植物然后在育种程序中改良,用于与种质改良相关的活动中。
在本发明中,单元型基于给定单元型窗口内的一个或多个多态性标记定义,单元型窗口分布在整个作物的基因组中。在另一方面,梳理从头和/或历史标记-表型关联数据,以推断农作物的一个或多个单元型的一个或多个表型的单元型效应估计值。单元型效应估计值使得本领域技术人员能够通过比较两个或多个单元型的单元型效应估计值作出育种决定。本发明的多态性标记和各自的图谱位置在美国专利申请2005/0204780、2005/0216545、2005/0218305和序列号11/504,538中提供,在此全文引入作为参考。
在另一方面,单元型效应估计值与单元型频率值结合,以对一个或多个表型性状计算在同一单元型窗口处或在单元型窗口中,特定单元型相对于其它单元型的单元型育种值。换句话说,通过固定单元型确定了群体平均值的变化。在另一方面,在评价通过渗入或转基因事件置换基因组中特定区域的效应中,使用单元型育种值作为比较单元型的置换效应的基础。此外,在杂种作物中,在用来产生杂种的测交系中的至少一个单元型的范围内,计算单元型的育种值。一旦确定了单元型在给定单元型窗口处的值,并且获得了关于特定品种或株系的高密度指纹分析信息,就可以在至少一个单元型中使用至少一种标记对这些基因组区域进行选择。
在本发明中,可以在育种程序的一个或多个阶段作出选择:
a)在遗传学上不同的群体(在此被定义为“育种群体”)之中,作为预选择方法,以提高选择指数和推动育种群体中有利单元型的频率,其中预选择被定义为基于用作育种杂交亲本的至少一个单元型在群体之中进行选择,并且梳理在以前的育种杂交中确定的标记-性状相关性。
b)在来自育种群体的分离后代之中,以为了株系或品种的开发提高有利单元型的频率。
c)在来自育种群体的分离后代之中,以在该育种群体内QTL作图之前提高有利单元型的频率。
d)对于杂种作物,在来自不同杂种优势群的亲本系之中,以预测不同杂种的表现潜力。
在本发明中,预期确定单倍体植物中基因型与表型之间的相关性的方法可以基于相对于单独的标记的单元型进行(Fan等人2006Genetics)。单元型是生物体基因组中的DNA区段,当了解在一个或多个基因座处的状态同一性在不同个体中相同时假定其对于不同个体是谱系相同的,并且在物理或遗传图谱上该区段附近的连锁不平衡的局部量较高。单元型可以通过群体追踪,并且可以分析它与给定性状的统计学相关性。通过搜索多个QTL作图群体中QTL相关的目标空间,该群体中的亲本系具有谱系相同的基因组区域,与QTL作图相关的有效群体大小提高。提高的样本大小导致更多的重组后代,这提高了估计QTL位置的精确性。
因此,单元型关联研究允许人们定义祖先载体单元型的频率和类型。“关联研究”是一项遗传实验,其中检测等位基因在一个或多个标记基因座处的分离和一个或多个性状的各表型值之间偏离随机化的水平。可以对说明或不说明群体结构和/或层次的数量或分类性状进行关联研究。在本发明中,用于确定“单元型效应估计值”的单元型与表型之间的关联可以从头进行,使用作图群体评估一个或多个表型,或者使用历史基因型和表型数据。
单元型分析是重要的,因为它提高了涉及个体双等位基因标记的分析的统计能力。在单元型频率分析的第一阶段,基于鉴定的本发明的双等位基因标记的各种组合确定了可能的单元型的频率。然后比较不同群体和参照群体的单元型频率。通常,可以使用任何本领域已知的方法来检测性状和基因型是否显示统计学显著的相关性。
用于确定表型与基因型(在此情况下为单元型)之间相关性的统计学显著性的方法可以通过本领域所知的任何统计学检验来确定,并且需要任何公认的统计学显著性阈值。特定方法和显著性阈值的应用是本领域普通技术人员公知的。
为了估计单元型的频率,必须定义基本参照种质(优良近交系的集合、随机杂交个体的群体,等等),并且必须对代表性样品(或整个群体)进行基因型分型。例如,一方面,如果考虑一组近交个体,通过简单计数确定单元型频率。另一方面,如果进行基因型分型的个体在区段中一个以上的基因座处是杂合的并且连锁相未知,则需要使用计算技术如期望/最大(EM)算法的评估方法(Excoffier等人1995 Mol.Biol.Evol.12:921-927;Li等人2002 Biostatistics)。优选地,使用基于EM算法的方法(Dempster等人1977 J.R.Stat.Soc.Ser.B 39:1-38),在假设Hardy-Weinberg比例的条件下(随机杂交)导致单元型频率的最大似然估计值(Excoffier等人1995 Mol.Biol.Evol.12:921-927)。替代方法在本领域中已知用于关联研究:基因组宽的关联研究、候选区域关联研究和候选基因关联研究(Li等人2006 BMC Bioinformatics 7:258)。本发明的多态性标记可以被引入植物基因组的遗传标记的任何图谱中,以进行基因组宽的关联研究。
本发明包括检测单倍体农作物中的至少一种单元型与优选性状(包括转基因)或多性状指数之间的相关性以及基于这种相关性计算单元型效应估计值的方法。一方面,计算的单元型效应估计值用来在育种程序中作出决定。另一方面,计算的单元型效应估计值与至少一种单元型的频率一起使用,以计算单元型育种值,该单元型育种值将用来在育种程序中作出决定。多性状指数(MTI)是通过在公式中组合单个性状值计算的数字。最常计算为性状的线性组合或性状的标准化推导值,也可以是更复杂的计算的结果(例如,使用性状之间的比值)。这种MTI在遗传分析中使用,如同它是一个性状。
在每个染色体具有不同单元型的群体中,任何给定的染色体区段可以在给定群体中由许多单元型表示,这些单元型可以从1(区域固定)到群体大小相比该物种倍性水平的倍数(在二倍体物种中为2)变化。非固定群体中多个个体携带的单元型之间的谱系同一性将会导致中等数目的单元型和不同单元型之间可能不同的频率。新的单元型可以通过杂合祖先中存在的单元型之间的减数分裂重组而产生。每个单元型的频率可以通过几种本领域技术人员所知的方法来估计(例如通过直接计数,或者通过使用EM算法)。让我们假定已知“k”个不同的单元型,确定为“hi”(i=1,...,k),它们在群体中的频率是“fi”(i=1,...,k),对于这些单元型中的每一种,我们的效应估计值为“Esti”(i=1,...,k)。如果我们称“单元型育种值”(BVi)为固定该单元型对该群体的影响,则该育种值对应于该群体的目的性状在该窗口处单元型分布的原始状态与单元型“hi”以100%的频率遇到它自身时的最终状态之间的平均值变化。
该群体中hi的单元型育种值ni如下计算:
BV i = Est i - Σ i = 1 k Est i f i
本领域技术人员应当认识到,在其效应被估计的群体中罕见的单元型倾向于精确度较低地被估计,这种置信度的差异可导致计算的调节。例如,通过在调节其频率后计算较熟知的单元型的育种值(通过将其除以较熟知的单元型的频率总和),人们可以忽略罕见单元型的效应。人们也可以为每个单元型的育种值提供置信区间。
本发明预计任何特定单元型育种值将作为单元型频率差异的函数,随所计算的群体而变化。术语“群体”于是可以假定具有不同的含义,以下是特殊情况的两个例子。一方面,群体是单一近交系,其中意图将其当前的单元型hj替换为新的单元型hi,在该情况下BVi=Esti-Estj。另一方面,“群体”是F2群体,其中两个亲本单元型hi和hj最初以相等的频率(50%)存在,在该情况下BVi=1/2(Esti-Estj)。
这些统计方法能够使单元型效应估计值在多种情况下促进育种决定。其它计算育种值的统计方法是本领域技术人员所知的,并且可以在不背离本发明的精神和范围的情况下替换使用。
在保守遗传区段或单元型窗口与已鉴定QTL的区段一致的情况下,可以高可能性地推断QTL推断可以扩展到其它在该单元型窗口中具有相同单元型的种质。这种先验信息为在给定群体内的QTL作图之前选择有利QTL提供了基础。
例如,植物育种决定可包括:
a)在单倍体育种群体之中选择,以确定哪些群体具有最高的有利单元型频率,其中单元型基于与以前的QTL作图一致而被称为有利的,并且优选的群体进行加倍;或者
b)在该群体内QTL作图之前,或者代替该QTL作图,在育种群体中选择含有所述有利单元型的单倍体后代,其中选择可以在任何育种阶段和任何选择代进行,并且随后可以进行加倍;或者
c)预测特定育种杂交的后代表现;或者
d)基于所述有利的单元型选择用于加倍以随后用于种质改良活动的单倍体植物,所述种质改良活动包括株系开发、杂种开发、基于插入转基因的单元型的育种值在转基因事件之中选择、进行育种杂交、通过自体受精测试和发展植物、使用植物或其部分进行转化、使用植物或其部分作为表达构建体的候选物、以及使用植物或其部分进行诱变。
在单元型窗口与已鉴定基因的区段一致的情况下,可以高可能性地推断基因推断可以扩展到其它在该单元型窗口中具有相同基因型或单元型的种质。这种先验信息为基于给定群体内的单元型确定选择有利基因或等位基因提供了基础。例如,植物育种决定可包括:
a)在单倍体育种群体之中选择,以确定哪些群体具有最高的有利单元型频率,其中单元型基于与以前的基因定位一致而被称为有利的,并且优选的群体进行加倍;或者
b)在育种群体中选择含有所述有利单元型的单倍体后代,其中选择在基因水平上有效进行,其中选择可以在任何育种阶段和任何选择代进行,并且随后可以进行加倍;或者
c)预测特定育种杂交的后代表现;或者
d)基于所述有利的单元型选择用于加倍以随后用于种质改良活动的单倍体植物,所述种质改良活动包括株系开发、杂种开发、基于插入转基因的单元型的育种值在转基因事件之中选择、进行育种杂交、通过自体受精测试和发展植物、使用植物或其部分进行转化、使用植物或其部分作为表达构建体的候选物、以及使用植物或其部分进行诱变。
