CN112322772A

CN112322772A - 一种与玉米籽粒镉含量相关基因ZmCd9的单倍型分子标记及其应用

Info

Publication number: CN112322772A
Application number: CN202011336462.2A
Authority: CN
Inventors: 何振艳; 冯璐; 许文秀; 闫慧莉
Original assignee: Institute of Botany of CAS
Current assignee: Institute of Botany of CAS
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-02-05
Anticipated expiration: 2040-11-25
Also published as: CN112322772B

Abstract

本发明公开了一种玉米籽粒镉含量相关基因ZmCd9中的单倍型分子标记及应用。本发明所要保护的一个技术方案是单倍型分子标记在鉴定或辅助鉴定玉米镉含量中应用。本发明的一个实施例中通过检测待测玉米品种中的镉含量基因ZmCd9中单倍型组合的单倍型发现，含有单倍型ZmCd9‑Hap4的玉米品种籽粒镉含量均值显著高于其他单倍型，82.75％的单倍型ZmCd9‑Hap4(ATG)的玉米品种中籽粒镉含量均高于0.1mg/kg。表明ZmCd9‑Hap4单倍型分子标记可用于玉米分子标记辅助选择育种，显著提高玉米低镉积累品种的选择效率。

Description

一种与玉米籽粒镉含量相关基因ZmCd9的单倍型分子标记及其应用

技术领域

本发明涉及分子生物技术领域中一种与玉米籽粒镉含量相关的单倍型分子标记及其应用，特别涉及玉米籽粒镉含量相关基因ZmCd9的单倍型分子标记及其应用。

背景技术

玉米是世界上重要的粮食兼饲料作物，种植面积广泛，其在国民经济发展中的作用不可或缺。随着工农业的发展，工业三废排放、矿产开采、电池乱扔以及农药、化肥的大量使用，导致部分土壤和水体的镉含量剧增。土壤污染类型多以无机物污染为主，土壤无机污染物镉的点位超标率达到7.0％(2014年全国土壤污染状况调查公报)，比其他重金属污染问题突出。土壤镉污染问题对玉米等粮食作物的安全生产构成严重威胁。

镉通过食物链在动植物和人体内累积，造成不可逆的毒害效应，严重危及人类健康。镉中毒还可导致肾脏、骨骼、肺等器官的损害，引起各种急慢性疾病，如肾结石、‘痛痛病’、肺炎等。玉米等粮食作物的安全问题与人类健康息息相关，土壤重金属镉污染的态势对玉米生产安全的威胁不容忽视。因此，如何利用现有农田，种植玉米镉低积累品种，保障农作物玉米生产安全，有效阻断重金属镉进入食物链迫在眉睫。

由于玉米镉积累性状不能被育种家在实际的品种选育过程中直接观察，因此低镉玉米品种的选育需要鉴别、利用优异的基因资源及相对应的分子辅助手段。目前能有效鉴别玉米镉积累性状的分子辅助手段仍处于起步阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何鉴定或辅助鉴定玉米的镉积累性状或如何鉴定或辅助鉴定玉米籽粒的镉含量或如何进行玉米育种。

为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种应用，所述应用为下述P1、P2或P3：

所述P1为检测SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性或基因型的物质在鉴定或辅助鉴定玉米镉含量中的应用。所述SNP1是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ ID No.1的第272位核苷酸，其为G或A；所述SNP2是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ ID No.1的第549位核苷酸，其为T或C；所述SNP3是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ ID No.1的第602位核苷酸，其为C或G。

所述P2为检测单倍型的物质在鉴定或辅助鉴定玉米镉含量中的应用，所述单倍型是玉米一条染色体上所述SNP1、所述SNP2和所述SNP3这三个SNP的多态性组合。

所述P3为检测所述SNP3的多态性或基因型的物质在鉴定或辅助鉴定玉米镉含量中的应用，所述SNP3是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ ID No.1的第602位核苷酸，其为C或G。

上述SNP1、SNP2和SNP3三个单核苷酸多态性位点位于玉米基因组(B73玉米基因组序列(RefGen_v2)信息)第2号染色体上的ZmCd9基因中，所述ZmCd9基因位于玉米第2号染色体第158386097-158389415位，与玉米籽粒镉含量相关，其核苷酸序列为序列表中SEQ IDNo.1所示DNA分子。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种应用，所述应用为Q1、Q2或Q3：

所述Q1为检测SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性或基因型的物质在制备鉴定或辅助鉴定玉米镉含量产品中的应用；所述SNP1是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQID No.1的第272位核苷酸，其为G或A；所述SNP2是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQID No.1的第549位核苷酸，其为T或C；所述SNP3是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQID No.1的第602位核苷酸，其为C或G。

所述Q2为检测单倍型的物质在制备鉴定或辅助鉴定玉米镉含量产品中的应用；所述单倍型是玉米一条染色体上所述SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性组合。

所述Q3为检测所述SNP3的多态性或基因型的物质在制备鉴定或辅助鉴定玉米镉含量产品中的应用；所述SNP3是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ ID No.1的第602位核苷酸，其为C或G。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了下述E1、E2或E3的应用：

所述E1为检测SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性或基因型的物质在玉米育种或制备玉米育种产品中的应用；所述SNP1是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ IDNo.1的第272位核苷酸，其为G或A；所述SNP2是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ IDNo.1的第549位核苷酸，其为T或C；所述SNP3是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ IDNo.1的第602位核苷酸，其为C或G。

所述E2为检测单倍型的物质在玉米育种或制备玉米育种产品中的应用；所述单倍型是玉米一条染色体上所述SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性组合。

所述E3为检测所述SNP3的多态性或基因型的物质在玉米育种或制备玉米育种产品中的应用；所述SNP3是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ ID No.1的第602位核苷酸，其为C或G。

所述玉米镉含量可为玉米籽粒镉含量。所述玉米可为玉米自交系。所述SNP1的基因型(即等位基因)可为基因型GG、基因型AA或基因型GA，基因型GG是SNP1为G的纯合型；基因型AA是SNP1为A的纯合型；基因型GA是SNP1为G和A的杂合型；所述SNP2的基因型(即等位基因)可为基因型TT、基因型CC或基因型TC，基因型TT是SNP2为T的纯合型；基因型CC是SNP2为C的纯合型；基因型TC是SNP2为T和C的杂合型；所述SNP3的基因型(即等位基因)可为基因型CC、基因型GG或基因型CG，基因型CC是SNP3为C的纯合型；基因型GG是SNP3为G的纯合型；基因型CG是SNP3为C和G的杂合型。所述单倍型具体可为单倍型ZmCd9-Hap1(GTC)(简称ZmCd9-Hap1)、单倍型ZmCd9-Hap2(GCC)(简称ZmCd9-Hap2)、单倍型ZmCd9-Hap3(ATC)(简称ZmCd9-Hap3)和单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)(简称ZmCd9-Hap4)；所述单倍型ZmCd9-Hap1(GTC)为所述SNP1为G、所述SNP2为T和所述SNP3为C；所述单倍型ZmCd9-Hap2(GCC)为所述SNP1为G、所述SNP2为C和所述SNP3为C；所述单倍型ZmCd9-Hap3(ATC)为所述SNP1为A、所述SNP2为T和所述SNP3为C；所述单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)为所述SNP1为A、所述SNP2为T和所述SNP3为G。

SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的基因型可为基因型GGTTCC、基因型GGCCCC、基因型AATTCC和/或基因型AATTGG。基因型GGTTCC是SNP1的基因型为GG、SNP2的基因型为TT且SNP3的基因型为CC的三个SNP组合基因型；基因型GGCCCC是SNP1的基因型为GG、SNP2的基因型为CC且SNP3的基因型为CC的三个SNP组合基因型；基因型AATTCC是SNP1的基因型为AA、SNP2的基因型为TT且SNP3的基因型为CC的三个SNP组合基因型；基因型AATTGG是SNP1的基因型为AA、SNP2的基因型为TT且SNP3的基因型为GG的三个SNP组合基因型。SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的基因型为基因型AATTGG的玉米(如玉米自交系)的籽粒镉含量高于或候选高于SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的基因型为基因型GGTTCC、基因型GGCCCC或基因型AATTCC的玉米(如玉米自交系)，SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的基因型为基因型GGTTCC、基因型GGCCCC或基因型AATTCC的玉米(如玉米自交系)的籽粒镉含量无差异或候选为无差异。

单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)籽粒镉含量高于或候选高于单倍型ZmCd9-Hap1对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)、单倍型ZmCd9-Hap2对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)和单倍型ZmCd9-Hap3对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)；单倍型ZmCd9-Hap1对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)、单倍型ZmCd9-Hap2对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)和单倍型ZmCd9-Hap3对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)的籽粒镉含量无差异。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种产品，所述产品含有上述检测玉米基因组SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性或基因型的物质的产品或含有上述检测单倍型的物质的产品或含有上述检测玉米基因组SNP3多态性或基因型的产品，且可为下述G1)-G3)中的任一种：

G1)检测玉米镉含量相关的单核苷酸多态性或基因型的产品；

G2)鉴定或辅助鉴定玉米镉含量的产品；

G3)用于玉米育种的产品。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了鉴定或辅助鉴定玉米镉含量的方法，所述方法为方法A或方法B。

所述方法A为鉴定或辅助鉴定玉米镉含量的方法，包括检测待测玉米中权利要求1中所述SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的基因型，根据所述待测玉米的所述三个SNP的基因型鉴定或辅助鉴定玉米镉含量：所述三个SNP的基因型为基因型AATTGG的玉米的籽粒镉含量高于或候选高于所述三个SNP的基因型为基因型GGTTCC、基因型GGCCCC或基因型AATTCC的玉米，所述三个SNP的基因型为基因型GGTTCC、基因型GGCCCC或基因型AATTCC的玉米的籽粒镉含量无差异或候选为无差异；所述基因型AATTGG是所述SNP1的基因型为AA、所述SNP2的基因型为TT且所述SNP3的基因型为GG的三个SNP组合基因型，所述基因型GGTTCC是所述SNP1的基因型为GG、所述SNP2的基因型为TT且所述SNP3的基因型为CC的三个SNP组合基因型，所述基因型GGCCCC是所述SNP1的基因型为GG、所述SNP2的基因型为CC且所述SNP3的基因型为CC的三个SNP组合基因型，所述基因型AATTCC是所述SNP1的基因型为AA、所述SNP2的基因型为TT且所述SNP3的基因型为CC的三个SNP组合基因型。

所述方法B为鉴定或辅助鉴定玉米镉含量的方法，包括检测待测玉米中权利要求1中所述单倍型，根据所述待测玉米的单倍型鉴定或辅助鉴定玉米镉含量：单倍型ZmCd9-Hap4对应的纯合基因型玉米籽粒镉含量高于或候选高于单倍型ZmCd9-Hap1对应的纯合基因型玉米、单倍型ZmCd9-Hap2对应的纯合基因型玉米和单倍型ZmCd9-Hap3对应的纯合基因型玉米，所述单倍型ZmCd9-Hap4为所述SNP1为A、所述SNP2为T和所述SNP3为G的单倍型，所述单倍型ZmCd9-Hap1为所述SNP1为G、所述SNP2为T和所述SNP3为C的单倍型，所述单倍型ZmCd9-Hap2为所述SNP1为G、所述SNP2为C和所述SNP3为C的单倍型，所述单倍型ZmCd9-Hap3为所述SNP1为A、所述SNP2为T和所述SNP3为C的单倍型。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种鉴定或辅助鉴定玉米镉含量的方法，包括检测待测玉米上述SNP3的基因型，根据所述待测玉米的所述SNP3的基因型鉴定或辅助鉴定玉米镉含量：所述SNP3的基因型为GG的玉米的籽粒镉含量高于或候选高于基因型为CC的玉米；所述GG是SNP3为G的纯合型；所述CC是SNP3为C的纯合型。

上述鉴定或辅助鉴定玉米镉含量的方法在玉米育种中的应用也属于本发明的保护范围。

上文所述待测玉米为玉米自交系，上文所述应用中，选择玉米的自交系作为亲本进行育种。

本发明还提供了一种玉米育种的方法，包括：检测玉米基因组中SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性或基因型，或检测玉米基因组中上文所述的单倍型的类型，选择基因型组合为基因型GGTTCC、基因型GGCCCC或基因型AATTCC的玉米自交系为亲本进行育种；或选择单倍型ZmCd9-Hap2(GCC)、单倍型ZmCd9-Hap3(ATC)或单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)的玉米自交系为亲本进行育种；或选择SNP3位点为C的纯合型玉米自交系作为亲本进行育种。

