本发明专利技术公开了一种水稻黑色种皮基因qBP3、分子标记引物及分子标记方法，所述水稻黑色种皮基因qBP3在水稻第3染色体20.4‑20.6 Mb的区间内，所述水稻黑色种皮基因qBP3控制水稻黑色种皮颜色变化。本发明专利技术通过鉴定了一个新的黑色种皮基因qBP3，获得了与其紧密连锁的基于PCR的InDel分子标记IDBP3‑1，该标记可以有效进行水稻黑色种皮的辅助选择，主要用于水稻外观品质的辅助选择；本发明专利技术的分子标记引物可以在苗期对自然群体或杂交低世代群体在各种环境条件下进行基因型选择，保留带有基因qBP3的杂合或纯合的个体做进一步杂交，提高了水稻性状改良中选择的准确性和效率，加快育种进程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物分子遗传学、植物基因组学、植物分子育种领域，尤其涉及一种水稻黑色种皮基因qBP3、分子标记引物及分子标记方法。
技术介绍
水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全世界有超过一半人口以稻米为主食。随着生活质量和水平的不断提高，全面平衡营养观念深入人心，人们对有色稻米的喜爱逐渐增加。有色稻米根据种皮颜色，可分为红米、黄米、黑（紫）米和绿米。其中，黑米因具有很高的营养价值而深受广大消费者喜爱，具有广阔的市场前景。黑米的种皮色素主要为花青素（又称花色素）。在植物中，对玉米、金鱼草、矮牵牛等的花青素代谢途径研究已经比较成熟，分离和克隆了很多花青素生物合成相关基因。但水稻花青素形成的潜在机制仍未阐明完全，基因如何调控种皮不同颜色、花青素各种转录因子的互作机制、花青素在组织器官中的表达特点等问题需要研究和探讨。水稻是单子叶模式作物，基因组较小，全基因组已经被测序，这有利于进一步研究花青素代谢途径过程中相关基因的表达调控和互作机制。通过对水稻黑色种皮中花青素基因的鉴定、功能分析及其生物合成途径中调控机制的深入研究，可以丰富对水稻花青素的形成机制的认识，为进一步精准开发利用黑色种皮稻米提供重要基础。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种水稻黑色种皮基因qBP3、分子标记引物及分子标记方法，利用419份广西地方稻种资源核心种质进行了水稻种皮颜色全基因组关联分析，在水稻第3染色体上鉴定了一个新的黑色种皮基因qBP3，获得了与其紧密连锁的基于PCR的InDel 分子标记IDBP3-1，该标记可以有效进行水稻黑色种皮的辅助选择，主要用于水稻外观品质的辅助选择。对此，本专利技术采用的技术方案为：一种水稻黑色种皮基因qBP3，所述水稻黑色种皮基因qBP3在水稻第3染色体20.4-20.6 Mb 的区间内，所述水稻黑色种皮基因qBP3控制水稻黑色种皮颜色变化。作为本专利技术的进一步改进，所述水稻黑色种皮基因qBP3为LOC_Os03g37010，所述LOC_Os03g37010的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO:1 所示。本专利技术还公开了一种如上所述的水稻黑色种皮基因qBP3在水稻基因克隆、功能分析或育种上的应用。本专利技术发现了一个影响水稻黑色种皮变化的关键区域，位于水稻第3染色体上，解释黑色种皮颜色的遗传变异达到31.97%，并获得了与此性状紧密连锁标记IDBP3-1,有望用于新基因的标记辅助选择育种。本发现的新基因基因qBP3位于水稻第3染色体20.4-20.6 Mb区域内，这个位点上尚未有控制水稻种皮颜色的基因被发现，因此，qBP3是一个控制水稻黑色种皮颜色的新基因。一种如上所述的水稻黑色种皮基因qBP3的分子标记引物，所述分子标记引物包括一对特异的PCR引物IDBP3-1，所述IDBP3-1的正向引物的序列如序列表中SEQ ID NO:2 所示，所述IDBP3-1的反向引物的序列如序列表中SEQ ID NO:3 所示。所述IDBP3-1正向引物序列为：GTCGAGCATGAAGTCTTTTT；所述IDBP3-1反向引物的序列为：GAGTTGGATTTGGAAATGTG。本专利技术还公开了一种如上所述的水稻黑色种皮基因qBP3的分子标记引物在水稻基因克隆、功能分析或育种上的应用。本专利技术还公开了一种水稻黑色种皮基因qBP3的分子标记方法，采用如上所述的水稻黑色种皮基因qBP3的分子标记引物进行分子标记，如果能扩增出131 bp 大小的片段，说明该材料带有qBP3基因。本专利技术还公开了一种如上所述的水稻黑色种皮基因qBP3的分子标记方法在水稻基因克隆、功能分析或育种上的应用。筛选上述的水稻黑色种皮新基因qBP3的分子标记的开发方法，包括以下步骤：1）通过2013年、2014年晚稻对419水稻材料种皮颜色进行鉴定，白色种皮材料308份，占73.5%；红色种皮92份，占22.0%；黑色种皮19份，占4.5%。