CN112760330B - ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用 - Google Patents

ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用,涉及分子生物学及植物基因工程技术领域,所述ScRy1基因编码的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示,发明人经过遗传分析,发现了PVY极端抗性基因ScRy1控制的性状为显性单基因遗传,将该ScRy1基因应用于植物育种,扩宽了可利用的基因资源,为培育高产、优质、高抗优良品种提供的崭新的育种途径。

Description

ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用
技术领域
本发明涉及分子生物学及植物基因工程技术领域,具体而言,涉及ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用。
背景技术
马铃薯(Solanum tuberosum L.),因其适应性强,产量高,是仅次于水稻、小麦和玉米的第四大粮食作物。
在马铃薯生产的过程中发生的病毒浸染会引起种薯退化,同时病毒浸染也是限制马铃薯产业发展的瓶颈。具体地,病毒侵染会引起马铃薯植物矮化、叶片皱缩和花叶,严重影响其产量,最高减产可达80%以上。
马铃薯Y病毒(Potato Virus Y,PVY)是造成马铃薯严重经济损失的病毒之一,其侵染马铃薯后严重影响其产量和品质,主要通过蚜传危害马铃薯。通常可以通过化学防治的方法如喷施灭蚜剂来防治该病毒,但是据报道,即使采用最高效的灭蚜剂连续作用15min左右,也只能杀死90%。无法应用于生产实践。
鉴于PVY带来的危害,对其进行防治是势在必行的,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用。
本发明是这样实现的:
第一方面,本发明实施例提供了ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用,所述ScRy1基因编码的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。
第二方面,本发明实施例提供了一种抗马铃薯Y病毒植物的鉴定方法,其包括对目标植物中与ScRy1基因紧密连锁的分子标记进行检测。
第三方面,本发明实施例提供了一种分离的核酸,其编码的氨基酸序列如SEQ IDNo.1所示。
第四方面,本发明实施例还提供了一种重组载体,其包括如前述实施例所述的分离的核酸。
第五方面,本发明实施例提供了一种试剂盒,其包括:引物对1~9中的至少一对;引物对1~9的核酸序列依次如SEQ ID No.4~21所示。
本发明具有以下有益效果:
本发明实施例提供了ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用,所述ScRy1基因编码的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示,发明人经过遗传分析,发现了PVY极端抗性基因ScRy1控制的性状为显性单基因遗传,将该ScRy1基因应用于植物育种,扩宽了可利用的基因资源,为培育高产、优质、高抗优良品种提供的崭新的育种途径。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为实施例1中转基因马铃薯阳性检测PCR扩增图;
图2为实施例1中接种1个月后转基因株系表型的示意图;
图3为实施例2中利用基因标记G64-17-2检测其它资源材料扩增结果,其中,泳道1Trans 2K Plus DNA Marker;泳道2阳性对照;泳道3-14检测样品;泳道15阴性对照。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施例提供了ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用,所述ScRy1基因编码的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。
发明人经一系列创造性研究,发现了一种新的ScRy1基因,通过本领域的常规方式(转基因植物的制备),使ScRy1基因在植物中稳定表达,可以使感病植株(如马铃薯或烟草)对多种不同PVY菌株均具有抗性。本发明将该ScRy1基因应用于植物育种,扩宽了可利用的基因资源,为培育高产、优质、高抗优良品种提供的崭新的育种途径。
优选地,所述ScRy1基因的核酸序列如SEQ ID No.2或3所示。如SEQ ID No.2所示序列为ScRy1基因的gDNA序列,包含4167个碱基,如SEQ ID No.3所示序列为ScRy1基因的cDNA序列,包含3387个碱基。
本文中的“cDNA”是指在体外经过逆转录后与RNA互补的DNA链。本文中的“gDNA”是指基因原有的DNA。
优选地,所述植物包括马铃薯和烟草中的任意一种。
优选地,所述育种包括:将含有所述ScRy1基因的重组表达载体导入目标植物的基因组中,筛选并培育抗马铃薯Y病毒的品种。
优选地,所述筛选包括:对目标植物中与ScRy1基因紧密连锁的分子标记进行检测。
本文中的“分子标记”可辅助育种,具体是指利用分子标记与控制目标形状基因紧密连锁的特征,通过检测分子标记,对目标形状进行分子水平的选择,不受环境影响,加快育种进程。
分子标记有多种形式,主要可分为三大类,第一类是以分子杂交为基础的DNA标记技术,主要是限制性片段长度多态性标记(RFLP标记);第二类是以聚合酶链式反应(PCR反应)为基础的各种DNA指纹技术。第三类是一些新型的分子标记,如单核苷酸多态性SNP。在本发明的一些实施例中,不对分子标记做具体限制,只要通过分子标记的检测方法确认目标植物是否有稳定插入ScRy1基因以达到辅助育种的目的的技术方案则属于本申请的保护范围。
优选地,所述检测为PCR检测,将分子标记的引物对对目的植物的基因组进行扩增,若获得特定扩增片段大小的扩增产物,则认为目标植物中插入有目标基因。检测所述分子标记的引物对选自引物对1~9中的至少一对,所述引物对1~9的核酸序列依次如SEQ IDNo.4~21(表1)所示(1-5对为左侧连锁标记,6-8为基因标记,9为右侧连锁标记,优先选择基因标记进行检测,或者左侧和右侧标记联合使用,增加选择的可靠性)。
本文中“引物对1~9”均包括上游引物和下游引物,因此,引物对1的序列具体如SEQ ID No.4~5所示,引物对2的序列具体如SEQ ID No.6~7所示,引物对3的序列具体如SEQ ID No.8~9所示,引物对4的序列具体如SEQ ID No.10~11所示,引物对5的序列具体如SEQ ID No.12~13所示,引物对6的序列具体如SEQ ID No.14~15所示,引物对7的序列具体如SEQ ID No.16~17所示,引物对8的序列具体如SEQ ID No.18~19所示,引物对9的序列具体如SEQ ID No.20~21所示。
本发明还提供了一种抗马铃薯Y病毒植物的鉴定方法,其包括对目标植物中与ScRy1基因紧密连锁的分子标记进行检测。
优选地,所述检测为PCR检测,检测所述分子标记引物对选自引物对1~9中的至少一对,引物对1~9的核酸序列依次如SEQ ID No.4~21所示。
本发明还提供了一种分离的核酸,其编码的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。
优选地,所述核酸的序列如SEQ ID No.2或3所示。
本发明还提供了一种重组载体,其包括上述实施例所述的分离的核酸。所述重组载体选自克隆载体或表达载体。
此外,本发明实施例还提供了一种试剂盒,其包括:引物对1~9中的至少一对;引物对1~9的核酸序列依次如SEQ ID No.4~21所示。
