CN111466291B - 一种镉低积累水稻的选育方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镉低积累水稻的选育方法,采用现有的镉低积累水稻品种珞红3A或珞红4A作为供体,非镉低积累水稻品种为受体,进行杂交选育镉低积累水稻材料。本发明的选育方法,以现有的镉低积累水稻品种作为供体,非镉低积累水稻品种为受体,经过常规杂交、自交或回交等方法,在后代群体经过特异InDel分子标记筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的镉低积累水稻,最快可以在两代内选育得到镉低积累水稻材料,该方法简单高效,准确性高,周期短,成本较低,未采用人工转基因手段,有效缓解了当前水稻受镉污染问题。

Description

一种镉低积累水稻的选育方法
技术领域
本发明属于作物遗传育种领域,涉及一种镉低积累水稻的选育方法。
背景技术
重金属元素镉对植物和人类都具有高度的毒性,其半衰期长达几十年。土壤和水域中的镉主要通过食物链累积到人体内,在肾脏积累并在人体内不断富集。20世纪初在日本产生的“痛痛病”就是由于人体内镉富集所导致。由于镉半衰期长,即使低水平的长期摄入,也会对人体的呼吸系统和骨骼造成不可逆伤害,因此镉已经被世卫组织划为一级致癌物质。
水稻作为我国最重要的粮食作物之一,其在整个生长期内都会受到非必需元素镉的影响,高浓度的镉污染不仅会影响水稻正常生长发育,而且会严重影响稻米品质,摄入镉含量超标的大米会对人体产生重大危害。2013年5月,广东发现大量产自湖南的含镉毒大米事件,一度引起轰动,该事件对湖南稻米产业造成了巨大影响。实际上,镉大米事件不仅只在湖南,据统计,我国1.35亿公顷的耕地中,有20%左右都受到了不同程度的镉污染。因此,如何降低镉对水稻的影响,培育镉低积累水稻品种是当前急需解决的重大课题。
目前研究已经证实,OsNRAMP5蛋白是水稻根系吸收必需元素锰的主要通道,同时它也具有转运镉和铁的功能,其功能缺失突变体较正常水稻的籽粒镉含量降低了90%以上。目前已经有许多研究通过转基因手段对OsNRAMP5基因进行敲除,获得了产量以及品质不变,而镉含量大幅下降的水稻材料。但是,由于我国对转基因水稻的严格监管,导致这些材料不能在生产上快速利用。因此,发掘与利用OsNRAMP5基因的自然变异水稻材料,是解决当前水稻受镉污染问题的重要手段。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服以上背景技术中提到的不足和缺陷,提供一种镉低积累水稻的选育方法。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种镉低积累水稻的选育方法,采用现有的镉低积累水稻品种珞红3A或珞红4A作为供体,非镉低积累水稻品种为受体,进行杂交选育镉低积累水稻材料。我们筛选了自然存在的水稻材料近10000份,基本代表了所有的栽培稻资源,只有珞红3A或珞红4A由于OsNRAMP5缺失而表现低镉。现有的其他报道OsNRAMP5基因丧失功能都是通过基因编辑造成的,由于涉及转基因,不能商业化应用。然而珞红3A/4A是自然存在的因OsNRAMP5缺失而表现低镉的水稻材料,具有商业化应用前景。
申请人前期通过对重测序水稻材料中OsNRAMP5基因编码区的变异分析,鉴定出OsNRAMP5基因在水稻品种珞红3A和珞红4A中完全缺失,从而导致两者镉含量极低。在此基础上进一步设计珞红3A和珞红4A中包含OsNRAMP5基因大片段缺失紧密连锁的特异分子标记,通过常规杂交和回交的方法,能够更高效、准确地选育镉低积累水稻新品种。
珞红3A和珞红4A在包含OsNRAMP5基因区存在大片段缺失,该缺失对应参考基因组蜀恢498位置为第7号染色体第8899016-9307728位碱基(序列长度约408kb),该缺失片段包含了整个OsNRAMP5基因(OsNRAMP5位置为第7号染色体第8934799-8942223位)。在珞红3A和珞红4A大片段缺失附近约6kb位置第8892597位碱基处,找到珞红3A和珞红4A与农艺性状优良的一些非镉低积累水稻品种存在一段15bp的插入/缺失差异TTTCGGATGCTACAA(如图1所示),基于该片段差异,设计了与包含OsNRAMP5基因在内的大片段缺失紧密连锁的特异InDel分子标记。
