CN113215297B - 一个与芝麻含油量主效qtl位点紧密连锁的分子标记id0159及其应用 - Google Patents

一个与芝麻含油量主效qtl位点紧密连锁的分子标记id0159及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及分子标记技术领域，具体涉及一种与芝麻含油量主效QTL位点连锁的分子标记ID0159及其应用。本发明的分子标记为ID0159，引物序列为：ID0159F：5’‑TCTTTGGACTTAGGCACGCT‑3’ID0159R：5’‑TAGCCACTGCCACACTGAAC‑3’与上述芝麻主效QTL位点紧密连锁的分子标记可以预测芝麻含油量高低，进而可以快速筛选较高含油量的材料或株系，辅助高含油量品种选择，目标明确，成本较低。

Description

一个与芝麻含油量主效QTL位点紧密连锁的分子标记ID0159 及其应用
技术领域
本发明涉及遗传育种和分子生物学领域，具体涉及一种与芝麻含油量主效QTL紧密连锁的分子标记及其应用。
背景技术
芝麻(Sesamum indicum L.)属胡麻科胡麻属，是世界上古老的油料作物之一。芝麻油中含有丰富的脂肪酸、蛋白质、甾醇、维生素E等营养成分，在抗氧化、改善血脂、防止动脉粥样硬化、抗肿瘤等方面具有重要功效。由于芝麻的特殊营养价值和保健价值，使其在食品、医药和工业等领域得到了广泛的应用，在国民经济中的地位日益突出。近年来，芝麻需求不断增加，每年需进口芝麻100万吨左右，供需矛盾日益突出。因此，培育高产优质芝麻良种是目前芝麻育种重要目标。
含油量是芝麻重要的品质性状之一，高含油量一直是芝麻育种研究的重要目标。芝麻种质资源中含油量表型变异在44％～62％之间，其中，不饱和脂肪酸含量约占85％，当前芝麻品种含油量一般55％左右，仍有较大的遗传改良潜力。因此，开展芝麻含油量相关位点的挖掘、开发连锁分子标记，对提升高油分子育种技术水平，培育芝麻高油新品种都具有重要的理论指导意义和实践应用价值。
芝麻含油量是受多个遗传位点控制，表现为连续变异的数量性状，同时受环境因素的影响。利用分子标记技术开展数量性状位点(quantitative trait locus，QTL)遗传定位及分子标记辅助育种被证明是解决复杂性状遗传改良的有效手段。随着芝麻参考基因组序列信息的公布和芝麻遗传连锁图谱的构建，结合表型数据，使得芝麻重要农艺性状包括含油量、产量、抗逆等相关基因/QTL位点的发掘得以开展。分子标记辅助选择为代表的分子育种方法以基因型鉴定为基础，可对目标性状定向改良，提高育种的精准性和效率，缩短育种周期，特别是对田间鉴定困难的性状，如品质、抗性等更具实用性。目前已有多个研究针对芝麻种皮颜色、芝麻素含量、耐湿、耐旱等性状相关QTL和基因进行了定位。然而，目前定位到芝麻含油量的稳定主效QTL依然较少，尚未报道开发出可应用的分子标记，在芝麻高油育种中应用有限，因此，有必要展开进一步的开发研究，为芝麻品质分子改良提供技术支持。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与芝麻含油量主效QTL位点紧密连锁的分子标记ID0159及其应用，本申请公开的分子标记ID0159与芝麻含油量主效QTL位点qSOC_11.1紧密连锁，可用作图位克隆和分子标记辅助选择，适用于大规模推广应用。
为达到上述发明目的，本发明提供的技术方案是：
提供一种与芝麻含油量主效QTL位点紧密连锁的分子标记ID0159，所述分子标记ID0159的引物序列为：
ID0159F： 5’-TCTTTGGACTTAGGCACGCT-3’
ID0159R： 5’-TAGCCACTGCCACACTGAAC-3’
本发明还提供一种用于扩增上述分子标记的引物，引物的核苷酸序列如下：
ID0159F： 5’-TCTTTGGACTTAGGCACGCT-3’
ID0159R： 5’-TAGCCACTGCCACACTGAAC-3’
本发明还提供一种含有上述引物的试剂或试剂盒。
本发明还提供根据上述的分子标记或引物或试剂或试剂盒的以下任一应用：
(1)在鉴定芝麻含油量性状表型中的应用；
(2)在芝麻种质资源鉴定、改良或分子标记辅助育种中的应用；
(3)在芝麻含油量性状早期预测中的应用；
(4)在筛选或创制芝麻含油量性状不同的芝麻中的应用；
(5)在芝麻含油量基因分型中的应用。
本发明还提供鉴定芝麻含油量性状表型的方法，具体技术方案如下：
(1)提取供试芝麻样品DNA；
(2)以芝麻样品DNA为模板，分别利用引物ID0159F和ID0159R进行PCR扩增，
(3)根据PCR扩增产物中DNA片段的大小判断待鉴定芝麻含油量性状表型；
其中，步骤(3)中判断芝麻含油量性状表型的方法如下：
当利用引物ID0159F和ID0159R进行PCR扩增后，PCR产物经聚丙烯酰胺凝胶电泳获得多态性分子标记条带：如果PCR产物具有与芝麻品种中芝13相同的236bp目的条带，则可判断待测芝麻材料为高含油量株系；如果扩增产物具有与芝麻材料ZZM2748相同的248bp目的条带，则可判断待测芝麻材料为低含油量株系。
本发明的优点在于：
本发明通过QTL定位，在芝麻第11号连锁群上检测到一个芝麻含油量的主效QTL位点qSOC_11.1，发现了与该主效QTL紧密连锁的分子标记ID0159，进而提供了分子标记ID0159的引物及其应用。所述分子标记能够在芝麻育种中辅助选择高含油量材料，有利于推动高油芝麻品质的选育，提高育种效率。
附图说明
图1为芝麻(中芝13×ZZM2748)RIL群体含油量性状的分布图；左图为群体2013年武昌点含油量分布图，右图为群体2014年阳逻点含油量分布图；