优选地,所述试剂盒还包括:如前述任意实施例所述的分离的核酸或含有所述分离的核酸的重组载体。
在一些实施例中,所述试剂盒还包括用于PCR检测的试剂。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本发明提供了一种用于马铃薯抗病毒育种的ScRy1基因,该基因编码的蛋白序列如SEQ ID No.1所示。具体如下:MNTQGESSSSSNLCYDVFLSFRGEDTRKNFIDHLYFRLCQVGVNTFIDDEELRKGDVISNKLDKAIEQSRIAIVVFSKNYASSSWCLDELVKILDCKERLNQVVLPIFYDVDPSQVRRQTGSFGEALSKHKERLVGAERMEKWKAALTEAANLSGWDLRNIADGHESKFIESVIKQVLQEVNQTPLDVAHYPIGLDSPIKHIEVLLQSGYEHEVRMIGICGIGGIGKTTLAKAIYNRIFQQFDGSCFLSDIRSKTEESGLIKLQEKLLYQILKTKEFEVDSVAEGVNLIKARLGSQKVLIVLDDVDHRSQLESLTRERSWFGLGSVIIITTRDEHLLYGLTTSEIYQAKLLNDKEAQQLFSCHAFNCFSPPQEYVKLAQDIIKYSGGLPLALVTLGSHLQGRSVEEWRYEFKKLKAIPHGDIQKILKISFDGLDANTQSVFLDIAFAFHGCDEDEVTKTLNACGFYSESAISTLVQRNLVQRNRPRLVMHDLVQEMGREIVRMESQDPGKRSRLFNPQEVIDVLQGNKGSKKVKILVVERQALKGVKLSTKAFQKMINLKILKIDDLHISGDFELLSKELRWLSWKRCPLKCIPSNFPSEKLVFLNMKGSNIQEFGLNLQYCRSLKELNLSDCKRLRKTPNFNGSRSLKTLCLENCSSLKEIHPSIGNLDRLIHLQLNGCEKITDLPSSICQLKSLEDLYINDCSSLQTLPVDIGDMQSLRYLNARETGIKELPGSVEMLGNLRNLEMGGQYLETKRRFSQTRVRPIVSLSKFISVLRLPYCGFSEVDVPRDIGSLSNLHHLDLSGNSFLYLPFDFSKLPLLSYLFLNDCENLQTLPSISNLEYLEILELRNCKKLVKITGFDNLPSIKMIDMINCTSLQNPFIEGFFSAQALSISSRKHSVYELLLQIYLESNEIPDWCSNKVTAPSICLTMPTVHNNNFLGMVLWFVCRLCDVHEHKHFIVTVAHIKRSGLPWIWYFDRSDSHEVSCVYYFSSANDTPFEGLNIKGGEQITVEDRTGRDVVKKIGIHLLYSDQHGNVTSLPGVVDHSYTPSYPQRLSAGHINSNNDNISNEILQVRSVSVDINKQSSENVLCTIENLFHRNRQWTWIYQMMTMPLKCLFGKCFSGE。
ScRy1基因的gDNA序列如SEQ ID No.2所示:atgaatactcaaggagaatcatcttcttcttccaacttatgttatgatgtgtttctcagtttcagaggtgaagatactcgcaaaaacttcattgatcatctttatttccgattatgtcaagtcggagttaatactttcatagatgatgaggaattgagaaagggagacgtcatatcaaacaaacttgacaaagcaattgaacaatctagaattgccattgttgttttctcgaaaaattatgcttcgtctagttggtgtcttgatgaacttgtcaaaattctcgattgcaaagagaggttaaatcaggtagttttgcctattttctatgatgttgatccttctcaagtgcgaaggcaaactggatcctttggcgaagctttgtcaaaacacaaggaacgattagttggagctgaaagaatggaaaagtggaaagctgcacttactgaagcagcaaatttatctggatgggatttgagaaatattgctgatgggtaagacttcttaattcaactattaaattttgaatttaagcgcttgcctaagcttataagttggttaattatggaacattgtaaagttttttaatattttttaaatttcgtatcaaatcaaactgtgtcgattgggacaaggaataatctccattctataaactctgttatcttttggctattggcttttattttgttcatcaaatattttaaaatacttaagtatttattgttgcaaaaactgtaggcatgaatcaaagtttattgagagtgttataaaacaagttctgcaagaggttaaccagacacctctagatgttgctcattacccaattggattagattctcctatcaaacatatagaggtgttactgcaaagtggatatgagcatgaagttcgcatgattggtatatgtggcattggtggaattggaaaaacaactttggcaaaagctatctataatcgaatatttcaacagtttgatggtagttgcttcctttctgacattagatcaaaaactgaagaatcgggtctaatcaagcttcaagagaaactactttatcaaatcctcaaaactaaggaatttgaagttgatagtgttgctgaaggtgttaatctcatcaaagcaagacttgggtctcagaaggttctaattgttcttgatgacgtggatcatagaagccaattagaatccttaacaagagaaagaagttggtttggcttaggtagtgtaataattattacaacccgagatgaacatttgctatatgggcttacaacaagtgagatataccaggccaaacttttaaatgacaaggaagcccaacaacttttttcttgtcatgcttttaactgtttttctccaccacaagaatatgttaaactggcacaagacataataaaatattcaggtgggctaccattagctcttgtgacattggggtcacatttgcaagggagatccgttgaagaatggagatacgagttcaaaaaactaaaagcaattcctcatggtgatattcaaaagattctcaagataagttttgatggacttgacgccaatactcagagtgttttccttgatatcgcatttgccttccatggttgtgatgaggatgaagttaccaaaacattaaatgcgtgtggtttttattctgaaagtgcaatttcaaccttagtacaaaggaacttggtccaaaggaataggcctcgtttggtgatgcatgatctagtgcaggaaatgggaagagaaatcgttcgcatggaatctcaagaccctggaaaacggagtagattgttcaaccctcaagaagtcattgatgttctacaaggaaataaagtcagtaaatttcattatctttatcttggttatacttcttcttcctttttttcatttatattgatttacatttgcttataatttatgcatttgtgcttaaatcttctccggctagtaagtatctctagaagtttgaaccattctgtacttgaaatgaacatttactgaagtctaaacactcaaactatcaaagacaaaattatcaaataaatatcctttagttggatataatgtgtagatttatttttattggtagataatttattctctttgtttgacctttaatttgtataaagcattaatttctctttcttaatttgtcatacttaaacatggtcttatagtaattttatttttactaaatttcagggttctaaaaaagtaaaaatattggtggtagaacgacaagcattaaagggtgtgaagctaagcaccaaagcatttcagaaaatgataaatcttaagattcttaaaattgacgacttacatattagtggagattttgagctattgtccaaggagctcagatggctgtcttggaaaagatgccctttaaaatgtataccgtcaaattttccatctgagaaacttgtatttctgaatatgaaagggagcaatatccaagaatttggtttgaatttgcaggtccgttactcaattctgcaattttatgtgtaatatttaagagaaagaaaatcttaattgaaacaatattttgtttacttcttagtattgtagaagtttgaaggagctgaatctctctgattgcaagcgcctcagaaaaactccaaacttcaacggttcacgaagtctcaagactttgtgtcttgagaattgctcaagtcttaaggagatccatccatcaataggaaatttggacagactaattcatcttcaactgaatggttgcgaaaagattacggatcttccgagcagcatatgccagctaaaatcccttgaagacttgtacattaatgactgctcatctttacaaacactgccagttgacattggagatatgcaaagcctaagatatcttaatgcacgtgaaacaggtataaaagaattgcctggatctgttgaaatgctaggaaatcttagaaatttggaaatgggaggtcaatacttagagaccaaaaggaggttttctcaaacaagagtacgccccatagtgtccttgtcaaaatttatttcggttttacgccttccatattgtggtttctcggaggttgatgttcctagggatattgggagtttatccaacttacatcatttagatttgagcggcaacagtttcctctatctaccctttgatttttccaagttaccgttgttgagctacttgtttttgaatgattgtgagaaccttcaaacactcccgtcaatatcaaatttagagtaccttgaaattcttgaacttcggaattgcaaaaaactggtcaagattacagggtttgacaacctccctagtataaagatgatcgacatgattaattgtacttcactgcagaatccattcattgaaggcttctttagtgcccaggctctatcaatttcatctagaaaacattcagtgtatgaggttagtccctctctctgatctctctcgtatcacattaataattaatgatctaattgtgtcttatttgtctctgatgaagctgttattacaaatttatctcgaaagcaatgagattccagattggtgcagcaataaagtaacagctccatctatctgtttgactatgcccacagtacataataacaacttcttaggaatggttctctggtttgtttgccgcctttgcgatgtacatgagcataaacacttcattgttactgttgcccatataaagcgttcaggtttaccgtggatttggtattttgatagatctgacagtcacgaagtatcatgtgtatattacttctcttccgcaaatgatacaccttttgaaggcctgaacatcaaaggcggggaacagataacagtagaggatcgcactggcagagacgttgtaaagaagatagggatccatctgttatactcggaccaacatggtaatgttacatctttgccgggagttgtggatcattcttatactccctcctacccacaaagactttcagcagggcatatcaactcaaacaacgacaacatatccaatgaaatcctacaagtgaggtccgtatcagtggatatcaacaagcaaagttctgagaatgttttatgtaccatagaaaatctgttccatagaaataggcaatggacctggatctaccaaatgatgacaatgcctctaaaatgtctttttggaaaatgtttctccggagaataa。
ScRy1基因的cDNA序列如SEQ ID No.3所示:atgaatactcaaggagaatcatcttcttcttccaacttatgttatgatgtgtttctcagtttcagaggtgaagatactcgcaaaaacttcattgatcatctttatttccgattatgtcaagtcggagttaatactttcatagatgatgaggaattgagaaagggagacgtcatatcaaacaaacttgacaaagcaattgaacaatctagaattgccattgttgttttctcgaaaaattatgcttcgtctagttggtgtcttgatgaacttgtcaaaattctcgattgcaaagagaggttaaatcaggtagttttgcctattttctatgatgttgatccttctcaagtgcgaaggcaaactggatcctttggcgaagctttgtcaaaacacaaggaacgattagttggagctgaaagaatggaaaagtggaaagctgcacttactgaagcagcaaatttatctggatgggatttgagaaatattgctgatgggcatgaatcaaagtttattgagagtgttataaaacaagttctgcaagaggttaaccagacacctctagatgttgctcattacccaattggattagattctcctatcaaacatatagaggtgttactgcaaagtggatatgagcatgaagttcgcatgattggtatatgtggcattggtggaattggaaaaacaactttggcaaaagctatctataatcgaatatttcaacagtttgatggtagttgcttcctttctgacattagatcaaaaactgaagaatcgggtctaatcaagcttcaagagaaactactttatcaaatcctcaaaactaaggaatttgaagttgatagtgttgctgaaggtgttaatctcatcaaagcaagacttgggtctcagaaggttctaattgttcttgatgacgtggatcatagaagccaattagaatccttaacaagagaaagaagttggtttggcttaggtagtgtaataattattacaacccgagatgaacatttgctatatgggcttacaacaagtgagatataccaggccaaacttttaaatgacaaggaagcccaacaacttttttcttgtcatgcttttaactgtttttctccaccacaagaatatgttaaactggcacaagacataataaaatattcaggtgggctaccattagctcttgtgacattggggtcacatttgcaagggagatccgttgaagaatggagatacgagttcaaaaaactaaaagcaattcctcatggtgatattcaaaagattctcaagataagttttgatggacttgacgccaatactcagagtgttttccttgatatcgcatttgccttccatggttgtgatgaggatgaagttaccaaaacattaaatgcgtgtggtttttattctgaaagtgcaatttcaaccttagtacaaaggaacttggtccaaaggaataggcctcgtttggtgatgcatgatctagtgcaggaaatgggaagagaaatcgttcgcatggaatctcaagaccctggaaaacggagtagattgttcaaccctcaagaagtcattgatgttctacaaggaaataaaggttctaaaaaagtaaaaatattggtggtagaacgacaagcattaaagggtgtgaagctaagcaccaaagcatttcagaaaatgataaatcttaagattcttaaaattgacgacttacatattagtggagattttgagctattgtccaaggagctcagatggctgtcttggaaaagatgccctttaaaatgtataccgtcaaattttccatctgagaaacttgtatttctgaatatgaaagggagcaatatccaagaatttggtttgaatttgcagtattgtagaagtttgaaggagctgaatctctctgattgcaagcgcctcagaaaaactccaaacttcaacggttcacgaagtctcaagactttgtgtcttgagaattgctcaagtcttaaggagatccatccatcaataggaaatttggacagactaattcatcttcaactgaatggttgcgaaaagattacggatcttccgagcagcatatgccagctaaaatcccttgaagacttgtacattaatgactgctcatctttacaaacactgccagttgacattggagatatgcaaagcctaagatatcttaatgcacgtgaaacaggtataaaagaattgcctggatctgttgaaatgctaggaaatcttagaaatttggaaatgggaggtcaatacttagagaccaaaaggaggttttctcaaacaagagtacgccccatagtgtccttgtcaaaatttatttcggttttacgccttccatattgtggtttctcggaggttgatgttcctagggatattgggagtttatccaacttacatcatttagatttgagcggcaacagtttcctctatctaccctttgatttttccaagttaccgttgttgagctacttgtttttgaatgattgtgagaaccttcaaacactcccgtcaatatcaaatttagagtaccttgaaattcttgaacttcggaattgcaaaaaactggtcaagattacagggtttgacaacctccctagtataaagatgatcgacatgattaattgtacttcactgcagaatccattcattgaaggcttctttagtgcccaggctctatcaatttcatctagaaaacattcagtgtatgagctgttattacaaatttatctcgaaagcaatgagattccagattggtgcagcaataaagtaacagctccatctatctgtttgactatgcccacagtacataataacaacttcttaggaatggttctctggtttgtttgccgcctttgcgatgtacatgagcataaacacttcattgttactgttgcccatataaagcgttcaggtttaccgtggatttggtattttgatagatctgacagtcacgaagtatcatgtgtatattacttctcttccgcaaatgatacaccttttgaaggcctgaacatcaaaggcggggaacagataacagtagaggatcgcactggcagagacgttgtaaagaagatagggatccatctgttatactcggaccaacatggtaatgttacatctttgccgggagttgtggatcattcttatactccctcctacccacaaagactttcagcagggcatatcaactcaaacaacgacaacatatccaatgaaatcctacaagtgaggtccgtatcagtggatatcaacaagcaaagttctgagaatgttttatgtaccatagaaaatctgttccatagaaataggcaatggacctggatctaccaaatgatgacaatgcctctaaaatgtctttttggaaaatgtttctccggagaataa。
1、ScRy1基因的精细定位。
为克隆ScRy1基因,以马铃薯野生种S.chacoense为母本,与感病野生种S.berthaultii杂交,构建F1初定位群体。表型鉴定显示抗病株系与感病株系个数符合1:1的基因分离比,证明该抗性由显性单基因控制。
利用SNPs芯片技术分析抗感亲本及其后代单株的SNPs位点信息,有5个SNP标记与该基因紧密连锁,均位于基因左侧,从而将基因定位于马铃薯9号染色体末端2M范围内。以DM1-3为参考基因组,利用引物设计软件在定位区段内设计了320多对随机引物和60余对SSR引物,利用初定位群体进行鉴定,又筛选到13对标记与ScRy1基因紧密连锁。利用左翼标记M1、M8和右翼标记M2、M11筛选精细定位群体,从3800余份单株中筛选到17个重组子,结合重组子表型将目标基因精细定位于M5和M8之间约113.16kb的范围。
进一步地,利用抗病亲本S.chacoense构建10倍基因组覆盖率的BAC文库,利用左翼标记M7、M8及右翼标记M5、M10、M11,从BAC文库中筛选到13个阳性BAC克隆,挑选其中3个能够覆盖精细定位区段的BAC克隆71-24H、74-24B和64E14进行三代测序,结果显示精细定位区段的物理距离169.57kb,比参考基因组DM1-3大了56kb,而目的基因正在参考基因组的gap中。进一步利用BAC序列开发新标记,得到9对紧密连锁标记:M71-20、M71-21-1、M71-28-3、M64-16、M64-17、MG64-15、MG64-17、MG64-17-1和MG64-17-2,结合重组子表现将目的基因精细定位于M71-28-3与M64-17之间约26.1kb范围内。进行基因功能预测与注释发现,有4个可能的基因,1号为编码氧化还原酶基因,2号和3号为TIR-NBS-LRR类抗病基因,4号没有预测到典型结构域的基因。
2、ScRy1基因的克隆及功能鉴定:
本实施例设计了加PBI121载体接头的引物3F-AGAACACGGGGGACTCTAGAATGAATACTCAAGGAGAATCATCTTC,3R-GATCGGGGAAATTCGAGCTCTTATTCTCCGGAGAAACATTTTC。以抗病亲本S.chacoense的gDNA为模板,采用高保真Phanta Super-Fidelity DNA Polymerase酶扩增基因全长序列,将回收产物同源重组到超量表达载体PBI121载体上(载体构建步骤参考SE无缝克隆和组装试剂盒说明书),转化大肠杆菌DH5α并筛选阳性克隆。将阳性克隆的质粒电转到农杆菌GV3101中,通过农杆菌介导的遗传转化体系将候选基因导入二倍体感病材料AC142和感病烟草中,进行功能验证。转基因植株接种PVYO、PVYNO、PVYN三种不同菌株的结果表明,3号基因为目的基因ScRy1。
3、遗传转化的主要步骤以及培养基如下:
