CN112430681B - 鉴定小麦株高和产量性状的分子标记及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了小麦株高和产量性状分子标记与鉴定小麦株高和产量性状的引物对。本发明所提供的分子标记,为以小麦的基因组DNA为模板,采用引物对A1进行扩增得到的DNA分子;所述A1由名称为P1和P2的单链DNA组成,所述P1为SEQ ID No.2所示的单链DNA,所述P2为SEQ ID No.3所示的单链DNA。实验证明,可以利用鉴定或辅助鉴定小麦株高和产量性状的引物对A1和小麦株高和产量性状分子标记鉴定小麦株高和产量的情况。

Description

鉴定小麦株高和产量性状的分子标记及其应用
技术领域
本发明涉及生物技术领域中鉴定小麦株高和产量性状的分子标记及其应用。
背景技术
小麦是我国的三大主要粮食作物之一,在国家保障粮食安全中有至关重要的作用。随着分子生物学的发展,分子标记辅助育种为小麦目标性状的选择提供了方便快捷的方法。
单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)分子标记,是指由于单个核苷酸的变异引起基因组水平上的DNA序列多态性,而形成的遗传标记。现阶段,可用电泳、直接测序、DNA芯片、竞争性等位基因特异性PCR(KASP)等对SNP进行检测。
利用SNP分子标记发掘与利用优异基因资源为提高育种效率提供基础,为作物遗传改良和种质创新提供一条高效的途径。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何鉴定小麦株高和产量性状。
为解决上述技术问题,本发明首先提供了小麦株高和产量性状的分子标记。
本发明所提供的小麦株高和产量性状分子标记,为以小麦的基因组DNA为模板,采用引物对A1进行扩增得到的DNA分子;所述引物对A1由名称为P1和P2的单链DNA组成,具体为如下B1-B5的引物对中的任一对:
B1、所述P1为与SEQ ID No.1所示的双链DNA的第299位上游特异结合的单链DNA,所述P2为与SEQ ID No.1所示的双链DNA的第299位下游特异结合的单链DNA;
B2、所述P1为与SEQ ID No.1所示的双链DNA的第537位上游特异结合的单链DNA,所述P2为与SEQ ID No.1所示的双链DNA的第537位下游特异结合的单链DNA;
B3、所述P1为与SEQ ID No.1所示的双链DNA的第767位上游特异结合的单链DNA,所述P2为与SEQ ID No.1所示的双链DNA的第767位下游特异结合的单链DNA;
B4、所述P1为与SEQ ID No.1所示的双链DNA的第774位上游特异结合的单链DNA,所述P2为与SEQ ID No.1所示的双链DNA的第774位下游特异结合的单链DNA;
B5、所述P1为与SEQ ID No.1所示的双链DNA的第299位上游特异结合的单链DNA,所述P2为与SEQ ID No.1所示的双链DNA的第774位下游特异结合的单链DNA。
上述分子标记中,所述分子标记的多态性为X1-X5中的任一种:
X1、小麦基因组中对应于SEQ ID No.1第299位为C或G;
X2、小麦基因组中对应于SEQ ID No.1第537位为G或C;
X3、小麦基因组中对应于SEQ ID No.1第767位为T或C;
X4、小麦基因组中对应于SEQ ID No.1第774位为T或C;
X5、小麦基因组中对应于SEQ ID No.1第299位为C、第537位为G、第767位为T、第774位为T,或者SEQ ID No.1第299位为G、第537位为C、第767位为C、第774位为C。
上述分子标记中,B1中所述P1为SEQ ID No.2所示的单链DNA,所述P2为SEQ IDNo.3所示的单链DNA;B5中所述P1为SEQ ID No.4所示的单链DNA,所述P2为SEQ ID No.5所示的单链DNA。
为解决上述技术问题,本发明还提供了鉴定小麦单倍型的方法。
本发明所提供了的鉴定小麦单倍型的方法,所述单倍型为Hap-4B-1和Hap-4B-2,所述方法为如下Ⅰ或Ⅱ:
Ⅰ、包括如下K1)和K2):
K1)以待测小麦的基因DNA为模板,采用权利要求1-3中任一B5所述的引物对A1进行PCR扩增得到PCR产物;
