玉米o2、o16和wx三基因聚合材料用于品质育种的方法技术

本发明专利技术公开了一种玉米o2、o16和wx三基因聚合材料用于品质育种的方法，其技术方案是将普通玉米自交系与玉米o2、o16和wx三基因聚合材料进行杂交，再利用普通玉米自交系为轮回亲本回交2次，其中BC1\BC2世代在苗期进行分子标记辅助筛选，筛选出o2、o16和wx三基因聚合的单株，并进行赖氨酸和支链淀粉含量测定，获得高赖氨酸糯质的优良品质自交系。本发明专利技术对玉米品质基因聚合育种实践和理论研究具有重要意义，为玉米品质性状遗传改良提供参考依据。

Methods of maize O2, o16 and Wx three gene polymerizing materials for quality breeding

The invention discloses a method for quality breeding of maize O2, o16 and Wx three gene polymerized materials. The technical scheme is to hybridize common maize inbred lines with maize O2, o16 and Wx three gene polymerized materials, and then recross the normal maize inbred line for recurrent parental retransmissions, and the BC1\\BC2 generation in the seedling stage is labelled at the seedling stage. The single plant of O2, o16 and Wx three gene polymerization was screened by auxiliary screening, and the content of lysine and amylopectin was measured, and the high quality quality self inbred line of high lysine waxy was obtained. The invention has important significance for maize quality gene pyramiding breeding practice and theoretical research, and provides reference basis for genetic improvement of maize quality characters.

【技术实现步骤摘要】
玉米o2、o16和wx三基因聚合材料用于品质育种的方法
本专利技术属于分子育种
，具体为一种玉米o2、o16和wx三基因聚合材料用于品质育种的方法。
技术介绍
玉米是世界上主要的饲料和粮食作物。品质是主要育种目标，直接影响人畜禽的健康发育和食用口感。玉米籽粒营养品质泛指玉米籽粒中所含的营养成分，如蛋白质、脂肪、淀粉和各种维生素、矿质元素的含量及质量等。其中，蛋白质中的赖氨酸是人畜禽等单胃动物必需的氨基酸，淀粉中的支链淀粉含量与食用品质紧密关联。普通玉米赖氨酸含量较低(0.3％以下)，不能满足人类食用和食品加工的营养品质要求(0.5％以上)，更不能满足畜禽饲料对赖氨酸含量的要求(0.6-0.8％)(联合国粮农组织/世界卫生组织推荐)。为提高玉米的营养品质及食用品质，高赖氨酸玉米(赖氨酸含量高)和糯性玉米(支链淀粉含量高)受到广泛的关注。高赖氨酸玉米可以提高玉米的营养价值和饲用价值。Singleton和Jones(1935)首次发现玉米opaque-2(o2)突变，后来Mertz等(1964)发现o2突变能显著提高玉米籽粒胚乳中的赖氨酸和色氨酸含量。Paez等(1969)发现o2的修饰基因后，Prasanna等(2001)利用o2修饰基因培育了硬质胚乳的高赖氨酸玉米——优质蛋白玉米(QualityProteinMaize,QPM)，为优质蛋白玉米的应用奠定了基础。o2基因被定位于玉米第7染色体的短臂上，Pioneer公司和Missouri大学开发出o2基因内的3个SSR标记，即phi057、phi112和umc1066，现已成功应用于玉米高赖氨酸的MAS(MarkerAssistedSelection)(Babuetal,2005；Zhangetal,2010)。Yang等(2005)利用Mu转座子插入诱变技术选育了一个新的高赖氨酸突变opaque-16(o16)，其赖氨酸含量达0.36％，并将o16基因定位在玉米第8染色体长臂上umc1141和umc1121两分子标记之间离umc1141分子标记5cM以内的位置。研究证明，通过高赖氨酸基因聚合(o2和o16)，可以提高玉米的营养品质(Yangetal,2005)。糯玉米(waxymaize)食味品质优良，倍受消费者欢迎。糯玉米，最早在中国发现(曾孟潜,1987)，其胚乳含95％-100％的支链淀粉，隐性单基因突变wx负责控制糯玉米籽粒胚乳形成。wx位点位于第9染色体的短臂上，MaizeGDB网站已经公布了用于检测wx位点的3个基因内SSR标记：Phi022、phi027和phi061，已成功用于MAS(YangLetal,2013)。张述宽等(2009年)利用传统育种技术结合分子标记辅助选择技术，以2个优质蛋白玉米自交系和4个糯玉米自交系为材料，选育了18个优质蛋白糯玉米自交系，其赖氨酸含量可以达到0.38％以上。Yang等(2013年)聚合了o16和wx基因，得到13个家系，其赖氨酸含量比糯玉米系提高了16％以上，支链淀粉含量与糯玉米系相似。Zhang等(2013)将o2o16基因回交渗入到wx系中，得到3份含有o2基因的糯玉米系，其平均赖氨酸含量为0.555％；得到3份含有o2o16基因的糯玉米系，其平均赖氨酸含量为0.616％，其支链淀粉含量与受体亲本糯玉米系QCL5019相似。可见，将玉米o2和o16基因导入糯玉米系，可以提高糯玉米的赖氨酸含量，获得食味品质和营养品质均佳的鲜食玉米育种素材，这不仅对促进鲜食玉米育种的发展有重要意义，而且对人们在食用适口的鲜食玉米的同时摄取充足的赖氨酸营养具有实际意义。总之，上述这些方法均可以提高糯玉米的赖氨酸含量，改善糯玉米的营养品质。但普通玉米赖氨酸和支链淀粉含量较低，营养品质较差，因此，迫切需要建立一个快速改善普通玉米营养品质方法，为玉米品质改良和育种等提供有效手段。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种玉米o2、o16和wx三基因聚合材料用于品质育种的方法，以提高玉米的营养品质。本专利技术的技术方案是将普通玉米自交系与玉米o2、o16和wx三基因聚合材料进行杂交，再利用普通玉米自交系为轮回亲本回交2次，其中BC1\BC2世代在苗期进行分子标记辅助筛选，筛选出o2、o16和wx三基因聚合的单株，并进行赖氨酸和支链淀粉含量测定，获得高赖氨酸糯质的优良品质自交系。具体的，按照如下步骤进行：步骤1.选取普通玉米自交系材料和玉米o2、o16和wx三基因聚合材料QCL8002-11；步骤2.将普通玉米自交系为轮回亲本与玉米o2、o16和wx三基因聚合材料为供体亲本进行杂交，得到F1世代种子；步骤3.以获得的F1世代植株为母本，以普通玉米自交系为父本，进行回交，获得BC1F1世代种子；步骤4.种植BC1F1世代种子，苗期取样，利用分子标记选择基因型为O2o2O16o16WXwx的单株，以普通玉米自交系为父本，进行回交，获得BC2F1世代种子；步骤5.种植BC2F1世代种子，苗期取样，利用分子标记选择基因型为O2o2O16o16WXwx的单株，自交，获得BC2F2世代种子；步骤6.种植BC2F2世代种子，苗期取样，利用分子标记选择基因型为o2o2o16o16wxwx的单株，自交，获得BC2F3世代种子，再自交纯化即可获得优质基因聚合的自交系。其中，步骤1中所述的普通玉米自交系为常用的非高赖氨酸、非糯性的玉米自交系，其基因型为O2O2O16O16WXWX；o2、o16和wx三基因聚合材料为QCL8002-11，基因型为o2o2o16o16wxwx。优选的，普通玉米自交系为CML537或CML539。进一步的，所述的普通玉米自交系与o2、o16和wx三基因聚合材料QCL8002-11在o2、o16和wx三个基因位点具有多态性。进一步的，步骤(4)中所述的分子标记为糯基因内标记phi061，高赖氨酸基因(o2)内标记phi112，高赖氨酸基因(o16)连锁的标记umc1141。这里的phi061标记、phi112标记和umc1141标记的序列参照www.maizegdb.org上公布的数据，可查到引物序列，引物序列有南京金斯瑞生物科技公司合成。进一步的，BC1F1世代群体大小应根据实际需要确定，要想在步骤(4)中筛选获得1株基因型为O2o2O16o16WXwx的单株，理论上应检测不少于8个单株(计算方法为2×2×2)。在实际检测过程中，应根据需要确定BC1F1世代群体种植大小。BC2F1世代群体大小应根据实际需要确定，要想在步骤(5)中筛选获得1株基因型为O2o2O16o16WXwx的单株，理论上应检测不少于8个单株(计算方法为2×2×2)。在实际检测过程中，应根据需要确定BC2F1世代群体种植大小。BC2F2世代群体大小应根据实际需要确定，要想在步骤(6)中筛选获得1株基因型为o2o2o16o16wxwx的单株，理论上应检测不少于64个单株(计算方法为4×4×4)。在实际检测过程中，应根据需要确定BC2F2世代群体种植大小。本专利技术采取以上技术方案，可以实现o2、o16和wx三基因同时渗入到普通玉米自交系中，与单基因渗入相比，极大地提高了工作效率，且利用本研究方法，也可以分离出含有不同基因聚合类型的材料(o2o2o16o本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玉米o2、o16和wx三基因聚合材料用于品质育种的方法，其特征在于：将普通玉米自交系与玉米o2、o16和wx三基因聚合材料进行杂交，再利用普通玉米自交系为轮回亲本回交2次，其中BC1\BC2世代在苗期进行分子标记辅助筛选，筛选出o2、o16和wx三基因聚合的单株，并进行赖氨酸和支链淀粉含量测定，获得高赖氨酸糯质的优良品质自交系。