当通过标记方法或表型方法选择时,一种优选的单元型为亲本植物和亲本的后代提供了优选的性质。本发明的方法提供优选单元型或目的单元型的选择,以及这些单元型在育种群体中的积累。
在本发明中,单元型和单元型与一种或多种表型性状的关联提供了作出育种决定和种质改良活动的基础。育种决定的非限制性实例包括对于至少一种单元型的后代选择、亲本选择和轮回选择。在另一方面,与商业版本植物开发有关的育种决定包括为检测改良植物、为纯度改良植物、开发过程中亚系的纯化、近交系开发、变种开发和杂种开发。在再另一方面,育种决定和种质改良活动包括转基因事件选择、进行育种杂交、通过自花授粉来测试和改进植物、使用植物或其部分进行转化、使用植物或其部分作为表达构建体的候选物,以及使用植物或其部分进行诱变。
在另一个实施方案中,本发明使得能够基于至少一个与一种或多种其它表型性状正相关或负相关的数值,通过对至少一个表型的选择决定进行间接选择。例如,对于任何给定单元型的选择决定有效地导致对于与单元型相关的多个表型性状的选择。
在再另一个实施方案中,本发明承认可以发展通过此处所述的方法鉴定的优选单元型作为用于包含在表达构建体中的候选基因,即转基因。通过与在植物中具有功能的启动子可操作地连接,目的单元型的核酸可以在植物细胞中表达。在另一方面,目的单元型的核酸的表达可以被双链RNA介导的基因抑制改变,后者也被称为RNA干扰(″RNAi″),包括小干扰RNA(″siRNA″)、反式作用小干扰RNA(″ta-siRNA″)或微RNA(″miRNA″)介导的抑制。适合用于植物的RNAi技术的例子在美国专利申请公开2006/0200878和2007/0011775中详细描述。
本领域中已知以下方法:装配构建体并将其引入细胞中,使得性状的核酸分子被转录为功能性mRNA分子,该功能性mRNA分子可翻译和表达为蛋白质产物。为了实施本发明,用于制备和使用构建体和宿主细胞的常规组合物和方法是本领域技术人员公知的,参见例如Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第3版,第1、2、3卷(2000)J.F.Sambrook,D.W.Russell,and N.Irwin,Cold Spring HarborLaboratory Press。特别适合植物转化的制备转化构建体的方法包括但不限于美国专利4,971,908、4,940,835、4,769,061和4,757,011中描述的方法,所有这些专利都全文引入作为参考。用于向植物内引入表达单元的转化方法是本领域中已知的,包括如美国专利5,384,253所述的电穿孔;如美国专利5,015,580、5,550,318、5,538,880、6,160,208、6,399,861和6,403,865所述的微粒轰击;美国专利5,508,184所述的原生质体转化;和美国专利5,635,055、5,824,877、5,591,616、5,981,840和6,384,301所述的土壤杆菌介导的转化。
本发明的另一个优选实施方案是通过选择单元型的组成另外的值,其中每个单元型具有如下的单元型效应估计值:相对于产量不为负,或者相对于成熟度不为正,或者相对于成熟度为零,或者当与一组种质中相同染色体区段上的任何其它单元型相比时在表型性状、转基因和/或多性状指数方面在最好的50%中,或者当与一组种质中整个基因组上的任何其它单元型相比时在表型性状、转基因和/或多性状指数方面在最好的50%中,或者单元型在育种群体中以75%或更高的频率存在,或者一组种质提供其高数值的证据,或者上述的组合。
本发明涉及通过杂交含有不同单元型区域的亲本植物或株系,单元型从多个窗口向植物或株系的堆积。在其基因组中含有堆积的单元型区域的植物或株系的值通过复合育种值进行估计,复合育种值取决于性状值和与性状连锁的单元型的值的组合。本发明进一步预期,通过改变一个或每一个单元型的成分改善植物或株系的复合育种值。另外,本发明预期,通过选择至少一个具有优选单元型效应估计值的接受单元型,或者与单元型频率、与一个或任何其它单元型连锁的育种值一起,或者通过选择植物或株系以通过育种堆积单元型,额外的值可以组成植物或株系的复合育种值。
本发明的另外一个实施方案是一种通过在一组种质中积累一个或多个优选的单元型提高育种群体的方法。定义为单元型窗口的基因组区域包括对于植物的一个或多个表型性状有贡献的遗传信息。一个或多个基因座处遗传信息的变化可以导致一个或多个表型性状的变化,其中可以测量该表型的值。单元型窗口的遗传作图允许确定单元型中的连锁。目的单元型具有在后代植物基因组中为新的并且自己可以作为目的单元型的遗传标记的DNA序列。值得注意的是,这种标记也可以用作基因或QTL的标识物。例如,如果有多个与单元型相关的性状或性状效应,为了选择的目的只需要一种标记。另外,目的单元型可以提供选择具有连锁的单元型区域的植物的手段。选择可以通过筛查对施加的植物毒性化学物质如除草剂或抗生素的耐受性或病原体抗性来进行。选择可以使用表型选择手段来进行,如易于观察的形态学表型,如种子颜色、种子发芽特征、种子生长特征、叶外观、植物结构、植物高度以及花和果实的形态。
本发明也提供针对目的单元型和使用单元型效应估计值作为选择基础筛查后代单倍体植物,以用于育种程序中来提高优选单元型的积累。该方法包括:a)提供包括至少两个单倍体植物的育种群体,其中该育种群体的基因组包含多个单元型窗口,并且多个单元型窗口中的每一个包含至少一个单元型;和b)将一个或多个性状的单元型效应估计值与所述多个单元型窗口中的一个或多个的两个或多个单元型进行关联,其中该单元型效应估计值然后可以用于计算育种值,该育种值是任何给定表型性状的估计的效应和至少两个单元型中每一个的频率的函数;和c)基于值排序一个或多个所述单元型,其中该值是单元型效应估计值、单元型频率或育种值,并且其中该值是确定单元型是否是一种优选单元型或目的单元型的基础;和d)使用这种排序作为在育种程序中作出决定的基础;和e)基于与目的单元型相关的相应标记的存在选择至少一个后代单倍体植物进行加倍,其中该后代单倍体植物在其基因组中包含第一植物的一个或多个目的单元型的至少一部分和第二植物的至少一个优选单元型;和f)在与种质改良有关的活动中使用得到的加倍的单倍体植物,其中该活动选自株系和变种开发、杂种开发、转基因事件选择、进行育种杂交、通过自花授粉来测试和改进植物、使用植物或其部分进行转化、使用植物或其部分作为表达构建体的候选物,以及使用植物或其部分进行诱变。
使用这种方法,本发明预期目的单元型选自大的植物群体,并且选择的单元型在农作物的种质中可以具有协同育种值。另外,本发明提供在描述的育种方法中使用选择的单元型,以积累其它有益的和优选的单元型区域以及保持在育种群体中,以提高农作物的总体种质。
植物育种
本发明的植物可以是育种程序的部分或从育种程序产生。育种方法的选择取决于植物繁殖的模式、被改进的性状的遗传性和商业使用的栽培变种的类型(例如F1杂种栽培变种、纯系栽培变种等)。栽培变种是有意建立或选择并通过选育维持的植物物种的品种或变种。
选择的用于选育本发明植物的非限定性方法如下所述。可对任何杂交的后代使用标记辅助选择(MAS)来提高育种程序。应当理解本发明的核酸标记可在MAS(育种)程序中使用。应当进一步理解任何商业和非商业栽培变种可在育种程序中使用。例如发芽活力、生长活力、应激耐受性、抗病性、分枝、开花、结籽、种子大小、种子密度、可直立性和脱粒性(threshability)等因素通常将会决定其选择。
可以通过高通量、非破坏性种子采样使基因型分型进一步节约。在一个实施方案中,可以使用高通量、非破坏性种子采样,针对一个或多个标记如遗传标记筛选植物。在一个优选方面,单倍体种子以这种方式采样,并且只选择具有至少一个目的标记基因组的种子进行加倍。已经描述了高通量、非破坏性种子采样的装置和方法,其通过允许个体种子分析克服了统计学样本的障碍。例如,美国专利申请11/213,430(2005年8月26日提交)、美国专利申请11/213,431(2005年8月26日提交)、美国专利申请11/213,432(2005年8月26日提交)、美国专利申请11/213,434(2005年8月26日提交)、美国专利申请11/213,435(2005年8月26日提交)、美国专利申请11/680,611(2007年3月2日提交)公开了用于种子的自动化采样的装置和系统以及种子的采样、测试和膨胀(bulking)方法,这些美国申请在此全文引入作为参考。
对于高遗传性的性状而言,在单个位点评价的优良个体植物的选择将是有效的,而对于低遗传性的性状而言,选择应该基于对相关植物家族的重复评价中获得的平均值。普遍的选择方法通常包括谱系选择、改良的谱系选择、混合选择(mass selection)和轮回选择。在一个优选方面,采用回交或轮回育种程序。
遗传的复杂性影响了育种方法的选择。可以使用回交育种将高遗传性性状的一个或几个有利的基因转入理想的栽培变种中。该方法已经广泛用于选育抗病性栽培变种。利用不同的轮回选择技术改良由多个基因控制的数量遗传性状。
可以测试育种系,并将其与代表商业目标地区的环境中的适当的标准比较两代或更多代。最佳株系是新的商业栽培变种的候选系;那些缺乏性状的株系可用作亲本来产生用于进一步选择的新群体。
新的优良玉米杂种的开发需要开发和选择优良的近交系、这些株系的杂交,以及优良杂种杂交的选择。通过选择的雄性能育亲本间的人工杂交或通过使用雄性不育系统可以产生杂种种子。关于亲本系的其它数据以及杂种的表型影响了育种者关于是否继续特定杂种杂交的决定。
