本发明专利技术公开了一种鉴定水稻耐铝和铝敏感品种的功能标记，所述功能标记为Art1引物，其中的核苷酸正向序列为5′→3′：如SEQ ID No.1所示，反向序列为5′→3′：如SEQ ID No.2所示。本发明专利技术还公开了一种利用上述功能标记鉴定水稻耐铝和铝敏感品种的方法及应用。本发明专利技术根据水稻相关耐铝基因ART1的序列，设计高效的功能标记，对已经报道的水稻耐铝和敏感品种进行检测，证明该功能标记能够有效和可靠地鉴定水稻耐铝和敏感品种。
【技术实现步骤摘要】
一种鉴定水稻耐铝和铝敏感品种的功能标记及应用
本专利技术属于基因工程领域，具体地说，涉及一种鉴定水稻耐铝和铝敏感品种的功能标记及应用。
技术介绍
铝是地壳中含量最高的金属元素。世界总陆地面积的30％为酸性土壤，超50％的耕地分布在酸性土壤地区。酸性土壤中的铝毒危害，一直是植物生理学家和育种工作者所关心和着力解决的热点问题。尽管水稻是禾本科小粒作物中耐铝性最强的，但是由于酸性土壤条件下的低pH环境，使得铝和铁以可溶性离子Al3+和Fe2+状态存在，导致水稻生长遭受铝毒和铁毒的危害，使根系遭受损伤，最终导致水稻产量下降，因此对水稻进行耐铝性的研究是水稻高产和稳产的关键之一。水稻在拥有大面积酸性耕地的发展中国家被广泛种植，研究其耐铝毒机制以提高水稻对铝毒的耐性，同时加大选择强耐铝的水稻种质资源，进而扩大水稻种植面积和增加水稻单产，对解决这些国家的温饱问题具有非常重要的意义。近几年有关水稻耐铝性遗传与基因控制机理研究的报道越来越多。综合这些研究来看，水稻耐铝遗传与育种研究以对水稻苗期耐铝性的研究为主，筛选到了一些耐性品种或材料，阐明了一些材料的耐性遗传模式，利用分子标记定位了多个控制耐铝性的QTLs(包括少数主效QTLs)，并且克隆了一些与水稻耐铝性相关的基因，比如：STAR1、STAR2、Nrat1、OsFRDL4、OsALS1、OsMGT1、ASR5和ART1等。特别是C2H2类型的锌指转录因子ART1，它是一个抗铝毒的转录因子，能够特异地调控水稻中耐铝毒相关基因的表达。ART1在根中呈组成性表达，且不受铝处理的影响，微阵列分析表明，ART1能够调控下游31个基因(包括STAR1,STAR2和一些在其它植物中耐铝毒基因的同源基因)转录。在水稻耐铝的研究中，都采用相对根长，特别是用最长根相对伸长量(RelativeRootElongation，RRE)作为水稻耐铝的表型指标。通过表型鉴定水稻耐铝性工作量大，耗时长。到目前为止，还未出现可以有效鉴定水稻耐铝和铝敏感品种的功能分子标记。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术针对上述问题，提供了一种鉴定水稻耐铝和铝敏感品种的功能标记及应用，根据水稻相关耐铝基因ART1的序列，设计高效的功能标记，对已经报道的水稻耐铝和敏感品种进行检测，证明该功能标记能够有效和可靠地鉴定水稻耐铝和敏感品种。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种鉴定水稻耐铝和铝敏感品种的功能标记，功能标记为Art1引物，其中的核苷酸正向序列为5′→3′：如SEQIDNo.1所示，反向序列为5′→3′：如SEQIDNo.2所示。本专利技术还公开了一种利用上述的功能标记鉴定水稻耐铝和铝敏感品种的方法，包括下述步骤：1)提取待检测水稻样本的DNA；2)利用所述Art1引物对所提取的DNA进行PCR扩增；3)对PCR扩增产物进行电泳；判断PCR产物中是否扩增出了350bp左右的目的条带；4)结果判读：如果电泳结果显示PCR产物为350bp的目的条带，则将待检测水稻样本的扩增片段、回收纯化、测序送测序公司测序；如果电泳结果显示PCR产物同时满足以下条件：a)在第185位点处的碱基为A；b)在第188位点处的碱基为G；c)在第225位点处的碱基为G；d)在第230位点处的碱基为T；e)在第258位点处的碱基为A；f)在第288位点处的碱基为G；g)在第326位点处的碱基为C；则该水稻为铝敏感品种；与铝敏感品种相比，如果电泳结果显示PCR产物同时满足以下条件：a)在第185位点处的碱基为T；b)在第188位点处的碱基为C；c)在第201位点到第224位点处有24个碱基的缺失；d)在第225位点处的碱基为A；e)在第230位点处的碱基为G；f)在第258位点处的碱基为C；g)在第288位点处的碱基为A；h)在第289位点到291位点处有3个碱基的缺失；i)在第326位点处的碱基为C；则该水稻为耐铝品种。进一步地，步骤1)中的提取的DNA260nm/280nm比值为1.7-2.0。