CN103160502A - 玉米种质耐盐qtl的snp分子标记及其应用 - Google Patents

玉米种质耐盐qtl的snp分子标记及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及分子标记领域，具体地涉及玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记及其应用。根据本发明的玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记为：PZE-105152264，PZE-103136828，PZE-103136798，PZE-103136863，PZE-103136868，PZE-103136870，PZE-103136872，PZE-103136874，PZE-106034024，PZE-106033899。上述SNP分子标记可以用于玉米耐盐的早期预测和筛选，还可以用于耐盐型玉米的选育。

Description

玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记及其应用
技术领域
本发明涉及分子标记领域，具体地涉及玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记及其应用。
背景技术
玉米作为C4植物的代表，光合作用效率高，在常见农作物中单产最高，被称为谷物之王，是世界和我国播种面积第一的作物。随着玉米需求的进一步增加，耕地在减少，玉米供需关系很可能进一步趋紧。
我国是世界盐碱地面积较大的国家之一，若其中一部分能种植耐盐、高产的杂交玉米，我国粮食安全势态将极大改善。玉米为对盐较敏感的作物，耐盐能力比较低，极限盐度为0.017mol/LNaCl，但不同品种间耐盐差别极大。
在植物耐盐分子机理方面，国内外研究文献十分丰富。所涉及的物种包括拟南芥、水稻、棉花以及小麦等，但在玉米耐盐分子机制方面研究较少。我国科学家刘祥久、程艳松、付光明、杨爱芳等将其他物种的已知抗盐基因HAV1、SOS1、SOS2、SOS3以及betA等转入玉米，使相应的转基因植株获得了一定程度的耐盐性，但引起不同玉米品种之间巨大耐盐性差别的分子机制则是空白。
近几十年来，农业发达国家如美国的玉米育种发展极快，美国的玉米平均亩产为我国的近两倍，其中良种的贡献估计为百分之五十以上。先锋公司二十余年前育成的品种先玉335以其高产、优质等特性在我国春玉米区彻底击败国内所有品种。所以用欧美的高产、优质玉米种质改良耐盐玉米种质，建立耐盐、高产、优质的种系是保障我国粮食安全的当务之急。
近年来，随着玉米B73自交系全基因组测序的完成和高通量DNA测序技术的突飞猛进，国内外科学家已经成功地完成了许多玉米自交系的重测序。大量的玉米SNP分子标记被发现，相应的高通量玉米指纹芯片已被商业化。McMullen等运用高通量玉米指纹芯片和巢式关联作图（Nested Association Mapping），精确定位了玉米花期及叶片角度的主效QTL。严建兵等用全基因组扫描（GWS）定位了玉米油相关的主效QTL。
发明内容
本发明的目的是提供玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记。
本发明的再一目的是提供上述玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记的应用。
根据本发明的玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记为：
PZE-105152264
PZE-103136828
PZE-103136798
PZE-103136863
PZE-103136868
PZE-103136870
PZE-103136872
PZE-103136874
PZE-106034024
PZE-106033899
。
根据本发明的具体实施方式，上述玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记通过包括以下步骤的方法获得：
（1）219个美国玉米自交系，除个别公共常用自交系外，均为美国专利过期自交系。将219种玉米自交系种植于300ml纸杯所盛营养土内，于设置为25度的温室内培养至出芽以后，每日浇250ml250mM NaCl水，记录自交系的存活时间，每个自交系设置2个重复，纸杯在温室的摆放位置为complete random block。根据自交系的存活时间选出最耐盐的38个自交系和最不耐盐的38个自交系。对初选出的38个自交系和最不耐盐的38个自交系重复进行以上盐筛试验，取盐筛结果稳定的16个自交系认作为耐盐自交系；
（2）根据玉米全基因组重测序结果，Illumina公司开发出了玉米Infinium50K高密度商业芯片，芯片覆盖了遍布玉米全基因组的5万6千个SNP位点，使用该商业芯片测量了盐筛中使用的219个玉米自交系的高密度指纹，用每个玉米自交系的一粒种子用Qiagen的植物DNA提取试剂盒提取DNA，之后使用Illumina公司的标准实验步骤进行DNA的杂交及芯片扫描，然后用TASSEL软件（http://www.maizegenetics.net/index.php?option=com_content&task=view&id=89&Ite mid=119）对测得的219个自交系的高密度指纹进行了聚类分析；
（3）玉米耐盐主效QTL的全基因组扫描（GWAS）定位，对步骤（1）所得的玉米耐盐性状结果和步骤（2）所得的基因型数据，使用TASSEL中的MLM算法进行了分析，使用最严格的LOD阈值（5.7），发现以下SNP位点与玉米耐盐有关：
PZE-105152264
PZE-103136828
PZE-103136798
PZE-103136863
PZE-103136868
PZE-103136870
PZE-103136872
PZE-103136874
PZE-106034024
PZE-106033899
。
以上SNP位点详细信息如以下表1所示。
表1
其中，参照系的“effect”值为“0”，“观测数值”是指在“219”个自交系中具有该SNP位点的自交系的数目。
本发明的玉米耐盐的主效QTL的SNP分子标记可以用于玉米耐盐的早期预测和筛选，还可以用于耐盐型玉米的选育。其直接以DNA的形式表现，在玉米的各个组织、各个发育阶段均可检测到，不受季节、环境限制，不存在表达与否等问题；表现为中性，不影响目标性状的表达；SNP适于快速、规模化筛查。基因组筛选中SNPs往往只需+/-的分析，而不用分析片段的长度，利于发展自动化技术筛选或检测SNPs。
具体实施方式
实施例1
（1）119个美国玉米自交系，除个别公共常用自交系外，均为美国专利过期自交系。将119种玉米自交系种植于300ml纸杯所盛营养土内，于设置为25度的温室内培养至出芽以后，每日浇250ml250mM NaCl水，记录自交系的存活时间，每个自交系设置2个重复，纸杯在温室的摆放位置为complete random block。根据自交系的存活时间选出最耐盐的38个自交系和最不耐盐的38个自交系。对初选出的38个自交系和最不耐盐的38个自交系重复进行以上盐筛试验，取盐筛结果稳定的16个自交系认作为耐盐自交系；
（2）根据玉米全基因组重测序结果，Illumina公司开发出了玉米Infinium50K高密度商业芯片，芯片覆盖了遍布玉米全基因组的5万6千个SNP位点，使用该商业芯片测量了盐筛中使用的219个玉米自交系的高密度指纹，用每个玉米自交系的一粒种子用Qiagen的植物DNA提取试剂盒提取DNA，之后使用Illumina公司的标准实验步骤进行DNA的杂交及芯片扫，然后用TASSEL软件（http://www.maizegenetics.net/index.php?option=com_content&task=view&id=89&Ite mid=119）对测得的219个自交系的高密度指纹进行了聚类分析；
（3）玉米耐盐主效QTL的全基因组扫描（GWAS）定位，对步骤（1）所得的玉米耐盐性状结果和步骤（2）所得的基因型数据，使用TASSEL中的MLM算法进行了分析，使用最严格的LOD阈值（5.7），发现以下SNP位点与玉米耐盐有关：
PZE-105152264
PZE-103136828
PZE-103136798
PZE-103136863
PZE-103136868
PZE-103136870
PZE-103136872
PZE-103136874
PZE-106034024
PZE-106033899
。
实施例2
（1）选取4个本实验室鉴定过耐盐性的玉米自交系，其中2个耐盐（S8324、PHW03），2个不耐盐（PHK42、ICI193）。
（2）根据玉米全基因组重测序结果，Illumina公司开发出了玉米Infinium50K高密度商业芯片，芯片覆盖了遍布玉米全基因组的5万6千个SNP位点，使用该商业芯片测量了这4个玉米自交系的高密度指纹，用每个玉米自交系的一粒种子用Qiagen的植物DNA提取试剂盒提取DNA，之后使用Illumina公司的标准实验步骤进行DNA的杂交及芯片扫描。
（3）检测实例1所开发的10个耐盐SNP位点，结果发现，利用以上10个SNP可以将耐盐与不耐盐自交系区分开来，耐盐鉴定与SNP结果一致。

