CN105861647B - 与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合，包括分子标记P2.913，扩增该分子标记P2.913的一对引物序列如SEQ ID NO:1和2所示。还包括分子标记P2.649，扩增该分子标记P2.649的一对引物序列如SEQ ID NO:3和4所示。还包括分子标记P3.187，扩增该分子标记P3.187的一对引物序列如SEQ ID NO:5和6所示。本发明还公开了该分子标记组合在玉米南方锈病基因定位和玉米遗传育种中的应用。本发明用于培育玉米南方锈病抗性株系，拓宽了玉米抗病资源种质研究的方法，明确了玉米抗南方锈病性状的遗传规律，对于玉米抗病机制的理论研究具有极大地指导意义。

Description

与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合及其应用
技术领域
本发明涉及一种与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合及其应用。
背景技术
玉米是重要的粮饲兼用作物，是人类和动物的重要食物来源，同时也是工业原料和能源植物，在国民经济中占有重要的地位。2009年以来，我国玉米播种面积已经超过水稻，成为第一大粮食作物。在玉米生产过程中，病害的发生与流行是我国玉米生产的重要限制因素之一。在我国，玉米生产中发生的病害约30余种(王晓鸣2001)，常年发生条件下，玉米病虫害造成的损失为10％-20％，大发生时高达30-50％，甚至绝收(王振营1998)。近年来，随着全球气候和农业耕作制度的改变以及品种的更新换代，玉米病虫害也发生了明显的改变。原有的一些次要病害如茎腐病、粗缩病、丝黑穗病和南方锈病等正在逐渐上升为目前为害玉米的主要病害，对玉米的安全生产构成了很大的威胁(王晓鸣2006；石洁2005)。
选育和推广抗病的优良品种，仍然是玉米改良的重要目标之一。近十几年来在育成的新品种中，其单产水平并没有显著提高，这些新品种之所以比对照品种增产10％以上,并获得审定推广,抗病性丧失而导致对照品种产量迅速下降是重要的原因之一。然而，由于育种工作者在抗病性上取得了重要的进展,及时地育成了较抗病的新品种,才保证了玉米单产在栽培条件不断改进的基础上(如化肥投入增加和种植密度增大)获得稳定的提高。持久提高玉米自交系和杂交种的抗病性,保证玉米生产的持续和稳定的增长，是育种工作始终不能放松的主攻目标。因此，拓宽玉米抗病资源的种质基础，明确抗病性状的遗传规律，加强玉米抗病机制的理论研究，仍然是进行抗病育种的基础性工作。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合。
本发明再有一个目的是提供上述的分子标记组合在玉米南方锈病基因定位和玉米遗 传育种中的应用。
本发明提供的技术方案为：
与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合，所述分子标记组合包括SSR分子标记P2.913，扩增该分子标记P2.913的一对引物序列如SEQ ID NO:1和2所示。
优选的是，所述的与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合中，所述分子标记组合还包括SSR分子标记P2.649，扩增该分子标记P2.649的一对引物序列如SEQ ID NO:3和4所示。
优选的是，所述的与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合中，所述分子标记组合还包括SSR分子标记P3.187，扩增该分子标记P3.187的一对引物序列如SEQ ID NO:5和6所示。
本发明还提供上述的分子标记组合在玉米南方锈病基因定位和玉米遗传育种中的应用。
优选的是，所述分子标记组合在玉米品种CML496中用于其玉米南方锈病基因的定位。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明提供了与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合，该分子标记组合可指示玉米株系中的抗南方锈病基因，能够用于培育玉米南方锈病抗性株系，拓宽了玉米抗病资源种质研究的方法，明确了玉米抗南方锈病性状的遗传规律，对于玉米抗病机制的理论研究具有极大地指导意义。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1A为2012年海南乐东种植的103份自交系的抗性表型调查结果。
图1B为2013年海南乐东种植的103份自交系的抗性表型调查结果。
