CN110878300B - 小麦7dl染色体抗赤霉病基因紧密连锁的dna标记及其应用 - Google Patents

小麦7dl染色体抗赤霉病基因紧密连锁的dna标记及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了小麦7DL染色体抗赤霉病基因紧密连锁的DNA标记及其应用。本发明提供了位于7DL染色体上与小麦抗赤霉病连锁的分子标记cau7DL278,该标记是小麦7DL染色体上抗赤霉病QTL QFhb.cau‑7DL的紧密连锁标记,且为共显性标记,连锁度高(遗传距离0.1cM)。本发现提供的分子标记具有快速、准确和高效的特点,可用来检测小麦7DL染色体上抗赤霉病QTL QFhb.cau‑7DL,快速准确地筛选具有该位点的植株,提高育种工作效率,为选育高抗赤霉病小麦品种奠定理论基础且提供分子辅助选择手段。

Description

小麦7DL染色体抗赤霉病基因紧密连锁的DNA标记及其应用
技术领域
本发明涉及分子生物学、植物病理学及作物遗传育种领域,具体涉及小麦7DL染色体上与一个新的抗赤霉病基因紧密连锁的SSR标记及其应用。
背景技术
小麦(Triticum aestivum L.)是世界主要粮食作物,为全球近40%的人口提供主食。目前全球小麦种植面积约为2.2~2.4亿hm2,2018年全球生产总量约7.5亿吨(http://faostat.fao.org/faostat);我国是世界上最大的小麦生产国和消费国,小麦种植以普通冬小麦为主,播种面积常年在2400万hm2左右,总产量约占世界小麦总产量的17%。小麦的安全生产至关重要,但它易受多种病害威胁,其中小麦赤霉病是世界范围的重要病害之一,由于小麦耕作制度改变和气候变化等多种原因,赤霉病的发生具有愈来愈严重的趋势,已经成为毁灭性病害(McMullen M,Bergstrom G,De WolfE,Dill-Macky R,Hershman D,Shaner G and Van Sanford D.A unified effort to fight an enemy ofwheat andbarley:Fusarium head blight.Plant Disease,2012,96:1712–1728;张爱民,阳文龙,李欣,孙家柱.小麦抗赤霉病研究现状与展望.遗传,2018(10):858–873)。大量报道表明欧美国家的小麦产区发病程度和频率不断加重;在我国,发病区域从长江中下游麦区逐渐向黄淮麦区和北方麦区扩展,淮河流域成为重病区。2001~2018年,有9个年份小麦赤霉病发生面积超过333万hm2,2012年赤霉病流行面积近1000万hm2(张爱民,阳文龙,李欣,孙家柱.小麦抗赤霉病研究现状与展望.遗传,2018(10):858–873)。
小麦赤霉病主要是由真菌禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum Schw)引起。在小麦的各个生育时期均有可能发病,造成小麦苗腐、茎腐、基腐和穗腐,其中穗部危害最为严重,致使受害的籽粒皱缩、变色和粒重降低,造成产量损失,通常损失范围是10-80%(因病情的不同程度而异)。赤霉病还影响小麦品质,威胁食品安全,感染赤霉病的小麦籽粒含有多种对人畜有害的毒素,包括脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)、雪腐镰刀菌烯醇(Nivalenol,NLV)和乙酰脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Acetyldoxynivalenol,AcDON)等,这些毒素一旦进入人体或牲畜体内,会造成肌体免疫力下降,致畸致癌等严重后果。
防治赤霉病重要措施之一是培育和利用抗病品种,这种措施具有减少农药使用、从而避免或减轻环境污染、降低生产成本等优点。因此,开展赤霉病抗性遗传研究,利用DNA标记辅助选择加快抗病育种速度,对持续控制小麦赤霉病具有深远意义(Su Z,BernardoA,Tian B,Chen H,Wang S,Ma H,Cai S,Liu D,Zhang D,Li T,Trick H,Amand PS,Yu J,Zhang Z,Bai G.A deletion mutation in TaHRC confers Fhb1 resistance toFusarium headblight in wheat.Nature Genetics,2019,51(7):1099–1105)。