遗传转化受体为感病马铃薯AC142和感病烟草。将含有遗传转化载体的农杆菌接种于20-25mL加50mg/L卡那霉素和50mg/L利福平的YEB培养基中,于28℃、240r/min摇床上培养20-24h,取1mL培养物至50mL加50mg/L卡那霉素YEB培养基中于28℃、240r/min摇床上培养OD600至0.5左右。4800r/min离心6min,其沉淀用20mL MS液体培养基(蔗糖浓度3%)重新悬浮。
将组培生长12w-14w、直径约为0.5cm的试管薯切成1-2mm的薄片或2w-3w烟草叶片切成0.5cm2,在上述农杆菌菌液中浸泡约5-10min。转移至无菌滤纸以吸干表面菌液,转入共培养培养基(MS基本培养基+3%蔗糖(w/v)+0.2mg/L IAA+0.2mg/L GA3+0.5mg/L 6-BA+2mg/L ZT)中,置于24-26℃暗培箱中暗培养2d。转移到附加75mg/L卡那霉素和400mg/L头孢霉素的芽分化培养基上,置于光照强度2000lx、光周期16h光照/8h黑暗、温度23±1℃的条件下培养。
一周后将薯片侧芽剪掉以避免营养消耗而不利于抗性芽分化。21-28d后,从试管薯薄片中央或烟草叶片上长出抗性芽,当抗性芽长达1cm-2cm时,将其切下转入附加50mg/L卡那霉素和200mg/L头孢霉素的MS培养基上生根筛选培养,进而获得完整植株。
获得的转基因株系用PBI-F+R引物(PBI-F:GACGTAAGGGATGACGCACA;PBI-R:TGTAAAACGACGGCCAGTGA)进行检测,马铃薯和烟草各获得了3株以上的转基因植株(图1)。对转基因株系分别接种PVYO-FL、PVYN:O和PVYNTN,一个月后观察表型并用ELISA检测样品在405nm波长下的吸光值。用样品吸光值减去阴性对照的吸光值所得差值即为测定样品的吸光值,若吸光值小于0.1该样品为抗病,反之则为感病。
经ELISA检测,3号基因ScRy1的转基因马铃薯和烟草均表现为抗病(图2),而其他候选基因(1、2、4号基因)的转基因植株均表现为感病。
实施例2
ScRy1基因连锁标记在马铃薯育种中的应用。
在ScRy1基因上设计了3对标记、基因左翼设计了5对和右翼设计了1对连锁标记(见表1),对具有野生种S.chacoense血缘的其他12个种进行PCR扩增,若扩增出相应大小的基因片段,则代表待测植株存在ScRy1基因,即存在PVY极端抗性。利用基因标记G64-17-2检测其它资源材料扩增结果见图3。
结果表明,8个具有ScRy1基因的种均具有抗性,其他4个不具有ScRy1基因的种均为感病。
表1与ScRy1基因紧密连锁的标记引物信息
Figure BDA0002979275380000121
Figure BDA0002979275380000131
本发明提供的基因标记仅凭大小即可判断;标记的检测可以只检测其中任意一个,优先选择基因标记6-8号引物对,或者左侧和右侧联合使用,增加准确性;本发明公布的标记为目标基因标记,或与目标基因紧密连锁,较以往发表的标记,为遗传距离最近的标记。
检测PVY极端抗性的方法如下,其包括:提取待测样本的马铃薯基因组DNA,利用表1中引物对1~9对马铃薯基因组DNA进行扩增,扩增产物在聚丙烯酰胺凝胶电泳后,若所述马铃薯基因组DNA能扩增出与某所用引物对对应连锁标记片段相同大小的标记,则说明所述待测样本存在PVY极端抗性基因ScRy1。
具体地,利用所述引物进行扩增时的反应程序为:
Figure BDA0002979275380000132
利用引物对进行扩增时的反应体系为:DNA模板(50ng/μL)1μL,上下游引物(10μM)各1μL,2×Vazyme Taq Master Mix 12.5μL,ddH2O 9.5μL。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
序列表
<110> 华中农业大学
<120> ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用
<160> 21
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 2
<211> 1128
<212> PRT
<213> 人工序列
<400> 2
Met Asn Thr Gln Gly Glu Ser Ser Ser Ser Ser Asn Leu Cys Tyr Asp
1 5 10 15
Val Phe Leu Ser Phe Arg Gly Glu Asp Thr Arg Lys Asn Phe Ile Asp
20 25 30
His Leu Tyr Phe Arg Leu Cys Gln Val Gly Val Asn Thr Phe Ile Asp
35 40 45
Asp Glu Glu Leu Arg Lys Gly Asp Val Ile Ser Asn Lys Leu Asp Lys
50 55 60
Ala Ile Glu Gln Ser Arg Ile Ala Ile Val Val Phe Ser Lys Asn Tyr
65 70 75 80
Ala Ser Ser Ser Trp Cys Leu Asp Glu Leu Val Lys Ile Leu Asp Cys
85 90 95
Lys Glu Arg Leu Asn Gln Val Val Leu Pro Ile Phe Tyr Asp Val Asp
100 105 110
Pro Ser Gln Val Arg Arg Gln Thr Gly Ser Phe Gly Glu Ala Leu Ser
115 120 125
Lys His Lys Glu Arg Leu Val Gly Ala Glu Arg Met Glu Lys Trp Lys
130 135 140
Ala Ala Leu Thr Glu Ala Ala Asn Leu Ser Gly Trp Asp Leu Arg Asn
145 150 155 160
Ile Ala Asp Gly His Glu Ser Lys Phe Ile Glu Ser Val Ile Lys Gln
165 170 175
Val Leu Gln Glu Val Asn Gln Thr Pro Leu Asp Val Ala His Tyr Pro
180 185 190
Ile Gly Leu Asp Ser Pro Ile Lys His Ile Glu Val Leu Leu Gln Ser
195 200 205
Gly Tyr Glu His Glu Val Arg Met Ile Gly Ile Cys Gly Ile Gly Gly
210 215 220
Ile Gly Lys Thr Thr Leu Ala Lys Ala Ile Tyr Asn Arg Ile Phe Gln
225 230 235 240
Gln Phe Asp Gly Ser Cys Phe Leu Ser Asp Ile Arg Ser Lys Thr Glu
245 250 255
Glu Ser Gly Leu Ile Lys Leu Gln Glu Lys Leu Leu Tyr Gln Ile Leu
260 265 270
Lys Thr Lys Glu Phe Glu Val Asp Ser Val Ala Glu Gly Val Asn Leu
275 280 285
Ile Lys Ala Arg Leu Gly Ser Gln Lys Val Leu Ile Val Leu Asp Asp
290 295 300
Val Asp His Arg Ser Gln Leu Glu Ser Leu Thr Arg Glu Arg Ser Trp
305 310 315 320
Phe Gly Leu Gly Ser Val Ile Ile Ile Thr Thr Arg Asp Glu His Leu