上述的选育方法,优选的,所述杂交选育镉低积累水稻材料的方法至少存在以下三种:
第一种方法具体操作包括如下步骤:
(1)将所述的供体和受体材料杂交,获得杂交F1代种子,F1代种子自交获得F2代种子;
(2)利用分子标记法检测所述步骤(1)后得到的F2代群体,在F2代群体中筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株,即为镉低积累水稻材料。
第二种方法具体操作包括如下步骤:
(1)将所述的供体和受体材料杂交,获得杂交F1代种子,F1代种子和受体材料回交获得BC1F1代种子;
(2)利用分子标记法检测所述步骤(1)后得到的BC1F1代群体,在BC1F1群体中筛选出存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株再进一步自交,得到的自交后代群体利用所述分子标记法进行检测,筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株,即为镉低积累水稻材料。
第三种方法具体操作包括如下步骤:
(1)将所述的供体和受体材料杂交,获得杂交F1代种子,F1代种子和受体材料回交获得BC1F1代种子;
(2)利用分子标记法检测所述步骤(1)后得到的BC1F1代群体,在BC1F1群体中筛选出存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株再与受体材料回交,得到的回交后代利用所述分子标记法进行检测,从中选择存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株进一步自交,得到的自交后代群体利用所述分子标记法进行检测,筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株,即为镉低积累水稻材料。
优选的,所述步骤(2)中,利用所述分子标记法检测的具体操作包括如下步骤:提取待测水稻样品基因组DNA,利用所述特异InDel分子标记对提取的水稻样品基因组DNA进行PCR扩增,取得到的PCR扩增产物进行电泳检测,读取其片段大小;若PCR扩增产物为一条单一的178bp标记片段,表示该水稻样品基因组存在纯合型OsNRAMP5基因缺失,则鉴定该水稻OsNRAMP5基因表现镉低积累性状;若PCR扩增产物为一条单一的163bp标记片段,表示该水稻样品基因组不存在OsNRAMP5基因缺失,则鉴定该水稻OsNRAMP5基因表现非镉低积累性状;若PCR扩增产物包含一条178bp标记片段和一条163bp标记片段,表示该水稻样品基因组存在杂合型OsNRAMP5基因缺失,则鉴定该水稻OsNRAMP5基因表现非镉低积累性状。
更优选的,所述分子标记法所采用的特异InDel分子标记包括以下序列的正向引物F(名称为P5-C8F)和反向引物R(名称为P5-C8R):
正向引物F:5’-CAATCCAAGACCCGGCATGAT-3’(如SEQ ID NO.1所示);
反向引物R:5’-GCGCCGCATAGGATTAGTTGA-3’(如SEQ ID NO.2所示)。
更优选的,所述178bp标记片段的碱基序列如SEQ ID NO.3所示,所述163bp标记片段的碱基序列如SEQ ID NO.4所示。
更优选的,利用所述特异InDel分子标记对提取的水稻样品基因组DNA进行PCR扩增的具体操作包括如下步骤:将所述特异InDel分子标记稀释为10mM,配置PCR反应体系:20μL PCR反应体系包含50ng/μL基因组DNA 2μL,5μM/mL前后引物各1μL,1.1×PCR Mix16μL;PCR反应条件如下:95℃预变性4min;95℃20s,58℃20s,72℃20s,共35个循环;72℃延伸5min。
上述的选育方法,优选的,所述非镉低积累水稻品种包括农艺性状优良的玉针香、湘晚籼13、雅恢2115、蜀恢527、福恢676、9311和R900中的一种或几种。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明的选育方法,以现有的镉低积累水稻品种作为供体,非镉低积累水稻品种为受体,经过常规杂交、自交或回交等方法,在后代群体经过特异InDel分子标记筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的镉低积累水稻,最快可以在两代内选育得到镉低积累水稻材料,该方法简单高效,准确性高,周期短,成本较低,未采用人工转基因手段,有效缓解了当前水稻受镉污染问题。
