CN110938635A - 一种粳稻粒长基因及与其紧密连锁的分子标记和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于分子生物学领域，具体涉及与粳稻粒长基因GL6.1紧密连锁的分子标记。所述分子标记是一种粳稻粒长基因GL6.1紧密连锁的分子标记，它是用引物组合SEQ ID NO：2和SEQ ID NO：3从水稻总DNA中扩增出的核苷酸序列，通过检测该分子标记，可以准确判断待测水稻样品中是否携带粳稻粒长基因GL6.1，加快粳稻粒长育种的选育进程。

Description

一种粳稻粒长基因及与其紧密连锁的分子标记和应用
技术领域
本发明属于农作物分子遗传育种学领域，具体涉及一种粳稻粒长基因(GL6.1)，及与其紧密连锁的分子标记和应用。
背景技术
水稻粒长是影响稻米产量、外观品质和加工品质的重要性状。一般而言，籼稻谷粒较长，而粳稻谷粒则较短。近年来，由于受到国内一些著名品牌和国际市场泰国香米的影响，粳稻品种在选育过程中有长粒化的趋势。北方粳稻育种中，虽然通过籼粳杂交可以引入籼稻中的长粒基因来改善粒形，但伴随而来的大量籼稻累赘基因极易引起结实率和米质的下降。因此，亟待粳稻长粒基因发掘等工作的开展，服务于粳稻品种粒长的改良。
发明内容
本发明的目的是提供一种粳稻粒长基因(GL6.1)，及与其紧密连锁的分子标记和应用。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种粳稻粒长基因(GL6.1)，其特征在于：在水稻品种辽星1的第6号染色体短臂末端97.46kb区域内，携带粳稻粒长基因GL6.1。
一种与所述的粳稻粒长基因GL6.1紧密连锁的分子标记，分子标记在GL6.1的定位区域内存在一个7bp的插入位点，核苷酸序列如SEQID NO.1所示。
一种用于检测所述分子标记的的引物组合，所述引物组合由如SEQ ID NO.2和SEQID NO.3中碱基序列所示；其中，SEQ ID NO.2正向引物Indel-F序列是5′-TTGGTTTCTTTGAGAATCTTGG-3′，SEQ ID NO.3反向引物Indel-R序列是5′-ATGGTGATGCATGTCGTCCATGG-3′。
一种引物组合的应用，所述引物组合在选育携带粳稻粒长基因GL6.1的水稻品种中的应用。
具体为：
1)以携带粳稻粒长基因GL6.1的水稻品种辽星1与其它不携带粳稻粒长基因GL6.1的水稻品种杂交并繁衍后代群体；
2)提取上述所获得群体中单个植株的基因组DNA，用权利要求3所述引物组合进行PCR扩增，扩增产物的片段长度为181bp，则标志着所检测水稻样品携带粳稻粒长基因(GL6.1)。
一种检测水稻品种粳稻粒长基因水稻品种的是否携带GL6.1方法：
1)提取水稻样品基因组DNA；
2)利用权利要求3所述的引物组合对水稻样品基因组DNA进行PCR扩增；
3)扩增产物的片段长度为181bp，则标志着其样品基因组中携带粳稻粒长基因GL6.1，即为粳稻粒长基因水稻品种。
一种利用所述引物组合选育携带粳稻粒长基因GL6.1的水稻品种的方法：
1)以携带粳稻粒长基因GL6.1的水稻品种辽星1与其它不携带粳稻粒长基因GL6.1的水稻品种杂交，并繁衍后代群体；
2)利用CTAB法提取上述群体中单个植株的基因组DNA，用所述引物组合进行PCR扩增，即能够获得片段长度为181bp的产物，则标志着所检测水稻样品携带粳稻粒长基因GL6.1。
本发明的有益效果：
本发明将北方粳稻品种辽星1与港源8杂交，构建F10代重组自交系RILs群体，在采用芯片技术，从辽星1中定位到一个粳稻粒长基因GL6.1；所得粳稻粒长基因GL6.1可应用在水稻育种中，并为提高该基因在育种过程中的选择效率和准确性，缩短育种周期，进而获得与GL6.1紧密连锁的分子标记，其在水稻新品种选育过程中的应用方法，具体为：
1.本发明获得的与粳稻粒长基因GL6.1紧密连锁的分子标记，其鉴定获得的粳稻粒长基因作为在水稻品种辽星1中定位的新基因，该基因可在北方粳稻抗病育种中应用，使得后代材料粳稻粒长育种性强；本发明的应用可显著提高GL6.1利用效率。