K2)检测步骤K1)得到的PCR产物,根据所述PCR产物确定小麦单倍型:
所述PCR产物为DNA片段1的所述待测小麦的单倍型为Hap-4B-1,所述DNA片段1是一条含有SEQ ID No.1第299位的核苷酸C、第537位的核苷酸G、第767位的核苷酸T和第774位的核苷酸T的DNA片段;所述PCR产物为所述DNA片段2的所述待测小麦的单倍型为Hap-4B-2,所述DNA片段2是一条含有SEQ ID No.1第299位的核苷酸G、第537位的核苷酸、第767位的核苷酸C、第774位的核苷酸C的DNA片段;
Ⅱ、包括如下L1)和L2):
L1)以待测小麦的基因组DNA为模板,采用权利要求1-3中任一B1所述的P1和P2组成引物对,进行PCR扩增得到PCR产物;
L2)下述L21)或L22):
L21)检测步骤L1)得到的PCR产物的序列,根据所述PCR产物确定待测小麦单倍型:
所述PCR产物含有SEQ ID No.1第299位为核苷酸C的所述待测小麦的单倍型为Hap-4B-1;所述PCR产物含有SEQ ID No.1第299位为核苷酸G的所述待测小麦的单倍型为Hap-4B-2;
L22)以MluⅠ酶切步骤L1)得到的PCR产物,根据酶切产物确定待测小麦的单倍型:
所述酶切产物含有258bp和17bp的DNA片段的所述待测小麦的单倍型为Hap-4B-1;所述酶切产物含有275bp的DNA片段的所述待测小麦的单倍型为Hap-4B-2。
上述鉴定小麦单倍型的方法中,进行所述PCR扩增的体系可含有:5×buffer,dATP、dTTP、dCTP和dGTP浓度均为2.5mM的dNTPs,transfastpfu酶,所述P1,所述P2,待测小麦基因组DNA。所述体系中dATP、dTTP、dCTP和dGTP浓度均可为0.2mM,SEQ ID No.2和3所示单链DNA的终浓度均可为0.25μM,待测小麦基因组DNA的浓度可为2ng/μL。
进行所述PCR扩增的反应条件可为:95℃预变性5min;95℃变性30s,60℃退火30s,72℃延伸10s,循环35次;72℃延伸10min。
上述鉴定小麦单倍型的方法中,所述单倍型为Hap-4B-1的小麦的株高高于或候选高于单倍型为Hap-4B-2的小麦,所述单倍型为Hap-4B-1的小麦的产量低于或候选低于单倍型为Hap-4B-2的小麦。
为解决上述技术问题,本发明还提供了鉴定或辅助鉴定小麦株高性状的方法,为如下1)或2):
1)按照上述的方法鉴定待测小麦的单倍型;
2)根据单倍型确定待测小麦的株高性状:单倍型为Hap-4B-1的待测小麦为或候选为株高较高的小麦,单倍型为Hap-4B-2的待测小麦为或候选为株高较矮的小麦。
为解决上述技术问题,本发明还提供了鉴定或辅助鉴定小麦产量性状的方法,为如下1)或2):
1)按照上述的方法鉴定待测小麦的单倍型;
2)根据单倍型确定待测小麦的产量性状:单倍型为Hap-4B-1的待测小麦为或候选为产量较低的小麦,单倍型为Hap-4B-2的待测小麦为或候选为产量较高的小麦。
上述鉴定或辅助鉴定小麦株高性状的方法和上述鉴定或辅助鉴定小麦产量性状的方法中,进行所述PCR扩增的体系可为上述鉴定小麦单倍型的方法进行所述PCR扩增的体系,进行所述PCR扩增的反应条件可为上述鉴定小麦单倍型的方法中进行所述PCR扩增的反应条件。
为解决上述技术问题,本发明还提供了鉴定或辅助鉴定小麦株高和/或产量性状的引物对。
本发明所提供的鉴定或辅助鉴定小麦株高和/或产量性状的引物对,为所述引物对A1。具体引物对A1可为由SEQ ID No.2所示的单链DNA和SEQ ID No.3所示的单链DNA组成。
所述引物对A1的两条单链DNA的摩尔数可为1:1。
为解决上述技术问题,本发明还提供了鉴定或辅助鉴定小麦株高和/或产量性状的系统。
本发明所提供的鉴定或辅助鉴定小麦株高和/或产量性状的系统,由X1和X2组成;所述X1为所述引物对A1,所述X2为MluⅠ或进行PCR扩增所需的试剂和/或仪器。
上述系统中,所述进行PCR扩增所需的试剂可含有dATP、dTTP、dCTP和dGTP的dNTPs、transfastpfu酶和/或PCR反应缓冲液,也可仅为所述dNTP混合物、所述transfastpfu酶和/或所述PCR反应缓冲液;所述进行PCR扩增所需的仪器可为PCR仪。
