CN104212801B - 调控玉米籽粒长度主效qtl的分子标记及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及作物分子育种领域，具体公开了一种调控玉米籽粒长度主效QTL的分子标记及其应用。调控玉米籽粒长度主效QTL的分子标记，由InDel14和umc1269两对引物组成。一种辅助选择长籽粒玉米的方法，包括：提取待测玉米的基因组DNA，用上述引物InDel14和umc1269进行PCR扩增，当得到长度为236bp和350bp的扩增产物，则待测玉米为候选长籽粒玉米，将所述的候选长籽粒玉米应用于育种。通过本发明的分子标记进行辅助选择长籽粒玉米，只需检测分子标记的特征扩增条带，即可预测籽粒的长短，其鉴定方法简单，选择效率高。
Description
技术领域
本发明涉及作物分子育种领域，具体涉及一种调控玉米籽粒长度主效QTL的分子标记及其应用。
背景技术
玉米是世界上重要的粮饲作物，在我国已经成为第二大农作物。随着人口的急剧增加和耕地面积的不断减少，玉米等粮食作物需要大幅提高产量来满足人类的需求。玉米单产的提高则是解决耕地减少带来的粮食总量降低问题的主要技术手段。在玉米育种中，单产的提高除了依赖种植密度的增加外，籽粒重量也是影响产量的重要因素。
产量性状是由多基因控制的复杂数量性状。籽粒性状作为影响产量的直接性状，其大小可以分解为长、宽、厚。在玉米穗长及穗轴粗等穗部性状没有变化的情况下，玉米籽粒越长，则玉米籽粒越大，单株籽粒产量越高。相关研究也证实相比于其它穗部性状，玉米籽粒长度与单株产量的相关性最高。目前，国内的玉米主推高产品种先玉335，郑单958等均具有长籽粒的特性。随着分子生物学技术的发展，尤其是分子标记的广泛应用，可以对数量性状相关基因位点进行分析。有关玉米籽粒相关性状的QTL定位研究也引起了关注。由于受定位群体类型(多为F2:3家系)、所用遗传连锁图谱精度(多为～200SSR标记)以及籽粒长度(深度)的评价方法等方面的限制，对籽粒长度的QTL分析并无一致结果。
发明内容
本发明旨在提供一种调控玉米籽粒长度主效QTL的分子标记及其应用。
针对上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种调控玉米籽粒长度主效QTL的分子标记，由InDel 14和umc1269两对引物组成，所述引物InDel14的序列为：
Forward:5’-AACATGCACGCTACTTGTGC-3’
Reverse:5’-TTGTACGCATCTGTTTGTGCT-3’
所述引物umc1269的序列为：
Forward:5’-TATATTAGAGGCACCTCCCTCCGT-3’
Reverse:5’-AGCTGCTTCAGCGACTTTGG-3’
一种辅助选择长籽粒玉米的方法，包括如下步骤：提取待测玉米的基因组DNA，用权力要求1所述引物InDel14和umc1269进行PCR扩增，当得到长度为236bp和350bp的扩增产物，则待测玉米为候选长籽粒玉米。
调控玉米籽粒长度主效QTL的分子标记在玉米育种中的应用，其特征在于：用权力要求2所述的方法鉴定出候选长籽粒玉米，将所述的候选长籽粒玉米应用于育种。
本发明的有益效果：
本发明通过QTL分析，发现在玉米第一染色体1.01bin上存在一个与玉米籽粒长度相关的QTL，该QTL位于分子标记InDel14和umc1269之间，对表型的贡献率为21.6％。分析表明利用这两个分子标记可以对玉米籽粒长度进行预测。
通过本发明公布的分子标记进行分子标记辅助选择，只需检测分子标记的特征扩增条带，即可预测籽粒的长短，鉴定方法简单，选择效率高。在玉米生育早期鉴定出长籽粒的玉米单株，淘汰其它单株，选择目标明确，且不受环境的影响。
附图说明
图1为调控玉米籽粒长度主效QTL在第一染色体上的位置示意图。
具体实施方式
下述实施例中实验方法如无特殊说明，均为常规实验方法。下述实施例中所述的实验试剂及耗材如无特殊说明，均来自常规生化试剂公司。
本实施例中，获得调控玉米籽粒长度主效QTL分子标记的详细步骤如下：
(1)玉米三重测交(triple testcross，TTC)群体的构建及籽粒长度的测量
利用82份不同基因型的高遗传交换率IBM重组自交系群体分别与其亲本B73、Mo17及F1杂交，获得TC(B73)、TC(Mo17)及TC(F1)三重测交群体。将82份不同基因型IBM群体、TC(B73)、TC(Mo17)及TC(F1)三重测交群体按照随机分组的方式种植于试验基地。每个基因型材料按照单行种植，株距30cm，行距60cm，正常田间管理。出苗后，采集IBM群体的叶片组织提取DNA。
