CN109609684A - 用于花椰菜隐性细胞核雄性不育性筛选的pcr引物、试剂盒及其应用 - Google Patents
用于花椰菜隐性细胞核雄性不育性筛选的pcr引物、试剂盒及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明开发了一种辅助鉴定花椰菜隐性细胞核雄性不育(控制基因为BoMS188)筛选的分子标记、专用引物及其应用。用于鉴定花椰菜隐性核基因雄性不育性的PCR标记,其核苷酸序列为5’‑CGCATCTGATGGCAGAGATA‑3’和5’‑AAGCATCTCGTCCTTGAAACA‑3’,用于检测所述PCR标记的引物名称为Cufms‑F/Cufms‑R,利用本发明提供的引物和试剂辅助鉴定花椰菜隐性雄性不育性,与田间表型的吻合率达到100%,将本发明用于花椰菜育种具有操作简便易行、特异性强、稳定性好、可以实现早期选育等优点,具有重大应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域,具体涉及一种辅助鉴定花椰菜隐性核基因雄性不育性的分子标记、专用引物及其应用。
背景技术
花椰菜属于芸薹属(Brassica)甘蓝类蔬菜,在世界各地广泛栽培。花椰菜具有较强的杂种优势,因此国内外的花椰菜优良品种大多是一代杂交种。花椰菜杂交种的制种途径有自交不亲和制种和雄性不育系制种。自交不亲和系途径存在一定缺陷,如:杂交率达不到100%,亲本靠人工蕾期自交繁殖成本高以及长期自交易发生退化等。雄性不育系制种法成本低、纯度高,而且克服了自交不亲和系制种法中自交亲本生活力退化的缺点,因此雄性不育的研究受到育种工作者的高度重视。因而寻找新型雄性不育源、建立雄性不育育种技术体系重要意义。
雄性不育是指雄蕊发育不正常,不能产生有功能的花粉的现象。根据遗传特点,可遗传的雄性不育可分为细胞核雄性不育(即雄性不育性由核基因控制,包括显性雄性不育和隐性雄性不育和细胞质雄性不育(即雄性不育性取决于细胞质基因)(Cytoplasmic malesterile, CMS)2种类型,常见的胞质不育类型有Ogura CMS和Pol CMS等。细胞质雄性不育和显性细胞核雄性已在甘蓝类作物育种中成功应用,而随着智能雄性不育体系创立和应用,隐性细胞核雄性不育性也具有很大的应用潜力。
发明内容
本发明根据上述领域的需求,提供一个用于花椰菜隐性细胞核雄性不育性筛选的PCR标记,该标记具有共显性、特异性强、稳定性好的特点,能够快速有效地鉴定雄性不育/正常材料。
为实现上述目的,本发明公开了如下的技术内容:
用于花椰菜隐性核基因雄性不育性筛选的PCR标记,其特征在于标记的PCR引物如下:
上游引物Cufms-F:5’-CGCATCTGATGGCAGAGATA-3’ SEQ ID NO:1
下游引物Cufms-R:5’-AAGCATCTCGTCCTTGAAACA-3’ SEQ ID NO:2
所述PCR引物扩增花椰菜正常自交系的特征条带大小为95bp,其核苷酸序列为: CGCATCTGATGGCAGAGATAACCACTACACTCAATCCTCCTCAAGTCTCACACCTCGCTGAAGCTGCCCTCGGATGTTTCAAGGACGAGATGCTT SEQ ID NO:3;
扩增花椰菜隐性雄性不育性材料的特征条带大小为106bp,其核苷酸序列为: CGCATCTGATGGCAGAGATAACCACTACACTTTTATTATCATCAATCCTCCTCAAGTCTCACACCTCGCTGAAGCTGCCCTCGGATGTTTCAAGGACGAGATGCTT SEQ ID NO:4。
用于花椰菜隐性核基因雄性不性筛选的试剂盒,其特征在于,包含盛装有液体剂或粉剂的所述的PCR引物的试剂容器。还包含盛装有用于进行PCR和/或电泳所需的试剂的试剂容器。
用于花椰菜隐性核基因雄性不育性筛选的方法,其特征在于,包括采用所述PCR引物或所述试剂盒进行如下步骤:
(1)取待测花椰菜叶片组织,提取基因组DNA,稀释至约40ng/μL;
(2)以步骤(1)所获得的基因组DNA为模板,采用所述PCR引物进行PCR反应,获得PCR产物;
(3)使用8%聚丙烯酰胺凝胶电泳检测步骤⑵中获得的PCR产物,若PCR产物出现95bp的特征条带,则所述样品不具有雄性不育特征;若PCR产物的片段长度为106bp,则所述样品具有雄性不育特征。
