[發明專利]F型三系雜交小麥雄性不育基因相關分子標記開發及應用

在審

• 申請號: 201810161480.8
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN110195100A
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 吳坤;楊雅生;馮樹英
• 申請（專利權）人: 創世紀種業有限公司
• 主分類號: C12Q1/6869
• 分類號: C12Q1/6869;C12Q1/6858;C12Q1/6895;C12N15/11
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 屈靜

本發明公開了一種F型三系雜交小麥雄性不育基因相關SNP位點的特異PCR標記開發方法，包括：(1)將小麥通過多代姊妹交，將獲得的自交系分成自交結實率高的保持系和自交結實率中等的保持系，以及自交結實率低于5％的穩定不育系，三者除育性差異，其他生物學特征完全一致；(2)對上述三個樣品進行建庫測序；(3)檢索三個樣品線粒體及細胞核基因組間存在的SNP變異；(4)針對上述不育系與不同自交結實率的保持系株系間鑒定獲得的線粒體及細胞核基因組SNP位點，檢測、設計和開發限制性內切酶擴增多態性序列(CAPS)標記或競爭性等位基因特異性PCR(KASP)標記。本發明還公開了相關SNP位點分子標記及其檢測方法。

技術領域

本發明屬于小麥分子育種領域，具體地說，涉及普通小麥不育系及兩種保持系線粒體基因組和細胞核基因組重測序分析，同時涉及F型雄性不育基因相關分子標記開發，以及相關分子標記在F型三系雜交小麥不育系改良育種中的應用，以提高F型雜交小麥分子育種改良的效率。

背景技術

小麥是世界第一、我國第二大糧食作物，小麥生產是關系我國國計民生和社會穩定的重要農業產業。與水稻、玉米、油菜等作物相比，小麥是迄今為止仍未大面積應用于生產的作物之一。雜交小麥作為世界性難題，一直受到世界各國政府與跨國種業集團的高度重視和巨額投資，至今雜交小麥研究已經有60余年的歷史，前期以跟蹤學習國外的三系法(CMS)和化殺法(CHA)為主要技術方法，因未攻克技術難題而未實現大面積應用。2000年后我國原創的二系法雜交小麥應用技術體系得到了快速發展，奠定了我國在國際雜交小麥研究領域的領先地位，目前我國關于BS系列、ES系列和C49S系列的小麥光溫敏二系不育系遺傳、基因定位及相關基因克隆的研究報道較多。小麥F型雄性不育系是山西運城市藍紅雜交小麥研究中心馮樹英研究員歷經20多年，先后選用4個普通小麥品種進行3輪雜交、2輪回交、8代姊妹交和6代測交育成的新型小麥不育系，其不育系(FA)與保持系(FB)的選育方法獲得國家發明專利(CN200810135045)，FA不育系獲得國內植物新品種權授權(CNA20090410.1)。F型三系不育材料的發現補充了我國小麥雜種優勢利用的途徑。FA是我國新發現的不育源，具有無外源細胞質毒性及恢復源廣等優點，但是目前關于該不育系相關基礎研究基本空白，挖掘和利用該新型不育資源，創新小麥雜種優勢利用技術方法非常必要。因此，本領域中需要改善F型三系雜交小麥的分子育種改良實踐。

發明內容

本發明通過細胞核及線粒體基因組二代高通量重測序技術開發了F型三系雜交小麥不育基因相關的分子標記，并應用于不育系的分子育種改良實踐。

在本發明的第一方面提供了一種F型三系雜交小麥雄性不育基因相關SNP位點的特異PCR標記開發方法，所述方法包括：

(1)將小麥通過多代，例如8代以上，姊妹交，將獲得的自交系分成自交結實率高的保持系和自交結實率中等的保持系，以及自交結實率低于5％的穩定不育系，三者除育性差異，其他生物學特征完全一致；

(2)對上述三個樣品進行建庫測序：提取上述三個樣品的基因組DNA，建庫后進行測序；

(3)基因組序列比較分析：比對小麥參考基因組數據庫中線粒體及細胞核參考基因組序列，檢索三個樣品線粒體及細胞核基因組間存在的SNP變異；

(4)F型雄性不育基因相關SNP位點特異PCR標記開發：針對上述不育系與不同自交結實率的保持系株系間鑒定獲得的線粒體及細胞核基因組SNP位點，檢測、設計和開發限制性內切酶擴增多態性序列(CAPS)標記或競爭性等位基因特異性PCR(KASP)標記。

在本發明第一方面的第一實施方案中，通過Hiseq2000進行測序。

在本發明第一方面的第二實施方案中，運用BWA軟件與小麥參考基因組序列進行比對，并利用GATK軟件包進行SNP信息的檢測和注釋。