玉米穗部性状杂种优势主效QTL的分子标记及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种玉米穗部性状杂种优势主效QTL的分子标记及其应用。本发明专利技术公开成套DNA分子，由SEQ ID No.1所示的DNA分子和SEQ ID No.2所示的DNA分子组成。本发明专利技术在玉米的分子标记辅助育种中具有重要应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种玉米穗部性状杂种优势主效QTL的分子标记及其应用，属于生物

技术介绍
玉米是我国播种面积和总产量最大的粮食作物，同时也是杂种优势利用的模式作物。根据国家粮油信息中心最新数据，2013年我国玉米总种植面积约5.4亿亩，产量达到2.11亿吨。产量性状是玉米最重要的经济性状，也是其遗传改良的主要目标(向道权等，2001)。玉米的产量构成因素包括单位面积穗数、穗粒数及粒重。作物高产的关键是各种产量因素的合理组合，从而得到产量因素的最大乘积(孙其信等，2011)。随着世界人口的增加和耕地面积的不断减少，保证玉米单位面积的高产稳产已成为增加玉米产量的主要途径即玉米产量的增加依赖其单产的提高(戴景瑞，2000)。而在特定的种植密度下，玉米单产是由穗部产量决定的。穗部性状是影响玉米(Zea mays L.)最终产量的重要性状，利用杂种优势是提高其产量的有效途径之一。在这种背景下，阐明玉米杂种优势的形成机理并找到提高杂种优势潜力的途径和方法，将对进一步加强玉米杂种优势的利用，保障国家粮食安全具有重要的现实意义。作物杂种优势的形成机理是生物学中的一个重大科学问题，为解析杂种优势形成的遗传学基础，早在20世纪初就提出了解释杂种优势的显性假说(Davenport et al.，1908；Bruce et al.，1910)和超显性假说(Shull，1908；East，1936)。超显性假说认为，等位基因的杂合及与其他基因间的互作是产生杂种优势的根本原因。等位基因间没有显隐性关系，杂合等位基因不论是显性基因还是隐性基因，都表现出优势；杂合等位基因间的相互作用比纯合等位基因间的作用大，而且基因杂合的位点越多，每对等位基因间作用的差异程度越大，杂交一代的优势也就越明显。Stuber等(1992)通过对QTL互作方式与杂种优势关系的首次研究认为，超显性是玉米杂种优势的遗传基础。国内外不同的学者以不同类型的遗传分离群体(F2、永久F2和RIL)为研究材料，已经初步定位了一批玉米产量相关性状杂种优势QTL，并证明超显性、显性和上位性互作等对杂种优势的形成均有贡献(张义荣等，2009)。在杂种优势主效QTL定位的基础上进行精细定位和图位克隆，将有助于深入阐明杂种优势形成的遗传学基础。He等(2006)通过对水稻2号染色体上的一个产量杂种优势相关QTL(qGY2-1)进行精细定位发现，该位点在杂合状态下产量及相关性状表
现出明显的超显性。进一步研究发现，该目标区间内的8个LRK(LRR-Kinase)家族基因都是单倍型结构且在杂种中显性或超显性表达。经转基因实验证明，qGY2-1位点的LRK基因在水稻产量三要素(穗数、穗粒数及千粒重)的形成过程中发挥重要作用。Krieger等(2010)在番茄上克隆了一个控制杂种优势的QTL，命名为SINGLE FLOWER TRUSS，编码与拟南芥开花期相关的FT基因的同源蛋白，杂合子(sft/+)可使番茄产量提高60％。Rajinder等(2013)克隆了控制油棕榈果壳厚度和油分含量的杂种优势基因SHELL，编码与拟南芥胚珠及种子发育相关的MADS-box基因SEEDSTICK的同源产物，该基因在杂合状态下(Sh/sh)的油分含量比纯合基因型(Sh/Sh)可提高30％。在初定位的基础上，精细定位杂种优势相关的QTL位点或基因，进一步解析其遗传效应和互作模式，是当前玉米杂种优势研究的一个重要发展方向。分子标记辅助选择是利用分子标记对作物进行品种改良的一种辅助手段并得以广泛应用。例如，Stuber(1995)在杂种优势QTL定位的基础上，结合标记辅助育种，分别将玉米自交系Tx303和Oh43中的有利基因导入到B73和Mo17中，最终在新改良自交系组配的杂交种中选育出两个增产10％以上的杂交种。另外，还可以利用分子标记对选择个体进行目标区域或全基因组的筛选，从而剖析其相关性状的遗传学基础。本专利技术开发了与玉米穗部性状杂种优势主效QTL连锁的SSR标记，为玉米穗部性状杂种优势的分子标记辅助育种奠定了标记基础。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是改善玉米的穗部性状。为了解决以上技术问题，本专利技术提供成套DNA分子，由SEQ ID No.1所示的DNA分子和SEQ ID No.2所示的DNA分子组成；所述SEQ ID No.1所示的DNA分子和所述SEQ ID No.2所示的DNA分子可以混合包装，也可以独立包装；所述成套DNA分子用于鉴定或辅助鉴定玉米穗部性状；所述穗部性状具体为穗粗、穗长、穗行数和/或行粒数；所述穗粗为晒干后玉米果穗中部的平均宽度；所述穗长为晒干后玉米果穗的平均长度；所述穗行数为玉米果穗中部的平均籽粒行数；所述行粒数为玉米果穗其中一行的平均籽粒数；所述玉米具体为以玉米自交系综3为母本，以玉米自交系豫自87-1为父本得到的F1代及其衍生的后代；所述后代具体为所述F1代自交多代获得的重组自交系或以所述重组自交系为供体
亲本，以玉米自交系豫自87-1为轮回亲本得到的回交世代；所述回交世代具体为BC4F1和/或BC5F1代。为了解决以上技术问题，本专利技术还提供鉴定或辅助鉴定玉米穗部性状的方法，包括如下步骤：分别提取待测玉米、玉米自交系综3和玉米自交系豫自87-1的基因组DNA，分别以其为模板，以所述的成套DNA分子为引物进行PCR扩增，对应得到各PCR扩增产物，分别将其命名为PCR扩增产物K、PCR扩增产物A和PCR扩增产物B；将所述PCR扩增产物K、所述PCR扩增产物A和所述PCR扩增产物B进行同一条件下的电泳，得到所述PCR扩增产物K、所述PCR扩增产物A和所述PCR扩增产物B的电泳带型；如果所述PCR扩增产物K的电泳带型与所述PCR扩增产物A的电泳带型相同，则所述待测玉米为基因型为A的待测玉米，如果所述PCR扩增产物K的电泳带型与所述PCR扩增产物B的电泳带型相同，则所述待测玉米为基因型为B的待测玉米，如果所述PCR扩增产物K的电泳带型为所述PCR扩增产物A和所述PCR扩增产物B的电泳带型的杂合带型，则所述待测玉米为基因型为H的待测玉米；所述基因型为H的待测玉米的穗部性状好于基因型为B的待测玉米的穗部性状；所述电泳具体为8％的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳；所述穗部性状具体为穗粗、穗长、穗行数和/或行粒数；所述穗粗为晒干后玉米果穗中部的平均宽度；所述穗长为晒干后玉米果穗的平均长度；所述穗行数为玉米果穗中部的平均籽粒行数；所述行粒数为玉米果穗其中一行的平均籽粒数；所述基因型为H的待测玉米的穗部性状好于基因型为B的待测玉米的穗部性状为如下1)-4)中任一所示：1)基因型为H的待测玉米的穗粗大于基因型为B的待测玉米的穗粗；2)基因型为H的待测玉米的穗长大于基因型为B的待测玉米的穗长；3)基因型为H的待测玉米的穗行数大于基因型为B的待测玉米的穗行数；4)基因型为H的待测玉米的行粒数大于基因型为B的待测玉米的行粒数。上述方法中，所述待测玉米为以玉米自交系综3为母本，以玉米自交系豫自87-1为父本得到的F1代及其衍生的后代；所述后代具体为所述F1代自交多代获得的重组自交系或以所述重组自交系为供体亲本，以玉米自交系豫自87-1为轮回亲本得到的回交世代本文档来自技高网...

