[發明專利]一種檢測小麥穗分枝抑制相關基因的專用引物及其應用

無效

• 申請號: 201210171162.2
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102676681A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 張衛東;田紀春;李達;趙蘭飛;宋玉剛
• 申請（專利權）人: 張衛東
• 主分類號: C12Q1/68
• 分類號: C12Q1/68;C12N15/11
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發明公開了一種檢測小麥穗分枝抑制相關基因的專用引物及其應用，屬于分子生物學技術領域。

背景技術

植物育種歸根到底是對物種（品種）染色體及染色體外遺傳結構的改良。現階段利用常規育種手段進行育種工作依然是主要途徑。主要方法包括選擇育種、雜交育種。但是在常規育種過程中我們會遇到一些難以克服的困難。比如，在等位基因的外在表現不明顯、等位基因為隱性等位基因、等位基因與其他基因或環境之間存在互作的條件下，基因型的鑒定不便；對等表現型鑒定也相當麻煩；不能進行早期選擇；不能更廣泛和更大強度的選擇；回交育種效率低等等。但是利用分子標記手段來輔助育種將會很好解決以上的問題，大大提高育種效率。分子標記輔助育種是指通過在分子水平上分析與目標基因緊密連鎖的分子標記的基因型來叛變目標基因是否存在和對其進行間接選擇的一種育種方法。其基本原理是利用與目標基因緊密連鎖或表現共分離關系的分子標記對選擇個體進行目標區域以及全基因組篩選，從而減少連鎖累贅，獲得期望的個體，達到提高育種效率的目的。

小麥是世界重要的糧食作物，我國政府首先要確保糧食安全生產。加強小麥新品種的培育，過去、現在和將來都是作物科技工作者的首要任務。發掘和利用與重要經濟性狀有關的功能基因是實現這一任務的有效途徑。由于小麥在世界和我國糧食作物中均占有舉足輕重的地位，因此，挖掘小麥重要功能分子標記并用于遺傳改良顯得十分重要。

小麥產量三要素是畝穗數、穗粒數和千粒重。小麥的分枝穗型可以產生更多數目的籽粒數，來自圓錐小麥的分枝穗型在六倍體小麥中是兩個隱性基因控制，相比于普通六倍體小麥的40粒/穗，分枝小麥能夠達到70-130粒/穗（圖1），這將大大提高小麥的產量。

其中，小麥穗是小麥的一個重要器官，直接影響小麥產量，穗分枝可以顯著增加單穗的穗粒數。有效利用控制小麥穗分枝的基因，在分子水平上有目的調控麥穗的發育，對小麥高產栽培和育種均具有重要的意義。

通過研究發現不同物種間，植物花序大小有著顯著差異，但在物種內個體之間花序發育相對一致，說明植物花序是受遺傳控制。植物器官的花序發育不但受外界環境信號的影響，而且受內部發育信號的控制。在植物體中存在著控制花序的基因。

（1）禾本科植物穗（花序）分枝分子生物學研究進展：

禾本科植物(小麥、玉米、水稻等)花序結構直接影響作物產量，闡明其花序形態建成遺傳機制是當前花序發育研究的重要內容。正常水稻花序本身有分枝，因此穗分枝突變體和分子水平的研究相對集中于玉米。

禾本科植物的穗狀花序，在營養生長轉化為生殖生長過程中，遠比擬南芥等模式植物復雜。玉米將順序產生枝分生組織（BM）、小穗成對分生組織（SPM）、小穗分生組織（SM）和小花和花器的分生組織（FM）。當前有許多與穗發育相關的基因被克隆出來，其中許多基因突變都影響花序正常發育，但與穗分枝形成直接相關的基因涉及分生組織決定(bd1、ra1、ra2、ra3)和分生組織決定/性別決定基因(ts4、ids1)等。

早在2002年，Chuck等證明branched?silkless1(bd1)改變玉米的小穗分生組織特性，導致在小穗的位置長出分枝，bd1編碼一個ERF轉錄因子，在小穗分生組織中表達，其表達模式表明，在小穗分生組織的側生部位進行信號途徑調節和分生組織調節。

近來，玉米中還發現一條ramosa通路控制玉米穗分枝。ra1、ra2、ra3三個典型的玉米突變體，雌花序高度分枝。對基因表達模式和雙突變的研究表明，ra1是一種鋅指結構蛋白，可能是一種轉錄因子，可以控制花序分支的模式，在初生分生組織的基部表達；ra2、ra3分別在上游調控ra1的表達，ra2基因編碼LOD家族轉錄因子，在花序將要形成葉腋原基的分生組織部位表達，該基因突變將導致玉米正常花序的短分枝(小穗或小穗對)發育為長分枝。RA3是一種代謝蛋白，一種6-磷酸海藻糖磷酸酶，暗示磷酸海藻糖（T6P）本身可能有發育調節作用。在ra3突變體中，ra1表達減少，這意味著ra3直接或間接調節ra1。然而，在穗分枝小麥中克隆到一個ra2同源基因，研究證明是形成小麥穗分枝的基因。

（2）小麥穗分枝研究進展：

與玉米相比，受材料限制，小麥穗分枝的分子研究研究尚處于起步階段。穗分枝小麥是一個主穗軸，在主穗軸上再次分枝，分枝上在長出小穗，這不同于普通小麥在主穗軸上長出小穗。該穗分枝是一種穗結構的變異類型，不增加主穗軸節數，通過主穗軸節上形成的分枝（支穗軸）上著生多個小穗增加小穗數。