玉米第3號(hào)染色體穗行數(shù)主效qtl的分子標(biāo)記及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種玉米第3號(hào)染色體穗行數(shù)主效QTL的分子標(biāo) 記及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 玉米已成為我國(guó)第一大糧食作物，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，其播種面積從2004 年的2544. 6萬(wàn)公頃到2014年的3707. 6萬(wàn)公頃，總產(chǎn)量也從2004年的13028. 71萬(wàn)噸上升 到2014年的21567. 3萬(wàn)噸，均呈現(xiàn)連續(xù)性增產(chǎn)的趨勢(shì)，在糧食生產(chǎn)中起著重要的作用。但 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)玉米的消費(fèi)需求快速增長(zhǎng)，供求處于"緊平衡"狀態(tài)。隨著人口的不斷增加和 耕地資源的不斷減少，提高單位面積籽粒產(chǎn)量已成為我國(guó)玉米生產(chǎn)上越來(lái)越迫切的任務(wù)。
[0003] 產(chǎn)量性狀是一個(gè)非常復(fù)雜的性狀，將產(chǎn)量性狀分解成各個(gè)產(chǎn)量組成因子分別研究 無(wú)疑是一個(gè)較好的選擇。穗行數(shù)是一個(gè)重要的產(chǎn)量組成因子，與產(chǎn)量顯著正相關(guān)，探明穗行 數(shù)形成的遺傳機(jī)理有助于闡明玉米產(chǎn)量性狀形成的遺傳機(jī)理。穗行數(shù)相關(guān)QTL/基因的發(fā) 掘是研究其形成機(jī)制，實(shí)現(xiàn)高效常規(guī)和分子選擇，提高育種效率和效果的關(guān)鍵。
[0004] 玉米穗行數(shù)是數(shù)量性狀，受多基因控制，與其他產(chǎn)量組成因子間也存在復(fù)相互作 用，且性狀的表現(xiàn)也容易受到環(huán)境的影響。傳統(tǒng)育種因育種群體的規(guī)模較大，需要引進(jìn)新的 方法來(lái)提高育種效率，而結(jié)合分子標(biāo)記輔助育種進(jìn)行的產(chǎn)量及相關(guān)性狀QTL的研究成為近 年來(lái)研究玉米產(chǎn)量性狀形成的遺傳機(jī)理的熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種用于鑒定或輔助鑒定玉米穗行數(shù)性狀的引物對(duì)。
[0006] 本發(fā)明所提供的用于鑒定或輔助鑒定玉米穗行數(shù)性狀的引物對(duì)，為能夠擴(kuò)增得到 如下DNA片段的引物對(duì)：所述DNA片段是以玉米基因組DNA為模板，采用序列表中序列1和 序列2所示引物對(duì)進(jìn)行PCR擴(kuò)增所得的DNA片段。
[0007] 在本發(fā)明中，所述引物對(duì)具體由序列表中序列1和序列2所示的兩條單鏈DNA組 成。
[0008] 所述引物對(duì)的制備方法也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0009] 所述引物對(duì)的制備方法，包括將所述兩條單鏈DNA分別單獨(dú)包裝的步驟。
[0010] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種用于鑒定或輔助鑒定玉米穗行數(shù)性狀的試劑盒。
[0011] 本發(fā)明所提供的用于鑒定或輔助鑒定玉米穗行數(shù)性狀的試劑盒，含有所述引物對(duì) 和如下中的至少一種：dNTP、DNA聚合酶和PCR擴(kuò)增緩沖液。
[0012] 所述試劑盒的制備方法也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0013] 所述試劑盒的制備方法，包括將引物對(duì)和如下中的至少一種分別單獨(dú)包裝的步 驟：dNTP、DNA聚合酶和PCR擴(kuò)增緩沖液。
[0014] 本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種鑒定或輔助鑒定玉米雜交后代的穗行數(shù)性狀的 方法。
[0015] 本發(fā)明所提供的鑒定或輔助鑒定玉米雜交后代的穗行數(shù)性狀的方法，具體可包括 如下步驟：