【技术保护点】
成套DNA分子，由SEQ ID No.1所示的DNA分子和SEQ ID No.2所示的DNA分子组成。

【技术特征摘要】
1.成套DNA分子，由SEQ ID No.1所示的DNA分子和SEQ ID No.2所示的DNA分子组成。2.鉴定或辅助鉴定玉米穗部性状的方法，包括如下步骤：分别提取待测玉米、玉米自交系综3和玉米自交系豫自87-1的基因组DNA，分别以其为模板，以权利要求1中所述的成套DNA分子为引物进行PCR扩增，对应得到各PCR扩增产物，分别将其命名为PCR扩增产物K、PCR扩增产物A和PCR扩增产物B；将所述PCR扩增产物K、所述PCR扩增产物A和所述PCR扩增产物B进行同一条件下的电泳，得到所述PCR扩增产物K、所述PCR扩增产物A和所述PCR扩增产物B的电泳带型；如果所述PCR扩增产物K的电泳带型与所述PCR扩增产物A的电泳带型相同，则所述待测玉米为基因型为A的待测玉米，如果所述PCR扩增产物K的电泳带型与所述PCR扩增产物B的电泳带型相同，则所述待测玉米为基因型为B的待测玉米，如果所述PCR扩增产物K的电泳带型为所述PCR扩增产物A和所述PCR扩增产物B的电泳带型的杂合带型，则所述待测玉米为基因型...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪中福，李慧敏，张义荣，宋方威，隋志鹏，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11