CN106255764A - 玉米的病害抗性标记 - Google Patents

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CN106255764A CN201480075827.7A CN201480075827A CN106255764A CN 106255764 A CN106255764 A CN 106255764A CN 201480075827 A CN201480075827 A CN 201480075827A CN 106255764 A CN106255764 A CN 106255764A
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M.卡斯坦斯
F.J.克洛佩斯
J.梅耶
S.L.默里
A.A.迈伯格
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Abstract

本发明提供了用于鉴定具有新赋予的或增强的对灰叶斑病(GLS)的耐受性、或易感灰叶斑病的玉米植物的方法和组合物。所述方法使用分子遗传标记鉴定、选择和/或构建耐受性植物或鉴定并反选择易感植物。显示新赋予的或增强的GLS耐受性的玉米植物也是本发明的一个特征,所述玉米植物通过所述方法生成。

Description

玉米的病害抗性标记
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月20日提交的南非临时申请2013/09651的权益,将所述文献全文以引用方式并入本文。
以电子方式递交的序列表的引用
通过EFS-Web以电子方式将序列表的正式文本作为ASCII格式的序列表递交,该文件名称为“20141212_BB2476PCT_SequenceListing”,创建日期为2014年12月12日且文件大小为14千字节,并且该文件与本说明书同时提交。在这一ASCII格式的文件中包含的序列表为所述说明书的部分并且全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开涉及用于增强玉米植物对灰叶斑病抗性的组合物和方法。
背景技术
玉米是人类和动物最重要的食物来源之一。许多环境胁迫因素会对玉米植物造成影响,如影响玉米产量和供应。举例来说,玉米作物通常受到由真菌病原体玉米灰斑病菌(Cercospora zeae-maydis)或玉米尾孢菌(Cercospora zeina)(在本文中称为尾孢菌属菌种(Cercospora spp.))所引起的灰叶斑病(GLS)的严重影响。
GLS是流行于非洲,北美洲、中美洲和南美洲,以及亚洲的全球性问题。尾孢菌属菌种在田中残渣中过冬,并且需要水分(通常为大雾、露水或雨水的形式)来分散其孢子并感染玉米。玉米感染尾孢菌属菌种将引起植物资源的分配增加以保护受损的叶组织,这导致根和茎腐烂的风险增加,以及分配到籽粒灌浆的资源减少,并最终导致甚至更大的作物损失。症状通常包括出现在叶片上的约1-3mm宽、5-70mm长的细长灰色病斑。在严重感染的情况下,还会注意到在茎上出现病斑。此外,尾孢菌属菌种感染降低籽粒产量和青贮饲料品质。GLS可导致高达68%的产量损失。因此,可以理解降低玉米对GLS的易感性非常重要。
一些常用的GLS防治的方法为杀真菌剂、作物轮作、耕作和田间卫生。这些方法的一些缺点是它们相对昂贵、无效或对环境有害。但是,防治GLS最有效、最优选的方法是种植抗性杂交体。
使用表型选择以将GLS性状从抗性品种渗入到易感品种中可能是耗时的并且是困难的。GLS对环境条件敏感并且需要高湿度和叶片长期湿润。这种敏感性使得每年仅基于表型来可靠地选择GLS抗性变得困难(Lehmensiek等人,Theor.Appl.Genet.103:797-803(2001))。特定的病害筛选位点可能操纵起来比较昂贵,并且为了区分抗性水平,植物必须生长至成熟。
通过使用与GLS抗性相关联的分子标记进行选择具有下列优点:使得至少一些选择仅基于子代的遗传组合物进行。因此,在植物生命周期非常早的阶段,甚至早在种子阶段就可测量GLS抗性。通过使用与GLS抗性性状关联的分子标记提高选择速率意味着具有GLS抗性的植物育种能够以较快速率发生,并且能够较迅速地开发商业上可接受的GLS抗性植物。
US2010/0146657公开了一种向玉米植物渗入等位基因的方法,该方法包括下列步骤:
-使至少一个GLS抗性玉米植物与至少一个GLS敏感玉米植物杂交,以便形成分离种群;以及
-用一种或多种核酸标记筛选所述分离种群,以确定来自分离种群的一个或多个玉米植物是否包含GLS抗性等位基因。
此外,US5574210公开了一种用于培育近交玉米植物的方法,该近交玉米植物适于与合适的第二近交体杂交组合来赋予GLS抗性,该方法包括下列步骤:
-选择具有所需GLS抗性的第一供体亲本品系(具有至少两个抗性基因座),并使其与第二亲本品系(在杂交组合中为高产的)杂交,以培育分离植物种群;
-筛选植物种群中在一个或多个基因上具有经鉴定与GLS抗性性状相关的染色体基因座;以及
-从所述种群中选出具有所述鉴定的染色体基因座的植物,以供进一步筛选直至得到这样的品系:其在足够多的基因座处对于GLS抗性是纯合的,以在杂交组合中提供GLS抗性。
但是,公开于US2010/0146657和US5574210中的这些方法具有一些缺点:这些品系中的很少品系(如果有的话)可被归类为对GLS具有高抗性;并且基因作图的分辨率很低,因此这些标记并非紧密连锁到GLS抗性基因座上,这限制了其在标记辅助育种中的应用。这些方法的另一个缺点是,这些方法是在玉米灰斑病菌流行条件下的北美洲和南美洲中测试的,因此上述方法是否能够有效对抗引起在非洲及世界上其他地区如中国流行的GLS的玉米尾孢菌仍未可知。US5574210是基于RFLP技术,这一技术已过时,并且不常用于商业玉米育种程序中。
因而需要商业上可接受的杂交与近交品系,所述品系显示相对高水平的对与玉米尾孢菌相关的GLS的抗性。因此,用于鉴定具有GLS抗性的玉米植物,同时可克服上述方法缺点或至少最大限度减少上述方法缺点的方法是本发明所关注的。本发明还关注用于筛选对GLS显示具有不同程度抗性的玉米植物的分子遗传标记。
发明内容
本发明描述了与灰叶斑病抗性显著相关的基因座的作图,以及这一知识在植物育种中的应用。提供了用于鉴定具有新赋予的或增强的灰叶斑病抗性的玉米植物的组合物和方法。还提供了通过标记辅助育种培育具有新赋予的或增强的灰叶斑病抗性的玉米植物的方法,以及由这种方法培育的植物。
提供了用于鉴定显示新赋予的或增强的灰叶斑病(由尾孢菌属菌种引起)抗性的玉米植物的方法,其中在玉米植物的DNA中检测到标记基因座的至少一个等位基因,其中所述标记基因座位于QTL4A、QTL9A、QTL9B或QTL9C之内,并且标记基因座的等位基因与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关,而且如果玉米植物具有与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的等位基因,则选择此玉米植物。
标记基因座可位于QTL4A之内,其可由标记bnlg1927和CPGR.00012限定,并包括标记bnlg1927和CPGR.00012,而且标记基因座上的等位基因可与下列中的一个或多个相关:当用具有SEQ ID NO:29和30的引物扩增时,大小为192bp的产物;位于ZM_C4_183209964的“A”;位于ZM_C4_183640675的“C”;位于ZM_C4_189294989的“C”;位于ZM_C4_187988553的“C”;位于CPGR.00012的“C”;位于CPGR.00015的“C”;位于CPGR.00086的“A”;位于CPGR.00090的“T”;位于CPGR.00016的“C”;位于CPGR.00038的“G”;位于CPGR.00098的“G”;当用具有SEQ ID NO:31和32的引物扩增时,大小为123bp的产物;以及位于CPGR.00102的“G”。
标记基因座可位于QTL9A之内,其可由标记ZM_C9_124028957和ZM_C9_131517485限定,并包括标记ZM_C9_124028957和ZM_C9_131517485,而且标记基因座上的等位基因可与下列中的一个或多个相关:位于ZM_C9_124028957的“C”;位于ZM_C9_125171993的“T”;位于ZM_C9_125804907的“T”;位于ZM_C9_126185898的“G”;位于ZM_C9_126400936的“A”;位于ZM_C9_126401198的“T”;位于ZM_C9_127295062的“C”;位于ZM_C9_131381146的“C”;位于ZM_C9_131517485的“T”;位于ZM_C9_130093144的“G”;位于ZM_C9_128412180的“A”;位于ZM_C9_131161648的“C”;以及位于ZM_C9_129403817的“G”。
标记基因座可位于QTL9B之内,其可由标记CPGR.00127和CPGR.00054限定,并包括标记CPGR.00127和CPGR.00054,而且标记基因座上的等位基因可与下列中的一个或多个相关:位于ZM_C9_139961409的“G”;位于ZM_C9_142658967的“C”;位于CPGR.00053的“C”;位于CPGR.00125的“A”;位于CPGR.00054的“T”;位于CPGR.00127的“C”;位于CPGR.00131的“A”;位于CPGR.00120的“A”;当用具有SEQ ID NO:35和36的引物扩增时,大小为216bp的产物;以及当用具有SEQ ID NO:33和34的引物扩增时,大小为78bp的产物。
标记基因座可位于QTL9C之内,其可由标记umc1675和ZM_C9_152795210限定,并包括标记umc1675和ZM_C9_152795210,而且标记基因座上的等位基因可与下列中的任一个相关:位于ZM_C9_151296063的“G”;位于ZM_C9_151687245的“C”;位于ZM_C9_152795210的“T”;以及当用具有SEQ ID NO:37和38的引物扩增时,大小为155bp的产物。
在另一个实施方案中,提供了一种向玉米植物渗入与新赋予的或增强的灰叶斑病(由尾孢菌属菌种引起)抗性相关的QTL等位基因的方法。这种方法包括:使包含与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的QTL等位基因的第一玉米植物与第二玉米植物杂交,以获得子代植物的种群;以及使用位于下列任一基因片段的10cM之内的至少一个标记筛选子代植物:ZM_C4_183209964、ZM_C4_183640675、ZM_C4_189294989、ZM_C4_187988553、ZM_C9_124028957、ZM_C9_125171993、ZM_C9_125804907、ZM_C9_126185898、ZM_C9_126400936、ZM_C9_126401198、ZM_C9_127295062、ZM_C9_131381146、ZM_C9_131517485、ZM_C9_130093144、ZM_C9_128412180、ZM_C9_131161648、ZM_C9_129403817、ZM_C9_139961409、ZM_C9_142658967、ZM_C9_151296063、ZM_C9_151687245、ZM_C9_152795210、CPGR.00012、CPGR.00015、CPGR.00086、CPGR.00090、CPGR.00016、CPGR.00038、CPGR.00098、CPGR.00102、CPGR.00053、CPGR.00125、CPGR.00054、CPGR.00127、CPGR.00131、CPGR.00120、bnlg1927、mmc0321、umc1733、bnlg1191以及umc1675,其中标记包含与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的等位基因;以及确定子代植物是否包含与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的QTL等位基因。
在另一个实施方案中,提供了一种鉴定包含标记基因座的至少一个等位基因的玉米植物的方法,所述至少一个等位基因与新赋予的或增强的灰叶斑病(由尾孢菌属菌种引起)抗性相关,其中使用与下列任一基因片段连锁的至少一个标记对玉米植物进行基因分型:ZM_C4_183209964、ZM_C4_183640675、ZM_C4_189294989、ZM_C4_187988553、ZM_C9_124028957、ZM_C9_125171993、ZM_C9_125804907、ZM_C9_126185898、ZM_C9_126400936、ZM_C9_126401198、ZM_C9_127295062、ZM_C9_131381146、ZM_C9_131517485、ZM_C9_130093144、ZM_C9_128412180、ZM_C9_131161648、ZM_C9_129403817、ZM_C9_139961409、ZM_C9_142658967、ZM_C9_151296063、ZM_C9_151687245、ZM_C9_152795210、CPGR.00012、CPGR.00015、CPGR.00086、CPGR.00090、CPGR.00016、CPGR.00038、CPGR.00098、CPGR.00102、CPGR.00053、CPGR.00125、CPGR.00054、CPGR.00127、CPGR.00131、CPGR.00120、bnlg1927、mmc0321、umc1733、bnlg1191以及umc1675,以及选择在标记处包含与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的至少一个等位基因的玉米植物。
标记基因座可在基于单次减数分裂的基因图谱上以10cM、9cM、8cM、7cM、6cM、5cM、4cM、3cM、2cM、1cM、0.9cM、0.8cM、0.7cM、0.6cM、0.5cM、0.4cM、0.3cM、0.2cM、0.1cM或更小图距连锁至下列任一基因片段:ZM_C4_183209964、ZM_C4_183640675、ZM_C4_189294989、ZM_C4_187988553、ZM_C9_124028957、ZM_C9_125171993、ZM_C9_125804907、ZM_C9_126185898、ZM_C9_126400936、ZM_C9_126401198、ZM_C9_127295062、ZM_C9_131381146、ZM_C9_131517485、ZM_C9_130093144、ZM_C9_128412180、ZM_C9_131161648、ZM_C9_129403817、ZM_C9_139961409、ZM_C9_142658967、ZM_C9_151296063、ZM_C9_151687245、ZM_C9_152795210、CPGR.00012、CPGR.00015、CPGR.00086、CPGR.00090、CPGR.00016、CPGR.00038、CPGR.00098、CPGR.00102、CPGR.00053、CPGR.00125、CPGR.00054、CPGR.00127、CPGR.00131、CPGR.00120、bnlg1927、mmc0321、umc1733、bnlg1191和umc1675。
在另一个实施方案中,提供了一种鉴定和/或选择具有新赋予的或增强的灰叶斑病(由尾孢菌属菌种引起)抗性的玉米植物的方法,其中该方法包括:在玉米植物中检测一个或多个标记等位基因,所述一个或多个标记等位基因连锁至包括下列单倍型的单倍型并与之相关:
i.包含位于ZM_C4_183640675的“C”、位于ZM_C4_187988553的“C”以及位于ZM_C4_189294989的“C”的单倍型;
ii包含位于ZM_C9_125804907的“T”、位于ZM_C9_126185898的“G”、位于ZM_C9_126400936的“A”以及位于ZM_C9_126401198的“T”的单倍型;
iii.包含位于ZM_C9_139961409的“G”和位于ZM_C9_142658967的“C”的单倍型;或者
iv.包含位于ZM_C9_151296063的“G”、位于ZM_C9_151687245的“C”以及位于ZM_C9_152795210的“T”的单倍型;以及
选择具有一个或多个标记等位基因的玉米植物。所述一个或多个标记等位基因可在基于单次减数分裂的基因图谱上以10cM、9cM、8cM、7cM、6cM、5cM、4cM、3cM、2cM、1cM、0.9cM、0.8cM、0.7cM、0.6cM、0.5cM、0.4cM、0.3cM、0.2cM、0.1cM或更小图距连锁至任一单倍型。
在上述任一方法中,灰叶斑病可由玉米尾孢菌引起。
还提供了由本文所述的任一方法培育的植物。
附图说明和序列表
根据下列的详细描述和附图以及序列表,可以更全面地理解本发明,下列的详细描述和附图以及序列表形成本申请的一部分。此序列表中以单个字母表示核苷酸序列,以三字母表示氨基酸,如遵循Nucleic Acids Research 13:3021-3030(1985)和BiochemicalJournal 219(No.2):345-373(1984)所描述的IUPAC-IUBMB标准所定义的,其以引用方式全文并入本文。用于核苷酸和氨基酸序列数据的符号和格式遵循在37 C.F.R.§1.822中所列出的规定。
图1是对来自源于XR411和JS891杂交的RIL种群的玉米植物GLS抗性的田地评估。Y轴表示具有特定GLS病害评分的RIL的数目,X轴表示在1-9评分标度内GLS病害严重程度评分。可见并无评分为1的RIL。评分越高表示GLS病害越严重。
SEQ ID NO:1是标记ZM_C4_183209964的参考序列。
SEQ ID NO:2是标记ZM_C4_183640675的参考序列。
SEQ ID NO:3是标记ZM_C4_189294989的参考序列。
SEQ ID NO:4是标记ZM_C4_187988553的参考序列。
SEQ ID NO:5是标记ZM_C9_124028957的参考序列。
SEQ ID NO:6是标记ZM_C9_125171993的参考序列。
SEQ ID NO:7是标记ZM_C9_125804907的参考序列。
SEQ ID NO:8是标记ZM_C9_126185898的参考序列。
SEQ ID NO:9是标记ZM_C9_126400936的参考序列。
SEQ ID NO:10是标记ZM_C9_126401198的参考序列。
SEQ ID NO:11是标记ZM_C9_139961409的参考序列。
SEQ ID NO:12是标记ZM_C9_142658967的参考序列。
SEQ ID NO:13是标记ZM_C9_151296063的参考序列。
SEQ ID NO:14是标记ZM_C9_151687245的参考序列。
SEQ ID NO:15是标记CPGR.00012的参考序列。
SEQ ID NO:16是标记CPGR.00015的参考序列。
SEQ ID NO:17是标记CPGR.00086的参考序列。
SEQ ID NO:18是标记CPGR.00090的参考序列。
SEQ ID NO:19是标记CPGR.00016的参考序列。
SEQ ID NO:20是标记CPGR.00038的参考序列。
SEQ ID NO:21是标记CPGR.00098的参考序列。
SEQ ID NO:22是标记CPGR.00102的参考序列。
SEQ ID NO:23是标记CPGR.00053的参考序列。
SEQ ID NO:24是标记CPGR.00125的参考序列。
SEQ ID NO:25是标记CPGR.00054的参考序列。
SEQ ID NO:26是标记CPGR.00127的参考序列。
SEQ ID NO:27是标记CPGR.00131的参考序列。
SEQ ID NO:28是标记CPGR.00120的参考序列。
SEQ ID NO:29是bnlg1927正向引物的序列。
SEQ ID NO:30是bnlg1927反向引物的序列。
SEQ ID NO:31是mmc0321正向引物的序列。
SEQ ID NO:32是mmc0321反向引物的序列。
SEQ ID NO:33是umc1733正向引物的序列。
SEQ ID NO:34是umc1733反向引物的序列。
SEQ ID NO:35是bnlg1191正向引物的序列。
SEQ ID NO:36是bnlg1191反向引物的序列。
SEQ ID NO:37是umc1675正向引物的序列。
SEQ ID NO:38是umc1675反向引物的序列。
SEQ ID NO:39是标记ZM_C9_127295062的参考序列。
SEQ ID NO:40是标记ZM_C9_131381146的参考序列。
SEQ ID NO:41是标记ZM_C9_131517485的参考序列。
SEQ ID NO:42是标记ZM_C9_130093144的参考序列。
SEQ ID NO:43是标记ZM_C9_128412180的参考序列。
SEQ ID NO:44是标记ZM_C9_131161648的参考序列。
SEQ ID NO:45是标记ZM_C9_129403817的参考序列。
SEQ ID NO:46是标记ZM_C9_152795210的参考序列。
具体实施方式
本文提供了显示与灰叶斑病抗性性状具有统计意义上显著的共分离的玉米标记基因座。这些基因座或附加连锁基因座的检测可用于作为玉米育种程序一部分的标记辅助选择,以产生具有灰叶斑病抗性的玉米植物。
提供下列定义以利于理解本发明。
应当了解,本发明不受特定实施方案的限制,所述实施方案当然能够改变。也应当了解本文所用的术语仅是为了描述特定实施方案,而不旨在进行限制。当在本说明书和所附权利要求中使用时,单数和单数形式的术语例如“一个”、“一种”和“所述”包括复数指代,除非文中另有明确说明。因此,举例来说,当提及“植物”、“所述植物”或“一个植物”时,这些术语也包括多个植物;同样根据上下文,术语“植物”的使用也可包括所述植物的基因上类似或相同的后代;术语“核酸”的使用(实际上)任选地包括该核酸分子的许多拷贝;类似地,术语“探针”任选地(并通常)涵盖许多类似或相同的探针分子。
除非另外说明,否则核酸是以5′到3′方向从左往右写;说明书中所述的数字范围包括限定范围的端值并且包括在限定范围内的各个整数或任何非整数的分数。除非另外指明,否则本文所用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员一般理解相同的含义。虽然与本文所述的那些方法和材料相似或等同的任何方法和材料可用于测试本发明所述的主题,但本文描述了优选的材料和方法。在对本发明主题进行描述和要求进行权利保护时,如下术语将根据下面列出的定义使用。
术语“等位基因”指在特定基因座上出现的两个或更多个不同核苷酸序列中的一个。
“等位基因频率”指等位基因存在于个体、品系、或种群品系中的基因座上的频率(比例或百分比)。例如,就等位基因“A”而言,基因型“AA”、“Aa”、或“aa”的二倍体个体分别具有1.0、0.5、或0.0的等位基因频率。人们能够通过平均化来自品系的个体样品的等位基因频率来估计该品系中的等位基因频率。相似地,人们能够通过平均化构成该种群的品系的等位基因频率来计算该种群品系中的等位基因频率。就具有限定数目的个体或品系的种群而言,可将等位基因频率表示为包含等位基因的个体或品系(或任何其他指定组)的计数。
“扩增子”是被扩增的核酸,例如使用任何可用的扩增方法(例如PCR、LCR、转录等)通过扩增模板核酸制备的核酸。
在核酸扩增的情况下术语“扩增”是其中产生附加拷贝的选择核酸(或其转录形式)的任何过程。一般的扩增方法包括基于多种聚合酶的复制方法,包括聚合酶链反应(PCR)、连接酶介导的方法如连接酶链反应(LCR)、以及基于RNA聚合酶的扩增(例如通过转录)方法。
当等位基因是影响性状表达的DNA序列或等位基因的一部分或与之连锁时,所述等位基因“关联”所述性状。所述等位基因的存在是该性状将如何被表达的指征。
“回交”指其中杂交子代反复与亲本之一来回杂交的过程。在回交方案中,“供体”亲本是指具有待渗入的所需基因、基因座或具体表型的亲本植物。“受体”亲本(使用一次或多次)或“轮回”亲本(使用两次或多次)指将基因或基因座渗入其中的亲本植物。例如,参见Ragot,M.等人(1995)Marker-assisted backcrossing:a practical example,inTechniques et Utilisations des Marqueurs Moleculaires Les Colloques,第72卷,第45-56页,以及Openshaw等人,(1994)Marker-assisted Selection in BackcrossBreeding,Analysis of Molecular Marker Data,第41-43页。初始杂交产生F1代;于是术语“BC1”是指轮回亲本的第二次使用,“BC2”是指轮回亲本的第三次使用,以此类推。
厘摩(“cM”)是重组频率的量度单位。1cM等于经过单代杂交在一个基因座上的标记将与在第二基因座上的标记分离的1%的概率。
如本文所用,术语“染色体区间”指位于植物单个染色体上的基因组DNA的连续的线性区域。位于单染色体区间上的遗传因子或基因是物理上连锁的。不特别限定染色体区间的大小。在某些方面,位于单染色体区间中的遗传因子是遗传连锁的,遗传重组距离通常为例如小于或等于20cM,或者小于或等于10cM。即,在单染色体区间内的两个遗传因子发生重组的频率小于或等于20%或10%。
“染色体”是包含许多基因的单独的一段盘绕的DNA,这些基因在细胞分裂过程中作为一个整体起作用和移动并因此能够被称为是连锁的。“染色体”也可称为“连锁群”。
在本申请中,短语“紧密连锁”指两个连锁基因座间重组的发生频率等于或小于约10%(即在基因图谱上的分离频率不超过10cM)。换句话说,紧密连锁的基因座在至少90%的情况下共分离。当标记基因座显示与期望性状(例如灰叶斑病抗性)共分离(连锁)的显著概率时,它们相对于本发明的主题尤其有用。紧密连锁的基因座如标记基因座和第二基因座可显示10%或更低,优选约9%或更低,更优选约8%或更低,更优选约7%或更低,更优选约6%或更低,更优选约5%或更低,更优选约4%或更低,更优选约3%或更低,更优选约2%或更低的基因座内重组频率。在高度优选的实施方案中,关联基因座显示约1%或更低的重组频率,例如约0.75%或更低,更优选约0.5%或更低,更优选约0.25%或更低的重组频率。位于相同染色体上,并且它们间的距离使得两个基因座间的重组发生频率小于10%(例如约9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.75%、0.5%、0.25%、或更低)的两个基因座也称为彼此“邻近”。在某些情况下,两个不同标记能够具有相同的基因图谱坐标。在那种情况下,两个标记彼此足够接近使得它们之间的重组发生频率低至无法检测。
术语“互补序列”指与给定核苷酸序列互补的核苷酸序列,即所述序列根据Watson-Crick碱基配对原则而相关联。
术语“邻接DNA”指未中断的基因组DNA片段,其由部分重叠的片段或重叠群表示。
当涉及两个遗传因子间的关系时,例如有助于灰叶斑病抗性的遗传因子和邻近的标记,“相引”相连锁指示下述状态:其中在灰叶斑病抗性基因座上的“有利”等位基因与相应连锁的标记基因座的“有利”等位基因物理上关联在相同染色体链上。在相引相中,两个有利等位基因被继承了该染色体链的子代一起继承。
术语“受到杂交”或“杂交”是指有性杂交,并且涉及两组单倍体配子通过授粉进行的融合,从而产生二倍体子代(例如,细胞、种子或植物)。该术语既涵盖了一个植物被另一个植物授粉,也涵盖了自交(或自花授粉,例如当花粉和胚珠来自相同植物时)。
本文称为“二倍体”的植物具有两组染色体(基因组)。
本文称为“双单倍体”的植物通过倍增单倍体染色体组(即,正常染色体数目的一半)进行开发。双单倍体植物具有两组相同的染色体,并且认为全部基因座是纯合的。
“优良品系”是源自育种并选择优异农学性能的任何品系。
“外来玉米株系”或“外来玉米种质”是来源于不属于可得的优良玉米品系或种质的株系的玉米植物的株系。在杂交发生在两个玉米植物或种质株系之间的情况下,外来种质的子代不与它杂交的优良种质密切相关。最常见的是外来种质不来源于任何已知的玉米优良品系,而是选择将新遗传因子(通常新等位基因)导入育种程序中。
“有利的等位基因”是赋予或有助于农学上期望的表型(例如,新赋予的或增强的灰叶斑病抗性)的、以及允许对具有该农学上期望表型的植物进行鉴定的位于特定基因座(标记、QTL等)的等位基因。标记的有利等位基因是与有利表型共分离的标记等位基因。
“片段”旨在表示核苷酸序列的一部分。使用本文所公开的方法,片段可用作杂交探针或PCR引物。
“基因图谱”是对给定物种中一个或多个染色体(或连锁群)上的基因座间的基因连锁关系的描述,一般以图表或表格形式描述。对于各个基因图谱,基因座之间的距离通过在种群中它们的等位基因在一起出现的频繁程度(它们的重组频率)而测量。利用DNA或蛋白质标记、或可观察的表型,能够检测等位基因。基因图谱是作图的种群、使用的标记的类型、以及不同种群间各个标记的多态性潜力的产物。一个基因图谱与另一个基因图谱在基因座之间的遗传距离可以不同。然而,使用共同标记能够将一个图谱与另一个图谱的信息关联。本领域的普通技术人员能够使用共有的标记位点来鉴定各个个体基因图谱上所关注的标记和其他基因座的位点。基因座的顺序在图谱之间应当是不变的,然而由于,例如,标记在不同的群体中检测替代性的重复基因座、用于对标记排序的统计学方法的差异、新的突变或实验误差,经常存在标记顺序的小的变化。
“基因图谱位置”是在相同连锁群上,相对于围绕的遗传标记在基因图谱上的位点,其中能够在给定物种中发现指定标记。
“基因作图”是限定基因座的连锁关系的方法,该方法通过使用遗传标记、标记的种群分离、以及重组频率的标准遗传原则进行。
“遗传标记”是种群中的多态核酸,并且其中可通过一种或多种分析方法检测并区分出它们的等位基因,例如RFLP、AFLP、同功酶、SNP、SSR等。该术语也指与基因组序列互补的核酸序列,如用作探针的核酸。对应于种群成员之间的遗传多态性的标记能够通过本领域已建立的方法进行检测。这些方法包括例如基于PCR的序列特异性扩增方法、限制性片段长度多态性检测(RFLP)、同功酶标记检测、通过等位基因特异性杂交(ASH)进行的多核苷酸多态性检测、植物基因组的扩增可变序列检测、自主序列复制检测、简单重复序列检测(SSR)、单核苷酸多态性检测(SNP)、或扩增片段长度多态性检测(AFLP)。已经建立的方法也已知用于检测表达序列标签(EST)和来源于EST序列的SSR标记以及随机扩增的多态性DNA(RAPD)。
“遗传重组频率”是两个基因座之间的交换事件(重组)的频率。通过跟踪减数分裂之后标记和/或性状的分离,能够观察重组频率。
“基因组”指总DNA或整组基因,由染色体或染色体组携带。
术语“基因型”是个体(或个体组)在一个或多个基因座上的基因组成。基因型由一个或多个已知基因座的等位基因限定,个体已经从其亲本中继承了所述基因型。术语基因型可被用于指个体在单个基因座上的基因组成,在多个基因座上的基因组成,或更一般地,术语基因型可被用于指个体在其基因组中的所有基因的基因组成。
“种质”是指遗传物质,其属于或来自于个体(例如,植物)、个体的组(例如,植物品系、品种或家族)或来自品系、品种、物种或培养物的克隆,或更一般地,某一物种或多个物种的全部个体(例如,玉米种质集合(maize germplasm collection)或Andean种质集合(Andean germplasm collection))。种质可为生物体或细胞的部分,或者可从生物体或细胞中分离得到。种质通常给遗传物质提供特异性分子构成,该分子构成向生物体或细胞培养物的一些或全部遗传性状提供物理基础。如本文所用,种质包括可从中生长出新植物的细胞、种子或组织,或植物部分诸如叶、茎、花粉、或细胞,它们能够被培养成整个植物。
如本文所用,“灰叶斑病抗性”是指当与对照植物相比时,对引起灰叶斑病的真菌病原体的抗性或耐受性增强。效果可以从对真菌病原体的影响的耐受性的略微增加(例如部分抑制),直至使得植物不受真菌病原体存在的影响这样的完全抗性。“增强的”或改善的真菌抗性是指对特定真菌病原体或广谱真菌病原体的抗性水平提高。本发明的实施方案将增强或改善对引起灰叶斑病的真菌病原体的抗性,以致提高植物对一种或多种真菌病原体的抗性。术语“增强”是指提高、增加、扩大、倍增、提升、上升等。因此,也可将本文所述的对灰叶斑病具有抗性的植物描述为对尾孢菌属菌种感染具有抗性,或者对尾孢菌属菌种感染具有“增强的抗性”。尾孢菌属菌种的成员包括玉米灰斑病菌和玉米尾孢菌。
称为“单倍体”的植物具有一组染色体(基因组)。
“单倍型”是个体在多个基因座的基因型,即等位基因的组合。单倍型描述的基因座通常是物理上和遗传上连锁的,即在相同染色体片段上。
术语“异质性”用于指明一组内的个体在一个或多个特定基因座上基因型不同。
材料的杂交反应或“杂种优势”能够被定义为当与其他不同的或不相关的群杂交时,超过亲本的平均(或高值亲本)的表现。
如果一种以上的等位基因类型存在于给定基因座上(例如二倍体个体具有两个不同等位基因中的每一个的一个拷贝),则该个体是“杂合的”。
术语“同质性”指一组成员在一个或多个特定基因座上具有相同基因型。
如果个体在给定基因座上仅具有一种类型的等位基因(例如二倍体个体在两个同源染色体中的每一个的基因座上具有相同等位基因的一个拷贝),则该个体是“纯合的”。
术语“杂交体”指至少两个基因相异的亲本间杂交获得的子代。
“杂交”或“核酸杂交”指互补RNA和DNA链配对以及互补DNA单链配对。
术语“杂交”指核酸链的互补区域之间形成碱基对。
“IBM基因图谱”可指任何下列图谱:IBM、IBM2、IBM2邻接、IBM2FPC0507、IBM2 2004邻接、IBM2 2005邻接、IBM2 2005邻接框、IBM2 2008邻接、IBM2 2008邻接框、或maizeGDB网站的最新版本。IBM基因图谱基于B73×Mo17种群,其中来自初始杂交的子代在构建用于作图的重组近交品系前被随机配对多个世代。较新的版本反映了遗传的或BAC作图的基因座的添加,以及由于从其他基因图谱或物理图谱、经过清理的数据或新算法的使用获得的信息的整合而提高的图谱精度。
术语“近交系”是指为了遗传同质性被繁育的品系。
术语“插入缺失”是指插入或缺失,其中可指一个品系相对于第二品系具有插入的核苷酸或DNA片段,或可指所述第二品系相对所述第一品系具有缺失的核苷酸或DNA片段。
术语“渗入”指基因座的期望等位基因从一种遗传背景传递到另一种遗传背景。例如在特定基因座上的期望等位基因的渗入经由相同物种的两个亲本间的有性杂交可被传递到至少一个子代,其中至少一个亲本在其基因组中具有期望的等位基因。另选地,例如等位基因的传递能够通过两个供体基因组之间的重组而发生,例如在融合原生质体中,其中供体原生质体中的至少一个在其基因组中具有期望的等位基因。所期望的等位基因可以,例如,根据关联于表型的标记在QTL、转基因等等中加以检测。在任何情况下,能够将包含期望等位基因的子代与具有期望遗传背景的品系反复回交并对期望的等位基因进行选择以产生固定在选择遗传背景中的等位基因。
当重复“渗入”过程两次或更多次时,该过程常被称为“回交”。
“品系”或“株系”是一组具有相同亲缘关系的个体,它们一般是某种程度的近交体,并且一般在大多数基因座是纯合的和均一的(同基因的或接近同基因的)。“亚系”指子代的近交体子集,它们与相同祖先来源的其他相似近交体子集遗传上不同。
如本文所用,术语“连锁”用于描述一个标记基因座与另一个标记基因座或其他一些基因座的相关联程度。分子标记和影响表型的基因座之间的连锁关系用“概率”或“调整概率”表示。连锁可表示为所期望的界限或范围。例如,在一些实施方案中,当任何标记与任何其他标记在单次减数分裂图谱(基于经过一轮减数分裂的群体(例如F2)的基因图谱;IBM2图谱包括多次减数分裂)上间隔低于50、40、30、25、20或15个图距单位(或cM)时,所述标记是(遗传上和物理上)连锁的。在某些方面,限定范围形式的连锁,例如介于10和20cM之间、介于10和30cM之间、或者介于10和40cM之间,是有利的。标记与第二基因座连锁越紧密,标记越可能变成第二基因座的指示。因此,“紧密连锁的基因座”如标记基因座和第二基因座显示10%或更低,优选约9%或更低,更优选约8%或更低,更优选约7%或更低,更优选约6%或更低,更优选约5%或更低,更优选约4%或更低,更优选约3%或更低,更优选约2%或更低的基因座间重组频率。在高度优选的实施方案中,关联基因座显示约1%或更低的重组频率,例如约0.75%或更低,更优选约0.5%或更低,更优选约0.25%或更低的重组频率。位于相同染色体上,并且它们间的距离使得两个基因座间的重组发生频率小于10%(例如约9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.75%、0.5%、0.25%、或更低)的两个基因座也称为彼此“邻近”。因为1cM是显示出1%的重组频率的两个标记之间的距离,任何标记与紧邻的任何其他标记(遗传上和物理上)紧密连锁,例如等于或小于10cM的距离。在相同染色体上的两个紧密连锁的标记可定位为彼此相距9、8、7、6、5、4、3、2、1、0.75、0.5或0.25cM或更近。
术语“连锁不平衡”指基因座或性状(或两者都有)非随机地分离。在任一情况下,连锁不平衡意味着相关的基因座沿着一段染色体在物理上足够接近,以便它们以高于随机(即非随机)的频率一起分离。显示连锁不平衡的标记被认为是连锁的。连锁基因座在超过50%的情况下共分离,例如约51%至约100%的情况。换句话说,共分离的两个标记具有小于50%(并且根据定义,在相同连锁群上分离距离小于50cM)的重组频率。如本文所用,连锁可存在于两个标记或标记和影响表型的基因座之间。标记基因座可“关联”(连锁)性状。标记基因座和影响表型性状的基因座的连锁程度可以作为,例如,该分子标记与所述表型共分离的统计概率(例如,F统计或LOD评分)被测量。
连锁不平衡最常见地用量度r2测量,它通过Hill,W.G.和Robertson,A,Theor.Appl.Genet.38:226-231(1968)中所述的公式计算。当r2=1时,两个标记基因座间存在完全的LD,意味着所述标记还未进行重组分离并且具有相同的等位基因频率。所述r2值将取决于所使用的种群。r2值大于1/3指示足够强的LD将被用于作图(Ardlie等人,Nature Reviews Genetics3:299-309(2002))。因此,当成对标记基因座间的r2值大于或等于0.33、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、或1.0时,等位基因处于连锁不平衡。
如本文所用,“连锁平衡”描述其中两个标记独立地分离的情况,即,在子代中随机分离。认为显示连锁平衡的标记不连锁(无论它们是否位于相同染色体上)。
“基因座”是染色体上的位点,例如,核苷酸、基因、序列、或标记所位于的地方。
“优势对数(LOD)值”或“LOD评分”(Risch,Science 255:803-804(1992))用于基因区间作图以描述两个标记基因座之间的连锁程度。两个标记间LOD评分为三指示连锁概率比无连锁的概率高1000倍,而LOD评分为二指示连锁概率比无连锁的概率高100倍。大于或等于二的LOD评分可用于检测连锁。LOD评分还可用于在“数量性状基因座”作图中显示标记基因座和数量性状之间的关联强度。在这种情况下,LOD评分大小取决于标记基因座与影响数量性状的基因座之间的接近度,以及数量性状效应的大小。
“玉米(Maize)”是指黄玉米(Zea mays L.ssp.mays)植物,通常也称为“玉米(corn)”。
术语“玉米植物”包括整个玉米植物、玉米植物细胞、玉米植物原生质体、可从其中再生玉米植物的玉米植物细胞或玉米组织培养物、玉米植物愈伤组织、玉米植物丛生物和玉米植物中的完整玉米植物细胞或玉米植物的部分,诸如玉米种子、玉米穗轴、玉米花、玉米子叶、玉米叶、玉米茎、玉米芽、玉米根、玉米根尖等。
“标记”是发现基因或物理图谱上的位点或发现标记与性状基因座(影响性状的基因座)之间的连锁的手段。标记所检测的位点可通过检测多态性等位基因及其基因作图而获知,或通过对已经进行物理标测的序列进行杂交、序列匹配或扩增而获知。标记可以是DNA标记(检测DNA多态性)、蛋白质(检测所编码多肽的变异)或简单遗传表型(诸如“蜡质”表型)。可通过基因组核苷酸序列或表达的核苷酸序列(例如,通过剪接的RNA或cDNA)开发DNA标记。根据DNA标记技术,所述标记由侧接所述基因座的互补引物或与该基因座处的多态性等位基因杂交的互补探针组成。DNA标记,或遗传标记,还能够被用于描述其自身染色体上的基因、DNA序列或核苷酸(而不是用于检测基因或DNA序列的组分),并且当该DNA标记与人类遗传学中的特定性状相关联时经常被使用(例如,针对乳腺癌的标记)。术语标记基因座是该标记所检测的基因座(基因、序列或核苷酸)。
检测种群成员之间的遗传多态性的标记在本领域中是众所周知的。标记可由其所检测的多态性的类型以及用于检测所述多态性的标记技术所定义。标记类型包括但不限于,例如,限制性片段长度多态性检测(RFLP)、同功酶标记检测、随机扩增的多态性DNA(RAPD)、扩增片段长度多态性检测(AFLP)、简单重复序列检测(SSR)、植物基因组的扩增可变序列检测、自主序列复制检测、或单核苷酸多态性检测(SNP)。SNP能够通过,例如,DNA测序、基于PCR的序列特异性扩增方法、通过等位基因特异性杂交(ASH)对多核苷酸多态性的检测、动态等位基因特异性杂交(DASH)、分子信标、微阵列杂交、寡核苷酸连接酶测定、Flap内切核酸酶、5’内切核苷酸、引物延伸、单链构象多态性(SSCP)或温度梯度凝胶电泳(TGGE)被检测。DNA测序,例如焦磷酸测序技术,具有能够检测组成单倍型的一系列连锁的SNP等位基因的优点。单倍型倾向于比SNP更具信息性(检测更高水平的多态性)。
“标记等位基因”或“标记基因座的等位基因”可以指种群中位于标记基因座的多个多态性核苷酸序列的其中一个。
“标记辅助选择”(MAS)是基于标记基因型选择个体植物的方法。
“标记辅助反选”是一种通过它将标记基因型用于鉴定植物的方法,所述植物将不被选择,使得它们被从育种程序或种植中除去。
“标记单倍型”是指在标记基因座的等位基因的组合。
“标记基因座”是物种基因组中的特定染色体位点,其中可存在特定标记。标记基因座可用于追踪第二连锁基因座的存在情况,例如影响表型性状表达的连锁基因座。例如,标记基因座能够用于监控在遗传上或物理上连锁的基因座上的等位基因的分离。
“标记探针”是可用于通过核酸杂交鉴定标记基因座存在与否的核酸序列或分子,例如与标记基因座序列互补的核酸探针。包含标记基因座的30个或更多邻接核苷酸(“所有或部分”标记基因座序列)的标记探针可用于核酸杂交。作为另外一种选择,在某些方面分子探针指能够区别(即基因分型)存在于标记基因座上的特定等位基因的任何类型的探针。
如上所述,当鉴定连锁基因座时,术语“分子标记”可用于指遗传标记,或其用作参照点的编码产物(例如,蛋白质)。标记能够来源于基因组核苷酸序列或来源于表达的核苷酸序列(例如来源于剪接的RNA、cDNA等),或来源于编码的多肽。该术语也指与标记序列互补或侧接标记序列的核酸序列,如用作探针或能够扩增标记序列的引物对的核酸。“分子标记探针”是能够被用于鉴定标记基因座的存在的核酸序列或分子,例如与标记基因座序列互补的核酸探针。作为另外一种选择,在某些方面分子探针指能够区别(即基因分型)存在于标记基因座上的特定等位基因的任何类型的探针。当核酸在溶液中特异性杂交时,例如根据Watson-Crick碱基配对原则杂交,核酸是“互补的”。当位于插入缺失区域,例如本文所述的非共线区域时,本文所述的一些标记也称为杂交标记。这是因为,根据定义,插入区域是关于无插入的植物的多态性。因此,标记仅需要指明插入缺失区域是否存在。任何合适的标记检测技术都可用于鉴定此类杂交标记,例如,SNP技术被用于本文提供的示例。
当等位基因与性状关联时,以及当存在的等位基因是期望的性状或性状形式将不出现在包含上述等位基因的植物中的指示基因时,等位基因与性状“负”相关。
“核苷酸序列”、“多核苷酸”、“核酸序列”、和“核酸片段”可互换使用,并且指作为单链或双链的RNA或DNA聚合物,任选含有合成的、非天然的或改变的核苷酸碱基。“核苷酸”是构成DNA或RNA聚合物的单体单元,它由嘌呤或嘧啶碱基、戊糖和磷酸基组成。核苷酸(通常以它们的5′-单磷酸形式存在)通过如下它们的单个字母名称来指代:“A”为腺苷酸或脱氧腺苷酸(分别相应RNA或DNA),“C”表示胞苷酸或脱氧胞苷酸,“G”表示鸟苷酸或脱氧鸟苷酸,“U”表示尿苷酸,“T”表示脱氧胸苷酸,“R”表示嘌呤(A或G),“Y”表示嘧啶(C或T),“K”表示G或T,“H”表示A或C或T,“I”表示肌苷,并且“N”表示任意核苷酸。
术语“表型”、“表型性状”或“性状”可指基因或成系列基因的可观测表达。表型对于肉眼或本领域已知的任何其他评估方式而言可以是可观测的,例如称重、计数、测量(长度、宽度、角度等)、显微法、生化分析或机电分析法。在某些情况下,表型由单个基因或基因座直接控制,即“单基因性状”或“简单遗传性状”。在不存在大量环境变化的情况下,单基因性状可在种群中分离,得到“定性”或“离散”分布,即表型归为离散类别。在其他情况下,表型是若干个基因的结果,并可视为“多基因性状”或“复杂性状”。多基因性状在种群中分离,得到“定量”或“连续”分布,即表型不能分到离散类别。单基因和多基因性状均可受到其表达所处的环境的影响,但是多基因性状倾向于具有更大的环境组分。
基因组的“物理图谱”是显示染色体DNA上可辨认的界标(包括基因、标记等)的线性顺序的图谱。然而与基因图谱相比,界标间的距离是绝对的(例如以碱基对测量的或分离的或重叠的邻接基因片段)并且不基于基因重组(所述基因重组可在不同的种群中有所变化)。
“植物”可为整个植物、其任何部分、或来源于植物的细胞或组织培养物。因此,术语“植物”可指如下的任何一种:整个植物、植物组分或器官(例如叶、茎、根等)、植物组织、种子、植物细胞、和/或它们的子代。植物细胞是从植物中获得的植物细胞或来源于从植物中所获得的细胞的培养物。
“多态性”是群体内的两个或更多个个体之间DNA的变化。多态性在种群中优选地具有至少1%的频率。可用的多态性可包括单核苷酸多态性(SNP)、简单重复序列(SSR)、或插入/缺失多态性,本文也称为“插入缺失”。
当等位基因与性状关联时,以及当存在的等位基因是期望的性状或性状形式将出现在包含上述等位基因的植物中的指示基因时,等位基因与性状“正”相关。
“概率值”或“p值”是表型的特定组合和特定标记等位基因的存在或不存在是否随机的统计学概率。因此,概率计分越低,基因座和表型相关联的可能性就越高。概率评分可受到第一基因座(通常是标记基因座)与影响该表型的基因座的邻近度以及表型效应的量级(由等位基因替换导致的表型变化)的影响。在某些方面,认为概率评分是“显著的”或“不显著的”。在一些实施方案中,认为随机分离的概率评分为0.05(p=0.05,或5%的概率)是关联的显著性指示。然而,可接受的概率可为小于50%(p=0.5)的任何概率。例如,显著概率可小于0.25、小于0.20、小于0.15、小于0.1、小于0.05、小于0.01或小于0.001。
术语“子代”指杂交产生的后代。
“子代植物”是通过两个植物间的杂交所生成的植物。
术语“数量性状基因座”或“QTL”是指在至少一种遗传背景下(例如在至少一个育种种群中),具有与数量表型性状的差异表达相关联的DNA区域。QTL的区域涵盖影响所考虑的性状的一个或多个基因或与其密切连接。
“重组近交品系”或RIL是两个亲本品系之间初始杂交的产物,随后自交以得到纯合品系。
“参考序列”或“共有序列”是用作序列比对基准的定义序列。PHM标记的参考序列通过在基因座处对多个品系测序、在序列比对程序(例如Sequencher)中比对核苷酸序列、然后获取比对的最常见核苷酸序列而获得。见于个体序列中的多态性标注于该共同序列中。参考序列通常并非任何个体DNA序列的确切拷贝,而是代表可用序列的混合体并且用于设计针对该序列内的多态性的引物和探针。
在“相斥”相连锁中,在受关注基因座上的“有利”等位基因与在邻近的标记基因座上的“不利”等位基因物理上连锁,并且两个“有利”等位基因不被一起继承(即这两个基因座彼此“异相”)。
“顶交测试”是通过将各个体(例如,选择物、自交系、克隆或子代个体)与相同的花粉亲本或“测试物(tester)”(通常是纯合品系)杂交而实施的测试。
短语“在严格条件下”指在该条件下探针或多核苷酸将与特定核酸序列杂交,杂交通常在核酸混合物中进行,但是基本上无其他序列。严格条件是序列依赖性的,并且在不同的情况中将会不同。较长序列具体地讲在较高温度下杂交。特定序列在限定离子强度、pH的情况下,严格条件通常选择比热解链温度(Tm)低约5-10℃。Tm是(在限定离子强度、pH和核酸浓度的情况下)50%与靶互补的探针平衡杂交到靶序列上(因为存在的靶序列过多,在Tm下50%的探针被平衡占用)的温度。严格条件应为如下条件:在pH7.0至8.3下盐浓度低于约1.0M钠离子,通常约0.01至1.0M钠离子浓度(或其他盐),并且对于短探针(例如10至50个核苷酸)温度为至少约30℃,而对于长探针(例如多于50个核苷酸)温度为至少约60℃。严格条件还可以通过添加去稳定剂诸如甲酰胺来实现。就选择性杂交或特异性杂交而言,阳性信号是至少两倍于背景,优选10倍于背景杂交。示例性严格杂交条件通常为:50%的甲酰胺,5x SSC,和1%SDS,在42℃孵育,或5x SSC,1%SDS,在65℃孵育,并用0.2x SSC以及0.1%SDS在65℃洗涤。对于PCR,约36℃的温度对于低严格性扩增而言是典型的,尽管退火温度可根据引物长度在约32℃和48℃之间改变。决定杂交参数的附加准则在多个参考文献中提供。
标记的“不利等位基因”是与不利植物表型共分离的标记等位基因,因此提供鉴定能从育种程序或栽培中移除的植物的有益效果。
术语“产量”指每单位面积具有商业价值的特定植物产品的生产能力。例如玉米产量一般以每季每英亩种子蒲式耳数或每季每公顷种子公吨数来测量。产量受遗传和环境因素两者的影响。“农学”、“农学性状”和“农学性能”指给定植物品种的性状(以及产生性状的遗传因子),所述性状有助于生长季过程的产量。单个农学性状包括出苗活力、营养势、胁迫耐受性、病害抗性或耐受性、除草剂抗性、发生分枝、开花、结实率、种子大小、种子密度、抗倒伏性、脱粒率等。因此产量是所有农学性状的最终结果。
序列比对和同一性百分比计算可用设计用于检测同源序列的多种比较方法来测定,这些方法包括但不限于生物信息计算包(Inc.,Madison,WI)的程序。除非另外说明,本文提供的序列的多重比对用Clustal V比对方法(Higgins和Sharp,CABIOS.5:151 153(1989))采用默认参数(GAPPENALTY=10,GAP LENGTHPENALTY=10)执行。使用CLUSTAL V方法进行蛋白质序列的逐对比对和百分比同一性计算的默认参数是KTUPLE=1、GAP PENAL TY=3、WINDOW=5、以及DIAGONALS SAVED=5。对于核酸,这些参数为KTUPLE=2、GAP PENALTY=5、WINDOW=4、以及DIAGONALSSAVED=4。在序列比对后,使用CLUSTAL V程序,通过参阅相同程序上的“序列距离”表可能获得“百分比同一性”和“趋异度”值;除非另外说明,本文提供的和申明的同一性百分比和趋异度是以该方式计算。
本文使用的标准重组DNA和分子克隆技术是本领域所熟知的并且在如下文献中有更全面的描述:Sambrook,J.、Fritsch,E.F.和Maniatis,T.,Molecular Cloning:ALaboratory Manual;Cold Spring Harbor Laboratory Press:Cold Spring Harbor,1989(下文称为“Sambrook”)。
基因作图
在很长一段时间里,人们已经认识到与特定表型例如灰叶斑病抗性相关联的特定基因座可在生物的基因组中被作图。有利的是,植物育种人员可使用分子标记通过检测标记等位基因鉴定期望的个体,所述标记等位基因显示与期望表型共分离的统计意义上显著的概率,表现为连锁不平衡。通过鉴定与受关注的性状共分离的分子标记或分子标记簇,植物育种人员能够对合适的分子标记等位基因进行选择(该过程称为标记辅助选择或MAS)从而迅速选择期望表型。
本领域熟知的多种方法可用于检测与所关注的性状例如灰叶斑病抗性性状共分离的分子标记或分子标记簇。这些方法的基本原理是检测具有显著不同平均表型的供选择基因型(或等位基因)的标记。因此,比较标记基因座之间的供选择基因型(或等位基因)之间的差异大小或差异显著性水平。推断性状基因位于最靠近一个或多个标记的位置,所述标记与基因型差异具有最大的关联性。两种用于检测所关注的性状基因座的此类方法是:1)基于种群的关联分析(即关联作图)和2)传统的连锁分析。
关联作图
了解基因组中连锁不平衡(LD)的程度和模式是研发有效关联方法以鉴定数量性状基因座(QTL)并对其作图的先决条件。连锁不平衡(LD)是指在个体的集合中等位基因的非随机关联。当在连锁基因座的等位基因中观察到LD时,其在整个染色体的特定区域内测量为LD衰减。LD程度反映了这一区域的重组史。基因组中LD衰减的平均速率可帮助预测标记的数目和密度,这些标记是进行全基因组关联研究所需要的,并提供可预期的分辨率的估计。
关联作图或LD作图旨在鉴定显著的基因型-表型关联。已将其用作在将物种诸如人类(Corder等人,(1994)“Protective effect of apolipoprotein-E type-2 allelefor late-onset Alzheimer-disease”,Nat Genet 7:180-184;Hastbacka等人,(1992)“Linkage disequilibrium mapping in isolated founder populations:diastrophicdysplasia in Finland”,Nat Genet2:204-211;Kerem等人,(1989)“Identification ofthe cystic fibrosis gene:genetic analysis”,Science 245:1073-1080)和玉米(Remington等人,(2001)“Structure of linkage disequilibrium and phenotypeassociations in the maize genome”,Proc Natl Acad Sci USA 98:11479-11484;Thornsberry等人,(2001)“Dwarf8 polymorphisms associate with variation inflowering time”,Nat Genet 28:286-289;Flint-Garcia等人综述,(2003)“Structure oflinkage disequilibrium in plants”,Annu Rev Plant Biol.54:357-374)进行远交过程中精细作图的强大工具,其中杂合子之间的重组很频繁,并导致LD快速衰减。在对物种进行近交(其中不易从基因方面检测出纯合的基因型之间的重组)的情况下,LD程度较大(即较大块的连锁标记一起遗传),这显著提高了关联作图的检测能力(Wall和Pritchard,(2003)“Haplotype blocks and linkage disequilibrium in the human genome”,Nat RevGenet 4:587-597)。
种群的重组和突变史是种群的交配习惯以及有效规模和年龄的函数。大种群规模提供增大的检测出重组的可能性,然而年龄较大种群通常与较高水平的多态性相关,这二者均导致LD衰减速率显著加快。在另一方面,较小有效种群规模,例如刚刚经历遗传瓶颈的种群倾向具有较慢的LD衰减速率,这导致更广泛的单倍型保护(Flint-Garcia等人,(2003)“Structure of linkage disequilibrium in plants”,Annu Rev Plant Biol.54:357-374)。
优良育种品系提供了关联分析的宝贵起点。关联分析在分析中(对照于仅关注在种群间等位基因分布分析类型中耐受性与抗性等位基因频率分布)使用数量表型评分(例如,对于每个玉米品系来讲,病害耐受性评分从一至九)。在适于大量优良品系的环境中通过育种程序经多年收集的详细表型性能数据的可用性为遗传标记关联作图分析提供宝贵的数据集。这为将研究与应用无缝结合做好准备,并利用了数年积累的数据集。然而,了解多态性和重组之间的关系对于研发从这些资源中有效提取最大信息的合适策略是有用的。
这种类型的关联分析既不能生成也不需要任何作图数据,更确切地说是与谱图位置无关。这种分析将植物的表型评分与不同基因座处的基因型进行比较。随后,可任选地使用任何合适的玉米图谱(例如,复合图谱)来帮助观察鉴定的QTL标记的分布,并且/或者使用先前确定的这些标记的图谱位置来观察QTL标记簇。
传统连锁分析
传统连锁分析采用同样的原理;然而,LD是用少量创始者构建种群而产生的。选择创始者以最大化结构化种群内的多态性水平,并且评估多态性位点与给定表型的共分离水平。许多统计学方法已经用于鉴定显著的标记-性状关联。一种此类方法是区间作图方法(Lander和Botstein,Genetics 121:185-199(1989),其中针对控制所关注性状的基因位于该位点的概率来测试沿基因图谱(1cM的区间)的许多位点中的每一个位点。基因型/表型数据用于计算每个测试位点的LOD评分(概率比率的对数)。当LOD评分超过阈值时,存在控制所关注性状的基因位点位于基因图谱上的该位点上的显著证据(它将位于两个特定标记基因座之间)。
本文提供了显示与灰叶斑病抗性性状具有统计意义上显著的共分离的、如由传统的连锁分析所确定的玉米标记基因座。这些基因座或附加连锁基因座的检测可用于标记辅助玉米育种程序,以得到具有灰叶斑病抗性(无论这种抗性是新赋予的还是增强的)的植物。
标记辅助玉米育种程序中的活动可包括但不限于:在新的育种种群中进行选择,以鉴定基于历史基因型和农学性状相关性,哪个种群具有有利的核酸序列的最高频率;在育种种群中的子代中选择有利的核酸序列;在亲本品系中基于对子代性能的预测进行选择;和基于有利的核酸序列的存在,将品系推进用于种质改善活动中。
QTL位置
使用传统的连锁作图分析(实施例5)鉴定出玉米染色体4和9上的QTL与灰叶斑病抗性性状相关。并且发现:QTL4A由标记bnlg1927和CPGR.00012限定;QTL9A由标记ZM_C9_124028957和ZM_C9_131517485限定;QTL9B由标记CPGR.00127和CPGR.00054限定;并且QTL9C由标记umc1675和ZM_C9_152795210限定(表5)。
染色体区间
提供了与灰叶斑病抗性性状相关联的染色体区间。本领域熟知的多种方法可用于鉴定染色体区间。此类染色体区间的边界被划为涵盖将与控制所关注的性状的基因连锁的标记。换句话说,扩展染色体区间使得位于区间内的任何标记(包括限定区间边界的末端标记)可用作灰叶斑病抗性性状的标记。表2、表3和表5列出在QTL区域QTL4A、QTL9A、QTL9B和QTL9C之内的标记,这些标记在本文中被鉴定为与灰叶斑病抗性性状相关,并连锁到控制灰叶斑病抗性的基因上。SEQ ID NO:1-28和39-46代表每一标记的参考序列。
每个区间包含至少一个QTL,此外甚至可包含一个以上的QTL。相同区间中非常接近的多个QTL可搅乱特定标记与特定QTL的关联,因为一个标记可显示与一个以上的QTL连锁。相反地,例如如果非常接近的两个标记显示与期望表型性状共分离,有时分不清楚那些标记中的每个是鉴定相同QTL还是两个不同的QTL。无论如何,完成或实施本发明所述内容不需要了解在特定区间中有多少QTL。
QTL4A区间可涵盖在本文中被鉴定为与灰叶斑病抗性性状相关联的任何标记,这些标记包括:ZM_C4_183209964、ZM_C4_183640675、ZM_C4_189294989、ZM_C4_187988553、CPGR.00012、CPGR.00015、CPGR.00086、CPGR.00090、CPGR.00016、CPGR.00038、CPGR.00098、CPGR.00102、bnlg1927和mmc0321。举例来说,QTL4A区间可由标记bnlg1927和CPGR.00012(表5)限定,这两个标记在物理图谱上间隔最大距离。位于这些区间内的任何标记均可用作针对灰叶斑病抗性的标记,并且可在本文所述的方法中用于鉴定和/或选择具有灰叶斑病抗性的玉米植物,无论与对照植物相比该抗性是新赋予的还是增强的。
QTL9A区间可涵盖在本文中被鉴定为与灰叶斑病抗性性状相关联的任何标记,这些标记包括:ZM_C9_124028957、ZM_C9_125171993、ZM_C9_125804907、ZM_C9_126185898、ZM_C9_126400936、ZM_C9_126401198、ZM_C9_127295062、ZM_C9_128412180、ZM_C9_129403817、ZM_C9_130093144、ZM_C9_131161648、ZM_C9_131381146和ZM_C9_131517485。举例来说,QTL9A区间可由标记ZM_C9_124028957和ZM_C9_131517485(表5)限定,这两个标记在物理图谱上间隔最大距离。位于这些区间内的任何标记均可用作针对灰叶斑病抗性的标记,并且可在本文所述的方法中用于鉴定和/或选择具有灰叶斑病抗性的玉米植物,无论与对照植物相比该抗性是新赋予的还是增强的。
QTL9B区间可涵盖在本文中被鉴定为与灰叶斑病抗性性状相关联的任何标记,这些标记包括:ZM_C9_139961409、ZM_C9_142658967、CPGR.00053、CPGR.00125、CPGR.00054、CPGR.00127、CPGR.00131、CPGR.00120、umc1733和bnlg1191。举例来说,QTL9B区间可由标记CPGR.00127和CPGR.00054(表5)限定,这两个标记在物理图谱上间隔最大距离。位于这些区间内的任何标记均可用作针对灰叶斑病抗性的标记,并且可在本文所述的方法中用于鉴定和/或选择具有灰叶斑病抗性的玉米植物,无论与对照植物相比该抗性是新赋予的还是增强的。
QTL9C区间可涵盖在本文中被鉴定为与灰叶斑病抗性性状相关联的任何标记,这些标记包括:ZM_C9_151296063、ZM_C9_151687245、ZM_C9_152795210和umc1675。举例来说,QTL9C区间可由标记umc1675和ZM_C9_152795210(表5)限定,这两个标记在物理图谱上间隔最大距离。位于这些区间内的任何标记均可用作针对灰叶斑病抗性的标记,并且可在本文所述的方法中用于鉴定和/或选择具有灰叶斑病抗性的玉米植物,无论与对照植物相比该抗性是新赋予的还是增强的。
染色体区间也可通过与QTL标记连锁(表现出连锁不平衡)的标记限定,r2是关联性研究中连锁不平衡(LD)的常见量度。如果,例如,本文所公开的标记基因座与另一个紧邻(即“连锁的”)的标记基因座之间的LD的r2值大于1/3(Ardlie等人,Nature ReviewsGenetics 3:299-309(2002)),则这两个基因座彼此连锁不平衡。
标记和连锁的关系
连锁的常见量度是性状共分离的频率。这可以共分离百分比(重组频率)表示,或以厘摩(cM)表示。cM是基因重组频率的量度单位。1cM等于由于在一代中的交换导致的在一个基因座上的性状将与在另一个基因座上的性状分离的概率为1%(意味着性状在99%的情况下共分离)。因为染色体距离与性状间交换事件的频率大约成比例,有与重组频率关联的近似物理距离。
标记基因座本身是性状,并且在分离期间能够通过跟踪标记基因座、根据标准连锁分析进行评估。因此,1cM等于标记基因座经过单代杂交而将与另一个基因座分离的1%的概率。
标记距离控制所关注性状的基因越近,则标记作为期望性状的指示越有效和有利。紧密连锁的基因座显示约10%或更低,优选约9%或更低,更优选约8%或更低,更优选约7%或更低,更优选约6%或更低,更优选约5%或更低,更优选约4%或更低,更优选约3%或更低,更优选约2%或更低的基因座间交换频率。在高度优选的实施方案中,相关基因座(例如标记基因座和靶基因座)显示约1%或更低的重组频率,例如约0.75%或更低,更优选地约0.5%或更低,或更优选地约0.25%或更低的重组频率。因此,所述基因座分开距离为约10cM、9cM、8cM、7cM、6cM、5cM、4cM、3cM、2cM、1cM、0.75cM、0.5cM或0.25cM或更低。换句话说,位于相同染色体上,并且它们间的距离使得两个基因座间的重组发生频率小于10%(例如约9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.75%、0.5%、0.25%、或更低)的两个基因座称为彼此“邻近”。
尽管特定的标记等位基因可与灰叶斑病抗性性状共分离,但重要的是注意所述标记基因座不一定负责所述灰叶斑病抗性表型的表达。例如,不需要标记多核苷酸序列是负责灰叶斑病抗性表型的基因的一部分(例如,是基因开放阅读框的部分)。特定标记等位基因与灰叶斑病抗性性状的关联,是由于在等位基因从中起源的祖先玉米品系中,标记等位基因和等位基因之间的最初“相引”连锁相。最后通过反复重组,标记和基因座间的交换事件能够改变这种取向。正是因为这个原因,有利标记等位基因可根据存在于具有灰叶斑病抗性的亲本中的连锁相发生改变,所述亲本用于制备分离种群。这不改变可使用标记监控表型分离的事实。它仅仅改变在给定分离种群中认为哪个标记等位基因是有利的。
本文所述的方法包括检测与灰叶斑病抗性相关联的一个或多个标记等位基因在玉米植物中的存在,然后鉴定和/或选择在这些标记基因座具有有利的等位基因的玉米植物。表2、表3和表5中所列的标记在本文中已被鉴定为与灰叶斑病抗性性状相关联并从而能够被用于预测玉米植物中的灰叶斑病抗性。表2、表3和表5中的任何标记50cM、40cM、30cM、20cM、15cM、10cM、9cM、8cM、7cM、6cM、5cM、4cM、3cM、2cM、1cM、0.75cM、0.5cM或0.25cM(基于单次减数分裂的基因图谱)以内的任何标记也能够被用于预测玉米植物中的灰叶斑病抗性。
标记辅助选择
分子标记可用于多种植物育种应用(如参见Staub等人,(1996)Hortscience 31∶729-741;Tanksley(1983)Plant Molecular Biology Reporter.1∶3-8)。所关注的主要领域之一是使用标记辅助选择(MAS)增加回交和基因渗入的效率。展示出与影响期望表型性状的基因座连锁的分子标记提供了在植物种群中选择性状的有用工具。当所述表型难以测定时尤其如此。由于DNA标记测定比田间表型分析更省力并且占用的物理空间更小,可测定更大的种群,增加了发现具有从供体品系移动至受体品系的靶片段的重组体的概率。连锁越紧密,标记越有用,这是因为重组不太可能发生于标记和引起性状的基因之间,所述重组可导致假阳性。由于需要双重组事件,侧接标记减少了假阳性选择发生的概率。理想情况是基因本身具有标记,使得标记和基因之间的重组不能发生。此类标记称为“完美标记”。
当基因通过MAS渗入时,不仅引入了基因而且引入了侧接区域(Gepts.(2002).CropSci;42:1780-1790)。这称为“连锁累赘”。在供体植物与受体植物极不相关的情况下,这些侧接区域携带可编码农学上不良性状的附加基因。即便在与优良玉米品系回交多个周期后,该“连锁累赘”也可导致产量减少或其他负面农学特性。这有时也称为“产量累赘”。侧接区域的大小可通过附加的回交而减小,虽然这并不总是成功的,因为育种人员不能控制该区域或重组断点的大小(Young等人,(1998)Genetics 120:579-585)。在经典育种中,通常只是单凭偶然因素选取有助于减小供体片段大小的重组(Tanksley等人,(1989).Biotechnology 7:257-264)。即使在此类回交次数达20次后,可预期找到的仍与所选基因连锁的供体染色体还是具有相当大的片段。然而如果使用标记的话,就可能选取那些在所关注的基因附近经历了重组的稀有个体。在150个回交植物中,至少一个植物经历交换有95%的概率,所述交换在基因的1cM(基于单次减数分裂图距)内进行。标记使得能够明确鉴定这些个体。对于300个植物的一次附加回交,在基因另一侧的1cM单次减数分裂图距内有95%的交换概率,从而产生在基于单次减数分裂图距小于2cM的靶基因附近的片段。使用标记,这能够在两代内实现,而没有标记将需要平均100代(参见Tanksley等人,同上文)。当基因的确切位置已知时,围绕基因的侧接标记可用于选择不同的种群大小中的重组。例如,在较小的种群大小中,可预期重组距离所述基因较远,因此需要更远侧的侧接标记来检测重组。
包含增强密度的公开玉米标记的玉米基因组整合连锁图谱的可用性促进了玉米基因作图和MAS。参见如IBM2Neighbors图谱,该图谱可在MaizeGDB网站上在线获得。
具体实施MAS的关键部分是:(i)限定种群,在该种群中将确定标记-性状关联,该种群可以是分离种群、或随机或结构化种群;(ii)监控相对于性状的多态性标记的分离或关联,并且使用统计方法确定连锁或关联;(iii)基于统计分析的结果限定一组所期望的标记,以及(iv)将该信息用于和/或外推出当前组育种种质,使基于标记的选择决定得以作出。本发明所述的标记也可用于标记辅助选择规程中。
SSR能够被定义为具有6bp或更小的长度的相对短的串联重复DNA(Tautz(1989)Nucleic Acid Research 17:6463-6471;Wang等人,(1994)Theoretical and AppliedGenetics,88:1-6)。多态性由于重复单元数量的变化而增加,这种变化很可能是由DNA复制过程中的滑移导致的(Levinson和Gutman,(1987)Mol Biol Evol 4:203-221)。重复长度的变化可通过根据保守的非重复侧接区域设计PCR引物来检测(Weber和May(1989)Am J HumGenet.44:388-396)。SSR非常适于作图和MAS,因为它们是多等位基因的、共显性的、可再现的,并且适合高通量自动化(Rafalski等人,(1996)“Generating and using DNA markersin plants.”,发表于:Non-mammalian genomic analysis:a practical guide.Academicpress,第75-135页)。
能够生成多种类型的SSR标记,并且通过扩增产物的凝胶电泳能够获得SSR谱。标记基因型的评分基于扩增片段的大小。由位于Saint-Jean-sur-Richelieu,Quebec,Canada的DNA Landmarks依据合同规定向公众提供玉米的SSR服务。
也可生成各种类型的片段长度多态性(FLP)标记。最常见地,扩增引物用于生成片段长度多态性。此类FLP标记在很多方面类似于SSR标记,不同的是由引物扩增的区域通常不是高度重复区域。通常由于插入或缺失,扩增区域或扩增子在种质间还具有足够的可变性,使得由扩增引物产生的片段能够在多态性个体中区分开,并且已知此类插入缺失常常发生于玉米中(Bhattramakki等人,(2002).Plant Mol Biol 48,539-547;Rafalski(2002b),同上文)。
SNP标记检测单碱基对核苷酸取代。在所有分子标记类型当中,SNP是最多的,因此具有提供最高基因图谱分辨率的能力(Bhattramakki等人,2002 Plant MolecularBiology 48∶539-547)。SNP可在甚至比SSR更高的通量水平上进行检测,即以所谓的“超高通量”模式进行检测,因为它们不需要大量DNA,并且可直接进行自动化检测。SNP也具有成为相对低成本系统的前景。这三个因素一起使得SNP对在MAS中的应用具有高度吸引力。对于SNP基因分型,有多种方法可用,包括但不限于杂交、引物延伸、寡核苷酸连接、核酸酶切割、微测序和编码微球。此类方法综述于:Gut(2001)Hum Mutat 17,第475-492页;Shi(2001)Clin Chem 47,第164-172页;Kwok(2000)Pharmacogenomics 1,第95-100页;以及Bhattramakki和Rafalski(2001)“Discovery and application of single nucleotidepolymorphism markers in plants.”,发表于:R.J.Henry编辑,Plant Genotyping:TheDNA Fingerprinting of Plants,CABI Publishing,Wallingford。多种可商购获得的技术利用这些方法和其他方法检查SNP,包括Masscode.TM.(Qiagen)、(ThirdWave Technologies)和Invader(Applied Biosystems)、(Applied Biosystems)以及(Illumina)。
在序列内或穿过连锁序列的许多SNP可一起用于描述任何特定基因型的单倍型(Ching等人,(2002)BMC Genet.3:第19页;Gupta等人,2001;Rafalski(2002b),PlantScience 162:329-333)。单倍型能够比单个SNP更具信息,并且更能够描述任何特定的基因型。例如,对于具有灰叶斑病抗性的特定品系或品种,单个SNP可以是等位基因“T”,但等位基因“T”可能在被用作回交亲本的玉米育种种群中也存在。在这种情况下,单倍型例如在连锁SNP标记上的等位基因组合可提供较多的信息。一旦已经将唯一的单倍型分配给供体染色体区域,该单倍型即可用于种群或其任何亚群以确定是否个体具有特定基因。参见例如WO2003054229。使用本领域普通技术人员已知的那些自动化高通量标记检测平台使得这一方法高效和有效。
除了如上所述的SSR和SNP以外,其他类型的分子标记也广泛使用,包括但不限于表达序列标签(EST)、来源于EST序列的SSR标记、随机扩增多态性DNA(RAPD)、和其他基于核酸的标记。
在一些情况下,同功酶特征图和连锁的形态学特征也可间接用作标记。尽管它们不直接检测DNA差异,它们通常也受特定的遗传差异影响。然而,检测DNA变异的标记远远多于同功酶或形态学标记并且更具多态性(Tanksley(1983)Plant Molecular BiologyReporter1∶3-8)。
序列比对或重叠群也可用于查找本文列出的特定标记的上游或下游序列。然后,靠近本文所述的标记的这些新序列被用于发现和开发功能上等同的标记。例如将不同的物理和/或基因图谱进行比对以定位等同标记,所述标记不在所述公开中描述,但是位于相似区域内。这些图谱可在玉米物种中,或者甚至包括已经与玉米进行了遗传上或物理上的比对的其他物种,如大米、小麦、大麦、或高粱。
一般来讲,MAS使用的多态性标记是经鉴定具有与性状例如灰叶斑病抗性性状共分离的显著概率的那些多态性标记。推测此类标记在图谱上接近产生植物灰叶斑病抗性表型的一个或多个基因,并且认为此类标记是期望性状的指示、或标记。测试植物是否在标记中存在期望的等位基因,并且期望在一个或多个基因座上包含期望基因型的植物将期望基因型与期望表型一起转移到它们的子代。因此,通过检测一个或多个标记等位基因,能够选择具有灰叶斑病抗性的植物,此外,来源于这些植物的子代植物也能够被选择。如此,获得了在给定的染色体区域包含所期望的基因型(即,与灰叶斑病抗性相关联的基因型)的植物,然后将其与其他植物杂交。然后,将利用一个或多个标记对这一杂交的子代进行基因型评估,并且在给定的染色体区域具有相同基因型的子代植物随后将被选择为具有灰叶斑病抗性。
通过连锁作图鉴定这些标记与灰叶斑病抗性性状相关。与灰叶斑病抗性性状相关的SSR标记示于表3中,它们为公开标记。SEQ ID NO:29-38代表SSR标记的引物序列。与灰叶斑病抗性性状相关的SNP标记提供于表2中。SEQ ID NO:1-28和39-46代表SNP标记的参考序列。鉴定SNP在标记参考序列中的位置(表2)。
这些标记可单独地或以组合方式用于选择与新赋予或增强的灰叶斑病抗性相关的有利的QTL等位基因,或者用于反选与灰叶斑病易感性相关的不利的QTL等位基因。表2和表3中被鉴定为与GLS抗性共分离的标记等位基因可用于鉴定和选择具有新赋予的或增强的灰叶斑病抗性的玉米植物。另选地,表2和表3中被鉴定为与GLS易感性共分离的标记等位基因可用于鉴定和反选易感GLS的植物。举例来说,在后一种情况下,等位基因可在育种过程中出于排他性目的用于鉴定与抗性负相关的等位基因,以便从后续几轮育种中除去易感植物。
SNP可单独地或以组合方式(即,SNP单倍型)用于选择与灰叶斑病抗性相关的有利的QTL等位基因。
例如,在QTL4A的SNP单倍型可包含:位于ZM_C4_183640675的“C”、位于ZM_C4_187988553的“C”以及位于ZM_C4_189294989的“C”。在QTL9A的SNP单倍型可包含:位于ZM_C4125804907的“T”、位于ZM_C9_126185898的“G”、位于ZM_C9_126400936的“A”以及位于ZM_C9_126401198的“T”。在QTL9B的SNP单倍型可包含:位于ZM_C9_139961409的“G”和位于ZM_C9_142658967的“C”。在QTL9C的SNP单倍型可包含:位于ZM_C9_151296063的“G”、位于ZM_C9_151687245的“C”以及位于ZM_C9_152795210的“T”。
技术人员将预期在本文鉴定的标记内和它们周围的标记基因座可能存在附加的多态性位点,其中一个或多个多态性位点处于与所述单倍型中的一个或多个多态性位点处的等位基因的连锁不平衡(LD)中,并从而能够被用于标记辅助选择程序中,以使所关注的QTL等位基因种质渗入。不同多态性位点上的两个特定等位基因,在其中一个位点上所述等位基因的存在倾向于推测在相同染色体上的另一位点上存在等位基因的情况下,所述等位基因被称为处于LD(Stevens,Mol.Diag.4:309-17(1999))。标记基因座可位于灰叶斑病抗性性状QTL的10cM、5cM、2cM或1cM(在基于单次减数分裂的基因图谱上)之内。
技术人员将理解等位基因频率(进而单倍型频率)可因种质库不同而不同。种质库由于成熟期差异、杂种优势群、地理分布等等而不同。因此,SNP和其他多态性可能在一些种质库中无法提供信息。
植物组成
通过任何上文所述的方法鉴定和/或选择的玉米植物也是所关注的。
种子处理剂
为了保护和增强产量和性状技术,种子处理剂选项能够提供附加的耕种计划灵活性和对昆虫、杂草和病害的成本效益的控制,从而进一步强化本文描述的主题。能够用包含化学或生物除草剂、除草剂安全剂、杀虫剂、杀真菌剂、发芽抑制剂和增强剂、营养物质、植物生长调节剂和激活剂、杀菌剂、杀线虫剂、杀鸟剂和/或杀软体动物剂的组合的组合物处理种子材料,通常为表面处理。这些化合物通常与制剂领域通常采用的另外的载体、表面活性剂或应用促进性助剂一起被配制。可通过用液体制剂浸渍繁殖材料或通过用混合的湿的或干燥的制剂涂覆来施加涂层。下列文献中提供了可用作种子处理剂的多种类型的化合物的示例:The Pesticide Manual:A World Compendium,C.D.S.Tomlin编辑,the BritishCrop Production Council出版,该文献以引用方式并入本文。
可用于作物种子的一些种子处理剂包括但不限于,一种或多种脱落酸、阿拉酸式苯-S-甲基、阿维菌素、氨基三唑、阿扎康唑、固氮螺菌属、印楝素、嘧菌酯、芽孢杆菌属菌种(包括蜡状芽孢杆菌(cereus)、坚强芽孢杆菌(fimus)、巨大芽孢杆菌(megaterium)、短小芽孢杆菌(pumilis)、球形芽孢杆菌(sphaericus)、枯草芽孢杆菌(subtilis)和/或苏云金芽孢杆菌(thuringiensis)中的一种或多种)、慢生根瘤菌属菌种(包括betae、canariense、埃氏慢生根瘤菌(elkanii)、西表岛慢生根瘤菌(iriomotense)、大豆慢生根瘤菌(japonicum)、辽宁慢生根瘤菌(liaoningense)、pachyrhizi和/或圆明慢生根瘤菌(yuanmingense)中的一种或多种的)、克菌丹、萎锈灵、脱乙酰壳多糖、可尼丁、铜、氰虫酰胺、苯醚甲环唑、土菌灵、氟虫腈、咯菌腈、氟喹唑、解草胺、氟草肟、敏蛋白、抑霉唑、吡虫啉、种菌唑、异黄酮类、脂-壳寡糖、代森锰锌、锰、代森锰、精甲霜灵、甲霜灵、叶菌唑、PCNB、戊苯吡菌胺、青霉菌、吡噻菌胺、氯菊酯、啶氧菌酯、丙硫菌唑、唑菌胺酯、氯虫酰胺、S-异丙甲草胺、皂素、氟唑环菌胺、TCMTB、戊唑醇、噻菌灵、噻虫嗪、硫双灭多威(thiocarb)、福美双、甲基立枯磷、三唑醇、木霉属、肟菌酯、灭菌唑和/或锌。PCNB种子涂层是指EPA注册号00293500419,包含五氯硝基苯和氯唑灵。TCMTB是指2-(硫氰酸基甲硫基)苯并噻唑。
可测试产生具有特定性状(诸如灰叶斑病抗性)的植物的种子,以确定哪个种子处理剂选项和应用率可弥补这类植物的不足以便增加产量。例如,具有良好的产量潜能但是为丝黑穗病易感的植物可受益于提供对丝黑穗病的防护的种子处理剂的使用,具有良好的产量潜能但是为胞囊线虫易感的植物可受益于提供对胞囊线虫的防护的种子处理剂的使用,诸如此类。此外,由种子处理剂的正确使用造成的良好的根建立和早期出苗可使得在与种子处理剂结合时包含特定性状的一个或多个植物更有效地利用氮、抵御干旱的能力更佳、以及产量潜力总体增加。
实施例
本公开将在下面的实施例中进一步说明,其中份数和百分比是以重量计并且度数是摄氏度,除非另外说明。应该理解,尽管这些实施例说明了本公开的实施例,但仅是以例证的方式给出的。根据以上讨论和这些实施例,本领域技术人员可确定本公开的必要特征,并且在不脱离本公开的实质和范围的情况下,可对本公开作出各种变化和修改以使其适合于各种应用和条件。因此,除了本文所示和描述的那些之外,根据前文所述,本公开的各种修改形式对本领域的技术人员来说将是显而易见的。此类修改形式也旨在涵盖于所附权利要求书的范围内。
实施例1
产生并评估分离种群
将具有有利的GLS抗性表型的玉米品系XR411和玉米品系JS891杂交,得到F1子代植物,然后该子代植物进行自交,得到F2子代。接着每个F2子代植物进行自交,并通过另外至少四代的单子传代过程,得到重组近交品系(RIL)种群。
实施例2
玉米植物的GLS评估
采用1至9范围内的数值评分来评估实施例1中得到的重组近交品系(RIL)种群的GLS抗性。评分标准如下:1=叶样品上无GLS病害症状;3=下部叶片上有GLS病斑,而穗以上的叶片上无病斑;5=多数叶片上有GLS病斑,并且一些下部叶片枯萎;7=全部叶片在穗以上有多处GLS病斑,并且下部叶片枯萎;以及9=由于合并的GLS病斑,几乎所有叶片均枯萎。图1示出对玉米RIL种群(XR411×JS891)的田地评估,并使用整个玉米植物1-9病害评分标准来示出GLS抗性RIL(LHS,低评分)至易感RIL(RHS,高评分)的范围。
实施例3
重组近交品系(RIL)的基因分型
从每个RIL子代植物上收集叶样品,并使用本领域熟知的方法提取基因组DNA。
采用Infinium测定法,使用SNP50微珠芯片进行SNP标记分析,以得到玉米种群中每个单独的RIL在整个玉米基因组上多于50,000个SNP的SNP标记数据(Ganal等人,(2011)PloS One 6(12)e28334)。针对每一RIL得到总共560个SNP标记的数据,然后将这些数据用于构建基因图谱。
实施例4
基因连锁图谱的构建
使用由重组近交品系(RIL)种群的SNP遗传分子标记所获得的数据来构建基因连锁图谱,并使用JoinMap(Van Ooijen(2006)JoinMap 4,Software for the calculationof genetic linkage maps in experimental populations.Kyazma B.V.,Wageningen,Netherlands)进行回归作图。采用本领域熟知的方法,总共使用560个标记来构建基因连锁图谱,并且在基因连锁图谱上相邻标记间的大多数间距小于10cM(厘摩)。
实施例5
标记-性状关联分析(QTL作图)
使用复合区间作图方法(CIM)来检测与GLS抗性相关的标记基因座。使用QTL作图分析来确定哪个多态性标记显示与抗性表型共分离的统计学可能性。
对于每个田地试验,基于包含560个标记的基因图谱,并应用Windows QTLCartographer2.5_011(Wang S.等人,2012.Windows QTL Cartographer 2.5.Departmentof Statistics,North Carolina State University,Raleigh,NC)中的复合区间作图(CIM)实用程序来鉴定针对重组近交品系(RIL)种群中GLS抗性的QTL,使用参数如下:标准模型6,窗口大小为10cM并且步行速度为1cM。同时进行正向和反向回归分析。使用统计显著性LOD(优势对数)评分阈值来表明QTL的存在。与特定染色体上无分离QTL相比,LOD评分为QTL的存在提供了证据强度的量度,因此,较大的LOD评分对应于QTL存在的更有力证据。在每个区间内计算表型差异和在基因型组(XR411(基因型A)或JS891(基因型B))之间的特定基因座上遗传差异的LOD评分(LOD=-log10(H0/H1)),其中H0假设各组之间无差异(无QTL分离),并且H1假设各组之间有差异(有QTL分离)。对于每个田地试验,在5%的全基因组显著性水平下进行1000次排列,获得LOD评分阈值(Doerge RW和Churchill GA.1996.Genetics142:285-294)。
基因型组以根据CIM算法估计每个10cM区间是否来源于XR411(基因型A)或JS891(基因型B)为基础。高度显著的QTL的极端示例为这样的10cM区间:在该区间内具有XR411等位基因的所有RIL具有低GLS评分(例如,2至4),在该区间内具有JS891等位基因的所有RIL具有高GLS评分(例如,5至8)。这表明在基因组DNA上的此区间位置处存在来源于XR411的抗性QTL。比起“单标记”分析,CIM将更复杂的算法应用于标记-性状关联,因为CIM考虑了侧接标记和其他基因组区域的影响。QTL的位置由其1-LOD和2-LOD支持区间限定,这两个支持区间分别对应于95%和99%置信区间。采用如先前所述的Windows QTL Cartographer中的多区间作图(MIM)实用程序评估QTL之间的上位相互作用(Balint-Kurti PJ等人,2006.Phytopathology 96:1067-1071)。
从来自田地试验的GLS数据中鉴定出四个有关GLS抗性的QTL(表1)。这些QTL基于它们定位到基因图谱上的染色体来命名,即QTL4A、QTL9A、QTL9B和QTL9C。
表1:在XR411×JS891 RIL种群中鉴定的有关GLS抗性的QTL
a.性状(田地试验)名称。
b.峰标记是指基因图谱上最靠近QTL峰的标记。
c.以cM计的、限定QTL的1-LOD区间的范围。
d.以cM计的、限定QTL的2-LOD区间的范围。
e.在QTL峰位置处的优势对数(LOD)值。
f.通过QTL阐释的表型方差(表示为百分比)。
g.QTL的累加效应。就GLS病害评分而言,这是基于所采用的一至九评分标准。正值表示有关抗性的等位基因来源于JS891。
h.与增强的GLS抗性相关的亲本等位基因。
i.QTL名称。QTL名称为QTL4A、QTL9A、QTL9B或QTL9C。
实施例6
通过RNA测序鉴定GLS QTL区域中另外的SNP
进行RNA测序来鉴定GLS QTL区域中另外的SNP,这些SNP可用于标记辅助育种和QTL的精细作图中。采用本领域已知的方法(例如,Hansey等人,2012.PLoS One 7(3):e33071),对两个亲本品系(或在QTL基因组区域中显示不同亲本来源的RIL对)进行RNA测序。对从受尾孢菌属菌种感染的玉米植物上收集的叶片材料进行RNA提取,随后进行RNA测序。使用可公开获得的玉米近交品系B73基因组序列选择位于QTL区域的侧接标记之间的“QTL区域基因”,然后将RNA测序读段定位到每一亲本的QTL区域基因上来鉴定在亲本XR411和JS891之间具有多态性的SNP。将SNP标记转换为适合用Golden Gate 96 SNP测定法进行高通量分析。使用96 SNP测定法分析种群中所有的RIL,并进行基因连锁作图来确定SNP是否定位到期望的QTL区域。表2中所列的SNP代表另外的可用于选择有利QTL等位基因(即,与增强的或新赋予的GLS抗性相关的QTL等位基因)的标记基因座。
表2:在XR411×JS891 RIL种群中鉴定的与GLS抗性QTL相关的SNP标记
实施例7
鉴定GLS QTL区域中的SSR标记
为了鉴定GLS QTL区域中的SSR标记,采用本领域已知的方法(Taramino和Tingey,1996.Genome 39:277-287),对从玉米种群的每个单独的RIL上提取的DNA进行SSR标记分析。使用本领域已知的生物信息学方法,基于它们在GLS抗性QTL的侧接SNP标记之间的位置选择SSR标记。用于SSR分析的PCR引物获自可公开获得的玉米遗传学与基因组学数据库。尽管所述引物获自此数据库,但可使用任何合适的方法来设计其他合适的引物。这些引物产生长度为至少50碱基对的扩增PCR产物或标记基因座或标记基因座(标记)的一部分。使用所选SSR标记分析玉米RIL种群中的各植物。将定位到GLS抗性QTL区域的SSR标记添加到可用于后续针对GLS抗性进行的标记辅助育种中的标记基因座列表中,并列于表3中。
在QTL区域中检测标记(示于表2和表3中)可用于标记辅助的玉米育种程序中,从而培育出携带一个或多个有利的QTL等位基因(即与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的QTL等位基因,即QTL4A、QTL9A、QTL9B和/或QTL9C)的玉米植物。
表3:可用于鉴定包含GLS抗性QTL4或QTL9的植物,或者用于反选这些QTL的GLS易 感性等位基因的SSR标记。
实施例8
向另一个玉米背景渗入GLS抗性QTL等位基因
为了将GLS抗性QTL等位基因引入到另一个玉米近交品系中,将包含有利的QTL等位基因的供体品系与该近交品系(例如,B73)进行杂交。为了确定近交品系中有利的QTL等位基因的存在,标记(诸如但不限于表2和表3中所示的SNP和/或SSR标记)可用于进行子代植物的初始筛选。这些标记将确定近交品系中有利的QTL等位基因的存在。在进一步的杂交中,标记分析可用于选择含有利的QTL等位基因的子代玉米品系。
举例来说,将QTL4A处的有利等位基因渗入到B73和Mo17背景中。通过前述标记确认了有利的QTL等位基因存在,经计算,两种近交品系中的供体背景%均很低。含有利QTL等位基因的近交品系在田地中与不含有利QTL等位基因的近交对照品系一起生长,评估所有品系中GLS病害的水平。两组含有利QTL等位基因的近交品系(B73+QTL和Mo17+QTL)显示比其对照品系(分别为B73和Mo17)显著更低的GLS病害水平(表4)。GLS病害水平表示为病害进展曲线下的平均面积(AUDPC),这是病害严重程度随时间变化的有用定量量度。
表4:渗入有利QTL4A等位基因的B73和Mo17近交品系的GLS病害评分,表示为病害 进展曲线下的平均面积(AUDPC)
背景 平均AUDPC 标准偏差 与对照显著不同*
B73对照 206.00 ±11.76 不适用
B73+QTL 165.70 ±10.42
Mo17对照 126.30 ±7.29 不适用
Mo17+QTL 98.00 ±9.00
*显著性基于学生t检验(P<0.01)。
实施例9
QTL区间的表征和单倍型鉴定
确定表2和表3中所列标记的当前物理图谱位置,以便按顺序放置这些标记,并限定QTL区间的端点。表5提供了这些标记以及它们在B73参考图谱上的位置。因此,QTL4A可由标记bnlg1927和CPGR.00012限定,并包括标记bnlg1927和CPGR.00012;QTL9A可由标记ZM_C9_124028957和ZM_C9_131517485限定,并包括标记ZM_C9_124028957和ZM_C9_131517485;QTL9B可由标记CPGR.00127和CPGR.00054限定,并包括标记CPGR.00127和CPGR.00054;并且QTL9C可由标记umc1675和ZM_C9_152795210限定,并包括标记umc1675和ZM_C9_152795210。
表5:标记以及它们在B73参考基因组上的当前位置
在每个QTL区间中,在每个测试中具有最高LOD评分的标记能够鉴定有利的单倍型(即与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的单倍型)。在QTL4A的有利的单倍型包含位于ZM_C4_183640675的“C”、位于ZM_C4_187988553的“C”以及位于ZM_C4_189294989的“C”。在QTL9A的有利的单倍型包含位于ZM_C9_125804907的“T”、位于ZM_C9_126185898的“G”、位于ZM_C9_126400936的“A”以及位于ZM_C9_126401198的“T”。在QTL9B的有利的单倍型包含位于ZM_C9_139961409的“G”和位于ZM_C9_142658967的“C”;在QTL9C的有利的单倍型包含位于ZM_C9_151296063的“G”、位于ZM_C9_151687245的“C”以及位于ZM_C9_152795210的“T”。

Claims (22)

1.一种鉴定和/或选择显示新赋予的或增强的灰叶斑病抗性的玉米植物的方法,所述灰叶斑病由尾孢菌属菌种(Cercospora spp.)引起,其中所述方法包括:
a.在所述玉米植物的DNA中检测标记物基因座的至少一个等位基因的存在,其中所述标记物基因座位于QTL4A、QTL9A、QTL9B或QTL9C之内,并且所述等位基因与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关;以及
b.选择具有与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的所述等位基因的所述玉米植物。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述灰叶斑病是由玉米尾孢菌(Cercosporazeina)引起的。
3.根据权利要求1所述的方法,其中QTL4A由标记物bnlg1927和CPGR.00012限定,并包括标记物bnlg1927和CPGR.00012。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述标记物基因座的所述至少一个等位基因与下列中的一个或多个相关:
a.当用具有SEQ ID NO:29和30的引物扩增时,大小为192bp的产物;
b.位于ZM_C4_183209964的“A”;
c.位于ZM_C4_183640675的“C”;
d.位于ZM_C4_189294989的“C”;
e.位于ZM_C4_187988553的“C”;
f.位于CPGR.00012的“C”;
g.位于CPGR.00015的“C”;
h.位于CPGR.00086的“A”;
i.位于CPGR.00090的“T”;
i.位于CPGR.00016的“C”;
k.位于CPGR.00038的“G”;
l.位于CPGR.00098的“G”;
m.当用具有SEQ ID NO:31和32的引物扩增时,大小为123bp的产物;以及
n.位于CPGR.00102的“G”。
5.根据权利要求1所述的方法,其中QTL9A由标记物ZM_C9_124028957和ZM_C9_131517485限定,并包括标记物ZM_C9_124028957和ZM_C9_131517485。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述标记物基因座的所述至少一个等位基因与下列中的一个或多个相关:
a.位于ZM_C9_124028957的“C”;
b.位于ZM_C9_125171993的“T”;
c.位于ZM_C9_125804907的“T”;
d.位于ZM_C9_126185898的“G”;
e.位于ZM_C9_126400936的“A”;
f.位于ZM_C9_126401198的“T”;
g.位于ZM_C9_127295062的“C”;
h.位于ZM_C9_131381146的“C”;
i.位于ZM_C9_131517485的“T”;
j.位于ZM_C9_130093144的“G”;
k.位于ZM_C9_128412180的“A”;
l.位于ZM_C9_131161648的“C”;以及
m.位于ZM_C9_129403817的“G”。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述QTL9B由标记物CPGR.00127和CPGR.00054限定,并包括标记物CPGR.00127和CPGR.00054。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述标记物基因座的所述至少一个等位基因与下列中的一个或多个相关:
a.位于ZM_C9_139961409的“G”;
b.位于ZM_C9_142658967的“C”;
c.位于CPGR.00053的“C”;
d.位于CPGR.00125的“A”;
e.位于CPGR.00054的“T”;
f.位于CPGR.00127的“C”;
g.位于CPGR.00131的“A”;
h.位于CPGR.00120的“A”;
i.当用具有SEQ ID NO:35和36的引物扩增时,大小为216bp的产物;以及
j.当用具有SEQ ID NO:33和34的引物扩增时,大小为78bp的产物。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述QTL9C由标记物umc1675和ZM_C9_152795210限定,并包括标记物umc1675和ZM_C9_152795210。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述标记物基因座的所述至少一个等位基因与下列中的一个或多个相关:
a.当用具有SEQ ID NO:37和38的引物扩增时,大小为155bp的产物;
b.位于ZM_C9_151296063的“G”;
c.位于ZM_C9_151687245的“C”;以及
d.位于ZM_C9_152795210的“T”。
11.一种向玉米植物渗入与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的QTL等位基因的方法,所述灰叶斑病由尾孢菌属菌种引起,所述方法包括:
a.使包含与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的QTL等位基因的第一玉米植物与第二玉米植物杂交,以获得子代植物的种群;
b.使用位于下列任一基因片段的10cM之内的至少一个标记物筛选所述子代植物:
i.ZM_C4_183209964;
ii.ZM_C4_183640675;
iii.ZM_C4_189294989;
iv.ZM_C4_187988553;
v.ZM_C9_124028957;
vi.ZM_C9_125171993;
vii.ZM_C9_125804907;
viii.ZM_C9_126185898;
ix.ZM_C9_126400936;
x.ZM_C9_126401198;
xi.ZM_C9_127295062;
xii.ZM_C9_131381146;
xiii.ZM_C9_131517485;
xiv.ZM_C9_130093144;
xv.ZM_C9_128412180;
xvi.ZM_C9_131161648;
xvii.ZM_C9_129403817;
xviii.ZM_C9_139961409;
xix.ZM_C9_142658967;
xx.ZM_C9_151296063;
xxi.ZM_C9_151687245;
xxii.ZM_C9_152795210;
xxiii.CPGR.00012;
xxiv.CPGR.00015;
xxv.CPGR.00086;
xxvi.CPGR.00090;
xxvii.CPGR.00016;
xxviii.CPGR.00038;
xxix.CPGR.00098;
xxx.CPGR.00102;
xxxi.CPGR.00053;
xxxii.CPGR.00125;
xxxiii.CPGR.00054;
xxxiv.CPGR.00127;
xxxv.CPGR.00131;
xxxvi.CPGR.00120;
xxxvii.bnlg1927;
xxxviii.mmc0321;
xxxix.umc1733;
xl.bnlg1191;以及
xli.umc1675;其中所述标记物包含与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的等位基因;以及
c.确定所述子代植物是否包含与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的所述QTL等位基因。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述灰叶斑病是由玉米尾孢菌引起的。
13.一种鉴定包含标记物基因座的至少一个等位基因的玉米植物的方法,所述至少一个等位基因与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关,所述灰叶斑病由尾孢菌属菌种引起,其中所述方法包括:
a.使用至少一个标记物对至少一个玉米植物进行基因分型,其中所述标记物连锁到以下成员:
i.ZM_C4_183209964;
ii.ZM_C4_183640675;
iii.ZM_C4_189294989;
iv.ZM_C4_187988553;
v.ZM_C9_124028957;
vi.ZM_C9_125171993;
vii.ZM_C9_125804907;
viii.ZM_C9_126185898;
ix.ZM_C9_126400936;
x.ZM_C9_126401198;
xi.ZM_C9_127295062;
xii.ZM_C9_131381146;
xiii.ZM_C9_131517485;
xiv.ZM_C9_130093144;
xv.ZM_C9_128412180;
xvi.ZM_C9_131161648;
xvii.ZM_C9_129403817;
xviii.ZM_C9_139961409;
xix.ZM_C9_142658967;
xx.ZM_C9_151296063;
xxi.ZM_C9_151687245;
xxii.ZM_C9_152795210;
xxiii.CPGR.00012;
xxiv.CPGR.00015;
xxv.CPGR.00086;
xxvi.CPGR.00090;
xxvii.CPGR.00016;
xxviii.CPGR.00038;
xxix.CPGR.00098;
xxx.CPGR.00102;
xxxi.CPGR.00053;
xxxii.CPGR.00125;
xxxiii.CPGR.00054;
xxxiv.CPGR.00127;
xxxv.CPGR.00131;
xxxvi.CPGR.00120;
xxxvii.bnlg1927;
xxxviii.mmc0321;
xxxix.umc1733;
xl.bnlg1191;以及
xli.umc1675;以及
b.选择在所述标记物处包含与新赋予的或增强的灰叶斑病抗性相关的至少一个等位基因的玉米植物。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述灰叶斑病是由玉米尾孢菌引起的。
15.根据权利要求13所述的方法,其中所述标记物基因座在基于单次减数分裂的基因图谱上以10cM连锁到(i)至(xli)中的任一所述标记物。
16.根据权利要求13所述的方法,其中所述标记物基因座在基于单次减数分裂的基因图谱上以5cM连锁到(i)至(xli)中的任一所述标记物。
17.根据权利要求13所述的方法,其中所述标记物基因座在基于单次减数分裂的基因图谱上以1cM连锁到(i)至(xli)中的任一所述标记物。
18.一种鉴定和/或选择具有新赋予的或增强的灰叶斑病抗性的玉米植物的方法,所述灰叶斑病由尾孢菌属菌种引起,所述方法包括:
a.在玉米植物中检测至少一个标记物等位基因,所述至少一个标记物等位基因连锁并关联:
i.包含位于ZM_C4_183640675的“C”、位于ZM_C4_187988553的“C”以及位于ZM_C4_189294989的“C”的单倍型;
ii.包含位于ZM_C9_125804907的“T”、位于ZM_C9_126185898的“G”、位于ZM_C9_126400936的“A”以及位于ZM_C9_126401198的“T”的单倍型;
iii.包含位于ZM_C9_139961409的“G”和位于ZM_C9_142658967的“C”的单倍型;或者
iv.包含位于ZM_C9_151296063的“G”、位于ZM_C9_151687245的“C”以及位于ZM_C9_152795210的“T”的单倍型;以及
b.选择具有所述至少一个标记物等位基因的所述玉米植物。
19.根据权利要求18所述的方法,其中所述灰叶斑病是由玉米尾孢菌引起的。
20.根据权利要求18所述的方法,其中所述至少一个标记物等位基因在基于单次减数分裂的基因图谱上以10cM连锁到(i)或(ii)中的所述单倍型。
21.根据权利要求18所述的方法,其中所述至少一个标记物等位基因在基于单次减数分裂的基因图谱上以5cM连锁到(i)或(ii)中的所述单倍型。
22.根据权利要求18所述的方法,其中所述至少一个标记物等位基因在基于单次减数分裂的基因图谱上以1cM连锁到(i)或(ii)中的所述单倍型。
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