[發明專利]水稻籽粒大小控制基因SMG11的單倍型鑒定標記方法

在審

• 申請號: 202210116764.1
• 申請日: 2022-02-07
• 公開（公告）號: CN114703311A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 邱樹清;丁怡雯;周發松
• 申請（專利權）人: 徐州錦萊卓生物科技有限公司
• 主分類號: C12Q1/6895
• 分類號: C12Q1/6895;C12N15/11
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司 50219
• 代理人: 劉澤正

本發明涉及水稻基因控制技術領域，尤其是指水稻籽粒大小控制基因SMG11的單倍型鑒定標記方法，所述單倍型分子標記由7個SNP位點組成。本發明利用分子標記鑒定水稻品種的功能基因，來判斷水稻品種的表型，更高效、更直接。

技術領域

本發明涉及水稻基因控制技術領域，尤其是指水稻粒長控制基因GS3的單倍型鑒定標記及其篩選方法。

背景技術

水稻是全世界最重要的糧食作物之一，如何提高水稻品種的產量，一直是科學家最主要的目標。籽粒大小是決定水稻產量的一個關鍵農藝性狀，SMG11 通過促進籽粒穎殼中細胞的增殖和部分是通過影響一些參與調控細胞增殖基因的表達來控制籽粒大小、籽粒數目和谷物產量。SMG11適度的表達會增加籽粒大小、粒重和谷物產量。

分子標記是基于遺傳物質DNA基礎上的多態性標記，依據標記和性狀的關聯關系，能夠利用基因的功能標記或者緊密連鎖標記，快速的鑒定品種所含有的功能基因。SNP標記是數量最多、分布最廣泛的一種分子標記。SNP標記的開發是基于DNA測序基礎上的，自從2005年454測序儀問世以來的十多年時間，二代測序技術不斷完善，基因組測序效率大大提高，測序成本大幅度下降，大量物種的全基因組序列完成，極大地推進了功能基因組研究的進展。過去幾十年里，全球科學家已經克隆了多個水稻基因以及上千份水稻種質資源測序，發現了大量的SNP標記。

水稻作為單子葉植物研究的模式植物，同時也是全球最重要的糧食作物，對不同的品種進行重測序，利用重測序發現的SNP標記，構建高密度的水稻單倍型圖譜(HapMap)，利用全基因組關聯分析(Genome-wide Association Mapping, GWAS)對重要農藝性狀進行關聯分析，確定重要農藝性狀相關的候選基因位點，建立起一套高效快速、成熟穩定、成本低、通量高的基因型鑒定方法，是分子生物學研究人員優先考慮的方向。

在水稻中，目前已經完成了4726份栽培稻品種的重測序，其中3243份由黎志康課題組完成，發表在GigaScience上(The 3,000rice genomes project., 2014)，950份由韓斌課題組完成，發表在Nat Genet上(Huang et al.,2010) (Huang et al.,2012)，533份由華中農業大學水稻課題組完成，發表在Nucleic Acids Res上(Zhao et al.,2014)。2021年，四川農業大學欽鵬教授團隊完成了33個水稻品種泛基因組的測序和拼裝，獲得了參考基因組級別的序列，發表在Cell上(Qin et al.,2021)。大規模的、高質量的水稻基因組測序的完成，為篩選功能基因單倍型奠定了堅實的基礎。

水稻smg11突變體表現出小粒、密穗以及每穗粒數增加。對SMG11基因的克隆和序列分析表明，smg11是DWARF2(D2)的一個新的等位基因，編碼一個細胞色素P450(CYP90D2)，參與油菜素內酯合成通路。

水稻品種之間存在差異，實質上是水稻品種間基因型的差異，而DNA分子標記可以直接反映基因水平上的差異。本發明使用的單核苷酸多態性(Single NucleotidePolymorphisms,SNP)所反映的DNA遺傳變異更多體現在單個堿基的變異水平，在一定程度上彌補了第一代分子標記(如：限制性片段長度多態性， RFLP)和第二代分子標記(如：微衛星DNA多態性，SSR)方法的不足，所以被稱為第三代基因遺傳標記方法。SNP的主要優點有：密度高、分布廣，在水稻中則每232bp出現1個SNP；可快速實現高通量檢測，易實現自動化分析。

水稻種群的基因有著豐富的多樣性和復雜的作用機制，是水稻育種改良的遺傳基礎。長期以來，在全球科學家的努力下極大的豐富了水稻種質資源和水稻優良基因多樣性的數據庫，這為開展水稻全基因組分子設計育種提供足夠的基因來源和育種親本精確選擇的遺傳信息，為培育高產、優質、多抗水稻新品種奠定基礎。本發明基于功能基因開發精準鑒定標記，并將研究成果運用到水稻遺傳改良中。

發明內容