2）利用419份水稻品种的简化基因组测序，获得了1,090,071个单核苷酸多态性位点（SNPs）。通过全基因组关联分析（GWAS）鉴定了影响水稻黑色种皮的关键区域，位于水稻第3染色体20.4-20.6 Mb区域内。3）依据2）中重测序结果，比较419份材料在20.2-20.8 Mb 区域内的序列差异，发现大部分黑米材料与非黑米材料相比较，存在21 bp的缺失。4）选取21 bp缺失区段的两侧300 bp范围内的序列，用 Primer Premier5.0软件设计引物，使其扩增的产物大小适中。5）使用4）设计的标记对水稻黑色种皮材料与非黑色种皮材料的基因组DNA进行扩增，黑色种皮材料与非黑色种皮材料分别能扩增出131 bp和110 bp大小的片段。本专利技术所述的水稻黑色种皮新基因qBP3为进一步开发利用黑色种皮稻米提供理论证据和材料基础。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：第一，水稻黑色种皮基因qBP3是利用广西稻种资源核心种质通过GWAS分析鉴定的新基因，其位于水稻第3染色体上。目前，已报道的水稻黑色种皮基因绝大部分位于水稻第1、4染色体上。第二，通过设计与新基因紧密连锁的共显性分子标记，能够用于水稻分子标记辅助选择育种，获得带有qBP3的育种材料。第三，本专利技术的标记可以苗期对自然群体或杂交低世代群体在各种环境条件下进行基因型选择，保留带有基因qBP3的杂合或纯合的个体做进一步杂交，提高了水稻性状改良中选择的准确性和效率，加快育种进程。附图说明图1 为419份广西地方稻种资源核心种质种皮颜色的全基因组关联分析结果。其中，A为关联SNP位点的Mahattan图； B为QQ-Plot图。图2 为利用InDel标记IDBP3-1对自然群体进行分析的电泳图。其中，M为DNA Marker；1,2为非黑色种皮材料kasalath和C3；3-14为黑色种皮材料C28、C52、C54、C60、C61、C65、C132、C133、C136、C222、C251、C253、C256、C258、C303、C348、C358、C362、C364；a为片段大小为110 bp，b为131 bp。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明。（一）qBP3基因的定位1. 供试材料实验材料为419份广西地方稻种资源核心种质，于2013年、2014年晚稻对其进行种皮颜色鉴定，白色种皮材料308份，占73.5%；红色种皮92份，占22.0%；黑色种皮19份，占4.5%。2. DNA提取、基因组修饰、PCR扩增及测序采用CTAB法（Rogers and Bendich, 1988）提取每个样品的DNA，利用事先选好的酶切组合对 DNA 进行酶切打断实验，将酶切产物进行 5’末端修复，同时对 5’末端进行磷酸化修饰，3’末端加A，使之与solexa接头5’端T互补，提高接头连接效率，阻止solexa接头自连。3’和和5’端分别修饰完成之后，继续连接solexa测序接头，便于将连接产物锚定在flowcell上，进行桥式扩增。用琼脂糖凝胶电泳进行片段大小选择，通过PCR扩增，增大文库量，建好的文库用Illumina HiSeqTM 2000进行测序。3. 测序数据分析对测序得到的原始reads（双端序列）进行数据评估,得到各个样品本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水稻黑色种皮基因qBP3，其特征在于：所述水稻黑色种皮基因qBP3在水稻第3染色体20.4‑20.6 Mb 的区间内，所述水稻黑色种皮基因qBP3控制水稻黑色种皮颜色变化。
【技术特征摘要】
1.一种水稻黑色种皮基因qBP3，其特征在于：所述水稻黑色种皮基因qBP3在水稻第3染色体20.4-20.6 Mb 的区间内，所述水稻黑色种皮基因qBP3控制水稻黑色种皮颜色变化。2.根据权利要求1所述的水稻黑色种皮基因qBP3，其特征在于：所述水稻黑色种皮基因qBP3为LOC_Os03g37010，所述LOC_Os03g37010的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO:1 所示。3.权利要求1或2所述的水稻黑色种皮基因qBP3在水稻基因克隆、功能分析或育种上的应用。4.权利要求1或2所述的水稻黑色种皮基因qBP3的...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨行海，张宗琼，李丹婷，夏秀忠，农保选，曾宇，刘开强，邓国富，韦价报，
申请(专利权)人：广西壮族自治区农业科学院水稻研究所，
类型：发明
国别省市：广西;45
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