[發明專利]一個高通量抗小麥穗發芽分子標記及其在育種中的應用

有效

• 申請號: 201710794889.9
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107619874B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 劉樹兵;王丹峰;袁秀芳;何方;殷慧娟
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: C12Q1/6895
• 分類號: C12Q1/6895;C12N15/11
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 高強

本發明屬于分子生物學領域，具體提供了一個高通量抗小麥穗發芽基因分子標記及其在育種中的應用，這是一個快速、高效、高通量檢測抗小麥穗發芽基因TaPHS1啟動子區導致中國小麥品種穗發芽抗性發生改變的關鍵多核苷酸多態性(SNP)的KASP分子標記，可以高效檢測該關鍵變異在中國小麥品種中的分布情況，篩選具有抗穗發芽基因的小麥種質資源并高效應用于小麥抗穗發芽分子標記輔助育種中，提高小麥抗穗發芽育種效率，選育抗穗發芽新品種。

技術領域

本發明涉及植物分子標記技術領域，具體提供了一個高通量抗小麥穗發芽基因的分子標記及其在育種中的應用技術。

背景技術

小麥(Triticum aestivum L.)是世界上最重要的三大糧食作物之一，其播種面積與產量均居世界第一。在我國，小麥是第二大糧食作物，僅次于水稻，常年種植面積在2400萬公頃以上，總產量為1.2億噸以上，約占糧食作物產量的20％。因此，小麥生產是關系我國糧食安全和人們的生活水平的一個重要因素。

小麥穗發芽(Pre-harvest Sprouting，簡稱PHS)是指小麥成熟后在收獲前遭遇陰雨連綿或者潮濕的環境，導致小麥籽粒在未收獲的穗子上萌動、發芽的現象。穗發芽發生后，不僅會使小麥的產量降低，而且會導致小麥品質的惡化，同時影響小麥的貯藏條件并影響第二年的種用價值。即使有的籽粒外觀不發芽，但其內部儲存的營養物質已經開始分解、轉化，也會降低產量和品質，造成非常大的經濟損失。小麥穗發芽在澳大利亞、歐洲、美國幾乎每年都會發生，造成的損失相對比較嚴重。在中國的西南冬麥區、長江中下游冬麥區和東北春麥區，小麥穗發芽發生頻率也非常高。因此，穗發芽是一種嚴重影響世界小麥生產的限制性因素。

穗發芽是一個受遺傳因素和環境因素影響的復雜的數量性狀，其中粒色、穗子的形態特征、穗軸及麥殼中的發芽抑制物質、籽粒休眠特性等是影響小麥穗發芽抗性的主要遺傳因素。目前國內外學者利用不同的遺傳分析群體，在小麥的2B、2D、3A、3B、3D、4A、4B、4D和7D染色體上定位出了多個控制小麥籽粒休眠的QTL位點。前人研究發現在小麥3A染色體末端存在一個控制小麥穗發芽的主效QTL并且命名為Q.Phs.Pseru-3A。利用圖位克隆技術克隆出位于該QTL上的小麥穗發芽的主效基因TaPHS1。

將抗穗發芽小麥和感穗發芽小麥的TaPHS1基因進行測序和序列比對，共發現63個單核甘酸多態性(SNP)，其中31個來自啟動子區，32個來自基因內部。在TaPHS1基因啟動子區有2個高頻SNP位點，在編碼區內有3個高頻SNP位點。前期對部分美國小麥品種進行穗發芽鑒定和基因型檢測，發現TaPHS1編碼區的兩個SNP是造成大部分品種抗性降低的根本原因之一，而啟動子區SNP對所研究的美國小麥品種穗發芽抗性影響較小。近期我們在研究編碼區及啟動子區SNP對中國小麥品種的穗發芽抗性影響的時候發現，在編碼區兩個位點SNP為抗穗發芽基因型時，啟動子區的一個SNP與穗發芽抗性關聯極為顯著，該SNP為抗性等位變異位點時的平均發芽率為遠低于該SNP為感穗發芽等位變異位點時的平均發芽率，經統計分析發現兩組材料的平均發芽率差異極為顯著(P＝0.000)。說明該SNP在中國小麥品種中是影響穗發芽抗性的一個關鍵變異，利用該SNP設計適合在育種中進行標記輔助選擇的高通量KASP標記，對中國小麥品種中TaPHS1啟動子造成穗發芽抗性變化的關鍵變異進行檢測，可以輔助篩選出具有抗穗發芽基因型的種質材料，并在育種群體中用該標記進行標記輔助選擇，選育抗穗發芽新品種，提高小麥抗穗發芽的育種效率。

發明內容

針對現有技術存在的空白，本發明提供了一個在育種中有重要利用價值的高通量抗小麥穗發芽分子標記，可以快速、高效、高通量檢測TaPHS1啟動子區導致中國小麥穗發芽抗性發生改變的關鍵SNP變異，可用于檢測該關鍵SNP在中國小麥種質資源中的分布情況，可高效篩選具有抗穗發芽基因的小麥種質資源并應用于小麥抗穗發芽分子標記輔助選擇育種，提高小麥抗穗發芽育種效率。

本發明所采用的技術方案是：