图1C为2012和2013年海南乐东种植的103份自交系抗性平均值的次数分布图。
图2为本发明中几个亲本间的表型抗性调查图。
图3为(CML496×ZHENG58)×ZHENG58群体抗病区域分子标记遗传连锁图谱。
图4为(CML496×Gems41)×Gems41群体抗病区域分子标记遗传连锁图谱。
图5为(CML496×Lx9801)×Lx9801群体抗病区域分子标记遗传连锁图谱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
玉米种质基础狭窄、缺乏鉴定的高抗材料，是抗玉米抗病育种难以取得突破的重要原因。因此，挖掘和鉴定新的抗玉米矮花叶病种质资源、拓宽玉米种质基础是进行抗病育种工作的重要内容。
本发明提供与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合，所述分子标记组合包括SSR分子标记P2.913，扩增该分子标记P2.913的一对引物序列如SEQ ID NO:1和2所示。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述分子标记组合还包括SSR分子标记P2.649，扩增该分子标记P2.649的一对引物序列如SEQ ID NO:3和4所示。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述分子标记组合还包括SSR分子标记P3.187，扩增该分子标记P3.187的一对引物序列如SEQ ID NO:5和6所示。
本发明还提供所述的分子标记组合在玉米南方锈病基因定位和玉米遗传育种中的应用。
在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述分子标记组合在玉米品种CML496中用于其玉米南方锈病基因的定位。
实施例1
本发明的目的和内容
基于以上分析，本实验从我国玉米种质缺乏已鉴定的抗病材料的现状出发，通过抗源筛选和抗源分析，丰富我国玉米南方锈病的遗传基础；通过抗病遗传规律研究，对抗病基因进行定位，以获取到与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记，为育种和遗传分析等工作提供简便方便地序列鉴定。内容主要包括：
1、通过人工接种鉴定，对100余份玉米自交系进行抗病筛选，并对其抗病基因的来源进行追踪分析；
2、通过对鉴定出的两份综合农艺性状较好的抗病自交系CML496和P178和感病自交系Lx9801，Gems41和郑58组配分离群体，通过对分离群体的抗性鉴定，并利用微卫星分子标记技术，对抗病基因进行精细定位。
3、对定位的抗病基因与已知抗病基因进行比较分析，鉴定新的位点或者单倍型。
2材料和方法
2.1供试材料
本发明共采用103份材料用于抗性鉴定和抗源筛选，包括一些国内常见的玉米骨干自交系、自选系和热带亚热带材料，2012年11月份和2013年11月份播种于河南农业大学南繁农场(海南乐东)。田间试验采用随机区组设计，每个环境2次重复，株距0.26m，行距0.67m。
对鉴定出的抗病自交系CML496分别和感病亲本ZHENG58、GEMS41、LX9801杂交，组配相应的F1群体，并采用相应的感病亲本和F1回交，组配3个BC1分离群体((CML496×ZHENG58)×ZHENG58，(CML496×GEMS41)×GEMS41，(CML496×LX9801)×LX9801)。对鉴定出的抗病自交系P178和感病亲本GEMS41杂交，组配相应的F1群体，并采用感病亲本GEMS41和F1回交，组配BC1分离群体(P178×GEMS41)×GEMS41)。
2013年11月份，种植抗病亲本，感病亲本和相应的F1，BC1群体于河南农业大学南繁实验基地，抗病和感病亲本各种植20株，F1种植30-40株,BC1种植80-100株，肥水管理按照常规进行。
2.2接种方法
收集感病叶片上的南方玉米锈病病原菌放入无菌水中，井加入几滴Tween-20(每100ml水中加3-4滴Tween-20)，菌液浓度为100倍显徽镜下每视野有40-45个孢子。采用叶片喷雾的接种方法进行接种鉴定：在大田玉米的小喇叭口时期，进行喷雾接种，并在接种后5-7天补接一次，确保充分发病。
2.3调查和记录标准
在玉米散粉后20-30天进行南方锈病抗性调查。并根据玉米穗5叶的叶片发病面积进行抗性分级。采用1-9级的分级标准，即：1级：无症状；2级：发病面积占叶片总面积的1-3％，局部组织有褪绿坏死斑；3级：发病面积占叶片面积的4-10％；4级：发病面积占叶片面积的10-25％；5级：发病面积占叶片面积的26-40％；6级：发病面积占叶片面积的41-55％；7级：发病面积占叶片面积的56-70％；8级：发病面积占叶片面积的71-85％；9级：发病面积占叶片面积的86-100％。