所述PCR反应的体系为:总体积为10µL,其中10μmol/L的上下游引物各0.5μL,北京全式金生物2×EasyTaq® PCR SuperMix for PAGE (货号AS112-12) 5μL,40 ng/μL的模板DNA 2μL,ddH¬2¬O 2μL。
所述PCR反应的条件为:94℃预变性5min;94℃变性30s,60℃退火30s,72℃延伸45s,35个循环;72℃延伸5min;4℃保存。
上述试剂盒的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
在标有花椰菜隐性细胞核雄性不育性筛选用途的包装盒内分装入液体或粉剂的所述PCR 引物。
上述制备方法,还包括以下步骤:在所述包装盒内,装入用于进行 PCR 和/或电泳所需的试剂。
本发明开发了用于花椰菜隐性细胞核雄性不育系辅助筛选的PCR引物,具有共显性、特异性强、稳定性好等优点,在60℃不产生非特异扩增,能够十分准确地检测出待测花椰菜植株是否为隐性核基因雄性不育。在一般情况下,不同品种花椰菜材料的育性需要在花期人工观察才能确定,而采用本发明的引物Cufms-F/Cufms-R进行花椰菜隐性细胞核雄性不育的辅助筛选,在幼苗期就能够快速筛选出目标株系。本发明提供了一种用于花椰菜隐性核基因雄性不育系辅助筛选的方法,该方法操作简单易行,只需提取待测花椰菜的基因组DNA,采用引物ms3-F/ms3-R进行PCR反应,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳检测PCR产物特征条带的长短,即可判断出待测植株中是否为雄性不育。
本发明更进一步公开了所述的用于花椰菜隐性核基因雄性不育性筛选的PCR标记引物在准确鉴定花椰菜隐性雄性不育材料,缩短育种周期,提高育种效率方面的应用。实验结果显示:采用该标记进行辅助选择,可以大大缩短育种周期、提高育种效率。利用本发明提供的PCR标记进行花椰菜雄性不育的筛选,操作简单易行,有效的克服了自交不亲和系制种法中自交亲本生活力退化的缺点。
传统的花椰菜雄性不育检测需要开花期进行人工鉴定,费时费力,而开发花椰菜雄性不育基因内分子标记,在苗期提取DNA,通过PCR和电泳检测,即可实现育性的鉴定,省时省力。试验中重点考察了引物的退火温度,通过设置一系列温度梯度,发现退火温度在60℃时引物不产生非特异扩增、条带清晰、易于统计。
附图说明
图1表示在不同花椰菜自交系中引物的扩增情况,其中,
M:DNAmarker;wt:NB-59;mt:nb-59,即突变而来的隐性雄性不育材料;不同背景的可育材料共20份,分别为:NB-11、NB-22、NB-31、NB-33、NB-41、NB-43、NB-46、NB-57、NB66、NB124、NB119、NB-124、NB-126、NB-139、NB-141、NB-156、NB-159、NB-160、NB-337、HC-71。
具体实施方式
下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明,本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外,实施方案应理解为说明性的,而非限制本发明的范围,本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言,在不背离本发明实质和范围的前提下,对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。关于生物材料:
花椰菜材料:nb-59、NB-59、NB-11、NB-22、NB-31、NB-33、NB-41、NB-43、NB-46、NB-57、NB66、NB124、NB119、NB-124、NB-126、NB-139、NB-141、NB-156、NB-159、NB-160、NB-337、HC-71(姚星伟, 牛国保, 单晓政, et al. 花椰菜苗期菌核病抗病性鉴定[J]. 长江蔬菜,2018(20).)。
以上生物材料在本实验室均有保存,可自申请日起二十年内向公众发放用于验证试验。本发明未特别说明的实验试剂均为本领域常规试剂,或采用本领域常规方法配制而得,可商购获得,规格为实验室纯级即可。特别说明:本发明所用原料及试剂均有市售。
实施例1.
