一组检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的引物对、试剂盒及检测方法和应用技术

本发明专利技术提供了一组检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的引物对、试剂盒及检测方法和应用，涉及植物基因工程技术领域。本发明专利技术所述引物对基于控制籽粒大小和重量QTL的基因ZmEXPB15设计得到，具有如SEQIDNO.1和SEQIDNO.2所示的核苷酸序列。在本发明专利技术中，可利用上述引物对检测5个SNPs的变异，以Hap1单倍型作为优异的等位变异，在进行分子标记辅助育种时，可将其作为控制玉米百粒重的功能位点之一，予以选择保留，可筛选得到更高产量的玉米。

【技术实现步骤摘要】
一组检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的引物对、试剂盒及检测方法和应用
本专利技术属于植物基因工程
，具体涉及一组检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的引物对、试剂盒及检测方法和应用。
技术介绍
玉米作为我国第一大农作物，其产量和种植面积均居我国及全世界农作物之首，因而提高玉米产量对改善人民生活以及确保国家粮食安全有重要意义。玉米籽粒产量由穗行数、行粒数以及粒重3个因素构成。粒重作为玉米籽粒产量的重要组成部分之一，主要由粒长(KL)、粒宽(KW)、粒厚(KT)等籽粒粒型相关性状共同决定，加强对粒型性状的选择是提高单株产量的有效途径，因而解析玉米籽粒粒型相关基因的功能并应用于农业生产实践中就显得尤为重要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一组检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的引物对、试剂盒及检测方法和应用，证实了ZmEXPB15基因在控制籽粒大小和百粒重等性状上的生物学功能，可为玉米育种提供基因资源和理论支撑。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一组检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的引物对，所述引物对包括SNP-F和SNP-R，所述SNP-F的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示，所述SNP-R的核苷酸序列如SEQIDNO.2所示。本专利技术还提供了一种检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的试剂盒，所述试剂盒中包括上述引物对。本专利技术还提供了一种检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的方法，包括以下步骤：以提取待检测玉米的基因组DNA为模板，利用上述引物对或上述试剂盒中的引物对进行PCR扩增，若扩增产物经测序后显示Hap1单倍型则为高产型；若扩增产物经测序后显示Hap2单倍型则为低产型；所述Hap1单倍型在ZmEXPB15基因的启动子区域的-217bp处为C，-220bp处为G，-417bp处为A，-475bp处为C和-676bp处为G；所述Hap2单倍型在ZmEXPB15基因的启动子区域的-217bp处为T，-220bp处为T，-417bp处为T，-475bp处为T和-676bp处为A；所述ZmEXPB15基因的GenBankID为XM_020544446.1。优选的，所述PCR扩增的体系以20μl计，包括：2×Buffer10μl、dNTP0.5μl、Taq酶0.2μl、SNP-F和SNP-R各1μl、模板2μl和余量的ddH2O。优选的，所述PCR扩增的程序包括：94℃预变性5min；94℃变性30s，58℃退火30s，72℃延伸90s，34个循环；72℃延伸10min。优选的，所述ZmEXPB15基因编码的氨基酸序列如SEQIDNO.3所示。本专利技术还提供了玉米ZmEXPB15基因在调控玉米产量中的应用，所述ZmEXPB15基因的GenBankID为XM_020544446.1，所述ZmEXPB15基因编码的氨基酸序列如SEQIDNO.3所示。优选的，所述调控玉米产量包括调控玉米籽粒的大小、粒长、粒宽和百粒重。本专利技术还提供了玉米ZmEXPB15基因或上述引物对或上述试剂盒在分子标记辅助选育高产玉米中的应用。本专利技术还提供了一种分子标记辅助选育高产玉米的方法，包括以下步骤：对新选育的品系和/或品种进行PCR扩增，选留所述品系和/或品种的ZmEXPB15基因单倍型为Hap1的个体；所述PCR扩增时，以提取待检测玉米的基因组DNA为模板，利用上述引物对或上述试剂盒中的引物对进行PCR扩增。本专利技术提供了一组检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的引物对，所述引物对基于控制籽粒大小和重量QTL的基因ZmEXPB15设计得到，具有如SEQIDNO.1和SEQIDNO.2所示的核苷酸序列。在本专利技术中，可利用上述引物对检测5个SNPs的变异，以Hap1单倍型作为优异的等位变异，在进行分子标记辅助育种时，可将其作为控制玉米百粒重的功能位点之一，予以选择保留，可筛选得到更高产量的玉米。在本专利技术实施例中，利用分子标记辅助选择，经过多次回交，获得了两个控制百粒重等产量相关性状的近等基因系：Mc和Mcqks9，并预测qKS9的候选基因为一个编码扩张蛋白基因，命名为ZmEXPB15，该基因在TSS上游启动子区域，Mc和Mcqks9有多个SNPs和InDels的序列变异，但该变异并不是引起表型变化的原因；而后通过对玉米自然群体中ZmEXPB15的功能变异位点分析，共鉴定到5个SNP显著性位点(p≤0.001)，这5个变异位点属于一个LDblock，构成两种单倍型Hap1和Hap2，相对于Hap2单倍型，Hap1自交系材料的百粒重(p＝0.0014)都显著增加，可见启动子区的变异影响ZmEXPB15的表达，进而影响玉米百粒重；该基因主要在在授粉后籽粒发育早期高量表达，进而影响玉米的百粒重等性状。附图说明图1为近等基因系Mc和Mcqks9表型；其中：A和B表示近等基因系的株型和果穗；C表示近等基因系的玉米籽粒表型；D、E、F和G分别表示近等基因系的穗重、百粒重、粒长、粒宽统计比较；p值代表显著水平；图2为近等基因系Mc和Mcqks9表型的基因型对比；其中A表示玉米粒型主效QTLKS9的初定位；B表示近等基因系授粉后6DAP转录组分析；C表示ZmEXPB15在Mc和Mcqks9中的序列变异；图3为ZmEXPB15在近等基因系Mc和Mcqks9中的启动子序列变异；其中：A表示近等基因系Mc和Mcqks9中的ZmEXPB15启动子序列变异；B表示近等基因系Mc和Mcqks9中的ZmEXPB15启动子CACG元件预测；图4为ZmEXPB15在玉米自然群体中的关联分析、表达分析及其单倍型分析示意图；其中：A表示ZmEXPB15在自然群体中的关联分析；B表示关联位点中单倍型分析；C表示自然群体中不同单倍型分别与百粒重(HKW)的比较分析；D表示自然群体中ZmEXPB15表达量分别与百粒重(HKW)的比较分析；E表示自然群体中不同单倍型与ZmEXPB15表达量的比较分析；图5为ZmEXPB15在Mc和Mcqks9籽粒中的表达差异示意图；图6为ZmEXPB15蛋白序列及进化分析，其中：A表示ZmEXPB15蛋白与其同源基因ZmEXPB14蛋白序列比对；B表示ZmEXPB15的进化分析；图7为ZmEXPB15转玉米ZZC01的敲除材料的表型示意图；其中：在敲除材料expb15中(A)，ZmEXPB15缺失69bp，ZmEXPB14为野生型(B)，ZmEXPB15及其同源基因ZmEXPB14的表达水平并没有变化，但是ZmEXPB15基因表达水平显著降低(C)，同时敲除两基因的双突材料KO1#表现出的籽粒表型与expb15材料一致，玉米籽粒的粒长(D)、粒宽(E)和百粒重降低(F)，说明ZmEXPB14在调控籽粒大小方面功能不明显；图8为ZmEXPB15转玉米B104的超表达材料的表型示意图；在超表达ZmEXPB15材料中(A)，Zm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一组检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的引物对，其特征在于，所述引物对包括SNP-F和SNP-R，所述SNP-F的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述SNP-R的核苷酸序列如SEQ IDNO.2所示。/n