【技术特征摘要】
1.一种玉米o2、o16和wx三基因聚合材料用于品质育种的方法，其特征在于：将普通玉米自交系与玉米o2、o16和wx三基因聚合材料进行杂交，再利用普通玉米自交系为轮回亲本回交2次，其中BC1\BC2世代在苗期进行分子标记辅助筛选，筛选出o2、o16和wx三基因聚合的单株，并进行赖氨酸和支链淀粉含量测定，获得高赖氨酸糯质的优良品质自交系。2.根据权利要求1所述的玉米o2、o16和wx三基因聚合材料用于品质育种的方法，其特征在于按照如下步骤进行：步骤1.选取普通玉米自交系材料和玉米o2、o16和wx三基因聚合材料QCL8002-11；步骤2.将普通玉米自交系为轮回亲本与玉米o2、o16和wx三基因聚合材料为供体亲本进行杂交，得到F1世代种子；步骤3.以获得的F1世代植株为母本，以普通玉米自交系为父本，进行回交，获得BC1F1世代种子；步骤4.种植BC1F1世代种子，苗期取样，利用分子标记选择基因型为O2o2O16o16WXwx的单株，以普通玉米自交系为父本，进行回交，获得BC2F1世代种子；步骤5.种植BC2F1世代种子，苗期取样，利用分子标记选择基因型为O2o2O16o16WXwx的单株，自交，获得BC2F2世代种子；步骤6....

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，杨文鹏，王明春，张文龙，
申请(专利权)人：贵州省旱粮研究所，
类型：发明
国别省市：贵州,52