进一步地，PCR扩增体系为：总体积为50μL，包括50-150ng模板DNA，1×PCR缓冲液，0.375μM的引物，500μMdNTP和2.5UTaq酶；所述的1×PCR缓冲液为25mMKCl，5mMTris-HClpH8.3，0.75mMMgCl2，0.01％明胶。进一步地，PCR扩增反应程序为：94℃预变性5min，循环29次，每一个循环为：94℃，1min；60℃，1min；72℃，1min，最后72℃延伸5min。进一步地，Art1引物的正向序列如SEQIDNo.1所示，反向序列如SEQIDNo.2所示。本专利技术还公开了一种上述的功能标记在分子标记辅助选择耐铝水稻品种中的应用。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：1)功能标记Art1对水稻耐铝基因ART1的扩增具有高效性和准确性。通过对ART1基因进行扩增，并选择琼脂糖凝胶电泳进行检测。结果发现在5份具有耐铝性差异的水稻品种中，标记Art1的扩增片段大概为350bp；回收标记Art1在5份具有耐铝性差异的水稻品种中的扩增片段、回收纯化、测序，并对测序结果进行了比对。结果表明，利用标记Art1扩增出的序列在NCBI网站Blast结果显示：扩增的片段物理距离为3582215bp～3582575bp，而通过水稻基因注释网站RAP-DB查询到ART1基因的物理位置处于3580643bp～3582606bp之间，进一步分析发现利用标记Art1的扩增出的片段为ART1基因的部分编码区。2)功能标记Art1对水稻耐铝和铝敏感材料的鉴定具有高度准确性。2份耐铝和3份铝敏感水稻品种相比，在利用标记Art1扩增出的ART1基因的部分编码区有9处差异，其中有7处一个碱基的变异，1处24个碱基的缺失，1处3个碱基的缺失。3)功能标记Art1用于水稻辅助选择耐铝品种。利用功能标记Art1可以简单、准确、高效的检测和鉴定耐铝水稻品种。相对于最长根相对伸长量的表型观察，功能标记Art1能够更准确判断水稻品种的耐铝性，能够更有说服力的检测和鉴定耐铝水稻品种。本项目组利用标记Art1对150份丁氏水稻核心种质资源进行了鉴定，检测到了一批具有明显耐铝性的品种，并且与最长根相对伸长量的表型观察(选用RRE≥0.5作为判断是否耐铝的标准)结果相比较，两者达到了高度的一致性。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术5份具有不同耐铝性的水稻品种在ART1基因的部分编码区序列比较；其中，1为日本晴，2为Xiangnuo1，3为Xiangzhongxian2，4为南特号，5为IR64；图中黑色矩形框及两处明显缺失为2份耐铝与3份铝敏感水稻品种在利用本专利技术设计的标记本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种鉴定水稻耐铝和铝敏感品种的功能标记，其特征在于，所述功能标记为Art1引物，其中的核苷酸正向序列为5′→3′：如SEQ ID No.1所示，反向序列为5′→3′：如SEQ ID No.2所示。
【技术特征摘要】
1.一种鉴定水稻耐铝和铝敏感品种的方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)提取待检测水稻样本的DNA；
2)利用Art1引物对对所提取的DNA进行PCR扩增；所述Art1引物对的正向引物序列如SEQIDNo.1所示，反向引物序列如SEQIDNo.2所示；
3)对PCR扩增产物进行电泳；判断PCR产物中是否扩增出了350bp的目的条带；
4)结果判读：
如果电泳结果显示PCR产物为350bp的目的条带，则将待检测水稻样本的扩增片段回收纯化、送测序公司测序；
如果测序结果显示PCR产物同时满足以下条件：a)在第185位点处的碱基为A；b)在第188位点处的碱基为G；c)在第225位点处的碱基为G；d)在第230位点处的碱基为T；e)在第258位点处的碱基为A；f)在第288位点处的碱基为G；g)在第326位点处的碱基为T；则该水稻为铝敏感品种；
与铝敏感品种相比，如果测序结果显示PCR产物同时满足以下条件：a)在第185位点处的碱基为T；b)在第188位点处的碱基为C；c)在第201位点到第224位点处有24个碱基的缺失；d)在第225位点处的碱基为A；e)在第230位点处的碱基为G；f)在第258位点处的碱基为C；g)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，童汉华，钟开珍，钟铮铮，
申请(专利权)人：中国水稻研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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