CN113528692A - 用于检测玉米籽粒镉含量的snp标记物、检测方法和试剂盒 - Google Patents

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2号染色体，163347343bp位置的基因型，约82.76％的SNP基因型CC的玉米品种籽粒镉含量均低于0.01ug/g，约85.19％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

用于检测玉米籽粒镉含量的SNP标记物、检测方法和试剂盒

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及用于检测玉米籽粒镉含量的SNP标记物、检测方法和试剂盒。

背景技术

玉米是重要的粮食作物、饲料作物、轻工业原料作物，是世界人口所需要的重要粮食与工业原料之一，也是世界上分布最广泛的粮食作物之一，其种植面积仅次于小麦和水稻二位居第三位，在我国更是已发展成为种植面积最大的粮食作物，同时也成为了研究进化生物学、分子生物学和遗传学的模式植物。因此，重视和保障玉米作物生产的质量和产量，对粮食安全和经济发展具有举足轻重的意义。

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。

重金属及其化合物造成的环境污染对中国农业经济的发展已经造成了巨大损失。该类污染主要由采矿等相关工业加工企业产生的废气、废水排放进入地下水与河流，继而通过农田灌溉等所致，并由此对粮食等造成污染，进而对人类健康的危害也日趋加剧。镉是毒性最强和农田受污染最普遍的重金属之一，进入土壤的镉极易被植物吸收累积。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。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。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。

植物对镉的耐性是一个复杂的性状，受到一系列基因的调控。部分镉积累调控基因在拟南芥、水稻中已经被克隆，但是植物中对镉耐受的分子机制仍不清晰，而且玉米中控制籽粒镉积累性状的关键基因还未被克隆。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

本发明的目的之一在于提供一种检测玉米籽粒镉含量的SNP标记物。

一种检测玉米籽粒镉含量的SNP标记物，其为玉米2号染色体，163347343bp的位置。

在其中一些实施例中，163347343bp的位置基因型为CC。

在其中一些实施例中，163347343bp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2号染色体，163347343bp位置的基因型进行检测。

在其中一些实施例中，163347343bp的位置基因型为CC时镉含量偏低。

在其中一些实施例中，163347343bp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2号染色体，163347343bp位置的基因型的试剂。

本发明的发明人发现，位于玉米2号染色体，163347343bp位置上一个与镉含量显著相关的位点，命名为ZmCd-163347343,其基因型为CC和GG，基因型CC的玉米品种籽粒镉含量低于0.01ug/g，基因型GG的玉米品种籽粒镉含量高于0.01ug/g，根据该位置的基因型，可以用于玉米籽粒镉含量检测，其可以作为玉米籽粒镉含量检测的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)

该群体前期已经获得了上千万个SNP标记，结合镉含量表型数据，进行全基因组关联分析，挖掘与镉含量高度相关的SNP位点。

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0～0.0724ug/g(表1)。中位数为0.00886ug/g(表1)。平均值为0.01406ug/g(表1)。

表1玉米群体镉含量

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，挖掘了位于玉米2号染色体，163347343bp位置上一个显著性位点，命名为ZmCd-163347343,碱基类型为CC和GG(表2)。基因型为CC的玉米自交系有116个，基因型为GG的玉米自交系有54个(表2)。

检测上述170份玉米自交系，其中82.76％的SNP基因型CC的玉米品种籽粒镉含量均低于0.01ug/g，85.19％的SNP基因型GG的玉米品种籽粒镉含量均高于0.01ug/g。

ZmCd-163347343位于基因间区。

表2 ZmCd-163347343统计

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)

1.一种检测玉米籽粒镉含量的SNP标记物，其特征在于，其为玉米2号染色体，163347343bp的位置。

2.根据权利要求1所述的检测玉米籽粒镉含量的SNP标记物，其特征在于，163347343bp的位置的基因型为CC。

3.根据权利要求1所述的检测玉米籽粒镉含量的SNP标记物，其特征在于，163347343bp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，其包括对玉米2号染色体，163347343bp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，163347343bp的位置基因型为CC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，163347343bp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2号染色体，163347343bp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。