Claims (5)

1.玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记，其特征在于，所述SNP分子标记为：
PZE-105152264
PZE-103136828
PZE-103136798
PZE-103136863
PZE-103136868
PZE-103136870
PZE-103136872
PZE-103136874
PZE-106034024
PZE-106033899。
2.根据权利要求1所述的玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记，其特征在于，所述SNP标记的等位基因位点如下所示：
PZE-103136828  A
PZE-105152264  A
PZE-103136798  A
PZE-103136863  A
PZE-103136868  A
PZE-103136870  C
PZE-106033899  T
PZE-106034024  G
PZE-103136872  A
PZE-103136874  C
。
3.一种获得玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
（1）选取219个美国玉米自交系，将219种玉米自交系种植于300ml纸杯所盛营养土内，于设置为25度的温室内培养至出芽以后，每日浇250ml250mM NaCl水，记录自交系的存活时间，每个自交系设置2个重复，根据自交系的存活时间选出最耐盐的40个自交系和最不耐盐的40个自交系，对初选出的40个自交系和最不耐盐的40个自交系重复进行以上盐筛试验，取盐筛结果稳定的16个自交系认作为耐盐自交系；
（2）根据玉米全基因组重测序结果，以Illumina公司开发出的玉米Infinium50K高密度商业芯片测量盐筛中使用的219个玉米自交系的高密度指纹，用每个玉米自交系的一粒种子用Qiagen的植物DNA提取试剂盒提取DNA，之后使用Illumina公司的标准实验步骤进行DNA的杂交及芯片扫，然后用TASSEL软件（http://www.maizegenetics.net/index.php?option=com_content&task=view&id=89&Ite mid=119）对测得的219个自交系的高密度指纹进行了聚类分析；
（3）玉米耐盐主效QTL的全基因组扫描（GWAS）定位，对步骤（1）所得的玉米耐盐性状结果和步骤（2）所得的基因型数据，使用TASSEL中的MLM算法进行了分析，使用最严格的LOD阈值（5.7），发现以下SNP位点与玉米耐盐有关:
PZE-105152264
PZE-103136828
PZE-103136798
PZE-103136863
PZE-103136868
PZE-103136870
PZE-103136872
PZE-103136874
PZE-106034024
PZE-106033899
。
4.权利要求1所述玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记在玉米耐盐性的早期预测和筛选中的应用。
5.权利要求1所述玉米种质耐盐QTL的SNP分子标记在耐盐型玉米的选育的应用。
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