上述系统中,所述引物对A1和所述进行PCR扩增所需的试剂均可独立包装。所述引物对A1中的两条单链DNA可独立包装。进行PCR扩增所需的各试剂均可独立包装。
上述鉴定或辅助鉴定小麦株高和/或产量性状的系统也可为仅含有所述引物对A1和所述进行PCR扩增所需的试剂或试剂盒。
为解决上述技术问题,本发明还提供了下述H1-H10中任一应用:
H1、所述的分子标记在鉴定或辅助鉴定小麦株高性状中的应用;
H2、所述的分子标记在鉴定或辅助鉴定小麦千粒重性状中的应用;
H3、所述的分子标记在鉴定或辅助鉴定小麦产量性状中的应用;
H4、所述的分子标记在小麦育种中的应用;
H5、所述鉴定小麦单倍型的方法在小麦育种中的应用;
H6、所述鉴定或辅助鉴定小麦株高性状的方法在鉴定或辅助鉴定小麦株高性状中的应用;
H7、所述鉴定或辅助鉴定小麦产量性状的方法在鉴定或辅助鉴定小麦产量性状中的应用;
H8、所述引物对或所述系统在制备鉴定或辅助鉴定小麦株高和/或产量性状的试剂或试剂盒中的应用;
H9、所述引物对或所述系统在鉴定或辅助鉴定小麦株高和/或产量性状中的应用;
H10、所述引物对或所述系统在小麦育种中的应用。
为解决上述技术问题,本发明还提供了小麦育种方法。
本发明所提供的小麦育种方法,按照所述鉴定小麦单倍型的方法鉴定小麦的单倍型,选择单倍型为Hap-4B-2的小麦作为亲本进行育种。
本发明中,所述单倍型为Hap-4B-1的小麦的株高高于或候选高于单倍型为Hap-4B-2的小麦,所述单倍型为Hap-4B-1的小麦的产量低于或候选低于单倍型为Hap-4B-2的小麦。
本发明通过对小麦自然变异群体中TaERF73-4B基因的遗传变异分析,发现有4个SNP,分别位于序列1的第299位、第537位、第767位和第774位,这4个SNP存在两种单倍型:单倍型Hap-4B-1(4个SNP分别为299位C、537位G、767位T、774位T,存在连锁现象)、单倍型Hap-4B-2(4个SNP分别为299位G、537位C、767位C、774位C,存在连锁现象)。通过关联分析证明及自然群体验证,这两种单倍型的纯合类型中,Hap-4B-1的小麦株高显著高于Hap-4B-2,Hap-4B-1的小麦产量显著低于Hap-4B-2。据此针对序列1的第299位核苷酸设计分子标记dCAPS-299,通过实验证明:经实验验证dCAPS-299能协助鉴定小麦的单倍型,并进一步辅助鉴定株高和产量,序列1的第299位核苷酸为G的小麦株高低于该位点为C的小麦,序列1的第299位核苷酸为G的小麦产量高于该位点为C的小麦,表明采用检测本发明的小麦单倍型和基因组中对应于序列表中序列1的第299位的核苷酸,可快速准确的找到株高和产量优异的小麦。本发明为小麦分子标记辅助选择育种提供了一个新的方法,在培养高产小麦品种或研究中具有重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例1中TaERF73-4B基因组序列中SNP示意图及其中dCAPS-299标记的部分检测结果。图1的(a)为TaERF73-4B基因结构示意图;图1的(b)为TaERF73-4B编码区序列中SNP及其位点示意图;图1的(c)为根据第299bp位点设计的dCAPS-299分子标记部分检测结果,其中,Hap-4B-2泳道的电泳条带大小为275bp,Hap-4B-1泳道的电泳条带大小分别为258bp和17bp,由于电泳时间较长,17bp的小片段条较为模糊。
图2为本发明实施例2中小麦自然变异群体自然群体1中TaERF73-4B基因两种单倍型株高和千粒重性状统计结果。2016年水、2016年旱、2017年水和2017年旱分别为2016年水地、2016年旱地、2017年水地和2017年旱地。
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。
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,5×PCRbuffer和transfastpfu酶(5U)均为北京全式金生物技术有限公司产品。
下述实施例中,如无特殊说明,序列表中各核苷酸序列的第1位均为相应DNA/RNA的5′末端核苷酸,末位均为相应DNA/RNA的3′末端核苷酸。