【技术特征摘要】
1.一组检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的引物对，其特征在于，所述引物对包括SNP-F和SNP-R，所述SNP-F的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示，所述SNP-R的核苷酸序列如SEQIDNO.2所示。


2.一种检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的试剂盒，其特征在于，所述试剂盒中包括权利要求1所述引物对。


3.一种检测玉米ZmEXPB15基因单倍型的方法，其特征在于，包括以下步骤：提取待检测玉米的基因组DNA，利用权利要求1所述引物对或权利要求2所述试剂盒中的引物对进行PCR扩增，若扩增产物经测序后显示Hap1单倍型则为高产型；若扩增产物经测序后显示Hap2单倍型则为低产型；
所述Hap1单倍型在ZmEXPB15基因的启动子区域的-217bp处为C，-220bp处为G，-417bp处为A，-475bp处为C和-676bp处为G；
所述Hap2单倍型在ZmEXPB15基因的启动子区域的-217bp处为T，-220bp处为T，-417bp处为T，-475bp处为T和-676bp处为A；
所述ZmEXPB15基因的GenBankID为XM_020544446.1。


4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述PCR扩增的体系以20μl计，包括：2×Buffer10μl、dNTP0.5μl、Taq酶0.2μl、SN...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭绪冰，邱法展，方燕丽，孙琴，彭聿康，
申请(专利权)人：湖北康农种业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42