CN113528691A - 玉米籽粒镉含量相关的snp标记物及其应用 - Google Patents

玉米籽粒镉含量相关的snp标记物及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种检测玉米籽粒镉含量的SNP标记物及其应用。发明人发现在玉米5号染色体，133762822bp位置的基因型，约63.75％的基因型AA的玉米品种籽粒镉含量均低于0.01ug/g，约80％的SNP基因型GG的玉米品种籽粒镉含量均高于0.01ug/g，该位置的基因型可以作为玉米籽粒镉含量的SNP标记物。利用此发现，将该SNP标记物应用于玉米籽粒镉含量的检测，有利于培育低镉玉米。

Description

玉米籽粒镉含量相关的SNP标记物及其应用
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及玉米籽粒镉含量相关的SNP标记物及其应用。
背景技术
玉米是重要的粮食作物、饲料作物和能源作物，2007年我国玉米种植面积达到4.42亿亩，超过水稻的4.3亿亩，成为我国种植面积最大的粮食作物。因此，玉米在保障我国粮食安全中有着十分重要的战略意义。玉米有多种用途，其籽粒可供人、家禽食用，叶片、茎秆可加工成饲料供奶牛等食用。玉米籽粒富含淀粉、油分等营养物质，可加工成玉米淀粉和玉米油，供人类食用。由此可见，玉米经直接、间接(食物链效应)被人类食用。因此，保障玉米健康种植变得尤为重要。
随着我国工业的高速发展，工厂废液严重污染我国农田，造成农田污染严重。据报道，我国土壤重金属污染严重，尤其是镉污染。镉胁迫影响玉米正常生长，造成玉米生长缓慢、叶片变黄、产量下降等，对人类健康带来巨大威胁。人类食用富含镉的玉米粒或者食用富含镉的青贮玉米喂养的牛(食物链效应)，造成人体内镉积累。据报道，人体内约70％的镉来自于农作物。人体如果摄入过量镉，会严重威胁到健康。例如镉摄入严重者患有前列腺癌、肺癌、肾小管损坏、肺气肿和骨折等疾病。因此，挖掘玉米镉调控关键基因，解析其作用机制，培育低镉玉米变得尤为重要。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种玉米籽粒镉含量相关的SNP标记物，其可用于玉米籽粒镉含量检测。
一种玉米籽粒镉含量相关的SNP标记物，其为玉米5号染色体，133762822bp的位置。
在其中一些实施例中，133762822bp的位置基因型为AA。
在其中一些实施例中，133762822bp的位置基因型为GG。
本发明的另一目的是提供一种玉米籽粒镉含量的检测方法。
一种玉米籽粒镉含量的检测方法，其包括对玉米5号染色体，133762822bp位置的基因型进行检测。
在其中一些实施例中，133762822bp的位置基因型为AA时镉含量偏低。
在其中一些实施例中，133762822bp的位置基因型为GG时镉含量偏低。
在其中一些实施例中，所述检测方法是直接测序、特异性探针杂交法、特异性引物延伸法或PCR法等方法中任一种。
本发明的另一个目的是提供一种检测玉米籽粒镉含量的试剂盒。
实现该目的技术方案如下。
一种检测玉米籽粒镉含量的试剂盒，包括检测对玉米5号染色体，133762822bp位置的基因型的试剂。
本发明的发明人发现，在玉米5号染色体，133762822bp位置的基因型，其与玉米品种籽粒镉含量高度相关，经过研究发现，其中约63.75％的SNP基因型AA的玉米品种籽粒镉含量均低于0.01ug/g，约80.00％的SNP基因型GG的玉米品种籽粒镉含量均高于0.01ug/g，该位置的基因型可以作为玉米籽粒镉含量的SNP标记物。利用此发现，将该SNP标记物应用于玉米籽粒镉含量的检测，有利于培育低镉玉米。
具体实施方式
本发明下列实施例未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例中所用到的各种常用化学试剂，均为市售产品。
除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不用于限制本发明。
本发明的术语"包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或组分，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组分。
在本发明中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。
实施例1
一、研究方法
表型测定