国内外研究表明赤霉病抗性是由数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)控制(尚未发现免疫基因),国内外已经报道了250多个抗赤霉病QTL,这些QTL抗病程度不同,单一QTL可以解释2.1%至50.0%的抗病程度,通常将解释抗病程度比较大的QTL(例如>20%)称为主效QTL,但绝大多数报道的QTL属于微效QTL。此外,这些QTL在稳定性方面也存在差异,有的QTL仅仅在某些遗传背景中和某些环境条件下才表达抗病作用,另外一些QTL则在不同遗传背景中和多种环境条件下均稳定地表达抗病作用。稳定且抗病作用强的主效QTL在小麦抗赤霉病实际育种工作中具有更大的应用价值。国际上把上述QTL中抗病程度较高且比较稳定的7个统一编号为抗赤霉病基因(Fhb1-7),其中Fhb1是抗病性稳定且抗病程度最高的QTL,半个世纪以来,含有Fhb1的小麦品种“苏麦3号”或其衍生品种一直是世界范围内最佳的抗性资源,该基因已于2019年被成功克隆(Su Z,BernardoA,Tian B,ChenH,Wang S,Ma H,Cai S,Liu D,Zhang D,Li T,Trick H,Amand PS,Yu J,Zhang Z,Bai G.Adeletion mutation in TaHRC confers Fhb1 resistance to Fusarium head blight inwheat.Nature Genetics,2019,51(7):1099–1105)。
小麦赤霉病抗性QTL QFhb.cau-7DL是本专利申请人从小麦品系AQ24788-83(以下简称AQ)中发现的,利用Luke×AQ的272个重组自交系定位于7D染色体长臂上,是一个与目前国内外报道的QTL不同的新的主效QTL,在多种环境条件和不同遗传背景中均稳定地表现20%至32%的抗病程度,其抗病程度与Fhb1相近(Ren J,Wang Z,Du Z,Che M,Zhang Y,Quan W,Wang Y,Jiang X,Zhang Z.Detection and validation ofa novel major QTLfor resistance to Fusarium head blight from Triticum aestivum in the terminalregion of chromosome 7DL.Theoretical and Applied Genetic,2019,132:241–259)。本专利申请人用Fhb1基因的特异标记(TaHTC)对小麦品系AQ的DNA进行扩增,从AQ中没有发现Fhb1基因的特异产物,这表明QFhb.cau-7DL是一个不同于Fhb1的新的抗病资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一个与小麦7DL染色体抗赤霉病基因QFhb.cau-7DL紧密连锁的SSR标记及其应用。
本发明首先保护特异引物对;所述特异引物对由引物F和引物R组成;
所述引物F为如下(a1)或(a2):
(a1)序列表的序列1所示的单链DNA分子;
(a2)将序列1经过一个或几个核苷酸的取代且与序列1具有相同功能的DNA分子;
所述引物R为如下(a3)或(a4):
(a3)序列表的序列2所示的单链DNA分子;
(a4)将序列2经过一个或几个核苷酸的取代且与序列2具有相同功能的DNA分子。
所述特异引物对的用途为如下(b1)-(b6)中的至少一种:
(b1)鉴定或辅助鉴定小麦赤霉病抗性;
(b2)筛选或辅助筛选赤霉病抗病小麦;
(b3)检测或辅助检测待测小麦是否具有QFhb.cau-7DL抗性QTL;
(b4)制备用于鉴定或辅助鉴定小麦赤霉病抗性的试剂盒;
(b5)制备用于筛选或辅助筛选赤霉病抗病小麦的试剂盒;
(b6)制备用于检测或辅助检测待测小麦是否具有QFhb.cau-7DL抗性QTL的试剂盒。
本发明还保护所述特异引物对的应用,为如下(b1)-(b6)中的至少一种:
(b1)鉴定或辅助鉴定小麦赤霉病抗性;
(b2)筛选或辅助筛选赤霉病抗病小麦;