2.本发明提供的分子标记基于二代重测序结果开发，并经过一代测序验证，结果精确，特异性好。
3.本发明提供的分子标记位于抗病基因GL6.1的定位区域内，具体为该区域的第6号染色体短臂末端，在遗传上与GL6.1连锁紧密，标记与基因共分离程度高。
4.本发明提供的分子标记为插入缺失(Indel)标记，且Indel片段长度为7bp，多态性好，便于通过琼脂糖凝胶电泳准确区分，应用的成本低、操作简便、准确性高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的粳稻粒长基因GL6.1定位区域和Indel位点在水稻染色体上的位置图；
图2为本发明实施例提供的不同基因型在Indel位点的序列比对结果图。
图3为利用本发明实施例提供的Indel标记在两个亲本及其后代中进行PCR扩增的产物电泳条带图。
图4为利用本发明实施例提供的Indel标记在22份粳稻品种中进行PCR扩增的产物电泳条带图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。
本发明利用粳稻品种港源8号与辽星1号杂交衍生的重组自交系群体，定位获得粳稻粒长基因QTL(GL6.1)，其定位于第六染色体短臂10.18Mb-11.19Mb范围内，该基因以及与GL6.1紧密连锁的分子标记均可在水稻育种选育工的以应用。
实施例1粳稻粒长基因GL6.1的定位
利用粳稻粒长水稻品种辽星1与短粒水稻品种港源8杂交，从F2代开始利用单粒传的方法构建重组自交系群体RILs，群体中包括197个株系。
以港源8号/辽星1号F9和F10代重组自交系群体为试验材料，利用水稻8K高密度SNP芯片(中稻芯1号)，进一步经田间试验将辽星1号粒长基因初步定位第6染色体短臂10.18Mb-11.19Mb范围内。排除了该区域内已知克隆基因的作用，将辽星1携带的粳稻粒长基因命名为GL6.1如图1所示。
实施例2与粳稻粒长基因GL6.1紧密连锁的分子标记的开发
利用二代重测序技术对携带粳稻粒长基因GL6.1的水稻品种辽星1和不携带该基因的水稻品种港源8进行重测序，获得平均覆盖深度大于30×的测序数据。通过比对两个品种的序列，发现在粳稻粒长基因GL6.1的定位区域内存在一个7bp的插入/缺失位点(Indel)如图2所示，粳稻粒长基因GL6.1和Indel位点在染色体上的位置和序列，如图1、2所示。
由图1可见在粳稻粒长基因GL6.1位于水稻第6号染色体10.18Mb-11.19Mb范围内，Indel位点位于定位区域内；由图2可见携带粳稻粒长基因GL6.1的辽星1和不携带基因GL6.1的港源8在两个Indel上的序列比对，与港源8相比辽星1有7bp的插入。即SEQ ID NO.1
GCTGCT
进一步的根据上述获得的与粳稻粒长基因GL6.1紧密连锁的分子标记(SEQ IDNO.1所示)Indel位点两端序列设计一对引物组合，所述引物组合由如SEQ ID NO.2所示的DNA序列和如SEQ ID NO.3所示的DNA序列组成。
SEQ ID NO.2正向引物Indel-F序列是5′-TTGGTTTCTTTGAGAATCTTGG-3′，
SEQ ID NO.3反向引物Indel-R序列是5′-ATGGTGATGCATGTCGTCCATGG-3′。
利用上述获得引物对，对水稻品种辽星1和港源8的基因组DNA分别进行PCR扩增。
反应体系如下：2×Taq PCR Master Mix(艾德莱PC0902)10μL，10μM的引物各0.5μL，100μg/mL的模板DNA 1μL，ddH2O 8μL。
PCR反应程序为：94℃预变性5min，94℃变性30s，58℃退火30s，72℃延伸1min，32个循环,72℃延伸10min,12℃保存。
由上述PCR扩增产物可见，该引物对的PCR扩增产物包含该Inde区域，携带粳稻粒长基因GL6.1的辽星1的扩增产物为181bp而不携带基因GL6.1的辽星1号扩增产物为175bp，扩增产物序列比对结果如图4所示。进而可见该引物能够很好的区分长粒与短粒的基因型。
实施例3与粳稻粒长基因GL6.1紧密连锁的分子标记的验证