[0016] (al)分別以玉米A、玉米B以及由所述玉米A和所述玉米B雜交而來(lái)的玉米雜交 后代群體中的每個(gè)個(gè)體的基因組DNA為模板，采用所述引物對(duì)（序列1和序列2)分別進(jìn)行 PCR擴(kuò)增，得到所述玉米A的PCR產(chǎn)物、所述玉米B的PCR產(chǎn)物以及所述玉米雜交后代群體 中的每個(gè)個(gè)體的PCR產(chǎn)物；
[0017] 所述玉米A的穗行數(shù)多于所述玉米B的穗行數(shù)；
[0018] (a2)將所述玉米A的PCR產(chǎn)物、所述玉米B的PCR產(chǎn)物以及所述玉米雜交后代群 體中的每個(gè)個(gè)體的PCR產(chǎn)物分別進(jìn)行電泳，根據(jù)電泳結(jié)果按照如下確定所述玉米雜交后代 的穗行數(shù)性狀：與所述玉米A的PCR產(chǎn)物的電泳條帶的帶型相同的所述玉米雜交后代的穗 行數(shù)多于或候選多于與所述玉米B的PCR產(chǎn)物的電泳條帶的帶型相同的所述玉米雜交后 代。
[0019] 本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種從玉米雜交后代群體中獲得穗行數(shù)相對(duì)較高的 個(gè)體的方法。
[0020] 本發(fā)明所提供的從玉米雜交后代群體中獲得穗行數(shù)相對(duì)較高的個(gè)體的方法，具體 可包括如下步驟：
[0021] (bl)分別以玉米A、玉米B以及由所述玉米A和所述玉米B雜交而來(lái)的玉米雜交 后代群體中的每個(gè)個(gè)體的基因組DNA為模板，采用所述引物對(duì)（序列1和序列2)分別進(jìn)行 PCR擴(kuò)增，得到所述玉米A的PCR產(chǎn)物、所述玉米B的PCR產(chǎn)物以及所述玉米雜交后代群體 中的每個(gè)個(gè)體的PCR產(chǎn)物；
[0022] 所述玉米A的穗行數(shù)多于所述玉米B的穗行數(shù)；
[0023] (b2)將所述玉米A的PCR產(chǎn)物、所述玉米B的PCR產(chǎn)物以及所述玉米雜交后代群 體中的每個(gè)個(gè)體的PCR產(chǎn)物分別進(jìn)行電泳，選取所述玉米雜交后代群體中與所述玉米A的 PCR產(chǎn)物的電泳條帶的帶型相同的個(gè)體，即為或候選為所述玉米雜交后代群體中所述穗行 數(shù)相對(duì)較高的個(gè)體。
[0024] 對(duì)于上述兩種方法，在本發(fā)明中，所述玉米A具體為玉米自交系鄭58 ;所述玉米B 具體為玉米自交系昌7-2。相應(yīng)的，所述玉米雜交后代群體具體為由玉米自交系鄭58和玉 米自交系昌7-2雜交而來(lái)的玉米雜交后代群體。
[0025] 當(dāng)然，所述玉米A也可為除玉米自交系鄭58外符合條件A的任一類型的玉米；所 述條件A為：以基因組DNA為模板，采用所述引物對(duì)（序列1和序列2)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，將所 得PCR產(chǎn)物進(jìn)行電泳，電泳條帶的帶型與參照帶型A相同；所述參照帶型A為以玉米自交系 鄭58的基因組DNA為模板，采用所述引物對(duì)（序列1和序列2)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，將所得PCR 產(chǎn)物進(jìn)行電泳所得的帶型。如目標(biāo)區(qū)段（以基因組DNA為模板，采用所述引物對(duì)（序列1 和序列2)進(jìn)行PCR擴(kuò)增的擴(kuò)增產(chǎn)物）與玉米自交系鄭58相同的RIL系。
[0026] 相應(yīng)的，所述玉米B也可為除玉米自交系昌7-2外符合條件B的任一類型的玉米； 所述條件B為：以基因組DNA為模板，采用所述引物對(duì)（序列1和序列2)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，將 所得PCR產(chǎn)物進(jìn)行電泳，電泳條帶的帶型與參照帶型B相同；所述參照帶型B為以玉米自交 系昌7-2的基因組DNA為模板，采用所述引物對(duì)（序列1和序列2)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，將所得 PCR產(chǎn)物進(jìn)行電泳所得的帶型。如目標(biāo)區(qū)段（以基因組DNA為模板，采用所述引物對(duì)（序列 1和序列2)進(jìn)行PCR擴(kuò)增的擴(kuò)增產(chǎn)物）與玉米自交系昌7-2相同的RIL系。