(b3)检测或辅助检测待测小麦是否具有QFhb.cau-7DL抗性QTL;
(b4)制备用于鉴定或辅助鉴定小麦赤霉病抗性的试剂盒;
(b5)制备用于筛选或辅助筛选赤霉病抗病小麦的试剂盒;
(b6)制备用于检测或辅助检测待测小麦是否具有QFhb.cau-7DL抗性QTL的试剂盒。
本发明还保护含有所述特异引物对的试剂盒;所述试剂盒的应用为如下(c1)-(c3)中的至少一种:
(c1)鉴定或辅助鉴定小麦赤霉病抗性;
(c2)筛选或辅助筛选赤霉病抗病小麦;
(c3)检测或辅助检测待测小麦是否具有QFhb.cau-7DL抗性QTL。
本发明还保护所述试剂盒的制备方法,包括将所述特异引物对中的各条引物进行独立包装的步骤。
本发明还保护鉴定或辅助鉴定小麦赤霉病抗性的方法(方法甲),包括如下步骤:以待测小麦基因组DNA为模板,采用所述特异引物对进行PCR扩增;如果PCR扩增产物中含有169bp的DNA片段且不含有161bp的DNA片段,则待测小麦为或候选为赤霉病抗病小麦;如果PCR扩增产物中含有161bp的DNA片段且不含有169bp的DNA片段,则待测小麦为或候选为赤霉病感病小麦。
所述方法甲中,所述PCR的扩增体系具体可为:10×PCRbuffer 2.0μL、10mM dNTP0.5μL、5U/μLTaq酶0.2μL、1.0μM上下游引物各1.0μL、50-100ng小麦基因组DNA,最后ddH2O补齐总量20μL。
所述方法甲中,所述PCR扩增的反应程序具体可为:(1)94℃变性5min;(2)94℃变性30s,60℃退火30s,72℃延伸30s,然后依次每个循环退火温度降低0.5℃,连续10个循环;(3)94℃变性30s,55℃退火30s,72℃延伸30s,连续35个循环;(4)72℃延伸10min,扩增程序结束。
本发明还保护鉴定或辅助鉴定小麦赤霉病抗性的方法(方法乙),包括如下步骤:检测待测小麦的基因组DNA中是否存在特异DNA片段甲或特异DNA片段乙;如果待测小麦的基因组DNA中含有特异DNA片段甲且不含有特异DNA片段乙,则待测小麦为或候选为赤霉病抗病小麦;如果待测小麦的基因组DNA中含有特异DNA片段乙且不含有特异DNA片段甲,则待测小麦为或候选为赤霉病感病小麦;所述特异DNA甲如序列表的序列3所示;所述特异DNA片段乙如序列表的序列4所示。
本发明还保护一种筛选或辅助筛选赤霉病抗病小麦的方法(方法丙),包括如下步骤:
(d1)按照方法甲或方法乙鉴定待测小麦赤霉病抗性;
(d2)基于步骤(d1)的结果筛选或辅助筛选赤霉病抗病小麦。
本发明还保护所述的特异引物对或以上任一所述的方法在小麦育种中的应用。
所述育种的目的是为了选育赤霉病抗病小麦。
本发明还保护小麦育种方法,包括如下步骤:将方法丙筛选得到的赤霉病抗病小麦作为育种材料。
以上任一所述的小麦赤霉病抗性具体可为QTL QFhb.cau-7DL控制的小麦赤霉病抗性。以上任一所述的赤霉病抗病小麦具体可为QTL QFhb.cau-7DL控制的赤霉病抗病小麦。
以上任一所述QTL QFhb.cau-7DL定位于7DL染色体bin 7DL5-0.30-0.61区间、中国春参考基因组序列(IWGSC RefSeq v1.0)7B染色体614Mb处,不同于已发表的抗赤霉病基因,其抗病程度与Fhb1相近。
以上任一待测小麦具体可为小麦品种AQ、小麦品种Luke、Luke×AQ重组自交系或表2中所示的小麦品种。
本发明提供了位于7DL染色体上与小麦抗赤霉病连锁的分子标记cau7DL278,该标记是小麦7DL染色体上抗赤霉病QTL QFhb.cau-7DL的紧密连锁标记,且为共显性标记,连锁度高(遗传距离0.1cM)。本发现提供的分子标记具有快速、准确和高效的特点,可用来检测小麦7DL染色体上抗赤霉病QTL QFhb.cau-7DL,快速准确地筛选具有该位点的植株,提高育种工作效率,为选育高抗赤霉病小麦品种奠定理论基础且提供分子辅助选择手段。
附图说明
图1为小麦抗赤霉病QTL QFhb.cau-7DL在7DL染色体上的位置及与本发明SSR标记cau7DL278之间的连锁遗传图谱。
图2为SSR标记cau7DL278在AQ、Luke和Luke×AQ群体部分重组自交系的扩增结果(以24个重组自交系为例)。图中箭头所示为标记cau7DL278在抗病亲本AQ和重组自交系中与抗病QTL连锁的条带。