以粳稻粒长基因GL6.1的供体品种辽星1和短粒品种港源8为亲本，构建F10群体，利用引物组合SEQ ID NO：2/SEQID NO：3对F10群体各植株的基因型进行鉴定。
具体试验如下：
以粳稻粒长基因GL6.1的供体品种辽星1和短粒品种港源8为亲本，构建获得部分F10群体(共198株)为试材，分别提取F10群体各植株的基因组DNA，以引物组合SEQ ID NO：2/SEQID NO：3进行PCR扩增.PCR反应程序为：94℃预变性5min，94℃变性30s，58℃退火30s，72℃延伸1min，32个循环,72℃延伸10min,12℃保存。扩增产物在4％琼脂糖凝胶中电泳,应用凝胶成像系统记录试验结果,扩增结果如图3所示。由图可见基因扩增的结果表明，其中1-22号为辽星1和辽星1号杂交的F10代部分株系，F10群体中凡扩增产物中有1条长度约181bp片段的个体变现长粒；扩增产物仅有1条长度175bp的片段的个体表现为短粒。实施例结果表明，利用引物组合SEQ ID NO：2/SEQID NO：3可准确的筛选到携带粳稻粒长基因GL6.1的植株，筛选效率达到100％。
实施例4与粳稻粒长基因GL6.1紧密连锁的分子标记的应用(图4)
选取辽宁省大面积推广的水稻品种22个，对选取的品种鉴定是否含有粳稻粒型基因GL6.1。
利用引物组合SEQ ID NO：2/SEQ ID NO：3，分别对22个水稻品种的基因组DNA进行PCR扩增，实施方法同实施例3。扩增产物中仅有1条长度约181bp片段的个体变现长粒；扩增产物仅有1条长度175bp的片段的个体表现为短粒。实施例结果表明，应用该分子标记能够从水稻品种中快速准确鉴定出是否携带GL6.1基因的水稻植株，加速水稻粳稻粒长育种品种培育的进程。

Claims (7)

1.一种粳稻粒长基因(GL6.1)，其特征在于：在水稻品种辽星1的第6号染色体短臂末端97.46kb区域内，携带粳稻粒长基因GL6.1。
2.一种与权利要求1所述的粳稻粒长基因GL6.1紧密连锁的分子标记，其特征在于：分子标记在GL6.1的定位区域内存在一个7bp的插入位点，核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
3.一种用于检测权利要求2所述分子标记的的引物组合，其特征在于：所述引物组合由如SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.3中碱基序列所示；其中，SEQ ID NO.2正向引物Indel-F序列是5′-TTGGTTTCTTTGAGAATCTTGG-3′，SEQ ID NO.3反向引物Indel-R序列是5′-ATGGTGATGCATGTCGTCCATGG-3′。
4.一种权利要求3所述的引物组合的应用，其特征在于：所述引物组合在选育携带粳稻粒长基因的水稻品种中的应用。
5.按权利要求4所述的引物组合的应用，其特征在于：
1)以携带粳稻粒长基因GL6.1的水稻品种辽星1与其它不携带粳稻粒长基因GL6.1的水稻品种杂交并繁衍后代群体；
2)提取上述所获得群体中单个植株的基因组DNA，用权利要求3所述引物组合进行PCR扩增，扩增产物的片段长度为181bp，则标志着所检测水稻样品携带粳稻粒长基因(GL6.1)。
6.一种检测粳稻粒长基因水稻品种的方法，其特征在于：
1)提取水稻样品基因组DNA；
2)利用权利要求3所述的引物组合对水稻样品基因组DNA进行PCR扩增；
3)扩增产物的片段长度为181bp，则标志着其样品基因组中携带粳稻粒长基因GL6.1，即为粳稻粒长基因水稻品种。
7.一种利用所述引物组合选育携带粳稻粒长基因GL6.1的水稻品种的方法，其特征在于：
1)以携带粳稻粒长基因GL6.1的水稻品种辽星1与其它不携带粳稻粒长基因GL6.1的水稻品种杂交，并繁衍后代群体；
2)利用CTAB法提取上述群体中单个植株的基因组DNA，用所述引物组合进行PCR扩增，即能够获得片段长度为181bp的产物，则标志着所检测水稻样品携带粳稻粒长基因GL6.1。
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