2、本发明选育得到的镉低积累水稻材料是自然变异水稻材料,未采用人工转基因手段,品质安全,产量以及品质不变,镉含量极低,且镉低积累特性遗传稳定,为镉低积累水稻新材料的选育提供了新的思路,具有十分重要的意义。
3、本发明采用的特异InDel分子标记,可以快速、高效、准确、方便地鉴定水稻中是否存在OsNRAMP5基因缺失,并能判断OsNRAMP5基因缺失类型为纯合型还是杂合型,进而判断水稻OsNRAMP5基因的镉积累性状是低积累还是高积累,为镉低积累水稻材料的鉴定和选育提供了一定依据,操作简单,大大解放了劳动力,在选育镉低积累水稻材料提升以及种质资源创新上都具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是珞红3A、珞红4A与其他水稻材料15bp的差异对比图;
图2是珞红3A、珞红4A和其他水稻品种利用所述特异InDel分子标记PCR扩增的电泳差异图(1-10分别是marker、珞红3A、珞红4A、玉针香、湘晚籼13、雅恢2115、蜀恢527、福恢676、9311、R900);
图3是实施例1中珞红3A与9311杂交后代自交分离群体利用所述特异InDel分子标记鉴定得到的结果(1-9为分离群体,10为珞红3A,11为9311,12为marker);
图4是实施例2中珞红4A与玉针香杂交-回交-自交后代分离群体利用所述特异InDel分子标记鉴定得到的结果(1为marker,2为珞红4A,3为玉针香,4-12为分离后代群体);
图5是实施例3中珞红4A与玉针香杂交-回交-回交-自交后代分离群体利用所述特异InDel分子标记鉴定得到的结果(1为marker,2为珞红4A,3为玉针香,4-13为分离后代群体)。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
1、珞红3A和珞红4A的镉积累性状试验
通过对重测序水稻材料中OsNRAMP5基因编码区的变异分析,我们发现珞红3A和珞红4A在包含OsNRAMP5基因区存在大片段缺失,该缺失对应参考基因组蜀恢498位置为第7号染色体第8899016-9307728位碱基(序列长度约408kb),该缺失片段包含了整个OsNRAMP5基因(OsNRAMP5位置为第7号染色体第8934799-8942223位)。
为了进一步鉴定珞红3A和珞红4A的镉含量,将珞红3A和珞红4A以及对照水稻材料日本晴、9311浸种、催芽后,置人工气候室中,用国际水稻所的水稻营养液配方培养14天,再用0.5uM CdCl2处理14天,去离子水冲洗,将地上部分和根系分开,剪碎,称重,用HNO3:HClO4混合酸(体积比为6:1)消煮,1%HNO3定容,ICP-MS测定各个材料茎叶的镉含量,结果如表1所示。
表1:珞红3A和珞红4A茎叶镉含量测定
样品名称 称样质量(g) 检测结果(mg/Kg)
珞红3A 0.3376 12.5
珞红4A 0.4731 8.45
日本晴 0.2418 48
9311 0.3976 54.4
由表1可知,珞红3A和珞红4A中镉含量明显低于日本晴和9311水稻品种,证明本发明采用的珞红3A和珞红4A为镉低积累水稻品种。
2、特异InDel分子标记的设计试验
在珞红3A和珞红4A大片段缺失附近约6kb位置第8892597位碱基处,找到珞红3A和珞红4A与农艺性状优良的一些非镉低积累水稻品种存在一段15bp的插入/缺失差异TTTCGGATGCTACAA(如图1所示),基于该片段差异,设计了与包含OsNRAMP5基因在内的大片段缺失紧密连锁的特异InDel分子标记,包括以下序列的正向引物F(名称为P5-C8F)和反向引物R(名称为P5-C8R):
P5-C8F:5’-CAATCCAAGACCCGGCATGAT-3’(如SEQ ID NO.1所示);
P5-C8R:5’-GCGCCGCATAGGATTAGTTGA-3’(如SEQ ID NO.2所示)。
利用该特异InDel分子标记检测水稻OsNRAMP5基因镉积累性状的方法,具体包括如下步骤:
S1、采用CTAB法,对水稻新鲜幼嫩叶片提取DNA样本:取适量新鲜水稻叶片装入2mL离心管中并加入钢珠,于液氮中速冻,放入高通量组织研磨器(宁波新芝Scientz-48)破碎组织,立即加入65℃预热的2×CTAB溶液650μL,置于65℃水浴锅中恒温45min,每10min上下均匀颠倒一次,45min结束并待DNA样品冷却到室温后置于通风橱中加入650μL氯仿﹕异丙醇(24﹕1)的溶液,上下颠倒混匀,12000rmp离心10min,将500μl上清液转移到1.5mL的离心管中,加入500μl异丙醇溶液混匀并于-20℃沉淀2h,12000rmp离心10min,弃上清,加入1mL70%乙醇溶液洗除杂质,12000rmp离心5min后倒出上清,加入200μl ddH2O于4℃冰箱中过夜溶解,得到提取的水稻样品DNA模板;
S2、将合成的引物P5-C8F、P5-C8R稀释为10mM;配置PCR反应体系:20μL PCR反应体系包含基因组DNA 2μL(50ng/μL),前后引物各1μL(5μM/mL),1.1×PCR Mix(擎科生物技术有限公司)16μL。PCR反应条件如下:95℃预变性4min;95℃20s,58℃20s,72℃20s,共35个循环;72℃延伸5min;
S3、取上述步骤S2后得到的PCR扩增产物进行电泳检测,读取其片段大小;若PCR扩增产物为一条单一的178bp标记片段,则鉴定该水稻样品基因组存在纯合型OsNRAMP5基因缺失;若PCR扩增产物为一条单一的163bp标记片段,则鉴定该水稻样品基因组不存在OsNRAMP5基因缺失;若PCR扩增产物包含一条178bp标记片段和一条163bp标记片段,则鉴定该水稻样品基因组存在杂合型OsNRAMP5基因缺失。
上述178bp标记片段的碱基序列如SEQ ID NO.3所示,上述163bp标记片段的碱基序列如SEQ ID NO.4所示。
将珞红3A、珞红4A和其他非镉低积累水稻品种通过上述方法进行鉴定,得到的电泳检测结果如图2所示,其中1-10分别是marker、珞红3A、珞红4A、玉针香、湘晚籼13、雅恢2115、蜀恢527、福恢676、9311、R900。
由图2可知,珞红3A、珞红4A的电泳检测结果仅有一条单一的178bp标记片段,而其他水稻品种的电泳检测结果仅有一条单一的163bp标记片段,说明本发明的特异InDel分子标记及鉴定方法可以快速、高效、准确、方便地鉴定水稻中是否存在OsNRAMP5基因缺失,并能判断缺失类型为纯合型还是杂合型,为镉低积累水稻材料的鉴定和选育提供了一定依据。
实施例1:
一种镉低积累水稻的选育方法,包括如下步骤:
(1)以珞红3A作为供体,9311水稻为受体;
(2)将供体和受体材料杂交,获得杂交F1代种子,F1代种子自交获得F2代种子;
(3)在F2代群体中利用特异InDel分子标记进行检测,在F2代群体中筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株,即为镉低积累水稻材料。
利用特异InDel分子标记进行检测的方法与实施例1相同,特异InDel分子标记包括以下序列的正向引物F(名称为P5-C8F)和反向引物R(名称为P5-C8R):
P5-C8F:5’-CAATCCAAGACCCGGCATGAT-3’(如SEQ ID NO.1所示);
P5-C8R:5’-GCGCCGCATAGGATTAGTTGA-3’(如SEQ ID NO.2所示)。
对于步骤(3)中自交产生的分离后代,采用特异InDel分子标记进行了检测,并对分离个体进行了苗期茎叶镉含量测定,结果如表2和图3所示(编号1-9为分离群体,10为珞红3A,11为9311,12为marker)。
表2:珞红3A与9311杂交后代自交F2分离群体苗期茎叶镉含量测定结果
Figure BDA0002431680870000071
结果发现,步骤(3)中自交产生的分离后代中,编号1、7、9三个单株存在纯合型OsNRAMP5基因缺失,且这三个单株的镉含量相较于其他样品明显降低,其中编号9的镉含量仅有9.6mg/Kg,明显低于低镉亲本珞红3A的镉含量,证明本发明的选育方法与特异InDel分子标记能够快速、准确、高效的选育出镉低积累水稻新材料。
实施例2:
一种镉低积累水稻的选育方法,包括如下步骤:
(1)以珞红4A作为供体,非镉低积累水稻品种玉针香为受体;