图3为SSR标记cau7DL278在苏麦3号、AQ、Luke和来自我国赤霉病流行地区其中18份小麦品种的扩增结果举列。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明,但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为自常规生化试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验,均设置三次重复实验,结果取平均值。
小麦品种AQ24788-83(以下简称AQ):中国农业大学植物病理系抗病遗传实验室培育的一个小麦数量抗病品系,有关该品系的获得途径请参见文献“Wang Z,Ren J,Du Z,CheM,Zhang Y,Quan W,Jiang X,Ma Y,Zhao Y,Zhang Z.Identification of a major QTL onchromosome arm 2AL for reducing yellow rust severity from a Chinese wheatlandrace with evidence for durable resistance.Theoretical and AppliedGenetic,2019,132:457–471”,公众可以从中国农业大学获得。小麦品种AQ为赤霉病抗病品种。
小麦品种Luke:美国的冬小麦品种,由华盛顿州立大学等单位培育,系谱为PI178383/2*Burt//CItr 13438,在美国小粒禾谷类作物资源中心(National Small GrainCollection,Aberdeen,Idaho 83210,USA)的编号为CItr 14586。小麦品种Luke为赤霉病感病品种。
Luke×AQ重组自交系:构建始于2002年,把Luke植株作为母本,AQ植株作为父本,进行杂交得F1种子,从F1种子长出的植株收获F2种子,随后几年F2种子通过单粒传(single-seed descent)方法重复自交向下培育,最终获得了高世代的重组自交系(目前为F15世代)。
小麦品种苏麦3号:国内外公认的对赤霉病具有高度抗性的春小麦品种,由中国农业科学院作物科学研究所国家作物种质资源数据库保存,编号ZM010242(http://www.cgris.net/),有关苏麦3号抗赤霉病的信息请参见文献“江苏太湖地区农科所,江苏省农科院粮作所、植保所.小麦赤霉病最优抗源—苏麦3号.江苏农业科学,1988(12):1–4;柏贵华,周朝飞,葛永福,钱存鸣,陈志德,姚国.小麦新品种(系)抗赤霉病特性的研究.江苏农业科学1989(7):20–22”,公众可以从中国农业大学获得。
赤霉菌:禾谷镰刀菌(F.graminearum)强致病力菌株HN5,有关该菌株的信息参见文献“Ren J,Wang Z,Du Z,Che M,Zhang Y,Quan W,Wang Y,Jiang X,Zhang Z.Detectionand validation ofa novel major QTL for resistance to Fusarium head blightfrom Triticum aestivum in the terminal region of chromosome 7DL.Theoreticaland Applied Genetic,2019,132:241–259”,公众可以从中国农业大学获得。
赤霉菌孢子悬浮液制备方法:禾谷镰刀菌(F.graminearum)强致病力菌株HN5经马铃薯琼脂培养基(PDA)活化培养,菌落长成后,将菌饼置于绿豆汤液体培养基中,摇床震荡(180rpm,25℃)培养5d,过滤后无菌水稀释配制成所需浓度(5×104个分生孢子/μL)的孢子悬浮液。
实施例1:小麦抗赤霉病QTL的SSR标记cau7DL278的获取及定位
一、赤霉病抗性鉴定