下述实施例中的定量试验,如无特别说明,均设置三次重复实验,结果取平均值。
实施例1、株高和产量相关基因TaERF73-4B基因多态位点及单倍型的获得
一、TaERF73-4B基因多态位点及单倍型的获得
1、TaERF73-4B基因多态位点的获得
(1)根据小麦TaERF73-4B基因组DNA序列特点设计其基因组的特异引物,得到正向引物TaERF73-4B-Primer-F和反向引物TaERF73-4B-Primer-R组成的引物对,具体序列如下:
TaERF73-4B-Primer-F:5′-TCCCTTGTATCTCAATTACCTGCTT-3′(序列表的序列4);
TaERF73-4B-Primer-R:5′-GACGAATCTGCATTCATCAAGGA-3′(序列表的序列5)。
TaERF73-4B-Primer-F和TaERF73-4B-Primer-R的识别序列分别位于TaERF73-4B基因的上游和下游。
(2)分别以32份小麦材料(均来自于国家种质资源库)的基因组DNA为模板,采用步骤(1)的引物对进行PCR扩增,得到PCR扩增产物,然后对得到的PCR扩增产物进行测序和序列比对。
所用PCR扩增体系(20μL)均为:ddH2O 11.0μL、5×PCRbuffer4.0μL、正向引物(5μmol/L)和反向引物(5μmol/L)各1μL、dNTPs(2.5mmol/L)1.6μL、transfastpfu酶(5U)0.4μL、模板DNA(20ng/μL)1μL。
PCR扩增条件为:95℃5min;95℃30s,58℃30s,72℃1min,35次循环;72℃10min,4℃保存。
通过序列分析发现:在TaERF73-4B编码区(核苷酸序列如序列表的序列1所示,其中,字母S代表C或G,字母Y代表C或T)有4个SNP位点,参见图1的(a)和图1的(b),分别为TaERF73-4B基因的第299位(存在C和G多态性)、第537位(存在G和C多态性)、第767位(存在T和C多态性)和第774位(存在T和C多态性)。
2、TaERF73-4B基因单倍型的获得
通过序列分析发现:TaERF73-4B基因的4个SNP位点在小麦自然变异群体中存在两种单倍型,分别将其命名为单倍型Hap-4B-1和单倍型Hap-4B-2;每种单倍型在序列表序列1的第299位、第537位、第767位和第774位的核苷酸如表1所示。
表1、每种单倍型在各SNP位点处的核苷酸
Figure BDA0002798206750000071
在这32份小麦材料中还发现,表1中单倍型Hap-4B-1的4个SNP位点的核苷酸存在连锁现象,单倍型Hap-4B-2的4个SNP位点的核苷酸存在连锁现象。
这32份小麦材料的名称具体如下:PANDAS、安85中124-1、偃展1号、霸王鞭、北京10号、北京14号、沧州小麦、长武131、长6878、大荔1号、单R8093、丰抗13、冀麦41、冀麦6号、晋2148-7、京核8922、临抗5108、白齐麦、昌乐5号、红和尚、北京8686、04-044、04-030、春229th-25、紫杆白芒先、京品10号、春049th-5-1、春459th-50-1、内乡188、京411、中国春、白糙麦。
二、分子标记的获得及其在单倍型鉴定中的应用
1、分子标记的获得
将序列表中序列1所示的TaERF73-4B基因的第299位所示的SNP位点,记为dCAPS-299标记,并设计能检测该标记的引物对,检测dCAPS-299标记的引物对由正向引物TaERF73-4B-Primer-MluⅠ-F和反向引物TaERF73-4B-Primer-MluⅠ-R组成,具体如下:
TaERF73-4B-Primer-MluⅠ-F:5′-GAGGACGTCGTCCGATGTACCG-3′(序列表的序列2);
TaERF73-4B-Primer-MluⅠ-R:5′-CGGGGGTGCTGCTGTGACGC-3′(序列表的序列3)。
2、小麦单倍型的鉴定
(1)在待测小麦为TaERF73-4B基因是纯合基因型的小麦时,利用步骤1的分子标记与引物对鉴定待测小麦单倍型的步骤如下:
以待测小麦基因组DNA为模板,采用步骤1的检测dCAPS-299标记的引物对进行PCR扩增,得到PCR扩增产物A。PCR扩增产物A的核苷酸序列为序列1的第45到319位。
