CN105671180A - 导致小麦粒重增加的相关基因及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导致小麦粒重增加的相关基因<i>TaGW8-B1a</i>，鉴定<i>TaGW8-B1a</i>基因型的特异性引物对：5’-？CGCTCATCCATTCCTTCATCG？-3’和5’-？GCTATATGGGTTGGTGTCGC？-3’；以待测小麦的基因组DNA为模板，用该引物对进行PCR扩增，检测出扩增产物中有1097bp条带的为<i>TaGW8-B1a</i>基因型小麦，反之则不是。本发明引物对可直接在分子水平上进行<i>TaGW8-B1a</i>基因型的检测，对小麦千粒重的改良及优良品种的选育具有一定意义。
Description
技术领域
本发明属于基因工程领域，具体涉及一种导致小麦粒重增加的相关基因TaGW8-B1a及其应用。
背景技术
由粒长、粒宽等要素组成的千粒重是小麦产量三要素之一，籽粒大小是产量高低的一个重要决定因子，同时籽粒的长度、宽度、厚度等参数也是小麦品质检测的重要指标。因此研究籽粒大小相关性状的遗传特性对小麦产量提高具有重要意义，也是近年来研究的一个热点课题。
随着植物基因组学的发展及新的高精度高通量分子生物学技术手段的应用，植物的籽粒大小相关基因研究取得了很大进展。产量一直是小麦育种中最为重要的目标性状之一，小麦粒长、粒宽与千粒重密切相关，并且小麦籽粒呈现为较长且较宽的外观品质受到了育种工作者和消费者的喜爱。已经陆续发现了多个籽粒大小相关基因及其等位变异类型，其对籽粒粒长、粒宽及千粒重的影响有明显差异，因此通过分子生物学手段研究控制籽粒大小的遗传基础，挖掘优异的等位变异基因，开发出相应的新的特异功能标记，对于快速的筛选出优良株系，加快我国小麦的育种进程是有益的。
现代在DNA水平上，等位变异主要是基因片段的缺失、插入和SNP，等位变异类型一般直接利用PCR技术鉴定和分析，因此，开发相应的分子标记是快速有效的鉴别方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种使小麦粒重增加的相关基因TaGW8-B1a，其鉴定引物和TaGW8-B1a基因型小麦的鉴定方法，本发明的鉴定引物直接在分子水平上快速有效的检测出粒重较高的小麦品种或株系，这为小麦分子标记辅助高产育种提供了有用信息。
为解决以上技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
研究筛选出了一种导致小麦粒重增加的相关基因TaGW8-B1a，包括SEQIDNO.1所示的核苷酸序列，其鉴定引物，包括以下引物对：
上游引物：5’-CGCTCATCCATTCCTTCATCG-3’；
下游引物：5’-GCTATATGGGTTGGTGTCGC-3’。
设计出一种导致小麦粒重增加相关基因TaGW8-B1a的鉴定方法，包括如下步骤：
（1）以待测小麦的基因组DNA为模板，以权利要求2所述的引物对进行PCR扩增；
（2）检测PCR扩增产物，扩增产物中有1097bp条带的待测小麦为TaGW8-B1a基因型小麦；扩增产物中没有1097bp条带的待测小麦为非TaGW8-B1a基因型小麦。
优选的，所述PCR扩增的反应体系由以下原料组成：终浓度1.5mmol/LMgCl2，终浓度0.3mmol/LdNTP，上、下游引物各10pmol，模板DNA200ng，0.5UTaq酶，加1×PCR缓冲液定容至25μL。
更优选的，所述1×PCR缓冲液pH9.0，包括以下原料：终浓度10mmol/LTris-HCl，终浓度50mmol/LKCl，1.0%TritonX-100。
优选的，所述PCR扩增的反应程序：第一阶段94℃预变性5min；第二阶段94℃变性30s，60℃退火60s，72℃延伸80s，共35个循环；第三阶段72℃延伸10min。
本发明具有以下积极有益技术效果：