谱系育种和轮回选择育种方法可用于从育种群体发展栽培变种。育种程序将来自两个或更多个栽培变种或不同的广泛来源的理想性状组合成育种库,通过自交和选择理想的表型从该育种库发展栽培变种。可以评价新的栽培变种以确定哪些具有商业潜力。
回交育种已被用于将简单遗传的、高度遗传性的性状的基因转入作为轮回亲本的理想的纯合栽培变种或近交系中。待转移的性状的来源被称为供体亲本。最初的杂交之后,选择具有供体亲本的表型的个体,并与轮回亲本反复杂交(回交)。得到的植物预期具有轮回亲本(例如栽培变种)的大多数属性并且另外还具有从供体亲本转移来的希望的性状。
单粒传法严格意义上来说是指种植分离群体,每个植物收获一个种子样品,以及使用单种子样品来种植下一代。当群体已从F2发展到希望的近交水平时,株系所来源的植物将会分别追溯到不同的F2个体。由于某些种子不能发芽或者某些植物不能产生至少一个种子,所以群体中植物的数目逐代减少。因此,当世代进化完成时,并不是群体中最初取样的所有F2植物都有后代代表。
通常用于不同的性状和农作物的其它育种方法的描述可见于以下几本参考书的一种中(Allard,“Principles of Plant Breeding,”John Wiley& Sons,NY,U.of CA,Davis,CA,50-98,1960;Simmonds,“Principlesof crop improvement,”Longman,Inc.,NY,369-399,1979;Sneep andHendriksen,“Plant Breeding perspectives,”Wageningen(ed),Center forAgricultural Publishing and Documentation,1979;Fehr,In:Soybeans:Improvement,Production and Uses,2nd Edition,Manograph.,16:249,1987;Fehr,“Principles of variety development,”Theory and Technique,(Vol.1)和Crop Species Soybean(Vol.2),Iowa State Univ.,MacmillanPub.Co.,NY,360-376,1987)。
传统的QTL作图的替代方法包括通过相对于个体标记对单元型作图来达到更高的分辨率(Fan等人2006 Genetics 172:663-686)。这种方法跟踪被称为单元型的DNA模块,其由多态性标记所定义,它被假定为在作图群体中是谱系相同的。这一假设导致较大的有效样本量,提供更大的QTL的分辨率。用于确定表型与基因型(在这种情况下为单元型)之间的相关性的统计学显著性的方法可以通过本领域已知的任何统计学检验并且使用任何公认的需要的统计学显著性阈值来确定。特定的方法和显著性阈值的应用是本领域的普通技术人员所熟知的。
进一步可以理解:本发明提供了包含本发明的核酸分子的细菌、病毒、微生物、昆虫、哺乳动物和植物细胞。
如本文所用的“核酸分子”,无论是自然产生的分子还是以其它方式“基本上纯化的”分子,如果需要的话,指的是与基本上全部其它与其天然状态正常相关的分子分离的分子。更优选地,基本上纯化的分子是制剂中存在的主要的种类。基本上纯化的分子可以超过60%、优选75%、更优选90%且最优选95%不含天然混合物中存在的其它分子(不包括溶剂)。术语“基本上纯化的”并非意在包括以其天然状态存在的分子。
本发明的材料优选地是“生物活性的”,无论是在结构属性方面,如核酸与另一种核酸分子杂交的能力,还是在蛋白质被抗体结合(或与另一种分子竞争这种结合)的能力方面。或者,这种属性可以是催化性的,因此涉及该材料介导化学反应或应答的能力。
本发明的材料也可以是重组的。如本文所用的术语重组是指通过核酸分子的人工操作间接产生的任何材料(例如,DNA、肽等)。
本发明的材料可以用便于检测该材料的试剂标记,例如荧光标记(Prober等人,Science 238:336-340(1987);Albarella等人,欧洲专利144914)、化学标记(Sheldon等人,美国专利4,582,789;Albarella等人,美国专利4,563,417)、修饰的碱基(Miyoshi等人,欧洲专利119448)。
现已一般性地描述了本发明,通过参考以下实施例会更容易理解本发明,该实施例以举例方式提供,并且除非另外指出,不限制本发明。
实施例
实施例1:GLS反应的基因型分型
为了检测与GLS抗性相关的QTL,对植物进行基因型分型,以确定GLS反应。下面的等级量表用于对GLS进行表型评定,并且在所有研究中使用。感染的叶面积的百分比用来将植物评定为从1(非常高的抗性)到9(敏感)的等级。在授粉后目视评估抗病性。感染可以是自然的,或者来自实验中的人工接种。
表1.用于GLS表型分型的等级量表的说明。ILA=感染的叶面积。
  说明   等级   症状
  非常高的抗性   1   0%的叶面积感染;没有可见的损伤
  非常高的抗性   2   ILA<1%;损伤极少,通过下部叶传播
  抗性   3   1%≤ILA≤20%
  抗性   4   20%≤ILA≤40%
  中度抗性   5   40%≤ILA≤50%;损伤达到穗叶,在穗以上的叶具有少量的损伤
  中度敏感   6   50%≤ILA≤60%;损伤达到穗以上的叶
  敏感   7   60%≤ILA≤75%
  敏感   8   75%≤ILA≤90%
  敏感   9   >90%的叶面积感染,在形成黑色层之前植物提前死亡
实施例2:GLS抗性作图研究1
为了检查玉米中SNP标记与GLS抗性之间的相关性,将来自许多研究的分析数据综合在一起。进行一项关联研究,以评估在一个或多个育种杂交中是否存在一个或多个标记基因型与GLS抗性之间的显著相关性。该作图研究综合了来自176个作图群体的数据。每个群体中的个体数为95至276。分离群体为以下代:F2、BC1F2、BC1和DH。用于基因型分型的SNP标记的数目为55至158。对性状,包括GLS抗性,对个体进行表型分型。在染色体1、2、3、4、5、6、7、8、9和10上总共确定了2499个SNP标记与GLS抗性之间的相关。提供的SNP标记可以用来监测GLS抗性向育种群体中的渗入。与GLS抗性相关的SNP标记、显著性水平和有利的等位基因在图1中报告。
实施例3:GLS抗性作图研究2
进行一项关联研究,以评估在一个或多个育种杂交中是否存在一个或多个标记基因型与GLS抗性之间的显著的相关性。在关联研究中,使用117个标记筛查了来自CV128/CV162群体的769个F2。在染色体1、2、3、4、5、6和8上确定了总共53个SNP标记与GLS抗性之间的相关。提供的SNP标记可以用来监测GLS抗性向育种群体中的渗入。与GLS抗性相关的SNP标记、显著性水平和有利的等位基因在图1中报告。
实施例4:GLS抗性作图研究3
进行一项关联研究,以评估在一个或多个群体中是否存在一个或多个标记基因型与GLS抗性之间的显著的相关性。在该关联研究中,使用1051个SNP标记筛查了1177个近交玉米系。在染色体5、6、7、8、9和10上确定了总共92个SNP标记与GLS抗性之间的显著相关。提供的SNP标记可以用来监测GLS抗性向育种群体中的渗入。与GLS抗性相关的SNP标记、显著性水平和有利的等位基因在图1中报告。
实施例5:GLS抗性作图研究4
进行一项关联研究,以评估在一个或多个群体中是否存在一个或多个标记基因型与GLS抗性之间的显著的相关性。在该关联研究中,使用2136个SNP标记筛查了来自398个F1家族的1036个DH系。在染色体1、2、3、4、5、6、7、8、8和10上确定了总共205个SNP标记与GLS抗性之间的显著相关。提供的SNP标记可以用来监测GLS抗性向育种群体中的渗入。与GLS抗性相关的SNP标记、显著性水平和有利的等位基因在图1中报告。
实施例6:GLS抗性作图研究5
进行一项关联研究,以评估在一个或多个群体中是否存在一个或多个标记基因型与GLS抗性之间的显著的相关性。在该关联研究中,使用1958个SNP标记筛查了来自495个F1家族的495个单种子后代(SSD)系。在染色体1、2、3、4、5、6、7、8、9和10上确定了总共309个SNP标记与GLS抗性之间的显著相关。提供的SNP标记可以用来监测GLS抗性向育种群体中的渗入。与GLS抗性相关的SNP标记、显著性水平和有利的等位基因在图1中报告。
从实施例2至6的关联研究中可以发现,1227个SNP标记与GLS相关。通过将玉米染色体区域分为10cM的窗口分配QTL。通过将SNP标记与GLS抗性进行关联鉴定了总共176个QTL。用于选择GLS抗性的有利的等位基因也在图1中提供。GLS抗性的选择基于GLS抗性亲本的基因型。
实施例7:用于检测GLS抗性的示例性的标记分析
在一个实施方案中,通过使用核酸扩增方法可以有利于DNA、RNA或cDNA样品中多态性位点的检测。这些方法特异性地增加了横跨多态性位点或者包括该位点和位于其远侧或近侧的序列的多核苷酸的浓度。这些扩增的分子可以很容易地通过凝胶电泳、荧光检测方法或其它方式进行检测。用于扩增和检测与GLS抗性相关的基因组区域的示例性引物和探针在表2中列出。
表2.用于检测GLS抗性的示例性的分析
  标记  标记SEQID   SNP位置   SEQ ID正向引物   SEQ ID反向引物   SEQ ID探针1   SEQ ID探针2
  NC0199588   1219   137   1304   1305   1306   1307
  NC0055894   421   202   1308   1309   1310   1311