图2为连锁群图谱。图中星号所示为芝麻含油量主效QTL位点qSOC_11.1在第11号连锁群上的位置，与其紧密连锁的分子标记为ID0159；
图3为分子标记ID0159在芝麻群体中的带型检测图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
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。
实施例1芝麻含油量主效QTL位点及其分子标记ID0159的获得
1.构建芝麻重组自交系(RIL)群体
利用芝麻品种中芝13(含油量56.31％)为母本，芝麻材料ZZM2748(含油量48.49％)为父本杂交获得F1，经过连续多年自交获得F8重组自交系群体，创建了包含548个株系的群体。
2.遗传连锁图谱构建
采用CTAB法提取亲本和RIL群体548份芝麻样本叶片基因组DNA。根据芝麻基因组序列(http://ocri-genomics.org/Sinbase/index.html)开发SSR引物。SSR引物具体的开发方法是先利用SSRHunter软件在每个scaffiold搜索SSR，然后用Primer5.0软件设计SSR引物。利用Windows QTL Cartographer 2.5软件进行连锁分析，构建一个包含424个SSR标记位点，总长度1869.78cM，标记间平均遗传距离为4.55cM的遗传连锁图。该图谱包含13个连锁群，单个连锁群的标记位点数为17～53，标记间平均距离为0.1～36.2cM。标记在整个连锁群中分布比较均匀，81.4％的标记与相邻标记的距离小于10cM。
3.重组自交系含油量表型鉴定
芝麻材料种植于武昌试验点和武汉阳逻试验点，选取成熟饱满芝麻种子3g，利用近红外光谱仪(FOSS，NIRS DS 2500)测定RIL群体种子含油量。结果见图1，统计分析表明芝麻含油量变异呈连续性双峰分布，说明芝麻含油量属于数量性状。
4.芝麻含油量QTL位点定位
利用RIL群体的548个株系的芝麻含油量的表型数据、基因型数据及遗传连锁图谱数据，运用软件WinQTLCart2.5的复合区间作图法(CIM)和ICIMapping3.0的完备区间作图法(ICIM)分别对芝麻含油量进行QTL定位和检测。在武昌和阳逻两个环境下均检测第11号连锁群上一个与芝麻含油量显著相关的位点qSOC_11.1，可解释芝麻含油量40.62％的表型变异。该位点来自于高含油量品种中芝13的等位基因具有增加芝麻含油量的效应，与其紧密连锁的分子标记为ID0159，其引物序列为：
ID0159F： 5’-TCTTTGGACTTAGGCACGCT-3’
ID0159R： 5’-TAGCCACTGCCACACTGAAC-3’
实施例2与芝麻含油量主效QTL点位紧密连锁的分子标记ID0159在芝麻育种中的应用
1.利用高含油量芝麻品种中芝16为母本，低含油量芝麻材料ZZM2289为父本构建重组自交系，包含367个株系，在苗期从后代株系随机选择100个株系用于标记分析。
2.对所获得的100个株系进行ID0159分子标记检测，具体方法为：提取100个株系的叶片DNA；将其作为模板，以分子标记ID0159的特异性引物对为引物进行PCR扩增，所述引物为：
ID0159F： 5’-TCTTTGGACTTAGGCACGCT-3’
ID0159R： 5’-TAGCCACTGCCACACTGAAC-3’
PCR扩增的扩增体系为：
Figure BDA0003073107770000041
Figure BDA0003073107770000051
PCR扩增的程序为：
Figure BDA0003073107770000052
分析PCR产物的具体方法如下：当利用引物ID0159F/ID0159R进行PCR扩增后，若产物中DNA片段的大小为236bp时，判断该芝麻材料在qSOC_11.1位点具有较高含油量等位基因位点；若产物中DNA片段的大小为248bp时，判断该芝麻材料在qSOC_11.1位点具有较低含油量等位基因位点。
3.在后代100个株系中，共有41个株系单独含有236bp条带，56个株系单独含有248bp条带，3个为杂合型，即同时含有236bp和248bp条带。对株系成熟种子含油量近红外线扫描分析含油量，41个含有236bp条带的预测高含油量株系中，有35个含油量高于平均值50.9％，占85.3％，选择准确率较不使用标记辅助选择(50％，不使用标记为随机选择)提高35.3个百分点。其中31个株系电泳条带见图3，第1、2号样品分别是母本(中芝16)和父本(ZZM2289)，第3、5、6、9、10、12、13、18、20、25、26、27、28、29、31号株系(扩增可得到与较高含油量亲本相同的236bp条带)。由此，通过鉴定上述主效基因位点来预测芝麻育种后代的含油量表现，可大大增加含油量改良的育种效率。
表1分子标记辅助选择得到的含有高含油量等位基因的41个株系
Figure BDA0003073107770000053
Figure BDA0003073107770000061
序列表
<110> 中国农业科学院油料作物研究所
<120> 一个与芝麻含油量主效QTL位点紧密连锁的分子标记ID0159及其应用
<160> 2
<210> 1
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工合成
<400> 1
tctttggact taggcacgct 20
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工合成
<400> 2
tagccactgc cacactgaac 20