本发明公开了一个能使小麦粒重增加的相关基因TaGW8-B1a，及其鉴定引物及和在产量性状改良中的应用。含有TaGW8-B1a基因的小麦品种主要表现在千粒重明显比非TaGW8-B1a基因的小麦品种高。在同样栽培管理条件下，与具有非TaGW8-B1a基因的小麦品种相比，226份小麦品种3年研究结果表明，具有TaGW8-B1a基因的小麦品种千粒重分别增加了2.16g、1.34g和1.82g。因此，TaGW8-B1a基因功能的发现对利用基因工程技术改良小麦农艺性状和培育高产小麦品种起到十分重要作用，同时也有助于产量性状的遗传和分子生物学的进一步研究。
本发明提供的鉴定方法可以应用于高产小麦新品种培育和优异种质资源的创制，实现早期筛选，节省时间和资源。
附图说明
图1为实施例2PCR产物的琼脂糖凝胶电泳图；
其中，从左向右，第1、2、3和4泳道为小麦品种豫麦2号、信阳12、太空6号、滕S15，第5、6、7和8泳道为小麦品种SW625、邯97-5085、邯98-6026、SW652，第9泳道为小麦品种济南4号，第10、11和12泳道为小麦品种北京6号、中麦9号和济南13；第13泳道为DNAladderDL2000。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步阐述本发明，但本发明的保护内容并不局限于下述具体实施例。下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特别说明，均购于常规生化试剂商店。
实施例1不同品种小麦性状的调查
2013-2015年度每年6月份种子收获后调查来自黄淮麦区的226份有代表性的当地大规模种植的普通小麦品种和高代品系，每个品种粒长、粒宽和千粒重数据见表1。
表1不同品种小麦性状调查表
表1续1不同品种小麦性状调查表
表1续2不同品种小麦性状调查表
表1续3不同品种小麦性状调查表
表1续4不同品种小麦性状调查表
表1续5不同品种小麦性状调查表
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实施例2应用特异性引物对鉴定TaGW8-B1a基因型小麦
小麦品种：豫麦2号、信阳12、太空6号、滕S15、SW625、邯97-5085、邯98-6026、SW652、济旱2号、北京6号、中麦9号和济南13，共12个；每个品种的小麦取一粒种子，按照Chen等（2011）方法提取小麦籽粒基因组DNA作为模板，用特异性引物进行PCR扩增。
特异性引物对如下：
上游引物：5’-CGCTCATCCATTCCTTCATCG-3’（SEQIDNO.3）；
下游引物：5’-GCTATATGGGTTGGTGTCGC-3’（SEQIDNO.4）。
PCR反应体系的组成：1.5mmol/LMgCl2，0.3mmol/LdNTP，上、下游引物各10pmol，模板DNA200ng，0.5UTaq酶，加1×PCR缓冲液（含10mmol/LTris-HCl，pH9.0，50mmol/LKCl，1.0%TritonX-100）定容至25μL。
PCR反应程序：第一阶段94℃预变性5min；第二阶段94℃变性30s，60℃退火60s，72℃延伸80s，共35个循环；第三阶段72℃延伸10min。
PCR扩增结束后，取上述12种PCR扩增产物各10μL分别进行1.2%琼脂糖凝胶电泳（采用1×TAE缓冲液；溴化乙锭（EB）染色，160V，0.5小时），电泳结束后用凝胶成像系统（MultiGeniusGelDocumentationandAnalysisSystem）扫描成像并用计算机进行分析，扩增图见图1。
结果表明：5个小麦品种（豫麦2号、信阳12、太空6号、滕S15、济旱2号）得到1373bp的条带，7个小麦品种（SW625、邯97-5085、邯98-6026、SW652、北京6号、中麦9号和济南13号）得到一条约1097bp的条带。
将这两种带型的产物分别连接pGEM-T载体，并进行测序验证，并将测序结果进行比对，结果表明，带型为1097bp的小麦品种在终止子上游-3495bp位点有276bp片段的缺失，有此带型的小麦品种属于TaGW8-B1a类型。
实施例3