2.4数据分析方法
对于骨干自交系的抗病性鉴定，分别调查每个环境中每一个重复的表型值，分别计算每个环境中两个重复的性状平均数和两个环境的平均值。应用SAS软件统计骨干自交系在各个环境的考察性状均值、变异范围并绘制各个性状分布次数图。对于BC1分离群体，分别对每个单株进行编号，单株进行调查。
2.5植株基因组DNA提取和检测
以玉米叶片为材料，采用的CTAB法(Sambrook et al 1989)提取种植的亲本、F1、和BC1群体单株DNA。其中，4个BC1分离群体中，(CML496×ZHENG58)×ZHENG58，(CML496×GEMS41)×GEMS41，(P178×GEMS41)×GEMS41仅提取极端抗感材料的DNA,而分离群体(CML496×LX9801)×LX9801)则采用全部的BC1群体单株进行抗病基因定位。SSR引物的名称和序列来源于玉米数据库(http://www.maizegdb.org)，分子标记连锁图构建采用MAPMAKER/EXP ver.3.0软件(Lander et al.1987)，操作步骤如下：分子标记的记录采用常规Mapmaker软件的记录方法，用“1”表示抗病亲本的纯合带型；“2”表示感病亲本的纯合带型，“3”表示杂合带型。对于每个标记的带型在群体中的分布进行卡方测验。首先用“group”命令(LOD＝3.0)对所有的标记进行分组。分组后分别对每组标记用“order”命令进行自动排序。对于无法自动排序的group，进行手工排序，即应用“compare”命令进行比较排序，选定最有可能的一种序列，用“try”命令将该组 内剩余标记逐一添加到该序列中，最后用“ripple”命令确定每一条染色体上的所有标记最佳排列顺序。
3结果分析
3.1抗玉米南方锈病材料的鉴定和筛选
3.1.1抗源鉴定结果
在海南乐东河南农业大学南繁试验基地，2012年和2013年分别种植103份自交系，并通过人工接种鉴定，对南方锈病的抗性进行了调查。抗性调查结果的次数分布图详见图1A，图1B和图1C。可以看出，玉米南方锈病的抗性在不同的自交系间表现出广泛的变异。在不同年份间，玉米南方锈病的抗性也表现出较大的差异。如2012年玉米南方锈病普遍发病较重，在不同自交系间表现出1-9级的分离，而2013年的田间发病偏轻，在不同自交系间表现出1-6级的分离。
图1A,B,C分别表示2012年海南乐东，2013年海南乐东的抗性表型调查结果以及两个环境抗性平均值的次数分布图，其中，横坐标表示发病的级别，纵坐标表示103份自交系中相应级别所占的比例。
根据抗性级别从大到小的顺序，以2012和2013年的南方锈病抗性的平均值为基础，按照抗性级别从小到大的顺序对103份材料的抗性进行了排序，并根据抗性表现，把103份材料分为高抗、抗、中抗、感和高感5种类型。其中，筛选出CML305，CML307，CML411，CML470，CML496，CML497，S37，P178和K22等9份高抗材料和526018等16份抗病材料，Hua83-2等12份中抗材料(表3.1)。
表3.1 103份材料的南方锈病抗性鉴定结果
3.1.2参试材料的系谱分析
筛选出的9份高抗材料(CML305，CML307，CML411，CML470，CML496，CML497，S37，P178和K22)，从材料的系谱来源分析，可以看出，其抗性可以追踪到热带材料(CML305，CML307，CML411，CML470，CML496，和CML497)或者热带改良材料(S37，P178和K22)；然而，Hu803和Nan21-3等这两份热带改良材料，也表现出高感南方锈病的特性。在其余的高感南方锈病材料中，均来自温带种质。
3.2南方锈病主效抗病基因的定位
3.2.1多态性引物的筛选
2013年11月份在海南种植抗病亲本CML496和P178感病亲本郑58、GEMS41和Lx9801,以及组配的4个分离群体(群体1：CML496×ZHENG58)×ZHENG58，群体2：(CML496×GEMS41)×GEMS41，群体3：(CML496×Lx9801)×Lx9801和群体4：(P178×GEMS41)×GEMS41)，这4个分离群体分别包括96、56、100和62个单株。待散粉后20天对每个群体内的单株以及相应的亲本进行南方锈病抗性调查，并对单株进行编号取样，用于DNA的提取。