(2)将供体和受体材料杂交,获得杂交F1代种子,F1代种子和受体材料回交获得BC1F1代种子;
(3)在BC1F1代群体中利用特异InDel分子标记进行检测,在BC1F1群体中,筛选出存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株再进一步自交,得到的后代群体利用特异InDel分子标记进行检测,筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株,即为镉低积累水稻材料。
利用特异InDel分子标记进行检测的方法与实施例1相同,特异InDel分子标记包括以下引物对:
P5-C8F:5’-CAATCCAAGACCCGGCATGAT-3’(如SEQ ID NO.1所示);
P5-C8R:5’-GCGCCGCATAGGATTAGTTGA-3’(如SEQ ID NO.2所示)。
对于步骤(3)中自交产生的分离后代,采用特异InDel分子标记进行了检测,并对分离个体进行了苗期茎叶镉含量测定,结果如表3和图4所示(1为marker,2为珞红4A,3为玉针香,4-12为分离后代群体)。
表3:珞红4A与玉针香杂交-回交-自交得到的后代分离群体苗期茎叶镉含量测定结果
Figure BDA0002431680870000081
结果发现,步骤(3)中自交产生的分离后代中,编号5、8、9三个单株存在纯合型OsNRAMP5基因缺失,且这三个单株的镉含量相较于其他样品明显降低,其中编号5的镉含量仅有9.8mg/Kg,证明本发明的选育方法与特异InDel分子标记能够快速、准确、高效的选育出镉低积累水稻新材料。
实施例3:
一种镉低积累水稻的选育方法,包括如下步骤:
(1)以珞红4A作为供体,非镉低积累水稻品种玉针香为受体;
(2)将供体和受体材料杂交,获得杂交F1代种子,F1代种子和受体材料回交获得BC1F1代种子;
(3)在BC1F1代群体中利用特异InDel分子标记进行检测,在BC1F1群体中,筛选出存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株再与受体材料回交,在得到的回交后代中选择存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株进一步自交,回交和自交的后代群体均利用特异InDel分子标记进行检测,最后自交分离出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株,即为镉低积累水稻材料。
利用特异InDel分子标记进行检测的方法与实施例1相同,特异InDel分子标记包括以下引物对:
P5-C8F:5’-CAATCCAAGACCCGGCATGAT-3’(如SEQ ID NO.1所示);
P5-C8R:5’-GCGCCGCATAGGATTAGTTGA-3’(如SEQ ID NO.2所示)。
对于步骤(3)中自交产生的分离后代,采用特异InDel分子标记进行了检测,并对分离个体进行了苗期茎叶镉含量测定,结果如表4和图5所示(1为marker,2为珞红4A,3为玉针香,4-13为分离群体)。
表4:珞红4A与玉针香杂交-回交-回交-自交得到的后代分离群体苗期茎叶镉含量测定结果
Figure BDA0002431680870000091
结果发现,步骤(3)中自交产生的分离后代中,编号5、8、12三个单株存在纯合型OsNRAMP5基因缺失,且这三个单株的镉含量相较于其他样品明显降低,其中编号8的镉含量仅有9.8mg/Kg,证明本发明的选育方法与特异InDel分子标记能够快速、准确、高效的选育出镉低积累水稻新材料。
序列表
<110> 湖南杂交水稻研究中心
<120> 一种镉低积累水稻的选育方法
<160> 4
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
caatccaaga cccggcatga t 21
<210> 2
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
gcgccgcata ggattagttg a 21
<210> 3
<211> 178
<212> DNA
<213> 水稻(Oryza sativa L.)