对Luke×AQ的154个重组自交系在河南省遂平县(该县是赤霉病重病区)的小麦生产田中进行赤霉病抗性试验,于10月上旬播种,采用完全区组设计,试验小区由1m长的单行构成,行距25cm,每个小区播种一个重组自交系的约40粒种子。待下一年小麦扬花前期,选择一个晴朗无风的下午,采用喷雾接种,利用喷雾器把赤霉菌孢子悬浮液均匀喷雾到小麦冠层,随后用塑料薄膜覆盖接种植株,保湿过夜;第二天重复接种,在接种后的72小时内,根据白天的天气情况对小麦冠层进行每小时三至十分钟的喷雾保湿,并在夜间用塑料薄膜覆盖。随机选取每个小区中间部分的10个麦穗用塑料标签标记,在接种后的5、10、15和20天分别记录被标记的每一个麦穗的发病小穗数和总的小穗数(每一个麦穗上的总小穗数通常为12至18),计算每一个麦穗发病小穗率(percentage ofdiseased spikelet,PDS),病小穗率=病小穗数/小穗总数,基于四次调查数据按公式计算每个接种麦穗发病严重度的病情发展曲线下面积(the area under the disease progress curve,AUDPC):AUDPC=Σ[(xi+x(i+1))/2]×(t(i+1)-ti),公式中xi和x(i+1)分别表示第ti和第t(i+1)日期调查值,t(i+1)-ti表示第ti和第t(i+1)日期之间相隔的天数。
二、SSR分析及开发新的标记
上述Luke×AQ群体基因型测定的分子标记是基于PCR反应的SSR标记,标记来源包括GrainGenes(https://wheat.pw.usda.gov/)上公布的覆盖小麦A、B、D基因组的SSR引物和参照中国春基因组序列(IWGSC Reference Sequence v1.0)设计开发新的SSR引物(根据参考序列中的重复基序由BatchPrimer3软件设计开发获得),共有2398对SSR引物,其中新开发的引物为65对。
(1)DNA提取:用CTAB法提取亲本AQ、Luke和重组自交系群体植株的DNA。
(2)亲本间多态性SSR标记筛选:上述两个来源的SSR引物,以AQ和Luke的DNA为模板,进行PCR扩增,共获得625对多态性SSR标记(新开发的标记5对)。
(3)重组自交系群体SSR分析:以步骤(2)获得的多态性SSR标记为引物,同时扩增亲本AQ、Luke和154个重组自交系的DNA,进行基因型测定,获得分子标记数据。亲本AQ的带型记为“A”,Luke的带型记为“B”,重组自交系中带型与AQ相同的记为“A”、与Luke相同的记为“B”。
三、连锁图谱构建和QTL分析
根据步骤二获得的分子标记数据,利用JoinMap4.0进行连锁分群,LOD取值3至15,寻找最优标记连锁群;然后利用MSTMap软件分别对每个连锁群order,确定标记之间的相对顺序和遗传距离。
采用Windows QTL Cartographer 2.5软件的复合区间作图法(compositeinterval mapping,CIM),基于连锁图和步骤一获得的连续两年赤霉病的表型数据(AUDPC)检测QTL。最终在7D染色体长臂上定位到抗赤霉病QTL(LOD值为12.4、12.6),且该QTL与新开发的SSR标记cau7DL278高度连锁,如图1所示,遗传距离为0.1cM。
SSR标记cau7DL278由上游引物和下游引物组成;
上游引物F:5’-GGAGTGATGATGGTGATGATA-3’(SEQ ID NO:1);
下游引物R:5’-AGTTAGTTCTGGGGGATCTTA-3’(SEQ ID NO:2)。
Luke×AQ群体中重组自交系经SSR标记cau7DL278扩增,将亲本AQ、Luke、及其中24个重组自交系的电泳图举例在图2,其中带型分别与AQ和Luke相同的重组自交系各12个。亲本AQ、Luke和24个重组自交系采用SSR标记cau7DL278扩增电泳数据和田间赤霉病的病情数据见表1。
表1结果显示,在SSR标记cau7DL278扩增试验中,与亲本AQ带型相同的重组自交系AUDPC病情值较低(低于450),与亲本Luke带型相同的重组自交系病情值较高(高于450)。试验表明,病情值低于450对小麦产量和品质不产生显著影响。
表1重组自交系经cau7DL278标记扩增电泳结果和田间病情检测结果
Figure BDA0002293271450000071
Figure BDA0002293271450000081
实施例2:SSR标记cau7DL278在鉴定小麦抗赤霉病QTL QFhb.cau-7DL的应用
待测小麦:从黄淮等小麦赤霉病流行地区采集生产上推广的小麦品种共84份(见表2),根据农业部全国农业技术推广中心的统计数据,这些品种的种植面积比较大,并且它们的系谱表现出比较大的遗传多样性,因此具有较好的代表性。以国内外公认的对赤霉病具有高度抗性的小麦品种苏麦3号作为抗病对照。