开发用于花椰菜隐性细胞核雄性不育性辅助筛选的标记及其特异性引物:
本实验室在花椰菜自交系材料NB-59中发现了一个隐性雄性不育突变体,编号为nb-59,通过图位克隆,将突变基因锁定为BoMS118(对应结球甘蓝ID:Bol009875;http://brassicadb.org/brad/index.php)。通过基因扩增,发现在不育材料BoMS118的第三个外显子上存在11bp的插入,导致了移码。根据这11bp的插入突变,及其上游序列,使用primer5.0软件设计如下下引物:
上游引物Cufms-F:5’-CGCATCTGATGGCAGAGATA-3’
下游引物Cufms-R:5’-AAGCATCTCGTCCTTGAAACA-3’
实施例2
试剂盒及其制备
在华大基因公司人工合成实施例1中设计的引物,直接装入离心管中,或配成110μmol/L工作浓度后装入离心管中后,装入试剂盒中。将用于进行PCR和/或电泳试剂的试剂容器装入试剂盒中。
实施例3
本发明所述PCR引物或者试剂盒筛选花椰菜隐性核基因雄性不育性的准确性验证
试剂:2×EasyTaq® PCR SuperMix for PAGE购于北京全式金生物技术有限公司(货号AS112-12)
步骤1、提取基因组DNA
用CTAB(十六烷基三乙基溴化铵,Hexadecyl trimethyl ammonium Bromide)法提取花椰菜nb-59、NB-59、NB-11、NB-22、NB-31、NB-33、NB-41、NB-43、NB-46、NB-57、NB66、NB124、NB119、NB-124、NB-126、NB-139、NB-141、NB-156、NB-159、NB-160、NB-337、HC-71基因组DNA。DNA提取方法参见Murray MG, Thompson WF (1980) Rapid isolation of highmolecular weight plant DNA. Nucleic Acids Res 8: 4321-4325。
步骤2、鉴定引物Cufms3-F/Cufms-R在花椰菜材料中的扩增情况
为鉴定引物在花椰菜中的扩增情况,选取了野生型材料NB-59、突变型材料nb-59、以及其他可育材料NB-11、NB-22、NB-31、NB-33、NB-41、NB-43、NB-46、NB-57、NB66、NB124、NB119、NB-124、NB-126、NB-139、NB-141、NB-156、NB-159、NB-160、NB-337、HC-71。以步骤1得到的基因组DNA为模板,按照下列反应体系和反应程序进行PCR反应。
所述PCR反应的体系为:PCR反应总体积为10µL,其中上下游引物(10μmol/L)各0.5μL,2×2×EasyTaq® PCR SuperMix for PAGE 5μL,模板DNA(40 ng/μL)2μL,ddH2O 2μL。所述PCR反应的条件为:94℃预变性5min ;94℃变性30s ,60℃退火30s,72℃延伸45s,35个循环;72℃延伸5min;4℃保存。扩增产物在8%聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,160V恒压70 min,经银染后拍照。具体步骤参见:Han F, Yang C, Fang Z, et al. Inheritance and InDelmarkers closely linked to petal color gene (cpc-1) in Brassica oleracea.Molecular breeding, 2015, 35(8): 160.
