CN104762298A - 一种水稻苗期耐盐基因qST11及其分子标记方法 - Google Patents

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本发明涉及一种水稻苗期耐盐基因qST11及其分子标记方法，属于水稻抗逆育种和分子遗传学领域，其特征在于利用中广香1号与IR75862构建的BC1F10导入系群体及导入系互交衍生的F2群体，通过单标记分析，定位在水稻基因组第11染色体存在一个与水稻苗期耐盐性相关的一个基因位点qST11，并获得与之紧密连锁的基于PCR扩增的实用经济型标记RM332。将本发明应用于水稻苗期耐盐性的辅助选择育种和聚合育种，能够有效的弥补以往缺乏耐盐基因的不足，可以在苗期对低世代的育种群体进行基因型选择，获得耐盐个体，便于及时的杂交转育，降低耐盐鉴定过程中表型鉴定的误差，提高育种效率，加快育种进程。

Description

一种水稻苗期耐盐基因qST11及其分子标记方法
技术领域：
本发明涉及一种水稻苗期耐盐基因qST11及其分子标记方法，属于水稻抗逆育种和分子遗传学领域。
背景技术：
水稻是世界上最重要的粮食作物之一，对盐害敏感，其中苗期对盐害尤为敏感；通过分子育种聚合耐盐有利基因，选育耐盐水稻品种是提高水稻耐盐性最直接有效的方法。
分子遗传学的研究表明，水稻耐盐性受多基因控制。迄今为止，研究者利用正向遗传学的方法鉴定了多个影响水稻耐盐性的QTL，其中Saltol等基因已被精细定位，SKC1已被克隆。另外，研究者通过反向遗传学的方法还克隆了OsNAP、OsSIK1、SNAC1、OsNAC10、OsNAC045、OsISAP1等多个影响水稻耐盐性的基因。上述通过反向遗传学的方法克隆的基因有助于我们了解水稻耐盐性的遗传基础和分子基础，但其真正在育种实践中成功应用的实例仍然十分有限。
拓宽遗传变异，进而鉴定和挖掘有利变异的基因是开展突破性育种的先决条件。种质资源是人们在长期生产实践中培育和保留的自然群体材料，这些种质资源中携带了很多耐盐的有利基因。但是，由于不利基因的遗传累赘，利用种质资源中的耐盐有利基因往往效率较低，很难获得耐盐性提高又综合性状良好的品种；因此从种质资源中转育耐盐有利基因受到了很大局限。
现有的研究表明，现代育种家育成的感盐品种中也携带着大量耐盐有利基因。从这些品种中挖掘耐盐有利基因，并将其聚合在一起，也能提高水稻品种的耐盐性，同时也不存在连锁累赘问题，比单纯从种质资源中转育耐盐有利基因容易许多，在现代育种中也越来越受到重视。
本发明人在国内较早开展回交育种研究。选用中广香1号作为受体材料，与来源于国际水稻研究所的糯稻品种IR75862构建了一套回交导入系群体(BC1F10)，该导入系群体于2011年构建完成。2012年将该套导入系进行苗期耐盐实验，发现虽然亲本中广香1号和IR75862均中等感盐，但部分导入系表现为较强的苗期耐盐特征。
本发明通过分子标记定位发现了一个位于第11染色体上的主效位点qST11，该位点来源于IR75862的等位基因降低苗期盐害级别，增加存活时间，在导入系中分别解释20.7％和20.4％的盐害级别和存活天数的表型变异。通过导入系及不同导入系间互交构建的F2群体获得了紧密连锁的遗传标记RM332。有望应用于新基因qST11的标记辅助选择育种。经比较作图发现，这个位点上尚未有控制盐害级别和存活天数的基因报道，因此qST11是一个控制水稻苗期耐盐性的新基因。
发明内容：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水稻苗期耐盐基因qST11及其分子标记方法，利用IR75862和中广香1号配制的导入系群体，通过连锁分析，定位第11染色体上的耐盐基因qST11，获得与之紧密连锁的基于PCR的实用经济型标记RM332，该标记可以有效的进行水稻苗期耐盐性的辅助选择，主要应用于水稻抗逆育种。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的一种水稻苗期耐盐基因qST11，是在水稻基因组第11染色体存在一个与水稻苗期耐盐性相关的一个基因位点qST11，糯稻品种IR75862在该位点上的等位基因能够显著提高水稻苗期的耐盐性；
对基因qST11的分子标记方法，是用一对特异的PCR引物对RM332，其中正向引物序列为：GCGAAGGCGAAGGTGAAG，反向引物序列为：CATGAGTGATCTCACTCACCC，共同PCR扩增带有品种IR75862血缘的育种材料基因组DNA，如果引物对RM332能够PCR扩增出与IR75862类似的170bp左右大小的片段，则该育种材料含有qST11的耐盐等位基因。
水稻耐盐基因qST11及其分子标记方法可以应用于水稻育种。
本发明与现有的技术相比具有如下有益效果：
1、与目前报道的影响耐盐基因SKC1,Saltol,SNAC1和OsNAP等不同，qST11是来源于感盐品种IR75862的一个控制水稻苗期耐盐性的新基因位点，为分子标记辅助选择提高水稻耐盐性提供了抗源基因。
2、通过新基因标记的筛选，能够获得苗期耐盐性提高的抗逆育种材料。本发明的分子标记可用于苗期育种群体的基因型选择，有效地鉴别带有该基因的耐盐个体，便于及时的杂交转育，加快育种进程。
附图说明