表2参试小麦品种
Figure BDA0002293271450000091
Figure BDA0002293271450000101
Figure BDA0002293271450000111
一、测定不同小麦品种SSR标记cau7DL278的基因型
(1)提取待测小麦植株的基因组DNA;
(2)以步骤(1)提取的待测植株的基因组DNA为模板,利用引物F和引物R组成的引物对进行PCR扩增反应;
PCR扩增体系为20μL,包括10×PCRbuffer 2.0μL、10mM dNTP 0.5μL、5U/μL Taq酶0.2μL、1.0μM上下游引物各1.0μL和50-100ng(实验中具体使用的是70ng)小麦基因组DNA,最后ddH2O补齐总量。
PCR扩增反应采用Touch down程序:(1)94℃变性5min;(2)94℃变性30s,60℃退火30s,72℃延伸30s,然后依次每个循环退火温度降低0.5℃,连续10个循环;(3)94℃变性30s,55℃退火30s,72℃延伸30s,连续35个循环;(4)72℃延伸10min,扩增程序结束。
(3)完成步骤(2)后,将扩增产物采用6%变性聚丙烯酰氨凝胶电泳进行检测。缓冲液为1×TBE,恒定功率60W,电压1500V,电泳时间45min;然后银染显色。
结果如图3和表3(第二列和第三列)所示。
(4)根据步骤(3)的电泳结果进行分析,如果PCR扩增产物为169bp的DNA片段(经测序,如SEQ ID NO:3所示),则待测植株为含有抗赤霉病QTL QFhb.cau-7DL的小麦,候选为抗病小麦;如果PCR扩增产物为161bp的DNA片段(经测序,如SEQ ID NO:4所示),则待测植株为含有抗赤霉病QTL QFhb.cau-7DL的小麦,候选为感病小麦。
二、测定不同小麦品种对赤霉病的抗病程度
小麦对赤霉病的抗性鉴定在中国农业大学西校区科学园温室进行,于10月下旬播种,试验小区由1m长的单行构成,行距25cm,每个小区播种一个小麦品种的约40粒种子。从12月至下一年2月,温室不加温,保持温度变化在7℃(昼)至-3℃(夜)之间,利于麦苗进行春化处理。之后温度变化在30℃(昼)至15℃(夜)之间。待抽穗后,采用单花滴柱法接种,将赤霉菌孢子悬浮液注射到扬花初期麦穗中部的1个小花中,接种后穗部喷水保湿并套袋保湿48小时,每个品种接种10穗。按照实施例1的步骤一调查不同小麦品种赤霉病的发病情况,计算病情值(PDS和AUDPC)。AUDPC病情值小于450认为抗病,大于450认为感病,这是基于试验的经验式划分,试验表明,AUDPC病情值小于450对小麦产量和品质不产生显著性影响。结果如表3(第四列和第五列)所示。
表3参试小麦品种SSR标记cau7DL278检测结果和病情检测结果
Figure BDA0002293271450000121
Figure BDA0002293271450000131
Figure BDA0002293271450000141
Figure BDA0002293271450000151
#对照品种苏麦3号虽不含抗赤霉病QTL QFhb.cau-7DL,但含有Fhb1基因和其它微效抗病QTL,故病情检测结果为抗病
由表3可见,利用SSR标记cau7DL278判定结果与病情检测结果一致,证明用该分子标记可以进行QFhb.cau-7DL控制的小麦赤霉病抗性的筛选,此外表明目前在赤霉病流行区域推广的小麦品种对赤霉病抗性普遍较差,不含有抗病QTL QFhb.cau-7DL,所以可以利用cau7DL278标记进行辅助选择育种,加强赤霉病流行区域小麦品种的抗病性。
序列表
<110> 中国农业大学
<120> 小麦7DL染色体抗赤霉病基因紧密连锁的DNA标记及其应用
<160> 4
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
ggagtgatga tggtgatgat a 21
<210> 2
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
agttagttct gggggatctt a 21
<210> 3
<211> 169
<212> DNA
<213> 小麦(Triticum aestivum L.)