结果如图1所示:将引物Cufms-F/Cufms-R用于花椰菜自交系材料扩增时,所有可育材料都出现95bp的特征条带,而雄性不育材料出现106bp特征条带。
上述实验数据表明,本发明提供的引物Cufms-F/Cufms-R能够准确鉴定花椰菜隐性雄性不育材料。
SEQUENCE LISTING
<110> 天津科润农业科技股份有限公司
<120> 用于花椰菜隐性细胞核雄性不育性筛选的PCR引物、试剂盒及其应用
<160> 4
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
cgcatctgat ggcagagata 20
<210> 2
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
aagcatctcg tccttgaaac a 21
<210> 3
<211> 95
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
cgcatctgat ggcagagata accactacac tcaatcctcc tcaagtctca cacctcgctg 60
aagctgccct cggatgtttc aaggacgaga tgctt 95
<210> 4
<211> 106
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 4
cgcatctgat ggcagagata accactacac ttttattatc atcaatcctc ctcaagtctc 60
acacctcgct gaagctgccc tcggatgttt caaggacgag atgctt 106
Claims (6)
1.用于花椰菜隐性核基因雄性不育性筛选的PCR引物,其特征在于:
上游引物Cufms-F:5’-CGCATCTGATGGCAGAGATA-3’ SEQ ID NO:1
下游引物Cufms-R:5’-AAGCATCTCGTCCTTGAAACA-3’ SEQ ID NO:2
PCR引物扩增花椰菜正常自交系的特征条带大小为95bp,其核苷酸序列为: CGCATCTGATGGCAGAGATAACCACTACACTCAATCCTCCTCAAGTCTCACACCTCGCTGAAGCTGCCCTCGGATGTTTCAAGGACGAGATGCTT SEQ ID NO:3;
扩增花椰菜隐性雄性不育性材料的特征条带大小为106bp,其核苷酸序列为: CGCATCTGATGGCAGAGATAACCACTACACTTTTATTATCATCAATCCTCCTCAAGTCTCACACCTCGCTGAAGCTGCCCTCGGATGTTTCAAGGACGAGATGCTT SEQ ID NO:4。
2.用于花椰菜隐性细胞核雄性不育性筛选的试剂盒,其特征在于,包含盛装有液体剂或粉剂的权利要求1所述的PCR引物的试剂容器;还包含盛装有用于进行PCR和/或电泳所需的试剂的容器。
3.采用权利要求1所述的PCR引物用于花椰菜隐性核基因雄性不育性筛选的方法,其特征在于按如下步骤进行:
⑴取待测花椰菜叶片组织,提取基因组DNA,稀释至约40ng/μL;
⑵以步骤⑴所获得的基因组DNA为模板,采用所述的PCR引物进行PCR反应,获得PCR产物;
⑶使用8%聚丙烯酰胺凝胶电泳检测步骤⑵中获得的PCR产物,若PCR产物出现95bp的特征条带,则所述样品不具有雄性不育特征;若PCR产物的片段长度为106bp,则所述样品具有雄性不育特征。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述PCR反应的体系为:PCR反应总体积为10µL,其中10μmol/L的上下游引物各0.5μL,北京全式金生物2×EasyTaq® PCR SuperMixfor PAGE 5μL,40 ng/μL的模板DNA 2μL,ddH2O2μL; PCR反应的条件为:94℃预变性5min;94℃变性30s,60℃退火30s,72℃延伸45s,35个循环;72℃延伸5min;4℃保存。
5.权利要求2所述用于花椰菜隐性细胞核雄性不育性筛选的试剂盒的制备方法,其特征在于:在标有花椰菜雄性不育性筛选用途的包装盒内分装入液体或粉剂的所述PCR引物;在所述包装盒内,装入用于进行 PCR 和/或电泳所需的试剂。
6.权利要求1所述的用于花椰菜隐性核基因雄性不育性筛选的PCR标记引物在准确鉴定花椰菜隐性雄性不育材料方面的应用。
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