待籽粒生理成熟后，收获IBM重组自交系及TTC群体的成熟穗。每行随机收获三株，单穗中间部分脱粒，将三个单穗脱下来的籽粒混合随机选取30个籽粒，利用可以进行高精度测量的SmartGrain软件分析玉米籽粒长度，取平均值作为该基因型籽粒长度。
利用SmartGrain软件进行籽粒长度测量的过程如下：首先，将30个玉米籽粒与一个长度标尺放在黑色的背景下，利用佳能单反数码相机进行拍照；其次，利用SmartGrain软件打开电子照片，选择通过颜色对比自动识别玉米籽粒的轮廓，并对玉米籽粒的长度进行界定；再次，对籽粒长度识别不准确的图像进行手动调整；最后，调整完成后对长度标尺的实际长度进行设定，自动计算出玉米籽粒长度。
根据TTC群体的遗传交配设计，将82个TC(B73)、TC(Mo17)、TC(F1)的籽粒长度数据分别表示为L1i、L2i和L3i(i＝1,…,82)，对于每一个IBM个体计算和式Z1＝(L1i+L2i)/2(i＝1,…,82)，用于检测加性QTL。
(2)InDel(Insertion/Deletion)标记的开发和遗传连锁图谱的构建
利用B73全基因组序列(第三版)和Mo17二代序列，Mo17二代原始序列经过Q20标准过滤后用BWA软件处理并利用SAMtool对结果进行整理。在分析过程中删除可在B73基因组上对应多个位点的Mo17二代原始序列。利用eprimer3设计引物，将这些引物在玉米自交系B73、Mo17基因组之间进行PCR扩增，通过2％的琼脂糖凝胶筛选出在B73、Mo17基因组间扩增条带清晰、无非特异性扩增的共显性InDel标记。
提取IBM群体的DNA，利用筛选的多态性InDel标记进行PCR扩增，通过2％的琼脂糖凝胶电泳获得IBM群体的InDel标记基因型。结合IBM群体的公共标记基因型，利用MSTMap软件对这些分子标记进行分群、排序并计算遗传距离(Kosambi)。经过分析，构建的遗传图谱共有744个分子标记，覆盖了玉米的10个染色体，总遗传距离达到了4263.1cM，分子标记间平均遗传距离为5.7cM。
(3)QTL分析
利用WinQTLcart2.5对Z1进行复合区间作图(CompositeInterval Mapping,CIM)分析籽粒长度QTL的遗传位置及遗传效应。以0.5cM的步移扫描全基因组，QTL的显著水平设定为0.05,抽样1000次迭代值模拟确定QTL的置信区间(LOD)。当LOD值大于3.0时，认为该区间存在一个QTL。复合区间作图分析表明，如图1所示，在玉米第一染色体1.01bin上存在一个调控玉米籽粒长度的主效QTL，介于分子标记InDel 14和umc1269之间。该QTL对表型的贡献率为21.6％，命名为qKL1，该QTL增加粒长的等位基因来自亲本Mo17,可用于对玉米籽粒长度的预测。
上述调控玉米籽粒长度主效QTL的分子标记，由InDel14和umc1269两对引物组成，其中引物InDel14的序列为：
Forward:5’-AACATGCACGCTACTTGTGC-3’
Reverse:5’-TTGTACGCATCTGTTTGTGCT-3’
所述引物umc1269的序列为：
Forward:5’-TATATTAGAGGCACCTCCCTCCGT-3’
Reverse:5’-AGCTGCTTCAGCGACTTTGG-3’
利用上述调控玉米籽粒长度主效QTL的分子标记辅助选择长籽粒玉米的方法包括：提取待测玉米的基因组DNA，用引物InDel14和umc1269进行PCR扩增，当得到长度为236bp和350bp的扩增产物，则待测玉米为候选长籽粒玉米。上述鉴定出的候选长籽粒玉米应用于育种，在玉米生育早期鉴定出长籽粒的玉米单株，淘汰其它单株，在玉米种植过程中，可以在有限的耕地资源上显著提高玉米的产量。
Claims (3)
1.一种调控玉米籽粒长度主效QTL的分子标记，其特征在于：由分子标记InDel14和umc1269组成，所述分子标记InDel14的引物序列为：
Forward:5’-AACATGCACGCTACTTGTGC-3’
Reverse:5’-TTGTACGCATCTGTTTGTGCT-3’
所述分子标记umc1269的引物序列为：
Forward:5’-TATATTAGAGGCACCTCCCTCCGT-3’
Reverse:5’-AGCTGCTTCAGCGACTTTGG-3’。
2.一种辅助选择长籽粒玉米的方法，包括如下步骤：提取待测玉米的基因组DNA，用权利要求1所述分子标记InDel14和umc1269的引物进行PCR扩增，当得到长度为236bp和350bp的扩增产物，则待测玉米为候选长籽粒玉米。
3.如权利要求1所述调控玉米籽粒长度主效QTL的分子标记在玉米育种中的应用，其特征在于：用权利要求2所述的方法鉴定出候选长籽粒玉米，将所述的候选长籽粒玉米应用于育种。
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