PCR扩增的体系(10μL)为:ddH2O 5.0μL、5×PCR buffer 2.0μL、正向引物(5μmol/L)和反向引物(5μmol/L)各0.5μL、dNTP(2.5mmol/L)0.8μL、transfastpfu酶(5U)0.2μL、模板DNA(20ng/μL)1μL。
PCR扩增条件为:95℃5min;95℃30s,60℃30s,72℃10s,35次循环;72℃10min,4℃保存。
(2)用限制性内切酶MluⅠ酶切步骤(1)获得的PCR扩增产物A,得到酶切产物B,部分酶切产物B的电泳检测结果如图1的(c)。若酶切产物B的大小为258bp和17bp,则表明该待测小麦基因组DNA中对应于序列表中序列1的第299位核苷酸为C,即C纯合,该待测小麦的单倍型为Hap-4B-1;若酶切产物B为275bp,则表明该待测小麦基因组DNA中对应于序列表中序列1的第299位核苷酸为G,即G纯合,该待测小麦的单倍型为Hap-4B-2;
因此可以按照如下方法对待测小麦进行基因分型,判断待测小麦的单倍型为Hap-4B-1还是Hap-4B-2:
1)提取待测小麦的基因组DNA;
2)以步骤1)的基因组DNA为模板,用引物TaERF73-4B-Primer-MluⅠ-F和TaERF73-4B-Primer-MluⅠ-R进行PCR扩增,分别得到PCR扩增产物A;
3)用MluⅠ酶切PCR扩增产物A,得到酶切产物B;检测酶切产物B的大小(可通过电泳和测序进行):
若酶切产物B仅含有大小为258bp和17bp的条带,则待测小麦的单倍型为Hap-4B-1;
若酶切产物B仅含有大小为275bp的条带,则待测小麦的单倍型为Hap-4B-2。
实施例2、小麦单倍型与株高和产量的关联分析
一、自然群体1的基因分型及其与株高和产量的关联分析
采用实施例1中的dCAPS-299标记对自然群体1(组成自然群体1的品种见表2)进行基因分型,并对单倍型与株高和产量性状进行关联分析。具体步骤如下:
1、单倍型的检测
以323份六倍体小麦组成的自然群体1中各小麦作为待测小麦,按照实施例1中步骤二中2的方法进行分型,判断每个小麦个体的单倍型为单倍型Hap-4B-1还是单倍型Hap-4B-2。自然群体1中各个小麦品种均来自于国家种质资源库。单倍型检测结果如表2所示,且各小麦的PCR扩增产物A的核苷酸序列均为序列1的第45到319位。然后利用实施例1的TaERF73-4B-Primer-F和TaERF73-4B-Primer-R组成的引物对分别对各小麦的基因组DNA进行扩增,扩增体系和条件均同实施例1,结果显示,各小麦的PCR产物序列均为序列表中序列1,且各小麦的表1中的4个SNP位点的核苷酸均符合表1,即PCR产物中序列1的第299位为C的小麦均为Hap-4B-1单倍型,序列1的第299位为G的小麦均为Hap-4B-2单倍型,说明可以利用本发明的dCAPS-299标记检测单倍型Hap-4B-1和单倍型Hap-4B-2小麦。
表2、自然群体1各个小麦单倍型统计结果
Figure BDA0002798206750000091
Figure BDA0002798206750000101
Figure BDA0002798206750000111
Figure BDA0002798206750000121
Figure BDA0002798206750000131
Figure BDA0002798206750000141
2、单倍型与株型和株高与产量的关联分析
在2016和2017的两年,每年分别在中国农业科学院作物科学研究所实验基地的旱地和水地种植小麦自然群体1。
水地(正常灌溉条件)具体设置为越冬前、孕穗期和开花期根据土壤墒情适时人工灌溉(灌溉量750m3 hm–2)。
旱地(干旱处理条件)具体设置为在小麦的整个生长季节不给予任何人工灌溉,完全由雨水滋养生长。
小麦收获后调查各个小麦的株高和千粒重,计算每个年份各环境条件下的平均株高和千粒重。用Tassel2.1软件利用GLM模型对一种标记、两种单倍型和株高、千粒重性状进行关联分析。