[0027] RIL系為RIL (Recombinant Inbred Lines)重組自交系，生物學(xué)中用于遺傳分析及 作圖的一類群體，由雜交后的材料經(jīng)多代自交產(chǎn)生，群體中每個(gè)株系都是純合的。
[0028] 所述玉米A和所述玉米B中，任一為母本，另一為父本。
[0029] 在上述兩種方法中，所述玉米雜交后代具體可為純合的玉米雜交后代，如RIL系、 DH系，或者純合的F2代、純合的BC代等。
[0030] 本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供一種培育穗行數(shù)增加的玉米品種的方法。
[0031] 本發(fā)明所提供的培育穗行數(shù)增加的玉米品種的方法，是選取符合如下條件的玉米 作為親本進(jìn)行育種：以基因組DNA為模板，采用所述引物對(duì)（序列1和序列2)進(jìn)行PCR擴(kuò) 增，將所得PCR產(chǎn)物進(jìn)行電泳，電泳條帶的帶型與參照帶型A相同；
[0032] 所述參照帶型A為以玉米自交系鄭58的基因組DNA為模板，采用所述引物對(duì)（序 列1和序列2)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，將所得PCR產(chǎn)物進(jìn)行電泳所得的帶型。
[0033] 在前述三種方法中，所述PCR擴(kuò)增時(shí)采用的退火溫度具體可為58°C。
[0034] 進(jìn)一步，所述PCR擴(kuò)增的反應(yīng)條件具體為：94 °C 5min ;94 °C 30s，58 °C 30s， 72°C 40s，35 個(gè)循環(huán)；72°C IOmin ;12°C保存。
[0035] 在前述三種方法中，所述電泳具體可為聚丙烯酰胺凝膠電泳，所述聚丙烯酰胺凝 膠電泳中，所述聚丙烯酰胺凝膠的濃度為8% (質(zhì)量百分含量）。所述聚丙烯酰胺凝膠電泳 為非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳。
[0036] 本發(fā)明的第六個(gè)目的是提供一種與玉米穗行數(shù)性狀相關(guān)的分子標(biāo)記。
[0037] 本發(fā)明所提供的與玉米穗行數(shù)性狀相關(guān)的分子標(biāo)記，具體為以玉米基因組DNA為 模板，采用所述引物對(duì)（序列1和序列2)進(jìn)行PCR擴(kuò)增所得的DNA片段。
[0038] 其中，所述PCR擴(kuò)增時(shí)采用的退火溫度具體可為58°C。進(jìn)一步，所述PCR擴(kuò)增的反 應(yīng)條件具體為 ：941€5111丨11;941€3〇8,581€3〇8,72 1€4〇8,35個(gè)循環(huán)；72°(：1〇111丨11;12°(：保存。
[0039] 所述引物對(duì)（序列1和序列2)或所述試劑盒或所述分子標(biāo)記在如下任一中的應(yīng) 用也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍：
[0040] (1)鑒定或輔助鑒定玉米穗行數(shù)性狀；
[0041] (2)玉米育種。
[0042] 本發(fā)明首先通過(guò)QTL初定位，在玉米第3號(hào)染色體上檢測(cè)到一個(gè)穗行數(shù)QTL qKRN3,其加性效應(yīng)為0. 88行-1. 60行，可解釋穗行數(shù)變異為6. 73 % -17. 19 %，位于兩個(gè) SNP標(biāo)記NP 15917和NP 15989之間且該區(qū)間內(nèi)暫無(wú)其他標(biāo)記的報(bào)道。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)目標(biāo) 區(qū)間NP15917-NP15989,繼續(xù)開(kāi)發(fā)新的分子標(biāo)記，本發(fā)明為該穗行數(shù)主效QTL qKRN3的精細(xì) 定位及分子標(biāo)記輔助育種奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0043] 圖1為穗行數(shù)主效QTL qKRN3區(qū)段的分子標(biāo)記遺傳連鎖圖譜。
[0044] 圖2為利用jsr20561對(duì)ZC16X昌7-2的F2分離群體中部分單株的基因型檢測(cè) 結(jié)果。其中，A表示與母本鄭58基因型相同（電泳帶型相同）表示與父本昌7-2基因型 相同（電泳帶型相同）表示雜合帶型；擴(kuò)增片段大小為190bp左右。
[0045] 圖3為ZC16X昌7-2的？2群體的