图1为耐盐导入系与感盐导入系杂交F2群体苗期耐盐性表现与RM332标记基因型图谱。
中广香1号/IR75862的BC1F10回交后代耐盐导入系CV345(仅带有qST111个耐盐基因)与感盐导入系CV55(带有任何耐盐等位基因)杂交的F2群体，经SSR标记RM332的PCR扩增产物在5％聚丙烯酰胺凝胶电泳的带型图谱及其对应的表型(1-30为随机选取的F2代单株；M为DNA Ladder；CV345为耐盐导入系；CV55感盐导入系；a为185bp，b为170bp)。
图2为来源于中广香1号/IR75862导入系后代不同株系杂交的F2群体基于RM332标记鉴定的两种纯合基因型单株的苗期耐盐表现
A：两种纯合基因型个体的平均盐害级别；B：两种纯合基因型个体的平均存活天数。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，其中所用的方法如无特别说明均为常规方法。
一、耐盐新基因的单标记法定位
1、供试材料
利用引自国际水稻所的糯稻品种IR75862与高产优质籼型常规稻中广香1号构建杂交组合，并以中广香1号为轮回亲本构建含有200个家系的导入系群体。
2、DNA提取、PCR扩增及凝胶电泳
参考Temnykh等(2000年)的DNA提取方法，对各单株分别提取基因组DNA。选取双亲间有多态的133个SSR标记，合成引物。以各个导入系的基因组DNA为模板进行聚合酶链式(PCR)反应。PCR反应的产物通过聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离，溴化乙啶染色后，在凝胶成像系统下成像。参考双亲的扩增条带，对后代单株的带型进行判别记录。
3、单标记分析
根据导入系的扩增条带所表示的基因型，将其对应的苗期盐胁迫下的盐害级别、存活天数考查的结果作为表型值，输入由中国农业科学院作物科学研究所王建康课题组所发展的完备区间作图软件(ICIMapping V3.0，免费软件)，进行表型与标记的单向方差分析，定位到影响盐害级别和存活天数的QTL区间及相关标记。
筛选效应较大的主效基因位点。共获得了2个影响盐害级别的主效QTL，4个影响存活天数的主效QTL，其中在第11染色体定位到1个同时影响盐害级别和存活天数的qST11位点，该位点来自IR75862的等位基因降低盐害级别0.67和提高存活天数0.81天，分别解释导入系群体中盐害级别和存活天数的20.7％和20.4％。
表1：利用中广香1号/IR75862导入系群体检测到影响苗期盐害级别和存活天数的主效QTL
表1中：a表示中广香1号等位基因被IR75862等位基因替代后的加性效应，R2(％)表示QTL解释群体中该性状变异的百分比。
二、导入系衍生的F2群体qST11及标记验证分析
1、供试材料
从中广香1号/IR75862导入系群体中，选择仅带有一个qST11纯合耐盐基因的耐盐导入系CV345，与不带任何耐盐基因的另一个感盐导入系CV55配制F2分离群体，该群体计390株，用于qST11及连锁标记的验证。
2、DNA提取、PCR扩增及凝胶电泳
参考Temnykh等(2000年)的DNA提取方法，对各单株分别提取基因组DNA。以各个单株的基因组DNA为模板对RM167标记进行聚合酶链式(PCR)反应。PCR反应的产物通过聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离，溴化乙啶染色后，在凝胶成像系统下成像。参考双亲的扩增条带，对后代单株的带型进行判别记录。
3、t测验分析
根据后代单株的RM332标记扩增条带所表示的基因型，将F2群体中的个体分成两组，其中一组是qST11位点基因型为IR75862纯合基因型的个体(称为IR组)，共计80株；另一组是qST11位点基因型为中广香1号纯合基因型的个体(称为ZGX组)，共计92株。将两组个体考察所得的平均盐害级别和存活天数进行t测验(表2)；结果表明，两组个体间的盐害级别和存活天数均达到极显著差异水平，表明RM332标记附近确实存在一个影响盐害级别和存活天数的主效基因qST11，而且与RM332标记紧密连锁。
表2：导入系互交F2群体在RM167标记位点双亲纯合个体盐害级别和存活天数的表现
表2中：***表示差异达到0.001水平显著。

Claims (3)

1.一种水稻苗期耐盐基因qST11，其特征在于：在水稻基因组第11染色体存在一个与水稻苗期耐盐性相关的一个基因位点qST11，糯稻品种IR75862在该位点上的等位基因能够显著提高水稻苗期的耐盐性。
2.如权利要求1所述的一种水稻苗期耐盐基因qST11的分子标记方法，其特征在于：用一对特异的PCR引物对RM332，其中正向引物序列为：GCGAAGGCGAAGGTGAAG，反向引物序列为：CATGAGTGATCTCACTCACCC，共同PCR扩增带有品种IR75862血缘的育种材料基因组DNA，如果引物对RM332能够PCR扩增出与IR75862类似的170bp左右大小的片段，则该育种材料含有qST11的耐盐等位基因。
3.根据权利要求1、2所述的一种水稻苗期耐盐基因qST11及其分子标记方法，其特征在于在水稻育种中的应用。
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