自然群体1形成的一种标记(dCAPS-299,即序列表中序列1的第299位的核苷酸)与产量相关性状(千粒重)、株高相关性状关联分析结果如表3,dCAPS-299与小麦株高、千粒重相关,基因组中对应于序列表中序列1的第299位为C的小麦(即该位点为C纯合的小麦)的株高显著高于该位点为G的小麦(即该位点为G纯合的小麦),基因组中对应于序列表中序列1的第299位为C的小麦(即该位点为C纯合的小麦)的千粒重显著低于该位点为G的小麦(即该位点为G纯合的小麦),表明该标记可以用于选育具有优异株高和产量(千粒重)性状的小麦品种。
自然群体1形成的两种单倍型小麦株高相关性状和产量相关性状(千粒重)统计结果如表3,单倍型Hap-4B-1小麦的株高性状显著高于单倍型Hap-4B-2单倍型,Hap-4B-2小麦的千粒重性状显著高于单倍型Hap-4B-1(参见图2)。说明本发明的单倍型和小麦株高、千粒重相关,可以用于选育具有优异株高和产量(千粒重)性状的小麦品种。
表3、小麦自然群体1中TaERF73-4B两种单倍型株高和千粒重的统计结果
Figure BDA0002798206750000151
注:重复数为3,**表示显著性分析结果为P≤0.01,*表示显著性分析结果为P≤0.05。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说,在不脱离本发明的宗旨和范围,以及无需进行不必要的实验情况下,可在等同参数、浓度和条件下,在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例,应该理解为,可以对本发明作进一步的改进。总之,按本发明的原理,本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进,包括脱离了本申请中已公开范围,而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围,可以进行一些基本特征的应用。
序列表
<110> 中国农业科学院作物科学研究所
<120> 鉴定小麦株高和产量性状的分子标记及其应用
<130> GNCSY202797
<160> 5
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1212
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
gccgctgtgt tcctgccaca tcatgtgacg ccacgtaagc tgtcgaggac gtcgtccgat 60
gtaccggttc cgtgccaacc acacgacgcg atcgtcagct agctcggtta taagtaggtg 120
acctggccac caacacaaca cgtgaaagaa aaatccaacg gaaaaggcaa agagagaaca 180
atgtgcggcg gcgccatcct agcgaagctg atcccgccga cgccgccgtc ggcgggccgt 240
gccccgaagc aggtggccgc gggcggggtc tcgcccaaga agggcggcat gaacaagasg 300
caccacagca gcacccccga tgtcgacgac ttcgaggccg ccttcgagga cttcgatgac 360
gacttccacc tgcaggcgga ggaggacggc gacgaccatg tcgtttttgc atccaaacct 420
gccttctccc cgggtagggc aactctcgtg gtttcataga gtatacaggg ttcatggcta 480
caatcgttac gtattgacgt agattccttt gcagcctacg atgatggccg cgcggcscag 540
gcggcgagca ggaagaagag cgtccgccgc ctccacggca tccgtcagcg gccgtggggc 600
aagtgggcgg cggagatccg cgacccgcac aagggcaccc gcgtctggct cggcacgttc 660
gacacggccg atgatgccgc ccgggcctac gacgtcgccg cccaccgcct ccgtggcagc 720