<400> 3
caatccaaga cccggcatga tgcaaaataa tgcataaggt ttttttttgg aaggcgaatt 60
ttaattgacg gattttagtt agcgaatttt cggatgctac aattttcgga tgctacaatt 120
gcccctctct ctttccttac ttcttttatc cacctcatca actaatccta tgcggcgc 178
<210> 4
<211> 163
<212> DNA
<213> 水稻(Oryza sativa L.)
<400> 4
caatccaaga cccggcatga tgcaaaataa tgcataaggt ttttttttgg aaggcgaatt 60
ttaattgacg gattttagtt agcgaatttt tcggatgcta caattgcccc tctctctttc 120
cttacttctt ttatccacct catcaactaa tcctatgcgg cgc 163

Claims (6)

1.一种镉低积累水稻的选育方法,其特征在于,采用现有的镉低积累水稻品种珞红3A或珞红4A作为供体,非镉低积累水稻品种为受体,利用分子标记法进行杂交选育镉低积累水稻材料;
所述非镉低积累水稻品种为玉针香、湘晚籼13、雅恢2115、蜀恢527、福恢676、9311和R900中的一种或几种;
所述分子标记法的具体操作包括如下步骤:提取待测水稻样品基因组DNA,利用特异InDel分子标记对提取的水稻样品基因组DNA进行PCR扩增,取得到的PCR扩增产物进行电泳检测,读取其片段大小;若PCR扩增产物为一条单一的178bp标记片段,表示该水稻样品基因组存在纯合型OsNRAMP5基因缺失;若PCR扩增产物为一条单一的163bp标记片段,表示该水稻样品基因组不存在OsNRAMP5基因缺失;若PCR扩增产物包含一条178bp标记片段和一条163bp标记片段,表示该水稻样品基因组存在杂合型OsNRAMP5基因缺失;
所述分子标记法所采用的用于检测特异InDel分子标记的引物为以下序列的正向引物F和反向引物R:
Figure 620582DEST_PATH_IMAGE001
2.根据权利要求1所述的选育方法,其特征在于,所述杂交选育镉低积累水稻材料的具体操作包括如下步骤:
(1)将所述的供体和受体材料杂交,获得杂交F1代种子,F1代种子自交获得F2代种子;
(2)利用分子标记法检测所述步骤(1)后得到的F2代群体,在F2代群体中筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株,即为镉低积累水稻材料。
3.根据权利要求1所述的选育方法,其特征在于,所述杂交选育镉低积累水稻材料的具体操作包括如下步骤:
(1)将所述的供体和受体材料杂交,获得杂交F1代种子,F1代种子和受体材料回交获得BC1F1代种子;
(2)利用分子标记法检测所述步骤(1)后得到的BC1F1代群体,在BC1F1群体中筛选出存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株再进一步自交,得到的自交后代群体利用所述分子标记法进行检测,筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株,即为镉低积累水稻材料。
4.根据权利要求1所述的选育方法,其特征在于,所述杂交选育镉低积累水稻材料的具体操作包括如下步骤:
(1)将所述的供体和受体材料杂交,获得杂交F1代种子,F1代种子和受体材料回交获得BC1F1代种子;
(2)利用分子标记法检测所述步骤(1)后得到的BC1F1代群体,在BC1F1群体中筛选出存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株再与受体材料回交,得到的回交后代利用所述分子标记法进行检测,从中选择存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株进一步自交,得到的自交后代群体利用所述分子标记法进行检测,筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株,即为镉低积累水稻材料。
