CN105624327A - 基于番茄黄化曲叶病毒病抗性基因Ty-3的CAPS分子标记 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于番茄黄化曲叶病毒病抗病基因Ty-3的CAPS分子标记,该分子标记的核苷酸序列如SEQ?ID?No.1所示。本发明还提供了一种扩增基于番茄黄化曲叶病毒病抗性基因Ty-3的CAPS标记的引物对,该引物对序列如下:正向引物序列:5’-TTGCCACATTAAGCAGAACG-3’;反向引物序列:5’-TGACGGTCATTGAATGTGCT-3’。该标记是一个基于PCR技术的共显性标记,跟RFLP、AFLP等标记相比,可显著降低成本,节省劳力。另外,该标记完全基于抗病基因Ty-3,与Ty-3基因共分离,用其检测不存在假阳性问题。将该标记应用于苗期选择,不仅可以减少工作量,而且能够避免因接种不充分难以准确筛选出具有抗病基因的个体植株,从而加速育种进程。
Description
技术领域
本发明属于农业生物技术工程领域,特别涉及一种基于番茄黄化曲叶病毒病抗病基因Ty-3的CAPS标记及扩增该分子标记的引物、利用分子标记的检测方法及其应用。
背景技术
番茄(SolanumlycopersicumL.)属于茄科(Solanaceae),为一年生草本茄科植物。番茄起源于南美西部地区,是世界范围内广泛栽培的重要蔬菜作物之一,深受广大消费者的喜爱。随着番茄栽培面积的逐年扩大,栽培方式的多样化,番茄病虫害问题日趋严重,近年来,番茄黄化曲叶病毒病在世界各地保护地番茄种植上普遍发生,给番茄生产带来巨大经济损失。
近年来,番茄黄化曲叶病毒病抗病育种取得长足进步,截止目前,已发现Ty-1、Ty-2、Ty-3、Ty-3a、Ty-4、Ty-5等多个抗性基因,其中Ty-1、Ty-2、Ty-3作为番茄抗TYLCV的主效抗性基因在生产中得以应用(Liedl,etal.,2013)。
近年来,分子标记尤其是以PCR为基础的DNA分子标记技术在番茄育种中广泛应用,大大加快了育种的进程和效率。目前,已有诸如REX-1(deCastroetal.,2007)、TG0302(Garciaetal.,2007)、P6-25(Jiveark.,2008)和UF_TY3-P23(Verlaan,etal.,2013)等多个与番茄黄化曲叶病毒病抗病基因紧密的连锁标记被陆续开发出来,并逐步在育种实践中加以应用。但这些标记均与抗病基因间存在一定的遗传距离,故筛选时会出现一定比例的假阳性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于番茄黄化曲叶病毒病抗病基因Ty-3的CAPS标记,该标记与Ty-3基因完全连锁。
本发明的另一目的在于提供该分子标记在番茄黄化曲叶病毒病抗性基因Ty-3检测以及标记辅助育种中的应用。
为了实现本发明目的,本发明提供了一种基于番茄黄化曲叶病毒病抗病基因Ty-3的CAPS标记,该分子标记的核苷酸序列如SEQIDNo.1所示。
本发明还提供了一种扩增基于番茄黄化曲叶病毒病抗性基因Ty-3的CAPS标记的引物对,该引物对序列如下:
正向引物序列:5’-TTGCCACATTAAGCAGAACG-3’;
反向引物序列:5’-TGATGGTCATTGAATGTGCT-3’。
本发明还提供了一种基于番茄黄化曲叶病毒病抗性基因Ty-3的CAPS标记的检测方法,该方法以抗感番茄黄化卷叶病毒的番茄基因组DNA为模板经PCR扩增,扩增产物经BamHI酶切后得到能同时鉴定抗病亲本、感病亲本及其杂合体的基因型的特异谱带,该特异谱带为携带抗性基因的植株谱带和不携带抗性基因的植株谱带,所述携带抗性基因Ty-3的植株谱带为核苷酸序列如SEQIDNo.1所示的分子标记。