上文所述玉米育种为培育低镉含量的玉米品种。

上文所述玉米镉含量具体可为玉米籽粒中的镉含量。

上述应用、方法中，所述检测SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性或基因型的物质，或所述检测单倍型的物质，或检测SNP3多态性或基因型性的物质，可为通过下述至少一种方法确定上述玉米基因组中SNP1、SNP2和/或SNP3位点的核苷酸种类：DNA测序、限制性酶切片段长度多态性、单链构象多态性、变性高效液相色谱和SNP芯片。其中，SNP芯片包括基于核酸杂交反应的芯片、基于单碱基延伸反应的芯片、基于等位基因特异性引物延伸反应的芯片、基于“一步法”反应的芯片、基于引物连接反应的芯片、基于限制性内切酶反应的芯片、基于蛋白DNA结合反应的芯片，及基于荧光分子DNA结合反应的芯片。

上述应用或方法中，所述检测SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性或基因型的物质，或所述检测单倍型的物质，或检测SNP3多态性或基因型性的物质，可为如下D1)、D2)或D3):

D1)含有扩增包括所述SNP1、SNP2和/或SNP3位点在内的玉米基因组DNA片段的PCR引物；

D2)含有D1)所述PCR引物的PCR试剂；

D3)含有D1)所述PCR引物或D2)所述PCR试剂的试剂盒。

上述PCR引物为F1-1、F1-2、F2-1、F2-2、F3-1和/或F3-2：

F1-1、由序列表中SEQ ID No.2所示的单链DNA、序列表中SEQ ID No.3所示的单链DNA和序列表中SEQ ID No.4所示的单链DNA组成的引物组；

F1-2、由核苷酸序列是序列表中SEQ ID No.2的第22-40位的单链DNA、核苷酸序列是序列表中SEQ ID No.3的第22-40位的单链DNA和序列表中SEQ ID No.4所示的单链DNA组成的引物组；

F2-1、由序列表中SEQ ID No.5所示的单链DNA、序列表中SEQ ID No.6所示的单链DNA和序列表中SEQ ID No.7所示的单链DNA组成的引物组；

F2-2、由核苷酸序列是序列表中SEQ ID No.5的第22-40位的单链DNA、核苷酸序列是序列表中SEQ ID No.6的第22-38的单链DNA和序列表中SEQ ID No.7所示的单链DNA组成的引物组；

F3-1、由序列表中SEQ ID No.8所示的单链DNA、序列表中SEQ ID No.9所示的单链DNA和序列表中SEQ ID No.10所示的单链DNA组成的引物组；

F3-2、由核苷酸序列是序列表中SEQ ID No.8的第22-38位的单链DNA、核苷酸序列是序列表中SEQ ID No.9的第22-37位的单链DNA和序列表中SEQ ID No.10所示的单链DNA组成的引物组。

上述应用和方法中，所述PCR引物可被标记物标记也可不被标记物标记。所述标记物指可用于提供可检测的效果且可以连接至核酸的任何原子或分子。标记物包括但不限于染料；放射性标记，诸如³²P；结合部分，诸如生物素(biotin)；半抗原，诸如地高辛(DIG)；发光、发磷光或发荧光部分；和单独的荧光染料或与可以通过荧光共振能量转移(FRET)抑制或移动发射光谱的部分组合的荧光染料。标记可以提供可通过荧光、放射性、比色、重量测定、X射线衍射或吸收、磁性、酶活性等检测的信号。标记可以是带电荷的部分(正电荷或负电荷)或可选地，可以是电荷中性的。标记可以包括核酸或蛋白序列或由其组合，只要包含标记的序列是可检测的。在一些实施方案中，核酸在没有标记的情况下直接检测(例如，直接读取序列)。

上述应用和方法中，所述产品可为试剂或试剂盒或系统，所述系统可包括试剂或试剂盒、仪器和分析软件的组合产品，如由PCR引物、PARMS master mix试剂、酶标仪和在线软件SNP decoder(http://www.snpway.com/snpdecoder01/)组成的产品，由PCR引物、PARMS master mix试剂、在线软件SNP decoder和荧光定量PCR仪组成的组合产品。所述产品可包括上述检测玉米基因组中SNP1、SNP2和/或SNP3位点的多态性或基因型的物质。

上述应用、方法中，所述镉含量低的玉米品种中的镉含量是相对于杂交亲本玉米而言。如果两个杂交亲本玉米的镉含量相同，所述低镉含量玉米品种的镉含量可等于或低于杂交亲本玉米的镉含量；如果两个杂交亲本玉米的镉含量不相同，所述低镉含量玉米品种的镉含量可等于或低于两个杂交亲本玉米中镉含量较高的杂交亲本玉米。

本发明的实施例中，通过对玉米自交系关联群体中ZmCd9基因的遗传变异分析，发现3个SNP，SNP1、SNP2和SNP3分别位于玉米基因组中与镉含量相关的基因ZmCd9基因中，即序列表SEQ ID No.1的第272位、第549位和第602位，这3个SNP组合共存在四种单倍型：单倍型ZmCd9-Hap1(GTC)、单倍型ZmCd9-Hap2(GCC)、单倍型ZmCd9-Hap3(ATC)和单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)。通过实验证明，单倍型ZmCd9-Hap4所对应的纯合基因型玉米的籽粒镉含量显著高于其他单倍型所对应的纯合基因型玉米，单倍型ZmCd9-Hap1、单倍型ZmCd9-Hap2和单倍型ZmCd9-Hap3所对应的纯合基因型玉米之间籽粒镉含量无显著差异。82.75％的单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)所对应的纯合基因型玉米中籽粒镉含量均高于0.1mg/kg(食品安全国家标准GB 2762-2017)，91.90％的其他单倍型所对应的纯合基因型玉米品种籽粒镉含量均低于0.1mg/kg。单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)分子标记可用于玉米籽粒镉积累的早期预测和筛选，也可用于玉米分子标记辅助选择育种和低镉玉米品种的选育。另外在本发明的实施例中SNP3位点由C突变为G，致使第154位氨基酸由苯丙氨酸(F)突变为亮氨酸(L)时，该位点对表型的解释率为34.68％，说明SNP3位点也可用于玉米分子标记辅助选择育种和低镉玉米品种的选育。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中的305份玉米自交系关联群体：由华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室玉米组严建兵的实验室提供，该关联群体的详细信息见已发表的文章(Yang etal.,2011)，其种质资源信息也可从Maizego网站获取(http://www.maizego.org/)，品种详细信息如表1所示。