本发明的发明人于2013年在中国海南省种植170份玉米自交系关联群体种质资源(由中国农业大学赖锦盛教授实验室提供)，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。待完全成熟后，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，具体步骤如下：(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放入玻璃管中；(3)在通风橱内加入5ml硝酸,然后在微波消解仪中进行反应。(4)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15ml；(5)摇匀过滤至10ml塑料离心管，待测。(6)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(赛默飞电感耦合等离子体质谱仪)测定籽粒中镉积累量(镉含量)，具体结果如(表1)所示。
基因型鉴定
对170份玉米材料进行第二代测序分析，将测序得到的reads利用bwa软件比对到玉米参考基因组，并用GATK软件进行基因型鉴定。
全基因组关联分析(GWAS)
首先用Beagle软件进行SNP缺失基因型补齐。进行SNP缺失基因型补齐；然后用Haploview软件对全基因组的LD衰减和基因组每1Mb的区域的LD衰减进行了估计；缺失率小于50％同时最小等位基因频率大于0.05的SNP进行群体的主成分分析，使用的软件为GCTA；分析自交系间亲缘关系，Kinship的计算采用的是emmax这一软件中的emmax-kin工具；最后利用GAPIT软件中的压缩混合线性模型(CMLM)进行GWAS分析。
二、研究结果
玉米关联群体镉含量表型分布
本发明的研究共测定170份玉米自交系籽粒镉含量，其变化范围是0～0.0732ug/g(表1)。中位数为0.00892ug/g(表1)。平均值为0.01413ug/g(表1)。
表1玉米群体镉含量
Figure BDA0003002382210000051
Figure BDA0003002382210000061
Figure BDA0003002382210000071
Figure BDA0003002382210000081
Figure BDA0003002382210000091
Figure BDA0003002382210000101
Figure BDA0003002382210000111
Figure BDA0003002382210000121
全基因组关联分析
利用已得到的上千万个SNP标记以及镉含量表型数据，用全基因组关联分析方法，发明人找到位于玉米5号染色体，133762822bp与米品种籽粒镉含具有显著性相关性，命名为ZmCd5-133762822,ZmCd5-133762822位于基因间区，其碱基类型(基因型)为AA和GG(表2)。基因型为AA的玉米自交系有160个，基因型为GG的玉米自交系有10个(表2)。
在170份玉米自交系中,63.75％的SNP基因型AA的玉米品种籽粒镉含量均低于0.01ug/g，80.00％的SNP基因型GG的玉米品种籽粒镉含量均高于0.01ug/g。
表2 ZmCd5-133762822的统计表
Figure BDA0003002382210000131
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种玉米籽粒镉含量相关的SNP标记物，其特征在于，其为玉米5号染色体上133762822bp的位置。
2.根据权利要求1所述的玉米籽粒镉含量相关的SNP标记物，其特征在于，133762822bp的位置的基因型为AA。
3.根据权利要求1所述的玉米籽粒镉含量相关的SNP标记物，其特征在于，133762822bp的位置的基因型为GG。
4.一种玉米籽粒镉含量的检测方法，其特征在于，所述方法包括对玉米5号染色体，133762822bp位置的基因型进行检测。
5.根据权利要求4所述的玉米籽粒镉含量的检测方法，其特征在于，所述133762822bp的位置基因型为AA时镉含量偏低。
6.根据权利要求4所述的玉米籽粒镉含量的检测方法，其特征在于，所述133762822bp的位置基因型为GG时镉含量偏低。
7.根据权利要求4-6任一项所述的玉米籽粒镉含量的检测方法，其特征在于，所述检测方法是直接测序、特异性探针杂交法、特异性引物延伸法或PCR法。
8.一种检测玉米籽粒镉含量的试剂盒，其特征在于，包括检测对玉米5号染色体，133762822bp位置的基因型的试剂。
9.根据权利要求8所述的检测玉米籽粒镉含量的试剂盒，其特征在于，所述检测采用直接测序、特异性探针杂交法、特异性引物延伸法或PCR法。
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