上述方法中,能同时鉴定抗病亲本、感病亲本及其杂合体的基因型的特异谱带分别为332bp,211bp/121bp,332bp/211bp/121bp。
上述方法中,不携带抗性基因Ty-3的植株PCR扩增产物的核苷酸序列如SEQIDNo.2所示。
上述方法中,PCR反应体系(20μL)为:包括正、反向引物各0.8μM,1.2mMdNTPs,2.5mMMgCl2,2μl10×buffer,0.5unitsTaq聚合酶,DNA模板30-50ng,ddH2O补至20μL。
上述方法中,PCR扩增的程序均为:94℃预变性5min;94℃变性30s,58℃退火45s,72℃延伸45s,35个循环;72℃延伸10min;保存温度4℃。
上述方法中,PCR产物酶切反应体系:15μL反应体系包括PCR产物5.0μL,CutSmartBuffer1.5μL,BamHI0.3μL,ddH2O补至15μL。
本发明还提供了上述分子标记和检测方法在番茄黄化曲叶病毒病抗性基因Ty-3检测或标记辅助育种中的应用。
本发明有益效果:
番茄黄化曲叶病毒病是目前我国番茄生产上威胁最为严重的病害之一。本发明从抗病基因Ty-3(Solyc06g051190)直接入手,开发抗病基因(Ty-3)特异CAPS标记,该标记为共显性标记,可直接应用于标记辅助选择。
该标记是一个基于PCR技术的共显性标记,跟RFLP、AFLP等标记相比,可显著降低成本,节省劳力。另外,该标记完全基于抗病基因Ty-3,与Ty-3基因共分离,用其检测不存在假阳性问题。将该标记应用于苗期选择,不仅可以减少工作量,而且能够避免因接种不充分难以准确筛选出具有抗病基因的个体植株,从而加速育种进程。
附图说明
本发明有如下附图:
图1为CAPS标记(Ty-3-CAPS)在感病材料和抗病材料中的部分DNA序列
(A39中存在BamHI酶切位点,A45中无BamHI酶切位点);
图2为CAPS标记Ty-3-CAPS在亲本间及F1中的酶切结果
(1:100bpladder;2-3:感病亲本A39;4-5:抗病亲本A45;6-7:F1单株)
图3为CAPS标记Ty-3-CAPS在F2群体中的验证
(M:D2000;1-48:F2代单株);
图4为CAPS标记Ty-3-CAPS在回交群体中的应用
(M:D2000;1-48:BC1代单株)。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换,均属于本发明的保护范围。
若未特别指明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1基于Ty-3基因的CAPS标记的开发及验证
1.供试材料
本试验所用的抗病自交系A45和感病自交系A39经已知分子标记P6-25检测,A45为抗病纯合体(Ty-3/Ty-3),而A39为感病纯合体(ty-3/ty-3)。A45为母本,A39为父本配制杂交组合,得到F1后,再自交得到F2分离群体。
2.接种鉴定
抗性鉴定采用烟粉虱接种鉴定法,具体参照杨晓慧(2012)的方法。于幼苗2-3片真叶期,将其放置于放有带毒烟粉虱的生长室内,两周后杀死带毒的烟粉虱,之后将苗子移栽到日光温室或大田中,观察病情结果。
3.CAPS分子标记的开发及验证
A、CAPS标记的开发
Verlaan等(2013)报道Ty-3基因即为Solyc06g051190。登陆SGN(SolGenomicsNetwork)网站(http://solgenomics.net/),获得Solyc06g051190序列,利用在线引物设计软件Primer3plus,分段设计引物(表1)。本试验中所用到的番茄材料A45和A39的基因组DNA从2-3周幼苗的叶片中用CTAB法提取(Fultonetal.,1995)。根据设计的引物,对样品A45和A39的DNA进行PCR扩增。