实施例1、与玉米籽粒镉含量相关单倍型组合及相关单倍型分子标记的发现一、供试材料的镉含量检测

1、供试材料的种植

2018年在中国湖南湘乡市，在镉含量为1.820mg/kg的农田土壤中种植305份玉米自交系关联群体种质资源，采用随机完全区组设计，试验小区长3m、宽2m，种植3行，每行10株，株距0.3m，行距0.65m，正常灌溉。

2、供试材料的镉含量检测

待305份玉米自交系关联群体完全成熟后，全部收获，得到玉米籽粒，测定籽粒中镉积累量(镉含量)。实验包含三个重复，每个重复操作步骤如下：(1)消解前的样品处理：将玉米籽粒80℃烘干至恒重，使用震动球磨仪进行粉碎；(2)准确称取样品0.2g(精确到0.0001g)放入玻璃管中，尽量不要让样品沾到试管的壁上；(3)在通风橱内加入3ml硝酸，封口预消化过夜；(4)第二天在试管口放上小漏斗，放入电热消解炉中加热9h，仪器全程温度为200℃；(5)取出后放置至冷却，然后将消解管中的样品加入蒸馏水定容至50ml；(6)摇匀过滤至10ml塑料离心管，待测。每个样品测量三次重复，三次重复的平均值作为该样品镉含量的最终结果。采用ICP-MS测定籽粒中镉积累量(镉含量)，如表1中镉含量(Cd含量)所示。

二、基因ZmCd9相关的单倍型组合及其单倍型分子标记的发现

1、305份玉米自交系关联群体的全基因组测序

305份玉米自交系关联群体的全基因组测序数据由华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室玉米组严建兵实验室提供。

2、基因ZmCd9相关的单倍型组合及其相关单倍型分子标记的发现

根据玉米自交系籽粒中的镉含量和其基因组测序结果，筛选出一个与玉米籽粒镉含量相关基因ZmCd9的单倍型组合。该单倍型组合包括3个SNP位点，分别为SNP1、SNP2和SNP3，其中SNP1对应于玉米自交系B73第2号染色体上第158389144位(B73参考玉米基因组序列(RefGen_v2))，其核苷酸为G或A，对应序列表中SEQ ID No.1的第272位；SNP2对应于玉米自交系B73第2号染色体上第158388867位，其核苷酸为T或C，对应序列表中SEQ ID No.1的第549位；SNP3对应于玉米自交系B73第2号染色体上第158388814位，其核苷酸为C或G，对应序列表中SEQ ID No.1的第602位。序列表中SEQ ID No.1的r表示g或a，y表示t或c，s表示c或g。

各个玉米品种的基因型检测结果如表1所示。结果显示SNP1位点有2种基因型(简称SNP1基因型)，即GG或AA，基因型GG是SNP1为G的纯合型，基因型AA是SNP1为A的纯合型；SNP2位点有2种基因型(简称SNP2基因型)，即TT或CC，基因型TT是SNP2为T的纯合型，基因型CC是SNP2为C的纯合型；SNP3位点有2种基因型(简称SNP3基因型)，即CC或GG，基因型CC是SNP3为C的纯合型，基因型GG是SNP3为G的纯合型。在供试群体中，这3个SNP组合即单倍型组合共存在4种单倍型：单倍型ZmCd9-Hap1(GTC)(简称ZmCd9-Hap1)、单倍型ZmCd9-Hap2(GCC)(简称ZmCd9-Hap2)、单倍型ZmCd9-Hap3(ATC)(简称ZmCd9-Hap3)和单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)(简称ZmCd9-Hap4)。单倍型ZmCd9-Hap1(GTC)是SNP1为G、SNP2为T且SNP3为C的组合，单倍型ZmCd9-Hap2(GCC)是SNP1为G、SNP2为C且SNP3为C的组合，单倍型ZmCd9-Hap3(ATC)是SNP1为A、SNP2为T且SNP3为C的组合，单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)是SNP1为A、SNP2为T且SNP3为G的组合。

单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)对应的纯合基因型玉米(玉米自交系)籽粒镉含量均值显著高于其他3个单倍型对应的纯合基因型玉米(玉米自交系)，单倍型ZmCd9-Hap1(GTC)对应的纯合基因型玉米(玉米自交系)、单倍型ZmCd9-Hap2(GCC)对应的纯合基因型玉米(玉米自交系)、单倍型ZmCd9-Hap3(ATC)对应的纯合基因型玉米之间籽粒镉含量无显著差异。单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)对应的纯合基因型玉米的基因型是AATTGG，基因型AATTGG是SNP1基因型为AA、SNP2基因型为TT且SNP3基因型为GG的三个SNP组合基因型；单倍型ZmCd9-Hap1(GTC)对应的纯合基因型玉米的基因型是GGTTCC，基因型GGTTCC是SNP1基因型为GG、SNP2基因型为TT且SNP3基因型为CC的三个SNP组合基因型；单倍型ZmCd9-Hap2(GCC)对应的纯合基因型玉米的基因型是GGCCCC，基因型GGCCCC是SNP1基因型为GG、SNP2基因型为CC且SNP3基因型为CC的三个SNP组合基因型；单倍型ZmCd9-Hap3(ATC)对应的纯合基因型玉米的基因型是AATTCC，基因型AATTCC是SNP1基因型为AA、SNP2基因型为TT且SNP3基因型为CC的三个SNP组合基因型。

因此，选择将上述得到的与基因ZmCd9相关的单倍型组合用于鉴定或辅助鉴定不同品系玉米籽粒镉含量；将单倍型组合中的ZmCd9-Hap4(ATG)单倍型作为鉴定或辅助鉴定不同品系玉米籽粒镉含量的分子标记，含有ZmCd9-Hap4(ATG)单倍型分子标记的玉米品系镉含量高于0.1mg/kg(食品安全国家标准GB 2762-2017)。

此外，分析结果还发现位于与基因ZmCd9相关的单倍型组合上的SNP3标记也与玉米籽粒镉含量相关，当该位点的核苷酸种类由C突变为G时，致使相应位置的位氨基酸由苯丙氨酸(F)突变为亮氨酸(L)，该位点对表型的解释率为34.68％。表明该位点也可作为SNP功能分子标记用于玉米籽粒镉含量辅助选择。

独立显著标记的表型解释率是以玉米籽粒镉含量表型为因变量、标记和群体结构为变量所组成的线性回归模型内标记的方差与总方差的比值。

三、基因ZmCd9相关的单倍型组合及ZmCd9-Hap4(ATG)单倍型分子标记专用引物的设计及其方法的建立

1、单倍型组合相关SNP位点的基因组特异引物设计

设计SNP1的特异引物序列(序列表中的SEQ ID No.2、SEQ ID No.3和SEQ IDNo.4)，SNP2的特异引物序列(序列表中的SEQ ID No.5、SEQ ID No.6和SEQ ID No.7)，SNP3的特异引物序列(序列表中的SEQ ID No.8、SEQ ID No.9和SEQ ID No.10)，均由中玉金标记(北京)生物技术股份有限公司合成。

鉴定SNP1位点多态性的引物组F1如下：

特异性引物F1-A(SEQ ID No.2)：

5’-GAAGGTGACCAAGTTCATGCTCCCATCAACGGCGTGAGGG-3’

特异性引物F1-B(SEQ ID No.3)：

5’-GAAGGTCGGAGTCAACGGATTCCCATCAACGGCGTGAGGA-3’

通用引物F1-C(SEQ ID No.4)：5’-AAGAGAGAGGGATTCGGTTACCGAT-3’

鉴定SNP2位点多态性的引物组F2如下：

特异性引物F2-A(SEQ ID No.5)：

5’-GAAGGTGACCAAGTTCATGCTCGATGAACGGGCTGGGCCA-3’

特异性引物F2-B(SEQ ID No.6)：

5’-GAAGGTCGGAGTCAACGGATTATGAACGGGCTGGGCCG-3’

通用引物F2-C(SEQ ID No.7)：5’-CGGAACCAGTGAAGGTTCTGAACAA-3’

鉴定SNP3位点多态性的引物组F3如下：

特异性引物F3-A(SEQ ID No.8)：

5’-GAAGGTGACCAAGTTCATGCTGAGGGAGGAGCGGCGCG-3’

特异性引物F3-B(SEQ ID No.9)：

5’-GAAGGTCGGAGTCAACGGATTAGGGAGGAGCGGCGCC-3’

通用引物F3-C(SEQ ID No.10)：5’-TGCTCGCGGCGTCCCTGTT-3’

上述鉴定SNP1位点多态性的引物组F1是根据序列SEQ ID No.1(正义链)设计，鉴定SNP2位点多态性的引物组F2和鉴定SNP3位点多态性的引物组F3是根据序列SEQ ID No.1的反义链设计。

上述引物F1-A、F2-A和F3-A中下划线序列为FAM序列；F1-B、F2-B和F3-B中下划线序列为HEX序列。

上述序列SEQ ID No.2与SEQ ID No.4所示的单链DNA分子扩增序列表SEQ IDNo.1中SNP1位点为G的片段，用酶标仪或荧光定量PCR仪可读取到模板中与FAM序列结合的荧光基团的荧光信号；

上述序列SEQ ID No.3与SEQ ID No.4所示的单链DNA分子扩增序列表SEQ IDNo.1中SNP1位点为A的片段，用酶标仪或荧光定量PCR仪可读取到模板中与HEX序列结合的荧光基团的荧光信号。

上述序列SEQ ID No.5与SEQ ID No.7所示的单链DNA分子扩增序列表SEQ IDNo.1对应的反义链中SNP2位点对应的互补碱基为A的片段，即序列表SEQ ID No.1中SNP2位点为T的片段，用酶标仪或荧光定量PCR仪可读取到模板中与FAM序列结合的荧光基团的荧光信号；

上述序列SEQ ID No.6与SEQ ID No.7所示的单链DNA分子扩增序列SEQ ID No.1对应的反义链中SNP2位点对应的互补碱基为G的片段，即序列表SEQ ID No.1中SNP2位点为C的片段，用酶标仪或荧光定量PCR仪可读取到模板中与HEX序列结合的荧光基团的荧光信号。

上述序列SEQ ID No.8与SEQ ID No.10所示的单链DNA分子扩增序列SEQ ID No.1对应的反义链中SNP3位点对应的互补碱基为G的片段，即序列表SEQ ID No.1中SNP3位点为C的片段，用酶标仪或荧光定量PCR仪可读取到模板中与FAM序列结合的荧光基团的荧光信号；

上述序列SEQ ID No.9与SEQ ID No.10所示的单链DNA分子扩增序列SEQ ID No.1对应的反义链中SNP3位点对应的互补碱基为C的片段，即序列表SEQ ID No.1中SNP3位点为G的片段，用酶标仪或荧光定量PCR仪可读取到模板中与HEX序列结合的荧光基团的荧光信号。

2、检测方法的建立

2.1DNA提取

提取供试品种玉米基因组DNA，加ddH₂O溶解作为模板用于PCR扩增。

2.2PCR扩增和荧光信号检测

使用步骤1中SNP1引物组F1、SNP2引物组F2和SNP3引物组F3分别进行PCR扩增2.1中得到的模板，检测SNP1位点、SNP2位点和/或SNP3位点的多态性(核苷酸种类)和基因型；利用酶标仪或荧光定量PCR仪对F1、F2和F3三组引物组的PCR产物进行荧光数据读取，用在线软件SNP decoder(http://www.snpway.com/snpdecoder01/)进行荧光信号处理。若F1引物组PCR产物显示只有与FAM序列结合的荧光基团的荧光信号，则所述待测玉米SNP1位点的基因型为GG(即玉米基因组中SNP1位点为G的纯合型)；若显示只有与HEX序列结合的荧光基团的荧光信号，则所述待测玉米SNP1位点的基因型为AA(即玉米基因组中SNP1位点为A的纯合型；若显示既有与FAM序列结合的荧光基团的荧光信号又有与HEX序列结合的荧光基团的荧光信号，则所述待测玉米SNP1位点的基因型为GA(即玉米基因组中SNP1位点为G和A的杂合型)。若F2引物组PCR产物显示只有与FAM序列结合的荧光基团的荧光信号，则所述待测玉米SNP2位点的基因型为TT(即玉米基因组中SNP2位点为T的纯合型)；若显示只有与HEX序列结合的荧光基团的荧光信号，则所述待测玉米SNP2位点的基因型为CC(即玉米基因组中SNP2位点为C的纯合型；若显示既有与FAM序列结合的荧光基团的荧光信号又有与HEX序列结合的荧光基团的荧光信号，则所述待测玉米SNP2位点的基因型为TC(即玉米基因组中SNP2位点为T和C的杂合型)。若F3引物组PCR产物显示只有与FAM序列结合的荧光基团的荧光信号，则所述待测玉米SNP3位点的基因型为CC(即玉米基因组中SNP2位点为C的纯合型)；若显示只有与HEX序列结合的荧光基团的荧光信号，则所述待测玉米SNP3位点的基因型为GG(即玉米基因组中SNP3位点为G的纯合型；若显示既有与FAM序列结合的荧光基团的荧光信号又有与HEX序列结合的荧光基团的荧光信号，则所述待测玉米SNP3位点的基因型为CG(即玉米基因组中SNP3位点为C和G的杂合型)。

确定基因ZmCd9相关的单倍型组合的单倍型和基因型和/或SNP3位点的基因型从而鉴定或辅助鉴定供试玉米品种的镉含量：待测玉米SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的基因型为基因型AATTGG的玉米(如玉米自交系)的籽粒镉含量高于或候选高于SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的基因型为基因型GGTTCC、基因型GGCCCC或基因型AATTCC的玉米(如玉米自交系)。单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)籽粒镉含量高于或候选高于单倍型ZmCd9-Hap1对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)、单倍型ZmCd9-Hap2对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)和单倍型ZmCd9-Hap3对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)。SNP3的基因型为GG的玉米的籽粒镉含量高于或候选高于基因型为CC的玉米。

实施例2、玉米籽粒镉含量显著关联单倍型组合和ZmCd9-Hap4(ATG)单倍型分子标记的应用

待测玉米：305份玉米自交系关联群体

一、玉米籽粒镉含量测定

方法同实施例1。结果表明，在镉含量为1.820mg/kg的农田土壤中种植305份玉米自交系，不同玉米品种的籽粒镉含量存在显著差异，玉米籽粒镉含量范围0.0005-0.7349mg/kg，其中68个玉米自交系的籽粒镉含量超过0.1mg/kg(食品安全国家标准GB2762-2017)，约占该关联群体的22.30％。

二、分子鉴定或辅助鉴定玉米自交系的籽粒镉含量

提取待测玉米基因组DNA，加ddH2O溶解作为模板。采用实施例1中的单倍型组合相关SNP位点的基因组特异引物SNP1引物组F1、SNP2引物组F2和SNP3引物组F3分别进行PCR扩增，得到ZmCd9基因相关单倍型组合中三个SNP位点的多态性信息，从而确定待测玉米的基因ZmCd9相关的单倍型组合的单倍型和基因型和/或SNP1位点的基因型，从而鉴定或辅助鉴定供试玉米品种的镉含量：待测玉米SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的基因型为基因型AATTGG的玉米(如玉米自交系)的籽粒镉含量高于或候选高于SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的基因型为基因型GGTTCC、基因型GGCCCC或基因型AATTCC的玉米(如玉米自交系)。单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)籽粒镉含量高于或候选高于单倍型ZmCd9-Hap1对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)、单倍型ZmCd9-Hap2对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)和单倍型ZmCd9-Hap3对应的纯合基因型玉米(如玉米自交系)。SNP3的基因型为GG的玉米的籽粒镉含量高于或候选高于基因型为CC的玉米。

305份待测玉米中3个SNP位点基因型和玉米籽粒镉含量如表1和表2所示，待测玉米的SNP1位点包含GG和AA两种基因型(SNP1基因型列所示)；SNP2位点包含TT和CC两种基因型(SNP2基因型列所示)；SNP3位点包含CC和GG两种基因型(SNP3基因型列所示)。供试玉米基因组中3个SNP位点按基因组顺序共存在4种单倍型组合，即单倍型ZmCd9-Hap1(GTC)、ZmCd9-Hap2(GCC)、ZmCd9-Hap3(ATC)和单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)。检测结果表明，305份玉米品种中，58个单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)的玉米品种中，有48个单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)的玉米品种籽粒镉含量均高于0.1mg/kg；其余247个其他单倍型(包括ZmCd9-Hap1(GTC)、ZmCd9-Hap2(GCC)、ZmCd9-Hap3(ATC))的玉米品种中，有227个玉米品种籽粒镉含量均低于0.1mg/kg。82.75％的单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)的玉米品种中籽粒镉含量均高于0.1mg/kg，91.90％的其他单倍型的玉米品种籽粒镉含量均低于0.1mg/kg(食品安全国家标准GB 2762-2017)。这表明利用单倍型ZmCd9-Hap4(ATG)淘汰高镉积累的玉米品种，并作为单倍型分子标记用于玉米籽粒镉含量辅助选择是切实有效的。

另外，305份玉米品种中，SNP3位点核苷酸种类为G，即基因型(等位基因)为GG的玉米中，籽粒镉含量高于0.1mg/kg的品种占82.75％，且该位点对表型的解释率为34.68％(表3)。表明该SNP3位点也可作为SNP功能分子标记用于玉米籽粒镉含量辅助选择。

表1、305份玉米自交系的籽粒镉含量和3个SNP位点的基因型

表2按基因ZmCd9的单倍型组合纯合类型统计的305份玉米自交系的籽粒镉含量

表3 SNP3位点对表型的解释率

SNP位点	核苷酸位置	错义突变	氨基酸突变	群体数量	R<sup>2</sup>(％)
						SNP3	602位	C/G	苯丙氨酸(F)/亮氨酸(L)	247/58	34.68

序列表

<110> 中国科学院植物研究所

<120> 一种与玉米籽粒镉含量相关基因ZmCd9的单倍型分子标记及其应用

<130> GNCSQ201487

<160> 10

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 3319

<212> DNA

<213> 玉米（Zea mays）

<400> 1

ggccacgcca aggatggagg agcagccggt ggctaaaatt ttggctggct ccgcgggcgc 60

acgtcgttta gcgtttccgc tcgccttggg accttgcccc tggccctccg agatgccggg 120

accggccgtg gaggcagcgg ccaggggcgg cggctgctgc gggaagacgg ccggcaagtg 180

ggagaagacg tacctggatg tcctgggcat ctgctgcacc gctgaggtgg cgctcgttga 240

gcggctcctg gcgcccatca acggcgtgag grcggtcacc gtcgtcgtcc cctcccggac 300

cgtcatcgtc gaccacgaca cggccgccgt ctcccagttc cacatcggta accgaatccc 360

tctctctttc tcccttgcac attcttcgcg gacgcgagca gttgcgcagt acgtggatcg 420

gaccggagtc atgtcatagt caatctctgt tgttgtgcac gtttccggaa ccagtgaagg 480

ttctgaacaa ggcgggcctc gaggcctccg tccgagccta tggcagcagc gccggcgccc 540

ccgggcggyg gcccagcccg ttcatcgtgg cctgcggcgt gctgctcgcg gcgtccctgt 600

tsgcgccgct cctccctccg ctgcggtggc tggcggtggc ggcggcctgc gtggggtccc 660

agcccatgct gctgagggcg ttcgcggcgg ccggcaagct caccctggac atcaacatcc 720

tgatgctcat cgcggtggcc ggggccgtgg cgctcgggag ctacacggag gcgggcgcca 780

tcgtgttcct cttcaccgtg gccgagtggc tggagacgct ggcgtgcacc aaggccagcg 840

ccgggatgct gtccctgatg tcctcggtgc ccaagaccgt ggtgctcgcc gagacggggc 900

aggtcgtcgg catgggtgac gtggcggtcg gcacggtcgt cgcggtcagg gccggggacg 960

tggtccccgt ggacggtgtt gtggtcggcg ggcagagcga ggtcgacgag agcagcctca 1020

ccggcgagtc cttccccgtg ccgaagcagg cgcagtccga ggtctgggcc ggcaccatca 1080

acttggatgg tatggtaaca aacaacaagc tagctaatag ccttggatca tcgaagcttc 1140

tattgtattc agcaacaatg tccattcatt tcgtactaca gatgtcgtgt gatgccgcag 1200

gttacatctc cgtgcggacg acggccctcg ccgagaactc gacggtggcg aagatggaga 1260

ggctggtgga ggaggcccag aacagccggt ccaggacgca gcggctcatc gactcgtgcg 1320

ccaagcacta cacccctggt tggtacgacg accgcggtgt caaaaaaaaa aggcatagaa 1380

ttggcatata tagcagcagc tcagcagagg cagtgcggtt gttctttcgc gtgcatgcgc 1440

agccgtggtc gtcctcgccg ccggggtggt cctcgtgccc gtcctgctgg gagctcccga 1500

cctggagcac tggttccggc tgtccctggt gctgctggtg agcgcgtgcc cgtgcgcgct 1560

ggtgctgtcc acgcccgtcg ccaccttctg cgcgctcctg cgggcggcca ggatggggct 1620

cctcgtcaag ggaggcaacg ttcttgagtc gctgggcgag gtcagggtcg ccgcgttcga 1680

caagaccggg accatcacca gaggcgagtt cagcatcaag gacttccttg tggtgaggga 1740

caaggttcaa atgagccagc tactttactg gtatgtatga tatgaactta taataaaaat 1800

tggctgctgc taatttgttt tagattggaa agtactagct agctagatgc atctctctcg 1860

cagggtatct agcatcgaga gcaaatcaag ccacccaatg gctgctgcac ttgtcgagta 1920

tgcccagtcc aaatctatac agccgaagcc ggaggacgtg actgagactt gcatctacca 1980

tggcgagggc atctatgggg ccatcaatgg aaaacacatc tacatcggaa acgaaaggat 2040

catggcaagg tcctcgtgtc gtcaacaagg taagcaaaca ccctgctata tatgctaggg 2100

ggcttgacat gtaaatgggt gcctaactac tgcatcctga catgatgata tacaagaagc 2160

tggccaccga gaaacagatg gcctcaaagg cgtgtccgtt ggtctcgtga tctgcgacgg 2220

cgatctcgtg ggcaagtttt cgctctccga cacctgcagg accggggcgg ccgaggcgat 2280

cttgcagctg cgatcaatgg ggatcaagtc agtgatgctc accggggaca gcgaagcggc 2340

ggccaagcac gcgcaggagc agctcggcgg cgtcctggag gagctccact cggggctcct 2400

cccggaggac aaggtccggc tcatccgggg gctccaggcg cggcacgggg cgacgctgat 2460

ggtcggcgac ggcatgaacg acgcgccggc gctcgccgcg gcggacgtgg gcgtgtccat 2520

gggcctgtcc gggtcggcgg ccgccatcga gacgagccac gccacgctca tgtccggcga 2580

cgtcctgcgg gtgcccaagg ccgtcaggct cgggcgccgc acccgccgga ccatcgccgt 2640

caacgtggcc tcctccgtcg gcgccaaggc cgccgtcctg gcgctcgccg tcgcgtggcg 2700

ccccgtgctg tgggtggccg tgctcgccga cgtcggcacg tgcctgctcg tcgtgctgca 2760

cagcatgctg ctgctgaggg acgcggcccg cgcgcggcgg aggtgcggcg gggcgtccaa 2820

ggcgtgctgt gctacggcgt gcaaggcgcc caagacagcg tgctgcgcta cggcgtccaa 2880

ggcgtgtggc gcgacgacgg tgaagcctgt ggccacgagg ccccagcccg cgggcgcagg 2940

gaagaaggcc gataggccag gaggtgacaa gcatggtaat ggtaaagacg actgccatcg 3000

ttgctgccac aagcagagca agctgcccga ggacgccgtc gtgatcgcca taccggtacg 3060

agccgtggag caccggaagg acgcggccgc tcacgagaag gcggaaggca acgccgccgg 3120

gggatgctgc ggtggcgctc ccgcttcggc cgcgtgctgc gcggaagcac acggtggcga 3180

ggacgaggtg tgcattgtca tcagcgcgag gtcgccctgc tgcagcacgg cgaggagtcg 3240

gtctgcttct cccaaggacg ccatgtgctg cggctccggt ggtaaagacg gcggcgccat 3300

ctcagccctt gtgtgctga 3319

<210> 2

<211> 40

<212> DNA

<213> 人工序列（Artificial Sequence）

<400> 2

gaaggtgacc aagttcatgc tcccatcaac ggcgtgaggg 40

<210> 3

<211> 40

<212> DNA

<213> 人工序列（Artificial sequence）

<400> 3

gaaggtcgga gtcaacggat tcccatcaac ggcgtgagga 40

<210> 4

<211> 25

<212> DNA

<213> 人工序列（Artificial sequence）

<400> 4

aagagagagg gattcggtta ccgat 25

<210> 5

<211> 40

<212> DNA

<213> 人工序列（Artificial sequence）

<400> 5

gaaggtgacc aagttcatgc tcgatgaacg ggctgggcca 40

<210> 6

<211> 38

<212> DNA

<213> 人工序列（Artificial sequence）

<400> 6

gaaggtcgga gtcaacggat tatgaacggg ctgggccg 38

<210> 7

<211> 25

<212> DNA

<213> 人工序列（Artificial sequence）

<400> 7

cggaaccagt gaaggttctg aacaa 25

<210> 8

<211> 38

<212> DNA

<213> 人工序列（Artificial sequence）

<400> 8

gaaggtgacc aagttcatgc tgagggagga gcggcgcg 38

<210> 9

<211> 37

<212> DNA

<213> 人工序列（Artificial sequence）

<400> 9

gaaggtcgga gtcaacggat tagggaggag cggcgcc 37

<210> 10

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列（Artificial sequence）

<400> 10

tgctcgcggc gtccctgtt 19

Claims

1.应用，其特征在于：所述应用为P1、P2或P3；

所述P1为检测SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性或基因型的物质在鉴定或辅助鉴定玉米镉含量中的应用，所述SNP1是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ ID No.1的第272位核苷酸，其为G或A；所述SNP2是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ ID No.1的第549位核苷酸，其为T或C；，所述SNP3是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ ID No.1的第602位核苷酸，其为C或G；

所述P2为检测单倍型的物质在鉴定或辅助鉴定玉米镉含量中的应用，所述单倍型是玉米一条染色体上所述SNP1、所述SNP2和所述SNP3这三个SNP的多态性组合；

2.应用，其特征在于：所述应用为Q1、Q2或Q3；

所述Q1为检测SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性或基因型的物质在制备鉴定或辅助鉴定玉米镉含量产品中的应用；所述SNP1是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ IDNo.1的第272位核苷酸，其为G或A；所述SNP2是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ IDNo.1的第549位核苷酸，其为T或C；所述SNP3是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ IDNo.1的第602位核苷酸，其为C或G；

所述Q2为检测单倍型的物质在制备鉴定或辅助鉴定玉米镉含量产品中的应用；所述单倍型是玉米一条染色体上所述SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性组合；

3.应用，其特征在于：所述应用为E1、E2或E3；

所述E1为检测SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性或基因型的物质在玉米育种或制备玉米育种产品中的应用；所述SNP1是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ ID No.1的第272位核苷酸，其为G或A；所述SNP2是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ ID No.1的第549位核苷酸，其为T或C；所述SNP3是玉米基因组的一个SNP，为序列表中SEQ ID No.1的第602位核苷酸，其为C或G；

所述E2为检测单倍型的物质在玉米育种或制备玉米育种产品中的应用；所述单倍型是玉米一条染色体上所述SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性组合；

4.产品，其特征在于所述产品含有权利要求1中所述检测玉米基因组SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性或基因型的物质的产品或含有权利要求1中所述检测单倍型的物质的产品或含有权利要求1中所述检测玉米基因组SNP3多态性或基因型的产品，且可为下述G1)-G3)中的任一种：

G1)检测玉米镉含量相关的单核苷酸多态性或基因型的产品；

G2)鉴定或辅助鉴定玉米镉含量的产品；

G3)用于玉米育种的产品。

5.鉴定或辅助鉴定玉米镉含量的方法，所述方法为方法A或方法B；

所述方法A为鉴定或辅助鉴定玉米镉含量的方法，包括检测待测玉米中权利要求1中所述SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的基因型，根据所述待测玉米的所述三个SNP的基因型鉴定或辅助鉴定玉米镉含量：所述三个SNP的基因型为基因型AATTGG的玉米的籽粒镉含量高于或候选高于所述三个SNP的基因型为基因型GGTTCC、基因型GGCCCC或基因型AATTCC的玉米，所述三个SNP的基因型为基因型GGTTCC、基因型GGCCCC或基因型AATTCC的玉米的籽粒镉含量无差异或候选为无差异；所述基因型AATTGG是所述SNP1的基因型为AA、所述SNP2的基因型为TT且所述SNP3的基因型为GG的三个SNP组合基因型，所述基因型GGTTCC是所述SNP1的基因型为GG、所述SNP2的基因型为TT且所述SNP3的基因型为CC的三个SNP组合基因型，所述基因型GGCCCC是所述SNP1的基因型为GG、所述SNP2的基因型为CC且所述SNP3的基因型为CC的三个SNP组合基因型，所述基因型AATTCC是所述SNP1的基因型为AA、所述SNP2的基因型为TT且所述SNP3的基因型为CC的三个SNP组合基因型；

6.鉴定或辅助鉴定玉米镉含量的方法，其特征在于：所述方法包括检测待测玉米中权利要求1中所述SNP3的基因型，根据所述待测玉米的所述SNP3的基因型鉴定或辅助鉴定玉米镉含量：所述SNP3的基因型为GG的玉米的籽粒镉含量高于或候选高于基因型为CC的玉米；所述GG是SNP3为G的纯合型；所述CC是SNP3为C的纯合型。

7.权利要求5或6所述方法在玉米育种中的应用。

8.根据权利要求1-3和7任一权利要求所述的应用、权利要求4所述的产品、权利要求5-6中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述玉米育种为培育低镉含量玉米或选育镉含量低的玉米品种。

9.权利要求1-3或7任一权利要求所述的应用、权利要求4所述的产品、权利要求5-6或8任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述检测SNP1、SNP2和SNP3这三个SNP的多态性或基因型的物质，或所述检测单倍型的物质，或检测SNP3多态性或基因型性的物质，可为如下D1)、D2)或D3)：

D2)含有D1)所述PCR引物的PCR试剂；

D3)含有D1)所述PCR引物或D2)所述PCR试剂的试剂盒。

10.根据权利要求9所述的应用或产品或方法，其特征在于：所述PCR引物为F1-1、F1-2、F2-1、F2-2、F3-1和/或F3-2：