5.根据权利要求1所述的选育方法,其特征在于,所述178bp标记片段的碱基序列如SEQID NO.3所示,所述163bp标记片段的碱基序列如SEQ ID NO.4所示。
6.根据权利要求1所述的选育方法,其特征在于,利用所述特异InDel分子标记对提取的水稻样品基因组DNA进行PCR扩增的具体操作包括如下步骤:将所述特异InDel分子标记稀释为10mM,配置PCR反应体系:20μL PCR反应体系包含50ng/μL基因组DNA 2μL,5μM/mL前后引物各1μL,1.1×PCR Mix 16μL;PCR反应条件如下:95℃预变性4min;95℃20s,58℃20s,72℃20s,共35个循环;72℃延伸5min。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111837941A (zh) * 2020-08-10 2020-10-30 四川省农业科学院水稻高粱研究所 一种低镉含量稻米杂交品种的选育方法
CN112011639B (zh) * 2020-09-04 2021-12-28 湖南杂交水稻研究中心 水稻镉积累分子标记及其在改良水稻籽粒镉积累上的应用
CN112176086B (zh) * 2020-09-30 2022-12-27 浙江师范大学 调控水稻镉积累量主效QTL位点qRCd-5的分子标记及其应用
CN112626258B (zh) * 2020-12-30 2022-08-30 袁隆平农业高科技股份有限公司 一种与水稻镉低吸收基因OsNramp5相关的SNP位点及其应用
CN113584205A (zh) * 2021-07-27 2021-11-02 哈尔滨工业大学 一种快速选育空间诱变矮杆和低镉积累水稻的方法
CN117925903A (zh) * 2024-03-25 2024-04-26 华智生物技术有限公司 一种用于检测与水稻镉吸收相关基因OsNramp5连锁的分子标记的引物组及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103444516A (zh) * 2013-08-28 2013-12-18 江苏丰源种业有限公司 一种减轻重金属镉污染的水稻育种方法
CN106544357A (zh) * 2016-08-25 2017-03-29 湖南杂交水稻研究中心 一种培育镉低积累籼稻品种的方法
CN108285927A (zh) * 2018-04-04 2018-07-17 中国科学院亚热带农业生态研究所 一种水稻镉积累相关基因OsHMA3的基因内分子标记Caps7及其应用
CN108315348A (zh) * 2018-01-30 2018-07-24 广东开源环境科技有限公司 转日本晴水稻OsNramp5基因的重金属超富集转基因工程水稻的创制及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103444516A (zh) * 2013-08-28 2013-12-18 江苏丰源种业有限公司 一种减轻重金属镉污染的水稻育种方法
CN106544357A (zh) * 2016-08-25 2017-03-29 湖南杂交水稻研究中心 一种培育镉低积累籼稻品种的方法
CN108315348A (zh) * 2018-01-30 2018-07-24 广东开源环境科技有限公司 转日本晴水稻OsNramp5基因的重金属超富集转基因工程水稻的创制及应用
CN108285927A (zh) * 2018-04-04 2018-07-17 中国科学院亚热带农业生态研究所 一种水稻镉积累相关基因OsHMA3的基因内分子标记Caps7及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
不同生育期脱水对稻米镉含量的影响;陈光辉等;《中国农学通报》;20180125;第34卷(第03期);第1-5页 *
水稻体内镉离子代谢机制研究进展;殷小林等;《分子植物育种》;20180214;第16卷(第03期);第972-978页 *

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