PCR扩增体系:扩增反应的总体积为50μL,5.0μL模板DNA,5.0μL10×PCRBuffer(含Mg2+),4.0μLHighPuredNTPs(2.5mM),10μM的上下游引物各1.0μL,0.3μLEasyTaqDNAPolymerase(5U·μl-1),ddH2O33.7μL。PCR反应程序为:94℃预变性5min;94℃变性1min,55℃退火45s,72℃延伸1min,35个循环;72℃延伸10min;保存温度4℃。取PCR扩增产物约10μL,在1%琼脂糖凝胶电泳上检测PCR扩增结果,Bio-RAD自动凝胶成像系统观察照相,记录电泳结果。琼脂糖凝胶电泳检测成功后,PCR产物使用胶回收试剂盒(ZymocleanTMGelDNARecoveryKit)回收并进行TA克隆测序。
对A39和A45两份材料PCR产物测序并进行核酸序列分析,发现感病材料A39和A45在Ty-3基因区存在一个SNP位点,A39中该位点恰为BamHI酶切位点,针对该酶切位点,利用在线引物设计软件Primer3plus设计CAPS标记的引物(Ty-3-CAPS)序列(图1,表2)。经Ty-3-CAPS扩增并酶切后,理论上在感病材料A39中存在211bp和121bp两个特异性核苷酸片段,而抗病材料A45中存在332bp特异性核苷酸片段。
表1以基因Solyc06g051190为模板设计的引物
表2基于Ty-3的CAPS标记的引物
B、CAPS标记的扩增、酶切及检测
本发明中所用到的番茄材料A45、A39、F1及F2的基因组DNA从2-3周幼苗的叶片中用CTAB法提取(Fultonetal.,1995)。CAPS标记的PCR反应体系:20μL反应体系包括正、反向引物各0.8μM,1.6mMdNTPs,5mMMgCl2,2μL10×buffer,0.5unitsTaq聚合酶,DNA模板30ng-50ng,ddH2O补至20μL。PCR反应程序:94℃预变性5min;94℃变性45s,58℃退火45s,72℃延伸45s,35个循环;72℃延伸10min;保存温度4℃。PCR产物酶切反应体系:15μL反应体系包括PCR产物5.0μL,CutSmartBuffer1.5μL,BamHI0.3μL,ddH2O补至15μL。酶切产物在1.0%的琼脂糖凝胶上进行分离鉴定,然后在凝胶成像仪上观察、记录实验结果。
CAPS标记引物(Ty-3-CAPS)在抗病亲本A45、感病亲本A39进行PCR扩增,PCR扩增产物经BamHI酶切后进行电泳,结果证实其在双亲间存在多态性(在45中存在332bp的特异性条带,在A39中存在211bp和121bp两条特异性条带,同时在F1中同时存在三条特异性条带(332bp、211bp和121bp),该标记为共显性标记,可靠性高、稳定性最好、且不需要酶切。该标记检测结果如图2所示,具体引物序列如下:
SeqIDNo.3:5’-TTGCCACATTAAGCAGAACG-3’;
SeqIDNo.4:5-TGATGGTCATTGAATGTGCT-3’。
回收上述引物在A45和A39中扩增的谱带并测序,在抗病材料A45中的核酸序列如SEQIDNo.1所示,在感病材料A39中的核酸序列如SEQIDNo.2所示。
利用上述CAPS标记引物(Ty-3-CAPS)及BamHI酶在抗性亲本A45和感病亲本A39构建的F2群体中进行进一步检测,结果显示(图3)在48个单株中,标记Ty-3-CAPS处基因型为纯合阳性(只有332bp的特异谱带)的单株10株,编号分别是5、8、12、14、20、22、25、33、36和40号单株;该标记处基因型为杂合阳性(同时存在332bp、221bp和112bp的特异谱带)的单株24株,编号分别为1、2、4、6、10、11、13、15、16、17、21、27、28、29、30、34、35、37、38、39、41、42、43和47号单株;该标记处基型为纯合阴性(同时存在221bp和112bp的特异谱带)的单株14株,编号分别为3、7、9、18、19、23、24、26、31、32、44、45、46和48号单株;检测为阳性的单株,接种鉴定结果均为抗病,检测为阴性的单株,接种鉴定结果均为感病。