325 330 335
Leu Tyr Gly Leu Thr Thr Ser Glu Ile Tyr Gln Ala Lys Leu Leu Asn
340 345 350
Asp Lys Glu Ala Gln Gln Leu Phe Ser Cys His Ala Phe Asn Cys Phe
355 360 365
Ser Pro Pro Gln Glu Tyr Val Lys Leu Ala Gln Asp Ile Ile Lys Tyr
370 375 380
Ser Gly Gly Leu Pro Leu Ala Leu Val Thr Leu Gly Ser His Leu Gln
385 390 395 400
Gly Arg Ser Val Glu Glu Trp Arg Tyr Glu Phe Lys Lys Leu Lys Ala
405 410 415
Ile Pro His Gly Asp Ile Gln Lys Ile Leu Lys Ile Ser Phe Asp Gly
420 425 430
Leu Asp Ala Asn Thr Gln Ser Val Phe Leu Asp Ile Ala Phe Ala Phe
435 440 445
His Gly Cys Asp Glu Asp Glu Val Thr Lys Thr Leu Asn Ala Cys Gly
450 455 460
Phe Tyr Ser Glu Ser Ala Ile Ser Thr Leu Val Gln Arg Asn Leu Val
465 470 475 480
Gln Arg Asn Arg Pro Arg Leu Val Met His Asp Leu Val Gln Glu Met
485 490 495
Gly Arg Glu Ile Val Arg Met Glu Ser Gln Asp Pro Gly Lys Arg Ser
500 505 510
Arg Leu Phe Asn Pro Gln Glu Val Ile Asp Val Leu Gln Gly Asn Lys
515 520 525
Gly Ser Lys Lys Val Lys Ile Leu Val Val Glu Arg Gln Ala Leu Lys
530 535 540
Gly Val Lys Leu Ser Thr Lys Ala Phe Gln Lys Met Ile Asn Leu Lys
545 550 555 560
Ile Leu Lys Ile Asp Asp Leu His Ile Ser Gly Asp Phe Glu Leu Leu
565 570 575
Ser Lys Glu Leu Arg Trp Leu Ser Trp Lys Arg Cys Pro Leu Lys Cys
580 585 590
Ile Pro Ser Asn Phe Pro Ser Glu Lys Leu Val Phe Leu Asn Met Lys
595 600 605
Gly Ser Asn Ile Gln Glu Phe Gly Leu Asn Leu Gln Tyr Cys Arg Ser
610 615 620
Leu Lys Glu Leu Asn Leu Ser Asp Cys Lys Arg Leu Arg Lys Thr Pro
625 630 635 640
Asn Phe Asn Gly Ser Arg Ser Leu Lys Thr Leu Cys Leu Glu Asn Cys
645 650 655
Ser Ser Leu Lys Glu Ile His Pro Ser Ile Gly Asn Leu Asp Arg Leu
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Ile His Leu Gln Leu Asn Gly Cys Glu Lys Ile Thr Asp Leu Pro Ser
675 680 685
Ser Ile Cys Gln Leu Lys Ser Leu Glu Asp Leu Tyr Ile Asn Asp Cys
690 695 700
Ser Ser Leu Gln Thr Leu Pro Val Asp Ile Gly Asp Met Gln Ser Leu
705 710 715 720
Arg Tyr Leu Asn Ala Arg Glu Thr Gly Ile Lys Glu Leu Pro Gly Ser
725 730 735
Val Glu Met Leu Gly Asn Leu Arg Asn Leu Glu Met Gly Gly Gln Tyr
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Leu Glu Thr Lys Arg Arg Phe Ser Gln Thr Arg Val Arg Pro Ile Val
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Ser Leu Ser Lys Phe Ile Ser Val Leu Arg Leu Pro Tyr Cys Gly Phe
770 775 780
Ser Glu Val Asp Val Pro Arg Asp Ile Gly Ser Leu Ser Asn Leu His
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His Leu Asp Leu Ser Gly Asn Ser Phe Leu Tyr Leu Pro Phe Asp Phe
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820 825 830
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Leu Pro Ser Ile Lys Met Ile Asp Met Ile Asn Cys Thr Ser Leu Gln
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Asn Pro Phe Ile Glu Gly Phe Phe Ser Ala Gln Ala Leu Ser Ile Ser
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Ser Arg Lys His Ser Val Tyr Glu Leu Leu Leu Gln Ile Tyr Leu Glu
900 905 910
Ser Asn Glu Ile Pro Asp Trp Cys Ser Asn Lys Val Thr Ala Pro Ser
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Val Leu Trp Phe Val Cys Arg Leu Cys Asp Val His Glu His Lys His
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Phe Ile Val Thr Val Ala His Ile Lys Arg Ser Gly Leu Pro Trp Ile
965 970 975
Trp Tyr Phe Asp Arg Ser Asp Ser His Glu Val Ser Cys Val Tyr Tyr
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Phe Ser Ser Ala Asn Asp Thr Pro Phe Glu Gly Leu Asn Ile Lys Gly