根据已经报道的抗南方锈病基因定位的研究结果，本研究用于抗病亲本筛选的引物来源分为3个部分，1)玉米数据库中的第10染色体上10.00-10.02区域的已有的SSR引物，2)已经发表文章中的抗锈病的分子标记，3)根据玉米基因组数据库中10.00-10.02区域的基因组数据设计的SSR引物。共采用了15对标记，分布在玉米基因组的2.14-4.70Mb范围内，对抗病亲本CML496和感病亲本ZHENG58、GEMS41和Lx9801之间的多态性进行了筛选，共筛选出RRD64、P091、P092、G047和umc2053共5个多态性的分子标记，分别在1个或2个分离群体的亲本间存在多态性，可以用于后续的群体基因组扩增。引物名称、序列、物理位置和群体间的多态性详见表3.2。
表3.2 BC1群体亲本间分子标记信息
3.2.2自交系CML496抗南方锈病基因的定位
2013年11月份，于河南农业大学南繁基地种植亲本CML496、ZHENG58、GEMS41、Lx9801和3个BC1群体(群体1：CML496×ZHENG58)×ZHENG58，群体2：(CML496×GEMS41)×GEMS41，群体3：(CML496×Lx9801)×Lx9801)。其中群体1包括96个单株，群体2包括56个单株，群体3包括100个单株。散粉后25天调查亲本及BC1分离群体中每个单株的南方锈病抗性，并提取亲本和BC1分离群体中的单株DNA，用于抗病基因的定位。亲本间的表型抗性调查表明，亲本CML496高抗南方锈病，ZHENG58、Gems41和Lx9801高感南方锈病(见图2)。
3.2.2.1利用回交群体1进行抗南方锈病基因的定位
在96个BC1分离群体单株中，共有32个单株表现出极端的抗病或感病类型(10个高抗单株和22个高感单株)。利用3个在亲本间有多态性的分子标记RRD64，P092，和P091，对这32个BC1群体单株进行了PCR扩增和基因型检测，群体的基因型检测结果和表型抗性鉴定结果详见表3.3。
表3.3 (CML496×ZHENG58)×ZHENG58群体内单株表型和基因型检测结果
注：“3”表示杂合带型，“2”表示感病亲本ZHENG58的带型，“HR”表示高抗南方锈病，“HS”表示高感南方锈病。
利用MAPERMAKER3.0软件，构建了抗病区域的遗传连锁图谱(图3)，对抗病基因进行了定位，定位结果表明，抗病基因距离分子标记RRD64的遗传距离为3.2cM，而与分子标记P092和P091共分离。
3.2.2.2利用回交群体2进行抗南方锈病基因的定位
在56个BC1分离群体单株中，共有26个单株表现出极端的抗病或感病类型(12个高抗单株和14个高感单株)。利用3个在亲本间有多态性的分子标记RRD64，P092，和G047，对这26个BC1群体单株进行了PCR扩增和基因型检测，群体的基因型检测结果和表型抗性鉴定结果详见表3.4。
表3.4 (CML496×GEMS41)×GEMS41群体内单株表型和基因型检测结果
注：“3”表示杂合带型，“2”表示亲本Gems41带型，“HR”表示高抗南方锈病，“HS”表示高感南方锈病。
利用MAPERMAKER3.0软件，构建了抗病区域的遗传连锁图谱(图4)，对抗病基因进行了定位，定位结果表明，抗病基因距离分子标记RRD64的遗传距离为3.2cM，而与分子标记P092和G047共分离。
3.2.2.3利用回交群体3进行抗南方锈病基因的定位
在100个BC1分离群体单株中，共有82个单株表现出极端的抗病或感病类型(36个高抗单株和46个高感单株)。利用2个在亲本间有多态性的分子标记umc1380和G047，对这82个BC1群体单株进行了PCR扩增和基因型检测，群体的基因型检测结果和表型抗性鉴定结果详见表3.5。
表3.5 (CML496×Lx9801)×Lx9801群体内单株表型和基因型检测结果
注：“3”表示杂合带型，“2”表示感病亲本Lx9801的带型，“HR”表示高抗南方锈病，“R”表示抗南方锈病，“S”表示感南方锈病,“HS”表示高感南方锈病。
利用MAPERMAKER3.0软件，构建了抗病区域的遗传连锁图谱(图5)，对抗病基因进行了定位，定位结果表明，抗病基因距离分子标记umc1380的遗传距离为7.0cM，而与分子标记G047的遗传距离为1.3cM。
3.2.3自交系CML496抗南方锈病基因的精细定位
利用(CML496×Lx9801)×Lx9801群体，在对抗病基因进行初步定位的基础上，通过在抗病区域内进一步开发标记，对抗病基因进行了精细定位。在玉米第10染色体上2.3Mb-3.1Mb的范围内，以玉米B73基因组序列为参考，在抗病区域内开发出16对SSR标记，均匀分布在抗病区域，其中5对标记在亲本CML496和Lx9801之间有多态性，可以用于后代群体的检测。引物名称、序列、物理位置和亲本间的多态性详见表3.6。
表3.6 (CML496×Lx9801)×Lx9801群体目标抗病区域分子标记的开发
利用新开发的5对SSR标记，对(CML496×Lx9801)×Lx9801群体的100个单株进行了检测，其中标记P2.649，P2.913和P3.187在后代群体中扩增出了清晰的条带，因此，利用这3对标记对分离群体的基因型进行了检测。基因型检测结果详见表3.7。