实施例2利用CAPS标记引物对Ty-3基因进行分子标记辅助选择
利用实施例1中所开发的基于Ty-3的Ty-3-CAPS标记对课题组准备转育Ty-3基因的BC1代群体材料48株(高可溶性固形物的感病亲本P32为母本,含Ty-3基因的自交系P57为父本,其F1代与P32进行回交获得BC1)进行分子标记辅助选择。结果表明(图4):在48个单株中,标记Ty-3-CAPS检测到基因型为杂合阳性(同时存在332bp、221bp和112bp的特异谱带)单株21株,编号分别是4、5、8、11、12、13、14、15、17、23、25、27、29、30、32、33、34、35、36、41和48号单株;标记Ty-3-CAPS检测到基因型为阴性(同时存在221bp和112bp的特异谱带)单株27株,编号分别是1、2、3、6、7、9、10、16、18、19、20、21、22、24、26、28、31、37、38、39、40、42、43、44、45、46和47号单株;检测为阳性的单株,接种鉴定结果均为抗病,检测为阴性的单株,接种鉴定结果均为感病;选择阳性单株进一步与P32回交、分子标记辅助选择,可提高Ty-3基因的转育效率。也证明了本实验发明的分子标记与抗性基因Ty-3共分离。
上述实施方案为本发明最佳的实施方案,但本发明的实施方案并不受上述实施方案的限制,其他的任何不违背本发明原理的条件下,可以通过改变参数的形式所产生的实施例,都包含于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于番茄黄化曲叶病毒病抗病基因Ty-3的CAPS分子标记,该分子标记的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。
2.扩增权利要求1所述的分子标记的引物。
3.如权利要求2所述的引物,该引物序列如下:
正向引物序列:5’-TTGCCACATTAAGCAGAACG-3’
反向引物序列:5’-TGATGGTCATTGAATGTGCT-3’。
4.使用权利要求1所述分子标记的检测方法,其特征在于,
该方法以抗、感番茄黄化曲叶病毒病的番茄基因组DNA为模板,用权利要求3所述的引物进行PCR扩增,扩增产物经BamHI酶切后得到能同时鉴定抗病亲本、感病亲本及其杂合体的基因型的特异谱带,该特异谱带为携带抗性基因的植株谱带和不携带抗性基因的植株谱带,所述携带抗性基因的植株谱带为权利要求1所述的分子标记。
5.如权利要求4所述的检测方法,其特征在于,所述PCR反应体系(20μL)如下:包括正、反向引物各0.8μM,1.2mMdNTPs,2μL10×buffer(含Mg2+),0.5unitsTaq聚合酶,DNA模板30-50ng,ddH2O补至20μL。
6.如权利要求4所述的检测方法,其特征在于,所述PCR扩增的程序均为:94℃预变5min;94℃变性30s,60℃退火45s,72℃延伸45s,35个循环;72℃延伸10min;保存温度4℃。
7.如权利要求4所述的检测方法,其特征在于,所述不携带抗性基因Ty-3的植株PCR扩增产物的核苷酸序列如SEQIDNo.2所示。
8.权利要求1所述分子标记在番茄黄化曲叶病毒抗性基因Ty-3检测或标记辅助育种中的应用。
9.权利要求3所述的引物在番茄黄化曲叶病毒抗性基因Ty-3检测或标记辅助育种中的应用。
10.权利要求4-6任意一项所述鉴定方法在番茄黄化曲叶病毒抗性基因Ty-3检测或标记辅助育种中的应用。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |