CN109593874A - 一种西瓜隐性细胞核雄性不育紧密连锁的ssr分子标记及应用 - Google Patents

一种西瓜隐性细胞核雄性不育紧密连锁的ssr分子标记及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种西瓜隐性细胞核雄性不育紧密连锁的SSR分子标记及应用，涉及分子标记技术领域。本发明开发的SSR分子标记的核苷酸序列为SEQ ID NO.1‑2；其中，SEQ ID NO.1与西瓜雄性可育性状高度连锁，SEQ ID NO.2与西瓜雄性不育性状高度连锁。本发明开发的引物序列为SEQ ID NO.3‑4。利用本发明的SSR分子标记可在西瓜生长的任何时期快速、准确地鉴定其雄花育性，具有效率高、限制因素少等优点。本发明的SSR标记提高了选育西瓜雄性不育系的效率，缩短了育种周期；本发明对西瓜分子标记辅助选择育种，提高西瓜杂交育种和制种效率，保障制种质量等方面具有重要意义。

Description

一种西瓜隐性细胞核雄性不育紧密连锁的SSR分子标记及 应用
技术领域
本发明涉及分子标记技术领域，尤其涉及一种西瓜隐性细胞核雄性不育紧密连锁的SSR 分子标记及应用。
背景技术
西瓜[Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum.&Nakai]是世界上种植比较广泛的一种重要的葫芦科作物，更是一种水果型经济作物，因其种植面积和年消费量而被评为世界第五大水果。西瓜果实汁多味美、营养丰富、消暑止渴，是世界上夏季消费量最大的水果之一，而我国是目前世界上西瓜的最大生产国，并且其种植面积和产量均保持稳中有升的良好趋势。因此，西瓜作为我国重要瓜类作物之一，在农业结构产业调整和农村经济发展中发挥着重要的作用。
植物雄性不育是自然界中一种常见的现象，不仅是研究作物杂种优势利用的重要工具，也是研究植物发育功能的理想材料。西瓜具有明显的杂种优势，主要表现在长势旺盛，抗病、抗逆性强，品质好，产量高等方面，在现代西瓜生产与制种中占有重要的地位。西瓜一般包括雌雄同株和雄全同株两种花型，而西瓜生产大都采用杂交一代品种，国内外西瓜杂交种子的生产仍采用人工套袋隔离、授粉等复杂的工序，因而导致生产成本高，并且难以完全保证种子的纯度。目前，雄性不育系的运用在西瓜杂种生产上发挥着巨大的作用，选育优质的雄性不育系不仅可以提高杂交种制种效率和杂交种子的纯度，而且可以大大降低杂交种生产成本。因此雄性不育系的研究与利用，对西瓜生产具有非常重要的意义。
目前报道的与西瓜雄性不育系相关的分子标记应用基于原始的分子标记技术，其稳定性及准确性存在一定的问题，在引物的优化、PCR扩增条件及检测过程中，与现在试验技术具有一定的偏差，导致其在应用上存在一定的难度。因此，在西瓜分子标记辅助选择雄性不育系方面，仍然需要更多的稳定性及创新性的分子标记的开发与应用。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种西瓜隐性细胞核雄性不育紧密连锁的SSR分子标记及应用，主要目的是提供一个与西瓜隐性细胞核雄性不育紧密连锁的分子标记SSR_Se18，用该分子标记在苗期可准确检测出西瓜雄花的可育性，为西瓜雄性不育分子标记辅助技术体系的建立提供帮助。
为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种西瓜隐性细胞核雄性不育紧密连锁的SSR分子标记，所述SSR标记的核苷酸序列为SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2；其中，SEQ ID NO.1所示核苷酸序列与西瓜雄性可育性状高度连锁，SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列与西瓜雄性不育性状高度连锁。
另一方面，本发明实施例提供了一种用于检测西瓜隐性细胞核雄性不育的引物对，所述引物对的核苷酸序列为SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4。
另一方面，本发明实施例提供了一种用于检测西瓜隐性细胞核雄性不育的试剂盒，所述试剂盒包含上述引物对。
又一方面，本发明实施例提供了一种上述SSR标记、上述引物对及上述试剂盒在西瓜育种中的应用。
再一方面，本发明实施例提供了一种检测西瓜隐性细胞核雄性不育的方法，通过检测待测西瓜是否含有上述SSR标记来确定西瓜雄花的育性。
作为优选，具体包括：
提取待测西瓜的基因组DNA；
利用权利要求2所述的引物对对西瓜基因组DNA进行PCR扩增，获得PCR扩增产物；
对所述PCR扩增产物进行测序，获得测序结果，或对所述PCR扩增产物进行聚丙烯酰胺凝胶电泳显示结果，对比所述测序结果或凝胶电泳显示结果与权利要求1所述的SSR标记来确定待测西瓜雄花的育性。
作为优选，所述PCR的扩增程序为：94℃，3min；94℃，30s；58℃，30s；72℃，20s，28cycles；72℃，5min。
作为优选，通过所述测序结果来确定育性的具体操作为：当所述PCR扩增产物的核苷酸序列和SEQ ID N0.1序列一致，表示西瓜雄花为雄性可育性状；
当所述PCR扩增产物的核苷酸序列和SEQ ID N0.1序列不一致且与SEQ ID N0.2序列一致，表示西瓜雄花为雄性不育性状。
作为优选，通过所述凝胶电泳显示结果来确定育性的具体操作为：当电泳条带位置和所述SEQ ID N0.1片段凝胶电泳条带一致，表示西瓜雄花为雄性可育性状；
当电泳条带位置和所述SEQ ID N0.1片段凝胶电泳条带不一致且与SEQ ID N0.2片段凝胶电泳条带一致，表示西瓜雄花为雄性不育性状。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过对可育材料Se18_mf及其近等基因系不育材料Se18_ms的遗传规律分析，发现西瓜材料Se18为细胞核雄性不育由一个隐性单基因控制；通过另外一个可育材料M08 与不育材料Se18_ms为亲本构建F1，F2分离群体，通过图位克隆方法进行雄性不育基因的定位，根据鉴定的连锁区间和公布的西瓜基因组数据预测候选基因，进行候选基因测序分析，根据10bp缺失位点，设计开发SSR标记，并扫描F2分离群体(图2)、Se18_mf与Se18_ms的BC1分离群体(图3)及其他30份西瓜材料(图4)，进行准确性的验证，最终开发得到与雄性不育紧密连锁的分子标记SSR_se18；本发明开发的上述SSR分子标记与西瓜雄性不育性状连锁紧密，准确度高、检测方便，因而对西瓜隐性细胞核雄性不育性状分子标记辅助育种体系的建立更有帮助；本发明的分子标记可以简便、快速、高通量地应用于西瓜育种实践。
附图说明
图1为本发明实施例提供的正常发育雄花(M08)和雄性不育花(Se18_ms)的表型示意图；
图2为本发明实施例提供的分子标记SSR_Se18在可育材料M08和不育材料Se18_ms中的多态性电泳图谱；
(注：1:M08；2:Se18_ms；3：F1Se18_ms×M08；
4-24:F2Se18_ms×M08,不育单株，共10株；
25-43：F2Se18_ms×M08,可育单株，共30株。)
图3为本发明实施例提供的分子标记SSR_Se18在可育材料Se18_mf和不育材料Se18_ms中的多态性电泳图谱。
(注：1:Se18_mf；2:Se18_ms；3：F1Se18_ms×Se18_mf；
4-24:Se18_ms×(Se18_ms×Se18_mf),BC1,不育单株，共20株；
25-43：Se18_ms×(Se18_ms×Se18_mf),BC1,可育单株，共20株。)
图4为本发明实施例提供的分子标记SSR_Se18在30株可育西瓜材料中的多态性电泳图谱 (以M08、Se18_mf、Se18_ms及其F1代为对照)。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
如图1所示，选择西瓜可育材料M08，其雄花花蕾发育正常，用手触压时感觉很饱满，并能够正常开花，开花后即有正常花粉散出(表型同Se18_mf)；不育材料Se18_ms，其雄花花蕾增长速度慢，个头小，用手触压时感觉空瘪，有些雄花在开花盛期也能正常开放，但花瓣明显普遍较小，颜色浅黄，其花药明显退化，没有花粉传出。本发明以M08为父本、Se18_ms为母本，杂交获得F1代植株，F1代植株自交构建F2分离群体。
用CTAB法提取亲本、F1及F2分离群体的叶片总DNA：取上部幼嫩叶片在液氮中快速研磨成粉末状，放于1.5ml的离心管中；加入预热的800μl CTAB提取缓冲液，65℃水浴30min；加入等体积氯仿异戊醇，其中氯仿与异戊醇的体积比为24：1，混匀后8000r/min离心10min；将上清液转入新的离心管，加2/3体积的异丙醇，上下颠倒轻轻混匀；10000r/min离心10min；倒去上清液，用体积分数为75％的乙醇冲洗沉淀，倒掉后吸干剩余液体，干燥3min后，用 100μl ddH2O(含0.1％RNA酶)溶解，4℃保存备用。
分别选取30株M08植株和Se18_ms植株，取样混合后，分别抽提总RNA，形成两个混池；用Illumina平台的Hiseq2500双末端测序技术对两个混合池进行RNA-seq测序，其中pair end(双末端)各125bp，测序深度约为60x，每个池的测序数据约为6G，共12G；然后用已开发好的程序(perl语言编写的脚本，Marker_SNPs_V1.pl)对两个池的RNA-seq数据进行分析，流程如下：将两个混合池的RNA-seq数据通过Bowtie2软件比对西瓜参考基因组上(http://www.icugi.org)，再利用Tophat、Samtools软件寻找两个池中等位基因的SNPs。
根据SNP位点设计CAPS标记，进行染色体定位；进一步利用多态性标记扫描F2群体，确定连锁区间，根据公布的西瓜基因组数据预测候选基因，进行候选基因测序分析，根据10bp 缺失位点，设计开发SSR标记，引物序列参见SEQ ID N0.3和SEQ ID N0.4；之后，以可育材料M08、不育材料Se18_ms及其F1和F2分离群体进行扩增，分析结果；用Se18_mf、Se18_ms 及其F1代和BC1代进行验证；以其他不同的30种可育材料为模板进行PCR扩增，进一步验证；方法为PCR扩增后，聚丙烯酰胺凝胶电泳跑胶；其中，PCR扩增程序为：94℃3min； 94℃30s；58℃30s；72℃20s，28cycles；72℃5min；聚丙烯酰胺凝胶电泳显示结果，具体参见图2；从可育植株中扩增的PCR片段在聚丙烯酰胺凝胶上显示长度为126bp的条带，序列为SEQ IDN0.1；而从不育植株中扩增的PCR产物长度为116bp，序列为SEQ ID N0.2；因此，即得到可区分西瓜雄花育性的多态性分子标记。
本发明得到分子标记SSR_Se18的核苷酸序列SEQ ID N0.1长度为126bp；SEQ IDN0.2 长度为116bp，SEQ ID N0.1在染色体上的具体位置为Chr06:10389681-10389806；SEQID N0.2 在染色体位置Chr06:10389740-10389749处缺失10bp(GAACTGAAAC)。
本发明得到的核苷酸序列如SEQ ID N0.1与西瓜隐性细胞核雄性可育性状高度连锁；
本发明得到的核苷酸序列如SEQ ID N0.2与西瓜隐性细胞核雄性不育性状高度连锁。
利用本发明的分子标记检测西瓜隐性细胞核雄花育性的方法：提取待测西瓜的基因组 DNA，利用上述设计的引物对，对西瓜的基因组DNA进行PCR扩增，获得PCR扩增产物，对PCR扩增产物进行测序得到其核苷酸序列，比较检测的核苷酸序列和SEQ ID N0.1序列是否一致，如一致(条带大小126bp)，表示该植株为雄性可育性状，如若不一致，而与SEQ IDN0.2序列一致(条带大小116bp)，则表示该植株为雄性不育性状。
本发明在更小的连锁区间内预测候选基因，利用分子生物学的方法验证候选基因的准确性，设计与目的基因更近或者根据准确的候选基因开发分子标记，有助于西瓜育种选择。
本发明实施例中未尽之处，本领域技术人员均可从现有技术中选用。
以上公开的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。
序列表
<110> 西北农林科技大学
<120> 一种西瓜隐性细胞核雄性育性紧密连锁的SSR分子标记及应用
<160> 4
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 126
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
gggcatcagt tgtgggagac gccataaatt acatccaaga gcttttaaga gaagtgaagg 60
aactgaaact gctggtggag aagaagagat gcagcagaga gaggagcaag aggcacagga 120
cggcgg 126
<210> 2
<211> 116
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
gggcatcagt tgtgggagac gccataaatt acatccaaga gcttttaaga gaagtgaagt 60
gctggtggag aagaagagat gcagcagaga gaggagcaag aggcacagga cggcgg 116
<210> 3
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
gggcatcagt tgtgggagac gc 22
<210> 4
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
ccgccgtcct gtgcctcttg 20

Claims (9)

1.一种西瓜隐性细胞核雄性不育紧密连锁的SSR分子标记，其特征在于，所述SSR分子标记的核苷酸序列为SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2；其中，SEQ ID NO.1所示核苷酸序列与西瓜隐性细胞核雄性可育性状高度连锁，SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列与西瓜隐性细胞核雄性不育性状高度连锁。
2.一种用于检测西瓜隐性细胞核雄性不育的引物对，其特征在于，所述引物对的核苷酸序列为SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4。
3.一种用于检测西瓜隐性细胞核雄性不育的试剂盒，其特征在于，所述试剂盒包含权利要求2所述的引物对。
4.一种权利要求1所述的SSR标记、权利要求2所述的引物对及权利要求3所述的试剂盒在西瓜育种中的应用。
5.一种检测西瓜隐性细胞核雄性不育的方法，其特征在于，通过检测待测西瓜是否含有权利要求1所述的SSR标记来确定西瓜雄花的育性。
6.根据权利要求5所述的一种检测西瓜隐性细胞核雄性不育的方法，其特征在于，具体包括：提取待测西瓜的基因组DNA；
利用权利要求2所述的引物对对西瓜基因组DNA进行PCR扩增，获得PCR扩增产物；
对所述PCR扩增产物进行测序，获得测序结果，或对所述PCR扩增产物进行聚丙烯酰胺凝胶电泳显示结果，对比所述测序结果或凝胶电泳显示结果与权利要求1所述的SSR标记来确定待测西瓜雄花的育性。
7.根据权利要求6所述的一种检测西瓜隐性细胞核雄性不育的方法，其特征在于，所述PCR的扩增程序为：94℃，3min；94℃，30s；58℃，30s；72℃，20s，28cycles；72℃，5min。
8.根据权利要求6所述的一种检测西瓜隐性细胞核雄性不育的方法，其特征在于，通过所述测序结果来确定育性的具体操作为：当所述PCR扩增产物的核苷酸序列和SEQ ID N0.1序列一致，表示西瓜雄花为雄性可育性状；
当所述PCR扩增产物的核苷酸序列和SEQ ID N0.1序列不一致且与SEQ ID N0.2序列一致，表示西瓜雄花为雄性不育性状。
9.根据权利要求6所述的一种检测西瓜隐性细胞核雄性不育的方法，其特征在于，通过所述凝胶电泳显示结果来确定育性的具体操作为：当电泳条带位置和所述SEQ ID N0.1片段凝胶电泳条带一致，表示西瓜雄花为雄性可育性状；
当电泳条带位置和所述SEQ ID N0.1片段凝胶电泳条带不一致且与SEQ ID N0.2片段凝胶电泳条带一致，表示西瓜雄花为雄性不育性状。
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