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Gly Glu Gln Ile Thr Val Glu Asp Arg Thr Gly Arg Asp Val Val Lys
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Ser Leu Pro Gly Val Val Asp His Ser Tyr Thr Pro Ser Tyr Pro Gln
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Arg Leu Ser Ala Gly His Ile Asn Ser Asn Asn Asp Asn Ile Ser Asn
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Glu Ile Leu Gln Val Arg Ser Val Ser Val Asp Ile Asn Lys Gln Ser
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Ser Glu Asn Val Leu Cys Thr Ile Glu Asn Leu Phe His Arg Asn Arg
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Gln Trp Thr Trp Ile Tyr Gln Met Met Thr Met Pro Leu Lys Cys Leu
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Phe Gly Lys Cys Phe Ser Gly Glu
1125
<210> 2
<211> 4167
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
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ttcagaggtg aagatactcg caaaaacttc attgatcatc tttatttccg attatgtcaa 120
gtcggagtta atactttcat agatgatgag gaattgagaa agggagacgt catatcaaac 180
aaacttgaca aagcaattga acaatctaga attgccattg ttgttttctc gaaaaattat 240
gcttcgtcta gttggtgtct tgatgaactt gtcaaaattc tcgattgcaa agagaggtta 300
aatcaggtag ttttgcctat tttctatgat gttgatcctt ctcaagtgcg aaggcaaact 360
ggatcctttg gcgaagcttt gtcaaaacac aaggaacgat tagttggagc tgaaagaatg 420
gaaaagtgga aagctgcact tactgaagca gcaaatttat ctggatggga tttgagaaat 480
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ttgttgcaaa aactgtaggc atgaatcaaa gtttattgag agtgttataa aacaagttct 780
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gggtctaatc aagcttcaag agaaactact ttatcaaatc ctcaaaacta aggaatttga 1080
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tgggcttaca acaagtgaga tataccaggc caaactttta aatgacaagg aagcccaaca 1320
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<210> 3
<211> 3387
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
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ttcagaggtg aagatactcg caaaaacttc attgatcatc tttatttccg attatgtcaa 120
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aaacttgtat ttctgaatat gaaagggagc aatatccaag aatttggttt gaatttgcag 1860
tattgtagaa gtttgaagga gctgaatctc tctgattgca agcgcctcag aaaaactcca 1920
aacttcaacg gttcacgaag tctcaagact ttgtgtcttg agaattgctc aagtcttaag 1980
gagatccatc catcaatagg aaatttggac agactaattc atcttcaact gaatggttgc 2040
gaaaagatta cggatcttcc gagcagcata tgccagctaa aatcccttga agacttgtac 2100
attaatgact gctcatcttt acaaacactg ccagttgaca ttggagatat gcaaagccta 2160
agatatctta atgcacgtga aacaggtata aaagaattgc ctggatctgt tgaaatgcta 2220
ggaaatctta gaaatttgga aatgggaggt caatacttag agaccaaaag gaggttttct 2280
caaacaagag tacgccccat agtgtccttg tcaaaattta tttcggtttt acgccttcca 2340
tattgtggtt tctcggaggt tgatgttcct agggatattg ggagtttatc caacttacat 2400
catttagatt tgagcggcaa cagtttcctc tatctaccct ttgatttttc caagttaccg 2460
ttgttgagct acttgttttt gaatgattgt gagaaccttc aaacactccc gtcaatatca 2520
aatttagagt accttgaaat tcttgaactt cggaattgca aaaaactggt caagattaca 2580
gggtttgaca acctccctag tataaagatg atcgacatga ttaattgtac ttcactgcag 2640
aatccattca ttgaaggctt ctttagtgcc caggctctat caatttcatc tagaaaacat 2700
tcagtgtatg agctgttatt acaaatttat ctcgaaagca atgagattcc agattggtgc 2760
agcaataaag taacagctcc atctatctgt ttgactatgc ccacagtaca taataacaac 2820
ttcttaggaa tggttctctg gtttgtttgc cgcctttgcg atgtacatga gcataaacac 2880
ttcattgtta ctgttgccca tataaagcgt tcaggtttac cgtggatttg gtattttgat 2940