对上述来自黄淮麦区的226份有代表性的当地大规模种植的普通小麦品种和高代品系按照本发明方法进行了基因型的检测，检测结果见表1，连续3年的性状调查中，在田间栽培条件一致的情况下，TaGW8-B1a基因型小麦籽粒的长度、宽度略高于非TaGW8-B1a基因型的长度和宽度（见表2），其中，拥有TaGW8-B1a基因型小麦品种千粒重（3年平均数为45.85g）显著高于拥有非TaGW8-B1a基因型小麦品种的千粒重（3年平均数为44.07g）。因此，TaGW8-B1a基因可以导致小麦籽粒的长度和宽度略微增加，可以导致千粒重显著增加。
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SEQUENCELISTING
<110>河南农业大学
<120>导致小麦粒重增加的相关基因及其应用
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<160>4
<170>PatentInversion3.5
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ctggactcagactgtgctctctctcttctgtcagctccggcaaactcctctggtatcgat3960
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ctgcaattcagcagctcgtcctggttctcgcgcacccaggcttccaccggtaccgtctca4080
gcgactggattttcctgccctgtgggggaaaatgagcaactgaacaatgtgctaagctcg4140
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agatgtcgaggatgaattatatctgctccatat4473
<210>3
<211>21
<212>DNA
<213>人工序列
<400>3
cgctcatccattccttcatcg21
<210>4
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<400>4
gctatatgggttggtgtcgc20
Claims (8)
1.一种导致小麦粒重增加的相关基因TaGW8-B1a，其特征在于：包括SEQIDNO.1所示的核苷酸序列。
2.一种导致小麦粒重增加的相关基因TaGW8-B1a的鉴定引物，其特征在于，包括以下引物对：
上游引物：5’-CGCTCATCCATTCCTTCATCG-3’；
下游引物：5’-GCTATATGGGTTGGTGTCGC-3’。
3.一种导致小麦粒重增加的相关基因TaGW8-B1a的鉴定方法，包括如下步骤：
（1）以待测小麦的基因组DNA为模板，以权利要求2所述的引物对进行PCR扩增；
（2）检测PCR扩增产物，扩增产物中有1097bp条带的待测小麦为TaGW8-B1a基因型小麦；扩增产物中没有1097bp条带的待测小麦为非TaGW8-B1a基因型小麦。
4.根据权利要求3所述的鉴定方法，其特征在于：所述PCR扩增的反应体系由以下原料组成：终浓度1.5mmol/LMgCl2，终浓度0.3mmol/LdNTP，上、下游引物各10pmol，模板DNA200ng，0.5UTaq酶，加1×PCR缓冲液定容至25μL。
5.根据权利要求4所述的鉴定方法，其特征在于：所述1×PCR缓冲液pH9.0，包括以下原料：终浓度10mmol/LTris-HCl，终浓度50mmol/LKCl，1.0%TritonX-100。
6.根据权利要求3所述的鉴定方法，其特征在于：所述PCR扩增的反应程序：第一阶段94℃预变性5min；第二阶段94℃变性30s，60℃退火60s，72℃延伸80s，共35个循环；第三阶段72℃延伸10min。
7.一种TaGW8-B1a基因型小麦的鉴定方法，包括以下步骤：
（1）以待测小麦的基因组DNA为模板，用权利要求2所述检测引物进行PCR扩增；
（2）检测所得扩增产物，扩增产物中含有1097bp条带的则该待测小麦含有TaGW8-B1a基因；扩增产物中没有1097bp条带的，则该待测小麦不含TaGW8-B1a基因。
8.权利要求1所述导致小麦粒重增加的相关基因TaGW8-B1a在小麦育种中的应用。
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