  NC0028145   481   307   1312   1313   1314   1315
  NC0003425   1127   280   1316   1317   1318   1319
实施例8:用于检测具有GLS抗性基因座的玉米植物的寡核苷酸杂交探针
通过基于杂交的SNP检测方法,寡核苷酸也可用于检测与本文所公开的GLS抗性相关的多态性或对其进行分型。本发明提供了能够与包含多态性的分离的核酸序列杂交的寡核苷酸。本领域的技术人员能够设计具有经实验确定的严格性的分析,以区别本文提出的多态性的等位基因状态。示例性的分析包括Southern印迹法、Northern印迹法、微阵列、原位杂交和其它基于杂交的多态性检测方法。表3提供了示例性的用于基于杂交的SNP检测的寡核苷酸。可以用放射性标记、荧光团或其它化学发光手段可检测地标记这些寡核苷酸,以有助于使用本领域已知的方法检测与源自一种或多种玉米植物的基因组或扩增核酸的样品的杂交。
表3.示例性的寡核苷酸杂交探针.
*SNP核苷酸为粗体并以下划线示出。
实施例9:用于通过单碱基延伸方法检测具有GLS抗性基因座的玉米植物的寡核苷酸探针
通过基于单碱基延伸(SBE)的SNP检测方法,寡核苷酸也可用于检测与本文所公开的GLS抗性相关的多态性或对其进行分型。表4提供了示例性的用于基于SBE的SNP检测的寡核苷酸。SBE方法基于与直接邻近多态性的序列杂交的核苷酸引物的延伸,以在引物延伸时掺入可检测的核苷酸残基。也预期SBE方法可以使用3种合成的寡核苷酸。其中两种寡核苷酸作为PCR引物发挥作用,并与位于包含待测多态性的区域两翼的基因座的序列互补。在表3的标注为“正向引物SEQ ID”和“反向引物SEQ ID”的栏中提供了可用于对本发明公开的某些多态性进行分型的示例性的PCR引物。在包含多态性的区域扩增之后,将PCR产物与延伸引物杂交,该延伸引物与直接邻近该多态性的扩增的DNA退火。然后提供DNA聚合酶和两种差别标记的双脱氧核苷三磷酸。如果模板上存在该多态性,可以在单碱基链延伸中将一种标记的双脱氧核苷三磷酸添加到引物中。然后通过确定两种差别标记中的哪一种添加到延伸引物中推断存在的等位基因。纯合的样品将导致两种标记的碱基中只有一种被掺入,因此两种标记中只有一种被检测到。杂合的样品存在两个等位基因,因此将直接掺入两种标记(进入延伸引物的不同的分子),因此这两种标记都被检测到。
表4.用于单碱基延伸(SBE)分析的探针(延伸引物)
  标记   标记SEQ ID   SNP位置   探针(SBE)   探针SEQ ID
  NC0199588   1219   137   ATCGACGATCAGCGCAG   1328
  NC0055894   421   202   GACACGGTTCCCAGTCG   1329
  NC0028145   481   307   TACATATGCACAGCAAC   1330
  NC0003425   1127   280   ACATGTGACATGTGCCT   1331
实施例10:GLS抗性的精细作图
开发了三个群体用于将标记基因型与GLS抗性相关联。GLS抗性供体系CV174和CV173各自与I294213回交三次,以产生回交作图群体。使用CV171作为抗性来源开发另外一个群体。CV171与I294213回交两次,并且自交一代,用于精细作图。使用WINQTL cartographer进行复合区间作图。表5中提供了与GLS抗性相关的SNP标记。
表5.与GLS抗性相关的SNP标记
  QTL   标记   染色体   位置   LOD   效应   有利的亲本   有利的等位基因   SNP位置   SEQID
  116   NC0009667   6   139.1   6.966013   0.738745   CV171   G   226   883
  83   NC0053636   6   136   6.896417   0.749228   CV171   A   202   882
  117   NC0032368   6   144.3   6.226523   0.709636   CV171   G   801   1360
  116   NC0002782   6   133.5   6.194592   0.858607   CV171   C   121   881
  38   NC0108013   2   115.3   5.835505   0.734241   CV171   C   340   306
  37   NC0151288   2   107.6   5.69125   0.868826   CV171   A   1001   303
  115   NC0003201   6   127.9   3.889942   0.780583   CV171   G   74   875
  38   NC0035094   2   116.9   6.76   0.666924   CV174   G   173   310
  77   NC0002474   4   93.6   6.02   0.674649   CV173   C   383   571
  170   NC0040011   10   54.2   2   0.503823   CV173   A   598   1361
  65   NC0009079   3   194.2   1.82   0.443853   CV173   C   118   484
  82   NC0038447   4   141.8   1.79   0.651293   CV173   A   526   618
  89   NC0105613   5   16.6   1.59   0.375097   CV173   G   178   667
  29   NC0107911   2   99.2   1.51   0.396756   CV173   T   384   289
  7   NC0009159   1   66   1.49   0.423507   CV173   A   360   56
  128   NC0015161   7   106.4   0.64   0.253679   CV173   G   428   962
  156   NC0055759   9   62.1   0.54   0.287342   CV173   G   149   1100
  148   NC0008757   8   156.3   0.16   0.312206   CV173   C   274   1075
实施例11:对内州萎蔫病的表型分型
为了检测与内州萎蔫病抗性相关的QTL,对植物进行表型分型,以确定内州萎蔫病反应。使用如下的等级量表以评估对内州萎蔫病的抗性或敏感性。内州萎蔫病反应的表型评价基于感染的叶面积的百分比,并且按照1(非常高的抗性)到9(敏感的)的等级进行评定。对植物进行人工接种,并且在授粉后大约3-4周目视评定等级。
表6.用于内州萎蔫病的病害等级量表
  说明   等级   症状
  非常高的抗性   1   0%的叶面积感染;没有可见的损伤
  非常高的抗性   2   ILA<1%;损伤极少,通过下部叶传播
  抗性   3   1%≤ILA≤20%
  抗性   4   20%≤ILA≤40%
  中度抗性   5   40%≤ILA≤50
  中度敏感   6   50%≤ILA≤60%;损伤
  敏感   7   60%≤ILA≤75%
  敏感   8   75%≤ILA≤90%
  敏感   9   >90%的叶面积感染
实施例12:内州萎蔫病抗性作图研究1
为了检查SNP标记与内州萎蔫病抗性之间的相关性,将来自许多研究的分析数据综合在一起。进行一项关联研究,以评估在一个或多个育种杂交中是否存在一个或多个标记基因型与内州萎蔫病抗性之间的显著相关性。在该关联研究中,综合了来自10个作图群体的数据。每个群体中的个体数为186至369。用于筛查的SNP标记的数目为104至134。群体为F3或BC1F2。在染色体1、2、3、4、5、6、7、8、9和10上总共确定了177个SNP标记与内州萎蔫病抗性之间的显著相关。提供的SNP标记可以用来监测内州萎蔫病抗性向育种群体中的渗入。显著的标记-内州萎蔫病相关性在图2中报告。
实施例13:内州萎蔫病抗性作图研究2
进行一项关联研究,以评估在一个或多个群体中是否存在一个或多个标记基因型与内州萎蔫病抗性之间的显著的相关性。在该关联研究中,使用1051个SNP标记筛查了988个近交系。在染色体1、2、3、4、5、6、8、9和10上确定了总共53个SNP标记与内州萎蔫病抗性之间的相关。提供的SNP标记可以用来监测内州萎蔫病抗性向育种群体中的渗入。与内州萎蔫病抗性相关的SNP标记、显著性水平和有利的等位基因在图2中报告。
实施例14:内州萎蔫病抗性作图研究3
进行一项关联研究,以评估在一个或多个群体中是否存在一个或多个标记基因型与内州萎蔫病抗性之间的显著的相关性。在该关联研究中,使用1至4的等级量表,其中1为抗性,2为中度抗性,3为中度敏感,4为敏感。在该关联研究中,使用104个SNP标记筛查了154个和212个个体的两个F3群体。在染色体1、2、3、4、5、6、7、8、9和10上确定了总共35个SNP标记与内州萎蔫病抗性之间的显著相关。提供的SNP标记可以用来监测内州萎蔫病抗性向育种群体中的渗入。与内州萎蔫病抗性相关的SNP标记、显著性水平和有利的等位基因在图2中报告。
实施例15:内州萎蔫病抗性作图研究4
进行一项关联研究,以评估在一个或多个群体中是否存在一个或多个标记基因型与内州萎蔫病抗性之间的显著的相关性。使用518个SNP标记筛查了群体。在染色体1、2、3、4、5、6、7、8、9和10上确定了总共80个SNP标记与内州萎蔫病抗性之间的显著相关。提供的SNP标记可以用来监测内州萎蔫病抗性向育种群体中的渗入。与内州萎蔫病抗性相关的SNP标记、显著性水平和有利的等位基因在图2中报告。
实施例16:用于检测内州萎蔫病抗性的示例性标记分析
在一个实施方案中,通过使用核酸扩增方法可以有利于DNA、RNA或cDNA样品中多态性位点的检测。这些方法特异性地增加了横跨多态性位点或者包括该位点和位于其远侧或近侧的序列的多核苷酸的浓度。这些扩增的分子可以很容易地通过凝胶电泳、荧光检测方法或其它方式进行检测。用于扩增和检测与内州萎蔫病抗性相关的基因组区域的示例性引物和探针在表7中列出。
表7.用于检测内州萎蔫病抗性基因座的示例性分析
  标记  标记SEQID   SNP位置   SEQ ID正向引物   SEQ ID反向引物   SEQ ID探针1   SEQ ID探针2
  NC0027347   896   128   1332   1333   1334   1335
  NC0071001   951   359   1336   1337   1338   1339
  NC0017678   733   171   1340   1341   1342   1343
  NC0028095   1098   116   1344   1345   1346   1347
实施例17:用于检测具有内州萎蔫病抗性基因座的玉米植物的寡核苷酸杂交探针
通过基于杂交的SNP检测方法,寡核苷酸也可用于检测与本文所公开的GLS抗性相关的多态性或对其进行分型。本发明提供了能够与包含多态性的分离的核酸序列杂交的寡核苷酸。本领域的技术人员能够设计具有经实验确定的严格性的分析,以区别本文提出的多态性的等位基因状态。示例性的分析包括Southern印迹法、Northern印迹法、微阵列、原位杂交和其它基于杂交的多态性检测方法。表8提供了示例性的用于基于杂交的SNP检测的寡核苷酸。可以用放射性标记、荧光团或其它化学发光手段可检测地标记这些寡核苷酸,以有助于使用本领域已知的方法检测与源自一种或多种玉米植物的基因组或扩增核酸的样品的杂交。
表8.示例性的寡核苷酸杂交探针.
*SNP核苷酸为黑体。
实施例18:用于通过单碱基延伸方法检测具有内州萎蔫病抗性基因座的玉米植物的寡核苷酸探针
通过基于单碱基延伸(SBE)的SNP检测方法,寡核苷酸也可用于检测与本文所公开的GLS抗性相关的多态性或对其进行分型。表9提供了示例性的用于基于SBE的SNP检测的寡核苷酸。SBE方法基于与直接邻近多态性的序列杂交的核苷酸引物的延伸,以在引物延伸时掺入可检测的核苷酸残基。也预期SBE方法可以使用3种合成的寡核苷酸。其中两种寡核苷酸作为PCR引物发挥作用,并与位于包含待测多态性的区域两翼的基因座的序列互补。在表9的标注为“正向引物SEQ ID”和“反向引物SEQ ID”的栏中提供了可用于对本发明公开的某些多态性进行分型的示例性的PCR引物。在包含该多态性的区域扩增之后,将PCR产物与延伸引物杂交,该延伸引物与直接邻近该多态性的扩增的DNA退火。然后提供DNA聚合酶和两种差别标记的双脱氧核苷三磷酸。如果模板上存在该多态性,可以在单碱基链延伸中将一种标记的双脱氧核苷三磷酸添加到引物中。然后通过确定两种差别标记中的哪一种添加到延伸引物中推断存在的等位基因。纯合的样品将导致两种标记的碱基中只有一种被掺入,因此两种标记中只有一种被检测到。杂合的样品存在两个等位基因,因此将直接掺入两种标记(进入延伸引物的不同的分子),因此这两种标记都被检测到。
表9.用于单碱基延伸(SBE)分析的探针(延伸引物)
  标记   标记SEQ ID   SNP位置   探针(SBE)   SEQ ID探针
  NC0027347   896   128   TTTTGTACTGCTACTAG   1356
  NC0071001   951   359   TACGGAATGCAACTACC   1357
  NC0017678   733   171   GTCATGGCGAGTCAAAG   1358
  NC0028095   1098   116   TGGATGCTTTGCCCACA   1359
实施例19:使用I133314/I206447群体对GLS抗性的单倍体作图研究
单倍体植物在目的性状的遗传作图中的应用在下列实施例中得到了证明。通过用I206447与近交玉米系I133314杂交开发了单倍体群体,然后诱导得到的F1杂种,产生1945个单倍体植物。这是真正的杂种群体,因为亲本来自不同的杂种优势群。为了作图,使用82种SNP标记筛查该单倍体群体。收集该群体的与GLS反应相关的表型数据。使用WINQTL cartographer进行复合区间作图,1000种排列用于LOD截止值估计,以检查GLS与SNP标记之间的显著相关性。表10提供了在该研究中发现的显著的标记相关性。在实施例2和5的两个关联研究中也发现一种标记,NC0055894(SEQ ID NO:421),与GLS相关。与GLS抗性相关的QTL通过使用单倍体植物进行遗传作图来确定。除了NC0151453(SEQ ID NO:1231)中有利等位基因的来源是I133314以外,对于所有标记,GLS抗性的有利等位基因的来源都是I206447。
表10.可用于检测I133314/I206447单倍体作图群体中与GLS相关的QTL的标记
  标记   染色体   位置   GLSQTL   LOD   效应   有利等位基因   SEQ ID标记  SNP位置
  NC0147103   1   39.1   177   6.15   0.17   C   1228   1001
  NC0202383   2   19   2   20.38   0.30   T   1229   34
  NC0201657   2   179.2   178   26.30   0.34   T   1230   342
  NC0055894   3   112.4   57   6.74   0.17   T   421   202
  NC0151453   6   75.1   110   17.17   -0.28   T   1231   119
实施例20:使用I294213/I283669群体对GLS抗性的单倍体作图研究
单倍体植物在目的性状的遗传作图中的应用在下列实施例中得到了证明。通过用I283669与近交玉米系I294213杂交开发了单倍体作图群体。然后诱导得到的F1杂种,产生1895个单倍体种子。这是真正的杂种群体,因为亲本来自不同的杂种优势群。为了作图,使用82种SNP标记筛查该单倍体群体。使用WINQTL cartographer进行复合区间作图,300种排列用于LOD截止值估计,以检查GLS与SNP标记之间的显著相关性。表11提供了在该研究中发现的显著的标记相关性。在实施例2、5、6的关联研究中发现五种标记(SEQ ID NO:36,481,659,1127和1219)与GLS相关。与GLS抗性相关的QTL通过单倍体植物遗传作图来确定。除了NC0003425(SEQ ID NO:1127)中的有利等位基因的来源是I294213以外,对于所有标记,有利等位基因的来源都是I283669。每种标记的染色体定位、染色体位置和有利的等位基因在表11中提供。
表11.可用于检测I294213/I283669单倍体作图群体中与GLS抗性相关的QTL的标记
  标记   染色体   位置   GLSQTL   LOD   效应   有利等位基因   SEQ ID标记  SNP位置
  NC0052741   1   49.5   5   136.19   0.75   G   36   411
  NC0028145   3   187.5   64   3.19   0.10   G   481   307
  NC0143354   5   1.8   88   8.33   0.16   C   659   303
  NC0040408   6   59.1   108   13.29   0.22   T   1232   336
  NC0109097   7   93.8   127   5.93   0.13   T   1233   97
  NC0003425   9   84.5   158   20.30   -0.25   G   1127   280
  NC0199588   10   99.9   173   15.36   0.23   G   1219   137
实施例21:使用I208993/LH287群体对内州萎蔫病的单倍体作图研究
单倍体植物在目的性状的遗传作图中的应用在下列实施例中得到了证明。为了使用单倍体植物定位与内州萎蔫病抗性相关的QTL,开发了作图群体。该群体来自于LH287与近交玉米系I208993的杂交。诱导F1植物产生单倍体种子。来自I208993/LH287群体,1384个单倍体植物接种内州萎蔫病病原体,并使用1、5或9的缩短的等级量表进行表型分型。等级评定在授粉后大约3-4周进行。在QTL作图中使用评定为1或9的植物。通过只使用极端值(1或9),减少了病害表型分型中固有的环境变化,并且产生了集群分离分析,从其检测主要QTL。使用114个SNP标记进行基因型分型。使用WINQTL cartographer进行复合区间作图,1000种排列用于LOD截止值估计。表12提供了可用于检测I208993/LH287单倍体作图群体中与内州萎蔫病抗性相关的QTL的标记。表12也提供了染色体定位、染色体位置和有利的等位基因。