agatctgaca gtcacgaagt atcatgtgta tattacttct cttccgcaaa tgatacacct 3000
tttgaaggcc tgaacatcaa aggcggggaa cagataacag tagaggatcg cactggcaga 3060
gacgttgtaa agaagatagg gatccatctg ttatactcgg accaacatgg taatgttaca 3120
tctttgccgg gagttgtgga tcattcttat actccctcct acccacaaag actttcagca 3180
gggcatatca actcaaacaa cgacaacata tccaatgaaa tcctacaagt gaggtccgta 3240
tcagtggata tcaacaagca aagttctgag aatgttttat gtaccataga aaatctgttc 3300
catagaaata ggcaatggac ctggatctac caaatgatga caatgcctct aaaatgtctt 3360
tttggaaaat gtttctccgg agaataa 3387
<210> 4
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 4
gtaaccattg tctaagccga aag 23
<210> 5
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 5
taagctacca gaaccaaacc aac 23
<210> 6
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 6
ccctcggttt gtattattcc ttc 23
<210> 7
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 7
tccgccatgt gtgtatttgt gac 23
<210> 8
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 8
ggctgctcga tcacaatcac aac 23
<210> 9
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 9
cacgaccaaa ctgaaatccc cac 23
<210> 10
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 10
atggcaaagt taagaggtat atcag 25
<210> 11
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 11
ttatgtggca cactctgtta ctcc 24
<210> 12
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 12
aaacacacct tgaaattagt aagc 24
<210> 13
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 13
gaaggtttat ggtggtttcc gcg 23
<210> 14
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 14
taagtaagaa acctacttat tctccg 26
<210> 15
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 15
gtttgacaac ctccctagta taaa 24
<210> 16
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 16
acaacgtctc tgccagtgcg atc 23
<210> 17
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 17
accgttgttg agctacttgt t 21
<210> 18
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 18
ttattccttg tcccaatcga cac 23
<210> 19
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 19
tgggataaac atgcaacgca c 21
<210> 20
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 20
ccatcttgag tttgtattgt gcatt 25
<210> 21
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 21
agcaccagca ctaatgaaat aaagg 25

Claims (12)

1.ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用,其特征在于,所述ScRy1基因编码的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示,所述植物为马铃薯。
2.根据权利要求1所述的ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用,其特征在于,所述ScRy1基因的核酸序列如SEQ ID No.2或3所示。
3.根据权利要求1所述的ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用,其特征在于,所述育种包括:将含有所述ScRy1基因的重组表达载体导入目标植物的基因组中,筛选并培育抗马铃薯Y病毒的品种。
4.根据权利要求3所述的ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用,其特征在于,所述筛选包括:对目标植物中与ScRy1基因紧密连锁的分子标记进行检测。
5.根据权利要求4所述的ScRy1基因在抗马铃薯Y病毒植物育种中的应用,其特征在于,所述检测为PCR检测,检测所述分子标记的引物对选自引物对1~9中的至少一对;
所述引物对1~9的核酸序列依次如SEQ ID No.4~21所示。
6.一种抗马铃薯Y病毒植物的鉴定方法,其特征在于,其包括对目标植物中与权利要求1或2所述的ScRy1基因紧密连锁的分子标记进行检测,所述植物为马铃薯。
7.根据权利要求6所述的抗马铃薯Y病毒植物的鉴定方法,其特征在于,所述检测为PCR检测,检测所述分子标记的引物对选自引物对1~9中的至少一对,引物对1~9的核酸序列依次如SEQ ID No.4~21所示。
8.一种分离的核酸,其特征在于,其编码的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。
9.根据权利要求8所述的分离的核酸,其特征在于,所述核酸的序列如SEQ ID No.2或3所示。
10.一种重组载体,其特征在于,其包括如权利要求8或9所述的分离的核酸。
11.一种试剂盒,其特征在于,其包括:引物对1~9中的至少一对,所述引物对1~9的核酸序列依次如SEQ ID No.4~21所示。
12.根据权利要求11所述的试剂盒,其特征在于,所述试剂盒还包括:如权利要求8或9所述的分离的核酸或含有所述分离的核酸的重组载体。
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