导致小麦籽粒增大的基因TaGS2-2B-a、其分子标记、检测引物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种导致小麦籽粒增大的基因TaGS2

【技术实现步骤摘要】
导致小麦籽粒增大的基因TaGS2
‑
2B
‑
a、其分子标记、检测引物及其应用


[0001]本专利技术涉及分子生物
，具体涉及一种导致小麦籽粒增大的基因TaGS2
‑
2B
‑
a、其分子标记、检测引物及其应用。

技术介绍

[0002]小麦是全球最重要的粮食作物之一，是世界上40%人口的主要食物来源。但随着人口数量的不断增长和耕地面积的逐年萎缩，粮食需求量日益增加，而小麦总产量则难以有较大幅度的提高，存在潜在的粮食安全隐患。因此，提高小麦产量对保障粮食安全具有重要的意义。
[0003]小麦产量主要由亩穗数、穗粒数和千粒重三要素决定。已有研究表明，千粒重对小麦产量有重要影响，其主要由籽粒大小和籽粒灌浆程度来控制，籽粒大小主要通过粒长、粒宽、粒厚、面积等影响小麦的千粒重，最终影响小麦产量。因此，从事籽粒大小的相关研究对小麦粒重改良有重要应用价值，而开展小麦籽粒大小关键基因挖掘、开发相应的功能标记可为剖析产量相关重要农艺性状形成的分子机制提供重要信息，并对小麦高产育种提供具有优良基因型的育种材料。
[0004]目前，小麦籽粒大小或者产量相关基因也已被广泛研究。但因小麦具有庞大的基因组，根据比较基因组学，许多学者主要通过同源克隆的方法成功地从小麦中分离了一些籽粒大小相关基因。例如，负调控小麦粒宽和千粒重的TaGW2同源子首先得到广泛的研究。而小麦中克隆的另一个小麦籽粒大小的负调控因子TaDA1基因 (DA1
‑ꢀ
RELATED 1)被证实可与TaGW2相互作用影响小麦籽粒重量，两者之间具有加性遗传效应。随后又成功克隆了编码假定细胞分裂素氧化酶的基因TaCKX、编码丝氨酸羧肽酶基因TaGS5、与小麦淀粉合成有关的基因(TaAGP
‑
S1和TaAGP
‑
L)、E3泛素连接酶基因TaSDIR1。另外，还有TaCYP78A3、TaGS3、TaGW7、TaGW8等基因。研究结果表明，这些基因均参与小麦籽粒大小或者粒重的调控。
[0005]另外，为了进一步理解小麦籽粒大小基因功能，并对其多态性也做了大量的探索，开发了相应的功能性标记并应用于与小麦高产有关的分子标记辅助育种当中。例如2011和2014年，控制小麦粒宽和粒重的基因TaGW2及其同源子（TaGW2
‑
6A、TaGW2
‑
6B、TaGW2
‑
6D）先后被克隆出来，并通过对其进行多态性筛选，在TaGW2
‑
6A和TaGW2
‑
6B的启动子区域都发现了多态性，并开发了CAPS、dCAPS和ACAPS功能性标记。进一步的关联分析发现：TaGW2
‑
6B比 TaGW2
‑
6A和TaGW2
‑
6D对千粒重的影响都大。而TaGW2
‑
6D的编码区和启动子区域没有发现多态性。小麦TaGS5
‑
A1基因为水稻OsGS5基因的同源基因，主要编码丝氨酸羧肽酶，属于S
–
10蛋白家族。研究结果证实，该基因与籽粒大小、千粒重和株高等有关联，并挖掘了能使小麦籽粒增大的优良基因型TaGS5
‑
A1b或TaGS5
‑
3A
‑
T可应用于小麦高产育种中。Yang等也从普通小麦长治6406中分离了3个与水稻OsGS3的3个同源的基因TaGS3
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4A、TaGS3
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7A和TaGS3
‑
7D，这些基因编码蛋白均含有Gγ亚基保守结构域。通过关联分析挖掘了具有高千粒重的优良基因型TaGS3
‑
7A
‑
A可应用于改善千粒重的育种方案中。
[0006]基于小麦基因组的庞大性和小麦籽粒大小或者产量相关基因调控或表达的复杂性，以及当前人们对利用基因工程技术改良小麦农艺性状和培育高产小麦品种的迫切需要，有必要探寻新的基因型及功能性分子标记，以为加快高产小麦分子标记辅助育种的进程提供更多的选择。
[0007]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种导致小麦籽粒增大的基因TaGS2