表3.7 (CML496×Lx9801)×Lx9801群体抗病基因精细定位的基因型和表型
注：“3”表示杂合带型，“2”表示感病亲本Gems41的带型，“HR”表示高抗南方锈病，“HS”表示高感南方锈病。
利用分离群体中的重组单株，结合抗性表现，对抗病基因进行了精细定位(表3.8)。由重组单株1,2和3的基因型和表型可以判定，抗病基因在标记P2.913以后；由重组单株4可以判定，抗病基因在标记G047以前；综合判定，抗病基因在标记P2.913和G047之间；结合标记在B73基因组上的参考基因组序列可知，抗病基因在2.913Mb-3.187Mb之间，标记间的物理距离为274Kb。
表3.8 (CML496×Lx9801)×Lx9801群体关键重组单株的基因型和表型
根据玉米B73参考基因组序列，对274Kb范围内的基因进行了预测，在该抗病区域内，除了预测到与转座相关的转座酶基因外，还预测到10个编码转座酶以外的抗病候选基因。
3.4抗病区域内预测到的抗病候选基因
对预测到的10个候选基因，采用P-BLAST的方法，对其蛋白序列和NCBI网站上的蛋白质数据库进行序列比对，对其相应的生物学功能进行注(表3.9)。在这10个候选基因中，第5,6和10个基因由于编码序列较短，没有预测到相应的基因的功能，而在其余7个候选基因中，基因5,8和9均预测到了典型的抗病基因结构功能域，可作为抗病基因的候选基因。
表3.9 预测到的候选基因名称，物理位置和功能注释
4.1结论
1.通过田间人工接种鉴定，对103份自交系中的南方锈病抗性进行了鉴定，发现玉米南方锈病的抗性在不同的自交系间表现出广泛的变异。筛选出CML305，CML307，CML411，CML470，CML496，CML497，S37，P178和K22等9份高抗材料和526018等16份抗病材料。
2.利用抗病亲本CML496和感病亲本Lx9801组配的BC1分离群体，在对南方锈病抗性进行了人工接种鉴定的基础上，采用微卫星标记对抗病基因进行了定位，结果表明在玉米第十染色体上鉴定出了一个主效抗病基因，距分子标记umc1380的遗传距离为7.0cM，而与分子标记G047的遗传距离为1.3cM。利用抗病亲本CML496与感病ZHENG58、GEMS41分别组配的BC1分离群体，也在玉米第十染色体上定位到相同的位点；综合以上分析，表明CML496在玉米第十染色体上存在一个主效的南方锈病抗病基因，且在不同的遗传背景下抗病性表现稳定。
3.在对抗病亲本CML496的南方锈病抗病基因进行初步定位的基础上，通过在抗病区域内开发分子标记和交换单株筛选，对抗病基因进行了精细定位。精细定位结果表明，抗病基因在标记P2.913和G047之间，标记间的物理距离为274Kb。根据玉米B73参考基因组序列，对该区域的基因进行了预测和功能注释，筛选到3个基因，具有典型的抗病基因结构功能域，可以作为抗病基因的候选基因。
4.2讨论
4.2.1抗南方锈病的新种质的发现为抗病育种提供了新材料
目前，抗南方锈病品种的抗源基本可以追溯到美国的杂交种78599。为避免抗南方锈病基因利用的单一化，本发明通过人工接种鉴定获得了一批抗病种质，但其中多数抗南方锈病种质仍属热带种质，如在鉴定出的9份高抗材料中，CML305，CML307，CML411，CML470，CML496，CML497属于热带材料，而S37，P178和K22则属于热带材料的改良系。本发明结果进一步表明在热带亚热带种质中蕴含着丰富的抗病基因，特别是抗病材料CML496，其抗病性在不同的遗传背景下都表现稳定，鉴定出的热带亚热带材料为抗病育种提供了新的种质资源。
4.2.2玉米第十染色体上存在一个抗病基因簇
现在已定位的玉米抗锈病基因中，包括抗南方锈病和普通锈病的基因，已经有多个基因定位在玉米第十染色体上，本发明通过对自交系CML496和P178这两个自交系的抗性基因的定位结果，进一步证实了这个推断。
4.2.3不同抗病材料中抗病基因的比较
目前，国内外多个研究小组，利用齐319，P25和W2D等自交系为材料，对南方锈病的抗病基因进行了定位；并对抗病材料P25进行了精细定位和候选基因预测。在本发明中，在对抗病亲本CML496的南方锈病抗病基因进行初步定位的基础上，对抗病基因进行了精细定位。在274Kb的抗病区域内。筛选到3个基因(GRMZM2G004412，GRMZM2G356817和GRMZM2G356839)具有典型的抗病基因结构功能域，可以作为抗病基因的候选基因。
通过比较本研究中所采用的CML496和P25的抗病候选基因，发现GRMZM2G356817和GRMZM2G356839都被预测到。因此，CML496和P25是否具有相同的抗病基因或者不同的基因或单倍型，还需要进行进一步的精细定位工作。