表12.可用于检测I208993/LH287单倍体作图群体中与内州萎蔫病抗性相关的QTL的标记
  标记   染色体   位置   内州萎蔫病QTL   似然比   LOD   加性效应   有利等位基因   SEQID   SNP位置
  NC0202383   2   19   22   100.304   21.78074   0.737618   T   1229   34
  NC0199732   2   37   24   113.9429   24.74239   0.779994   T   1276   138
  NC0048553   2   46.8   25   103.8964   22.56081   0.758496   A   234   485
  NC0201646   2   55.4   129   96.43437   20.94046   0.746649   T   1294   416
  NC0201821   2   71.4   27   40.13758   8.715765   0.202738   T   1295   331
  NC0019110   2   75.1   27   28.41102   6.169374   0.173568   C   1278   153
  NC0004821   3   54.4   40   47.57959   10.33178   0.451741   C   371   294
  NC0200643   3   70.3   122   47.48045   10.31025   0.424893   C   1296   106
  NC0040461   4   51.2   125   80.02493   17.37719   0.620383   A   1282   366
  NC0034462   4   67.8   52   76.55974   16.62474   0.574876   T   1250   301
  NC0200535   4   132   58   29.47242   6.399855   0.142544   T   1297   411
  NC0029435   4   138   58   29.25183   6.351953   0.139488   G   1298   551
  NC0011194   5   29.3   63   27.51088   5.973912   -0.227689   C   1299   218
  NC0016527   5   49   66   29.15712   6.331388   -0.219392   T   1255   351
  NC0202055   5   76.4   68   26.18668   5.686366   -0.252002   T   1300   505
  NC0147719   5   160   130   47.9265   10.40711   0.492815   G   1301   48
  NC0012417   5   175   74   48.68852   10.57258   0.505586   T   768   137
  NC0113381   6   83.8   79   28.96126   6.288858   -0.21407   A   850   303
  NC0022200   6   93.7   80   31.16025   6.766361   -0.201408   G   1302   153
  NC0010347   8   69.2   131   27.38218   5.945966   -0.144382   T   1015   160
  NC0199582   8   86.3   99   26.24576   5.699195   -0.169537   A   1303   201
实施例22:使用I208993/LH295群体对内州萎蔫病的单倍体作图研究
单倍体植物在目的性状的遗传作图中的应用在下列实施例中得到了进一步证明。为了使用单倍体植物定位与内州萎蔫病抗性相关的QTL,开发了作图群体。该群体来自于I208993与LH295的杂交。诱导F1植物产生单倍体种子。
来自I208993/LH295单倍体作图群体,980个个体自然暴露于内州萎蔫病病原体,并使用1、5或9的改良等级量表进行表型分型。等级评定在授粉后大约3-4周进行。在QTL作图中使用评定为1或9的植物。通过只使用极端值(1或9),减少了病害表型分型中固有的环境变化,并且产生了集群分离分析,从其检测主要QTL。使用980个SNP标记进行基因型分型。表13提供了可用于检测I208993/LH295单倍体作图群体中与内州萎蔫病相关的QTL的标记。
表13.可用于检测I208993/LH295单倍体作图群体中与内州萎蔫病相关的QTL的标记
  标记   染色体   位置   内州萎蔫病QTL   似然比   LOD   加性效应   有利等位基因   SEQID   SNP位置
  NC0199051   1   19.3   1   28.02118   6.084721   -0.22604   G   1274   141
  NC0105051   1   31.4   3   28.79147   6.251987   -0.236914   C   24   426
  NC0032288   1   133.6   10   31.20763   6.77665   0.252864   C   1275   413
  NC0070305   1   166.5   13   29.73574   6.457033   0.216902   A   158   532
  NC0143411   2   15.4   22   31.80736   6.90688   -0.372898   C   218   401
  NC0199732   2   37   24   51.17309   11.11209   -0.506613   T   1276   138
  NC0013275   2   49.7   25   56.78186   12.33002   -0.677671   T   236   430
  NC0199350   2   67.8   26   57.35414   12.45429   -0.577154   G   1277   226
  NC0019110   2   75.1   27   51.54673   11.19323   -0.633508   C   1278   153
  NC0027319   2   93.2   29   41.90672   9.099928   -0.572435   T   272   54
  NC0104528   3   24.6   37   29.36476   6.376476   -0.189689   G   1247   117
  NC0019963   3   40.6   39   32.03588   6.956503   -0.139199   C   368   1173
  NC0077220   3   43.2   39   27.90631   6.059777   -0.133108   A   1279   149
  NC0108727   3   77.4   122   32.5836   7.075438   -0.031362   C   375   241
  NC0039785   3   94.5   123   30.35128   6.590696   -0.083537   T   401   512
  NC0031720   3   99.7   123   46.9907   10.2039   0.199348   G   408   434
  NC0200377   3   116.9   43   47.01889   10.21002   0.181809   A   1280   352
  NC0199741   3   125.7   44   28.60384   6.211245   -0.315998   A   1281   294
  NC0041040   3   145.4   45   36.85657   8.003303   -0.551354   A   440   497
  NC0055502   4   1.8   124   36.00788   7.819012   -0.390433   C   498   105
  NC0040461   4   51.2   125   42.90587   9.316891   -0.469569   A   1282   366
  NC0199420   4   102.9   55   43.93528   9.540424   -0.452635   G   1283   356