<400> 3
ggagtgatga tggtgatgat accgaatgac aatcttgaca gcgcttttcg tctcaacggt 60
gtgtgtgtgt gggtgtgtgc gtgcgtgcat gtgtgtgtgt gtgtgtgcgc gcgcacgcac 120
gtgccttgtt tctcttataa tgaatcaata agatccccca gaactaact 169
<210> 4
<211> 161
<212> DNA
<213> 小麦(Triticum aestivum L.)
<400> 4
ggagtgatga tggtgatgat accgaatgac aatctcgaca acgcttttcg tctcaacggt 60
gtgtgtgtat gggtgtgtgc gtgcgtgcat gtgtgtgtgt gtgcgcgcgc gtgcgccttg 120
tttctcttat aatgaatcaa taagatcccc cagaactaac t 161

Claims (8)

1.特异引物对;所述特异引物对由引物F和引物R组成;
所述引物F为序列表的序列1所示的单链DNA分子;
所述引物R为序列表的序列2所示的单链DNA分子。
2.权利要求1所述特异引物对的应用,为如下(b1)-(b6)中的至少一种:
(b1)鉴定或辅助鉴定小麦赤霉病抗性;
(b2)筛选或辅助筛选赤霉病抗病小麦;
(b3)检测或辅助检测待测小麦是否具有QFhb.cau-7DL抗性QTL;
(b4)制备用于鉴定或辅助鉴定小麦赤霉病抗性的试剂盒;
(b5)制备用于筛选或辅助筛选赤霉病抗病小麦的试剂盒;
(b6)制备用于检测或辅助检测待测小麦是否具有QFhb.cau-7DL抗性QTL的试剂盒。
3.含有权利要求1所述特异引物对的试剂盒。
4.鉴定或辅助鉴定小麦赤霉病抗性的方法,包括如下步骤:以待测小麦基因组DNA为模板,采用权利要求1所述的特异引物对进行PCR扩增;如果PCR扩增产物中含有169 bp的DNA片段且不含有161 bp的DNA片段,则待测小麦为或候选为赤霉病抗病小麦;如果PCR扩增产物中含有161 bp的DNA片段且不含有169 bp的DNA片段,则待测小麦为或候选为赤霉病感病小麦。
5.鉴定或辅助鉴定小麦赤霉病抗性的方法,包括如下步骤:检测待测小麦的基因组DNA中是否存在特异DNA甲或特异DNA片段乙;如果待测小麦的基因组DNA中含有特异DNA片段甲且不含有特异DNA片段乙,则待测小麦为或候选为赤霉病抗病小麦;如果待测小麦的基因组DNA中含有特异DNA片段乙且不含有特异DNA片段甲,则待测小麦为或候选为赤霉病感病小麦;所述特异DNA甲如序列表的序列3所示;所述特异DNA片段乙如序列表的序列4所示。
6.一种筛选或辅助筛选赤霉病抗病小麦的方法,包括如下步骤:
(d1)按照权利要求4或5所述方法鉴定待测小麦赤霉病抗性;
(d2)基于步骤(d1)的结果筛选或辅助筛选赤霉病抗病小麦。
7.权利要求1所述的特异引物对在小麦育种中的应用。
8.权利要求4-6任一所述的方法在小麦育种中的应用。
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CN115044697B (zh) * 2022-05-31 2023-03-21 江苏省农业科学院 与小麦籽粒don毒素积累相关的分子标记及其引物与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6197518B1 (en) * 1999-06-17 2001-03-06 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Department Of Agriculture Markers for fusarium head blight (FHB) disease resistance
CN107630106A (zh) * 2017-11-21 2018-01-26 山东农业大学 一种快速检测长穗偃麦草抗赤霉病基因的分子标记
CN109207630A (zh) * 2018-11-12 2019-01-15 湖北省农业科学院粮食作物研究所 一种用于检测抗赤霉病QTL Qfhb.hbaas-1AS的分子标记及使用方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6197518B1 (en) * 1999-06-17 2001-03-06 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Department Of Agriculture Markers for fusarium head blight (FHB) disease resistance
CN107630106A (zh) * 2017-11-21 2018-01-26 山东农业大学 一种快速检测长穗偃麦草抗赤霉病基因的分子标记
CN109207630A (zh) * 2018-11-12 2019-01-15 湖北省农业科学院粮食作物研究所 一种用于检测抗赤霉病QTL Qfhb.hbaas-1AS的分子标记及使用方法

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