‑
2B
‑
a、其分子标记、检测引物及其应用，以期加快高产小麦分子标记辅助选育优良品种的进程。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：筛选得到一种导致小麦籽粒增大的基因TaGS2
‑
2B
‑
a，含有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列或其等效修饰序列；其编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0010]用于检测小麦籽粒增大基因型的分子标记，基于TaGS2
‑
2B基因组DNA于第四个外显子区域3002bp位置存在CTT缺失/插入。
[0011]开发了一种用于检测所述基因TaGS2
‑
2B
‑
a的引物，包括以下引物对：上游引物：5
’‑ꢀ
TCCCTGATCATCACTGTCCA
ꢀ‑ꢀ3’
；下游引物：5
’‑ꢀ
CATTCGGTCGGTTCACTCAT
ꢀ‑3’
。
[0012]所述基因TaGS2
‑
2B
‑
a、所述分子标记或所述引物可应用于小麦育种中。
[0013]所述基因TaGS2
‑
2B
‑
a的检测方法，包括以下步骤：（1）以待测小麦品种的基因组DNA为模板，以所述引物进行PCR扩增；（2）检测所得扩增产物，参见图1、图2，若在TaGS2
‑
2B基因组DNA第四个外显子区域3002bp位置无CTT缺失（其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示），则该待测小麦具有基因TaGS2
‑
2B
‑
a；反之，若在TaGS2
‑
2B基因组DNA第四个外显子区域3002bp位置有CTT缺失，其序列如SEQ ID NO.3所示，导致其编码的氨基酸发生改变（1个苯丙氨酸缺失，其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示），则该待测小麦不具有基因TaGS2
‑
2B
‑
a。
[0014]在所述步骤（1）中，所述PCR扩增的反应体系如下：10 pmol μL
‒1所述上、下引物各0.5 μL，待测小麦基因组DNA100 ng，10
×
Taq buffer 2.5 μL，2.5 mmol L
‒1dNTP0.5 μL，Taq DNA聚合酶1.25 U，及补足至2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导致小麦籽粒增大的基因TaGS2
‑
2B
‑
a，其特征在于，含有如SEQIDNO.1所示的核苷酸序列或其等效修饰序列。2.一种权利要求导致小麦籽粒增大的基因TaGS2
‑
2B
‑
a编码的蛋白，其特征在于，其氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。3.一种检测小麦籽粒增大基因型的分子标记，其特征在于，基于TaGS2
‑
2B基因组DNA于第四个外显子区域3002bp位置存在CTT缺失/插入。4.一种用于检测权利要求1所述导致小麦籽粒增大的基因TaGS2
‑
2B
‑
a的引物，其特征在于，包括以下引物对：上游引物：5
’‑
TCCCTGATCATCACTGTCCA
‑3’
；下游引物：5
’‑
CATTCGGTCGGTTCACTCAT
‑3’
。5.权利要求1所述基因TaGS2
‑
2B
‑
a、权利要求3所述分子标记或权利要求4所述引物在小麦育种中的应用。6.权利要求1所述基因TaGS2
‑
2B
‑
a的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）以待测小麦品种的基因组DNA为模板，用权利要求4所述引物进行PCR扩增；（2）检测所得扩增产物，若在TaGS2
‑
2B基因组DNA第四个外显子区域3002bp位置无CTT缺失，则该待测小麦具有基因TaGS2
‑
2B
‑
a；反之，若在TaGS2<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王沙沙，晁岳恩，黄超，宋晓，孙建国，汪庆昌，
申请(专利权)人：河南省农业科学院小麦研究所，
类型：发明
国别省市：