Claims (3)

1.分子标记ID0159的以下任一应用：
(1)在鉴定芝麻含油量性状表型中的应用；
(2)在芝麻含油量性状早期预测中的应用；
(3)在筛选或创制芝麻含油量性状不同的芝麻中的应用；
(4)在芝麻含油量基因分型中的应用，
所述分子标记ID0159的引物序列为：
ID0159F：5’-TCTTTGGACTTAGGCACGCT-3’
ID0159R：5’-TAGCCACTGCCACACTGAAC-3’。
2.鉴定芝麻含油量性状表型的方法，其特征在于，包括：
(1)提取待鉴定芝麻的DNA；
(2)以DNA为模板，利用分子标记ID0159的引物进行PCR扩增；
所述分子标记ID0159的引物序列为：
ID0159F：5’-TCTTTGGACTTAGGCACGCT-3’
ID0159R：5’-TAGCCACTGCCACACTGAAC-3’
(3)根据PCR扩增产物中DNA片段的大小判断待鉴定芝麻含油量性状表型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中判断待鉴定芝麻含油量性状表型的方法如下：
当利用引物ID0159F和ID0159R进行PCR扩增后，PCR产物经聚丙烯酰胺凝胶电泳获得多态性分子标记条带：如果PCR产物单独含有236bp目的条带，则可判断待测芝麻材料为高含油量株系；如果扩增产物单独含有248bp目的条带，则可判断待测芝麻材料为低含油量株系。
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