  NC0036240   4   112   56   38.3635   8.330528   -0.381557   A   587   441
  NC0028933   4   127.6   57   29.32225   6.367245   0.144007   C   599   355
  NC0147712   4   136.7   58   33.6318   7.303051   0.185174   A   1284   74
  NC0028579   4   155.7   60   37.46012   8.134361   0.109588   A   629   242
  NC0029487   4   171.1   126   38.35712   8.329143   0.101598   G   1285   159
  NC0200359   5   11.7   63   27.52949   5.977952   -0.167336   A   1286   196
  NC0040571   5   88.4   69   59.435   12.90615   -0.58299   C   721   154
  NC0017678   5   103.8   71   69.69769   15.13466   -0.722151   A   733   171
  NC0083876   5   124   72   29.09207   6.317263   -0.392793   T   744   513
  NC0200323   5   174.8   74   27.01332   5.865868   -0.253474   A   1287   181
  NC0027347   7   43.8   86   57.87354   12.56708   -0.542521   A   896   128
  NC0201872   7   64.4   88   58.07534   12.6109   -0.54188   C   1288   208
  NC0145922   7   80.5   89   26.87412   5.835642   -0.271008   G   940   451
  NC0071001   7   99.4   90   26.59882   5.775861   -0.262452   T   951   359
  NC0199879   7   112.1   92   34.51543   7.494931   -0.28773   A   1289   228
  NC0200055   7   122.3   127   36.14355   7.848472   -0.277751   T   1290   116
  NC0110771   7   138.5   93   32.98577   7.162769   -0.163457   A   976   490
  NC0200495   7   155.9   95   27.69812   6.014571   -0.118782   G   1291   302
  NC0028095   9   59.4   107   29.92602   6.498353   0.142796   C   1098   116
  NC0144850   9   67   108   30.50354   6.62376   0.146897   G   1292   244
  NC0030134   10   79.4   120   27.87616   6.05323   -0.317779   TCCACTAT   1215   94
  NC0200312   10   85.7   128   31.10615   6.754615   -0.355789   A   1293   89
实施例23:用于加倍的单倍体的预选择
单倍体植物在目的性状的遗传作图中的应用在下列实施例中得到了证明。通过诱导基于家族的谱系开发了单倍体作图群体,如F3或BC1S1,以产生单倍体种子。以穗行种植单倍体种子,其代表来自F3或BC1S1群体的亲本,并且在完成表型分型后为了加倍需要贮存剩余的种子。为了作图,使用SNP标记筛查该单倍体群体。进行复合区间作图,以检查目的性状与SNP标记之间的显著相关性。剩余的种子可以通过本领域已知的方法进行加倍。选择剩余的种子家族进行加倍可基于表型和基因型数据。加倍的植物可以用于进一步的育种、商业育种或用于额外的精细作图目的。
实施例24:单元型效应估计值在作出育种决定中的应用
本发明提供了通过筛查单倍体材料确定和使用QTL和单元型信息的方法,该材料能够使育种者作出明智的育种决定。本发明的方法和组合物使得能够从一个或多个单倍体植物确定至少一种目的基因型。另一方面,包含至少一种目的基因型的单倍体植物可以经历加倍,并且在育种程序中改良。在另一方面,可以使用至少一个单元型窗口下的标记梳理如美国专利申请60/837,864(在此全文引入作为参考)公开的以前的QTL和单元型信息,并且利用得到的指纹确定该单元型窗口的单元型组成,随后将其与此处公开的一个或多个表型性状的一个或多个单元型效应估计值相关联。该信息在育种者作出决定中具有价值,因为它使得能够基于估计的表型作出选择决定,而不需要对植物本身进行表型分型。此外,优选地基于基因型而不是表型作出决定,因为实际的表型受多种生物和非生物因素的影响,这些因素可以混淆对任何给定性状的评价和表现预测。如本文使用的,本发明允许鉴定一个或多个优选的单倍体植物,使得只有优选的植物经历加倍过程,从而节约了DH过程。
另一方面,通过使用用于一个或多个单元型窗口的标记对一个或多个单倍体植物进行基因型分型,确定一个或多个单元型。育种者能够将单元型与它们各自对于一个或多个目的表型的单元型效应估计值对应起来,并且基于优选的单元型作出决定。包含一个或多个优选单元型的单倍体植物使用一种或多种本领域已知的方法进行加倍,然后在育种程序中改良。
一方面,株系开发育种中的改良决定在传统上基于表型作出,其中在两个或多个显示一个或多个表型性状分离的植物之中作出决定。本发明的一个优点是能够基于单元型作出决定,其中梳理先验信息,以允许“预测性育种”。在该方面,在农作物的株系开发育种中,评估亚系在一个或多个标记基因座处的分离。在一个或多个单元型窗口处分离的个体可以使用基因型分型明确地鉴定,并且对于任何给定的单元型窗口,选择包含优选单元型的个体。在优选方面,选择决定是基于单元型效应估计值、单元型频率或育种值。
实施例25:单倍体种子在高油育种程序中用于预选择的应用
本发明的方法可以用于高油玉米育种程序中。根据本发明可以选择具有至少一个优选标记如含油量的单倍体粒。利用预选择育种方法,使用标记针对油和农学性状如产量,预选择和预筛选株系,所述标记选自遗传标记、蛋白质组成、蛋白质水平、油组成、油水平、碳水化合物组成、碳水化合物水平、脂肪酸组成、脂肪酸水平、氨基酸组成、氨基酸水平、生物聚合物、药品、淀粉组成、淀粉水平、可发酵的淀粉、发酵产量、发酵效率、能量产量、次生化合物、代谢物、形态特征和农艺学特征。
确定送往加倍单倍体(DH)过程的群体。针对与改良的农学性状如产量、湿度和容重(testweight)相关的选择目标,在该群体的一个或多个亲本中确定目的QTL和/或基因组区域。在其它方面,鉴定与改善的油组成和/或提高的油组成确定相关的QTL。一方面,选择两个或多个QTL。
使用本领域已知的方法表征了经历单倍体诱导的群体的含油量,所述方法的非限制性的例子包括NIT、NIR、NMR和MRI,其中种子作为集群和/或以一个种子测量。测量单个种子中含油量的方法已有描述(Kotyk,J.,等人,Journal of American Oil Chemists’Society 82:855-862(2005)。在一方面,单粒分析(SKA)通过磁共振或其它方法进行。在另一方面,使用本领域已知的分析方法对每个穗测定含油量,并且选择的穗在经历SKA之前膨胀。得到的数据用来选择落入育种者可接受的油范围内的单粒以满足产品概念。
将选择的群体送至DH设施并且诱导。选择推断的单倍体粒,并且非破坏性地采样用于后续的基因型分型。用于高通量、非破坏性种子采样的装置和方法已有描述,其通过允许个体种子分析克服了统计学样本的障碍。例如,在此全文引入作为参考的美国专利申请11/213,430(2005年8月26日提交)、美国专利申请11/213,431(2005年8月26日提交)、美国专利申请11/213,432(2005年8月26日提交)、美国专利申请11/213,434(2005年8月26日提交)和美国专利申请11/213,435(2005年8月26日提交)、美国专利申请11/680,611(2005年3月2日提交)公开了用于种子自动化采样的装置和系统以及采样、测试和膨胀种子的方法。
使用对应于一种或多种目的QTL的标记对种子样品进行基因型分型。基于它们对于这些QTL的基因型选择种子。可以基于优选的QTL等位基因选择种子,或者为了另外的作图目的,选择分布的两端。即,基于对于至少一种QTL优选的和次优选的等位基因,和/或对于至少一种表型的优选的和次优选的表型表现,和/或对于至少一种表型的优选和次优选的预测表型表现,选择种子。
也可以通过本领域已知的方法如NMR或MRI选择和加工单倍体粒,以表征含油量。选择具有优选的含油量的粒。如上所述,为了研究目的,可以选择具有低、高或平均含油量的粒,以确定含油量的遗传基础。在一方面,胚芽和胚乳中的相对含油量通过对整个粒进行NMR测量来表征,其中随后对切开的胚芽和胚乳进行NMR测量。在另一方面,使用MRI将粒成像,以确定胚芽和胚乳组织中的相对含油量。