aaggccaaag tcaacttccc caacgggacc agggctgggg cgcgccygca acgygccagc 780
cggagaaccg cttcgaaacg gcagtgcccc cctgcgcgga cgacggcgta ctctgctgca 840
cacgcacaga aggagcggga cgctatggtg gccaagcctg agctgatgga gtctttcgac 900
atggacgcct tcgtcgacct gaccactgct ttcaccacgc taccgcctgt catggcaagc 960
tccttcgccg acactggcgc gaagaagccg atggtcgatg aggattcgtc ggatgggagc 1020
ggcggcgatg ccatgctggg gttcgatccg ttcatgctgt tccagctccc ctgctcggac 1080
acgtacgaat ccatcgacag cctcttcgcc ggcgacgccg tcatccagga tgccctcggc 1140
gtggacagtg gcatggaggg cgtcagcctc tggagcttcg aggagttccc catggacagc 1200
gccatttttt ga 1212
<210> 2
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
gaggacgtcg tccgatgtac cg 22
<210> 3
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
cgggggtgct gctgtgacgc 20
<210> 4
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
tcccttgtat ctcaattacc tgctt 25
<210> 5
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
gacgaatctg cattcatcaa gga 23

Claims (6)

1.小麦株高和产量性状的分子标记基因片段,其特征在于:所述分子标记的多态性为X1-X5中的任一种:
X1、小麦基因组中对应于SEQ ID No.1第299位为C或G;
X2、小麦基因组中对应于SEQ ID No.1第537位为G或C;
X3、小麦基因组中对应于SEQ ID No.1第767位为T或C;
X4、小麦基因组中对应于SEQ ID No.1第774位为T或C;
X5、小麦基因组中对应于SEQ ID No.1第299位为C、第537位为G、第767位为T、第774位为T,或者SEQ ID No.1第299位为G、第537位为C、第767位为C、第774位为C。
2.鉴定小麦单倍型的方法,其特征在于:所述单倍型为Hap-4B-1和Hap-4B-2,所述方法为如下Ⅰ或Ⅱ:
Ⅰ、包括如下K1)和K2):
K1)以待测小麦的基因DNA为模板,采用引物对A1进行PCR扩增得到PCR产物;所述引物对A1由SEQ ID No.4所示的单链DNA和SEQ ID No.5所示的单链DNA组成;
K2)检测步骤K1)得到的PCR产物,根据所述PCR产物确定小麦单倍型:
所述PCR产物为DNA片段1的所述待测小麦的单倍型为Hap-4B-1,所述DNA片段1是一条含有SEQ ID No.1第299位的核苷酸C、第537位的核苷酸G、第767位的核苷酸T和第774位的核苷酸T的DNA片段;所述PCR产物为所述DNA片段2的所述待测小麦的单倍型为Hap-4B-2,所述DNA片段2是一条含有SEQ ID No.1第299位的核苷酸G、第537位的核苷酸、第767位的核苷酸C、第774位的核苷酸C的DNA片段;
Ⅱ、包括如下L1)和L2):
L1)以待测小麦的基因组DNA为模板,采用P1和P2组成引物对,进行PCR扩增得到PCR产物;所述P1为SEQ ID No.2所示的单链DNA,所述P2为SEQ ID No.3所示的单链DNA;
L2)下述L21)或L22):
L21)检测步骤L1)得到的PCR产物的序列,根据所述PCR产物确定待测小麦单倍型:
所述PCR产物含有SEQ ID No.1第299位为核苷酸C的所述待测小麦的单倍型为Hap-4B-1;所述PCR产物含有SEQ ID No.1第299位为核苷酸G的所述待测小麦的单倍型为Hap-4B-2;
L22)以MluⅠ酶切步骤L1)得到的PCR产物,根据酶切产物确定待测小麦的单倍型:
所述酶切产物含有258bp和17bp的DNA片段的所述待测小麦的单倍型为Hap-4B-1;所述酶切产物含有275bp的DNA片段的所述待测小麦的单倍型为Hap-4B-2。
3.鉴定或辅助鉴定小麦株高性状的方法,其特征在于:包括:
1)按照权利要求2所述的方法鉴定待测小麦的单倍型;
2)根据单倍型确定待测小麦的株高性状:单倍型为Hap-4B-1的待测小麦为或候选为株高较高的小麦,单倍型为Hap-4B-2的待测小麦为或候选为株高较矮的小麦。
4.鉴定或辅助鉴定小麦产量性状的方法,其特征在于:包括:
1)按照权利要求3所述的方法鉴定待测小麦的单倍型;
2)根据单倍型确定待测小麦的产量性状:单倍型为Hap-4B-1的待测小麦为或候选为产量较低的小麦,单倍型为Hap-4B-2的待测小麦为或候选为产量较高的小麦。
5.下述H1-H7中任一应用:
H1、权利要求1所述的分子标记基因片段在鉴定或辅助鉴定小麦株高性状中的应用;
H2、权利要求1所述的分子标记基因片段在鉴定或辅助鉴定小麦千粒重性状中的应用;
H3、权利要求1所述的分子标记基因片段在鉴定或辅助鉴定小麦产量性状中的应用;
H4、权利要求1所述的分子标记基因片段在小麦育种中的应用;
H5、权利要求2所述鉴定小麦单倍型的方法在小麦育种中的应用;
H6、权利要求3所述鉴定或辅助鉴定小麦株高性状的方法在鉴定或辅助鉴定小麦株高性状中的应用;
H7、权利要求4所述鉴定或辅助鉴定小麦产量性状的方法在鉴定或辅助鉴定小麦产量性状中的应用。
6.小麦育种方法,按照权利要求2所述的方法鉴定小麦单倍型的方法鉴定小麦的单倍型,选择单倍型为Hap-4B-2的小麦作为亲本进行育种。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105463118A (zh) * 2016-01-18 2016-04-06 中国农业科学院作物科学研究所 一种与小麦株型和产量相关基因TaGDRG-2A分子标记及其应用
CN106755355A (zh) * 2016-12-05 2017-05-31 中国农业科学院作物科学研究所 一种与小麦千粒重和茎秆可溶性糖含量相关的分子标记TaSnRK2.3B及其应用
CN110042171A (zh) * 2019-05-20 2019-07-23 中国农业科学院作物科学研究所 鉴定小麦产量性状的方法与相关分子标记

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105463118A (zh) * 2016-01-18 2016-04-06 中国农业科学院作物科学研究所 一种与小麦株型和产量相关基因TaGDRG-2A分子标记及其应用
CN106755355A (zh) * 2016-12-05 2017-05-31 中国农业科学院作物科学研究所 一种与小麦千粒重和茎秆可溶性糖含量相关的分子标记TaSnRK2.3B及其应用
CN110042171A (zh) * 2019-05-20 2019-07-23 中国农业科学院作物科学研究所 鉴定小麦产量性状的方法与相关分子标记

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TaERF73 is associated with root depth, thousand-grain weight and plant height in wheat over a range of environmental conditions;Yan Du等;《Food and Energy Security》;20210910;第11卷(第1期);全文 *
云南小麦品种(系)株高和粒重相关功能基因的KASP标记检测;王志伟等;《种子》;20200325(第03期);全文 *

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