并且，通过本发明中公开的分子标记组合包括标记P2.649，P2.913和P3.187，也进一步证实了是与玉米南方锈病基因紧密连锁的，能够
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合，所述分子标记组合均来自于玉米(Zea mays)品种CML496，所述分子标记组合包括SSR分子标记P2.913，扩增该分子标记P2.913的一对引物序列如SEQ ID NO:1和2所示。
2.如权利要求1所述的与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合，其特征在于，所述分子标记组合还包括SSR分子标记P2.649，扩增该分子标记P2.649的一对引物序列如SEQID NO:3和4所示。
3.如权利要求1所述的与玉米南方锈病基因紧密连锁的分子标记组合，其特征在于，所述分子标记组合还包括SSR分子标记P3.187，扩增该分子标记P3.187的一对引物序列如SEQID NO:5和6所示。
4.权利要求1所述的分子标记组合在玉米南方锈病基因定位中的应用。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述分子标记组合在玉米品种CML496中用于其玉米南方锈病基因的定位。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106282394B (zh) * 2016-10-28 2020-07-31 中玉金标记（北京）生物技术股份有限公司 高通量检测玉米南方锈病抗性基因分型的方法及其试剂盒
BR112020024837A2 (pt) * 2018-06-06 2021-03-02 Pioneer Hi-Bred International, Inc. métodos de identificação, seleção e produção de safras resistentes à ferrugem polissora
CN109182575B (zh) * 2018-09-10 2021-07-06 广东省农业科学院作物研究所 一种分子标记辅助选育抗南方锈病甜玉米自交系的方法
CN113631722B (zh) * 2019-03-11 2024-05-28 先锋国际良种公司 鉴定、选择和生产南方玉米锈病抗性作物的方法
CN110564888A (zh) * 2019-10-09 2019-12-13 广西壮族自治区农业科学院玉米研究所 一个影响玉米南方锈病抗性的主效qtl及其应用
CN113897352B (zh) * 2020-06-22 2023-06-23 北京市农林科学院 玉米南方锈病抗性基因紧密连锁标记及其应用
CN114277173A (zh) * 2021-12-27 2022-04-05 中国农业科学院作物科学研究所 一种与玉米抗南方锈病主效qtl紧密连锁的分子标记及其应用
CN114774573B (zh) * 2022-04-20 2024-07-23 北京市农林科学院 与玉米南方锈病抗性相关的kasp标记及其应用
CN114982630B (zh) * 2022-05-06 2023-03-24 宿州学院 一种高抗南方锈病玉米的分子标记辅助育种方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105063195A (zh) * 2009-11-04 2015-11-18 纳幕尔杜邦公司 与玉米热带锈病(玉米壳锈菌)抗性相关联的基因座

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105063195A (zh) * 2009-11-04 2015-11-18 纳幕尔杜邦公司 与玉米热带锈病(玉米壳锈菌)抗性相关联的基因座

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fine Mapping of RppP25, a Southern Rust Resistance Gene in Maize;Panfeng Zhao等;《Journal of Integrative Plant Biology》;20130411;第55卷(第5期);第462–472页
小麦抗条锈病基因Yr26的精细作图;张小娟;《中国博士学位论文全文数据库（电子期刊）》;20140115(第1期);D046-16

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