另一方面,分析种子样品的含油量,并且对至少一个目的QTL或基因组区域进行基因型分型,以能够预选择具有合适的农学表现的高油玉米。
然后基于分析和/或基因型数据对选择的单倍体粒进行加倍。一方面,在加倍后,可以使用如上所述的遗传和/或分析方法筛选推断的DH。
值得注意的是,用于检测油的分析方法不限于NMR,其它有关方法包括IR-型仪器和MRI。样品也可以是基于集群或单个种子,其中存在基于优选的含油量选择材料的能力。在某些方面,优选的含油量是降低的含油量,这可用于开发用于检测含油量QTL的作图群体。
选择的单倍体植物可以用来对油性状作图。
实施例26:育种中GLS抗性的渗入
已经描述了上述GLS抗性基因座,给出了在玉米育种程序中、更具体地在近交系的开发中使用所述GLS抗性基因座的说明性实施例。GLS抗性系CV171用作供体来源。玉米近交系CV009用作轮回亲本。表14提供了用于选择GLS抗性系的示例性的SNP标记和有利的等位基因。示例性的SNP标记NC0019588,NC0037947,NC0088767,NC0059114,NC0003201,NC0060514,NC0002782,NC0053636,NC0009667和NC0032368(SEQ ID NO:858,860,862,866,875,877,881,882,883和1360)用来监测来自染色体6的GLS抗性区的渗入。育种者选择携带代表一个或多个GLS抗性基因座的一种或多种所述SNP标记的抗性等位基因的株系。
一个或多个抗性基因座的渗入通过与轮回亲本的反复回交伴随着选择来实现,以使用上述标记保留来自供体亲本的一个或多个GLS抗性基因座。这一回交程序在株系开发的任何阶段实施,并且与针对优良农学特征或一个或多个目的性状(包括转基因和非转基因性状)的育种一起进行。
可替代地,使用正向育种方法,其中可以监测与敏感亲本杂交后一个或多个GLS抗性基因座的成功渗入,针对一个或多个GLS抗性基因座并且针对一个或多个额外的目的性状(包括转基因和非转基因性状)对后续世代进行基因型分型。
表14:可用于渗入来自近交系CV171的GLS抗性的SNP标记
  标记   标记SEQ ID NO.   染色体   有利的等位基因
  NC0019588   858   6   C
  NC0037947   860   6   G
  NC0088767   862   6   A
  NC0059114   866   6   T
  NC0003201   875   6   G
  NC0060514   877   6   CA
  NC0002782   881   6   C
  NC0053636   882   6   A
  NC0009667   883   6   G
  NC0032368   1360   6   G
实施例27:使用SNP标记渗入内州萎蔫病抗性
可以通过植物育种领域的熟练技术人员已知的方法将与内州萎蔫病抗性相关的基因座渗入玉米植物中。植物育种者可以使用SNP标记监测内州萎蔫病抗性基因座的渗入和选择携带一种或多种所述SNP标记的有利等位基因的株系。
在本实施例中,近交系LH287用作内州萎蔫病抗性的来源。用来监测染色体2上内州萎蔫病抗性基因座的渗入的SNP标记包括NC0202383、NC0199732、NC0048553和NC0201646(SEQ ID NO:1122,1276,1294和234)。用来监测染色体3上内州萎蔫病抗性基因座的渗入的SNP标记包括NC0019963和NC0004821(SEQ ID NO:368和371)。用来监测染色体4上内州萎蔫病抗性基因座的渗入的SNP标记包括NC0040461和NC0034462(SEQ ID NO:1282和1250)。用来监测染色体5上内州萎蔫病抗性基因座的渗入的SNP标记包括NC0147719和NC0012417(SEQ ID NO:1301和768)。有利的等位基因是与抗性供体亲本相关的等位基因。
在进一步的说明中,近交系LH295用作内州萎蔫病抗性的来源。用来监测染色体2上内州萎蔫病抗性基因座的渗入的SNP标记包括NC0013275、NC0199350和NC0019110(SEQ ID NO:236,1277和1278)。用来监测染色体3上内州萎蔫病抗性基因座的渗入的SNP标记包括NC0199741和NC0041040(SEQ ID NO:1281和440)。用来监测染色体4上内州萎蔫病抗性基因座的渗入的SNP标记包括NC0040461、NC0199420和NC0036240(SEQ ID NO:1282,1283和587)。用来监测染色体5上内州萎蔫病抗性基因座的渗入的SNP标记包括NC0040571和NC0017678(SEQ ID NO:721和733)。用来监测染色体7上内州萎蔫病抗性基因座的渗入的SNP标记包括NC0201872和NC0145922(SEQ IDNO:1288和940)。用来监测染色体10上内州萎蔫病抗性基因座的渗入的SNP标记包括NC0200312(SEQ ID NO:1293)。植物育种者可以使用SNP标记监测内州萎蔫病抗性基因座的渗入和选择携带一种或多种所述SNP标记的有利等位基因的株系。
一个或多个抗性基因座的渗入通过与轮回亲本的反复回交伴随着选择来实现,以使用上述标记保留来自供体亲本的一个或多个内州萎蔫病抗性基因座。这一回交程序在株系开发的任何阶段实施,并且与针对优良农学特征或一个或多个目的性状(包括转基因和非转基因性状)的育种一起进行。
可替代地,使用正向育种方法,其中可以监测与敏感亲本杂交后一个或多个内州萎蔫病抗性基因座的成功渗入,针对一个或多个内州萎蔫病抗性基因座和一个或多个额外的目的性状(包括转基因和非转基因性状)对后续世代进行基因型分型。
实施例28:与内州萎蔫病相关的标记在玉米育种程序中的应用
从图2所示的研究可以看出,染色体区域可以具有多个与内州萎蔫病抗性相关的SNP标记。下面是为了培育内州萎蔫病抗性玉米,靶向来自与内州萎蔫病抗性相关的至少一个基因座的至少一种标记的非限制性例子。特别是,本发明的标记可用于产生内州萎蔫病抗性玉米近交系和杂种。本发明的标记可用于亲本选择、后代选择和标记辅助的渗入和回交中。来自染色体1的示例性的标记是NC0004909和NC0005098(SEQ ID NO:175和177)。来自染色体3的示例性的标记是NC0146497和NC0155987(SEQ ID NO:479和480)。来自染色体4的示例性的标记是NC0077408、NC0003274和NC0009280(SEQ ID NO:582、585和1251)。来自染色体8的示例性标记是NC0010392、NC0012656和NC0008831(SEQ ID NO:1053、1054和1056)。
已经说明和描述了本发明的原理,本领域的技术人员应该明白,在不背离这些原理的情况下,可以在排列和细节上修改本发明。我们要求保护在所附的权利要求书的精神和范围之内的所有修改。
在此引用了许多专利和非专利出版物,其公开内容都在必要的程度上引入本文作为参考。

Claims (7)

1.一种选择包含至少一个与灰色叶斑病(GLS)抗性相关的等位基因的玉米植物的方法,包括:
a)使用SEQ ID NO:36的核酸标记对玉米植物群体进行基因型分型,和
b)从所述经基因型分型的玉米植物中选择包含与所述核酸标记的灰色叶斑病(GLS)抗性相关的等位基因的至少一个玉米植物,从而鉴定包含至少一个与灰色叶斑病(GLS)抗性相关的等位基因的玉米植物。
2.权利要求1的方法,其中在步骤(a)中进行基因型分型的玉米植物群体和/或在步骤(b)中选择的至少一个玉米植物是杂交产生的玉米植物群体或来自杂交产生的玉米植物群体。
3.权利要求2的方法,其中所述玉米植物群体是单倍体育种群体。
4.权利要求1的方法,还包括:
a)使用至少一种额外的核酸标记对玉米植物群体进行基因型分型,所述额外的核酸标记选自SEQ ID NO:1-35,37-62,64-70,72-156,158-172,174-187,189-377,379,380,382-409,411-459,461-1233,1360和1361,和
b)从所述经基因型分型的玉米植物中选择进一步包含与至少一种所述额外的核酸标记的灰色叶斑病(GLS)抗性相关的等位基因的至少一个玉米植物,从而鉴定包含至少一个与灰色叶斑病(GLS)抗性相关的等位基因的玉米植物。
5.权利要求4的方法,其中在步骤(a)中进行基因型分型的玉米植物群体和/或在步骤(b)中选择的至少一个玉米植物是杂交产生的玉米植物群体或来自杂交产生的玉米植物群体。
6.权利要求5的方法,其中所述玉米植物群体是单倍体育种群体。
7.一种在玉米植物中选择灰色叶斑病(GLS)抗性QTL等位基因的方法,所述方法包括:
a)使至少一个灰色叶斑病(GLS)抗性玉米植物与至少一个灰色叶斑病(GLS)敏感性玉米植物杂交以产生玉米植物群体;
b)使用第一核酸标记SEQ ID NO:36筛查所述群体,以确定一个或多个来自该群体的玉米植物是否包含所述第一核酸标记SEQ IDNO:36,其中所述等位基因与灰色叶斑病(GLS)抗性QTL相关,且所述灰色叶斑病(GLS)抗性QTL与染色体1上的NC0052741相关;和
c)从所述玉米植物群体中选择至少一个包含所述等位基因的玉米植物。
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