一种分子育种田间表型性状和基因效应的精准鉴定方法技术

本发明专利技术公开了一种分子育种田间表型性状和基因效应的精准鉴定方法，属于植物分子标记辅助育种领域。上述方法是采用同心圆环种植方式，在圆心种植原始亲本，在圆环周边种植具有不同基因或者基因组合的分子育种株系，根据特殊试验目的需要，在圆环种植材料上覆盖可拆卸的保湿装置及其附件，确保在完全一致的实验条件下通过农艺性状及产量性状的精准调查，获取单基因效应或者多基因聚合效应的精准鉴定结果。该方法有利于直观含有不同基因或组合材料间的差异，首次公开了针对任何分子育种过程最终都必须经过田间选育鉴定阶段的需求，提供了一种以环形种植为基础的分子育种田间表型性状和基因效应的精准鉴定方法。状和基因效应的精准鉴定方法。状和基因效应的精准鉴定方法。

【技术实现步骤摘要】
一种分子育种田间表型性状和基因效应的精准鉴定方法


[0001]本专利技术涉及植物分子标记辅助育种领域，特别是涉及一种分子育种田间表型性状和基因效应的精准鉴定方法。

技术介绍

[0002]作物新品种选育是随着人类文明史发展而一直进行的科学创新。在美国，一个题为“将基因组学带入小麦育种田”的项目于2001年启动，并成功育成了导入抗条锈基因Yr17和抗叶锈基因Lr3的第一个硬白春麦品种
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Patwin
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。在澳大利亚，设立了“澳大利亚冬季作物分子标记项目
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(AWCMMP)。加拿大启动了一个“将分子标记技术结合到传统育种程序”的重要项目 (4000万加拿大元)，主要用来转移优良基因以培育新品种。我国的分子标记辅助育种开展较晚，但近十几年进展迅速，国家973、863等重点研究计划，都支持了分子育种研究工作。例如，本专利技术申请人参加的“小麦高产优质品种设计和选育的应用基础研究”国家重点基础研究发展计划(项目号2009CB118301)项目，鉴定到涉及小麦的产量、株型、抗病性等性状33个QTL位点及其分子标记，育成了聚合抗白粉病和条锈病的高产品种山农20(2017年获国家科技进步二等奖)等十几个小麦新品种。
[0003]国内外小麦分子育种方面都取得了很多进展。但不可否认的是，通过聚合多性状优异基因培育新品种的工作还有很多技术限制。其中，“不能精准鉴定含有不同性状基因/QTL(或同一性状不同基因数目)的株系间田间表型性状差异及基因聚合效应”是最大的问题，甚至比分子标记本身还影响育种效果。众所周知，不论转基因、分子标记和分子设计等任何高新技术育种，最后都要通过田间种植和选择，才能选出好品种。但是分子育种的专家们往往对基因聚合和室内分子鉴定高度重视，相对忽视田间表型性状精准鉴定和基因效应，而且鉴定方法都采用传统的小区(一般6m2)对比方法种植，由于材料相隔较远和生长条件差异，导致不同处理间的许多农艺不易互相比较，基因与表型关系鉴定结果不精准。为此，提供一种田间表型性状和基因效应精准鉴定方法对于目前存在的技术问题的解决非常关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种分子育种田间表型性状和基因效应的精准鉴定方法，以解决上述现有技术存在的问题，采用环形种植，保证了所有含有一个基因或基因组合的材料都处于完全一致的生长条件下，为分子育种田间表型性状和基因效应的精准鉴定奠定基础。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种分子育种田间表型性状和基因效应的精准鉴定方法，采用同心圆环种植方式，在圆心种植原始亲本，在圆环周边种植具有不同基因或者基因组合的分子育种株系，在完全一致的实验条件下通过农艺性状及产量性状的精准调查，获取单基因效应或者多基因聚合效应的精准鉴定结果。
[0007]优选的是，所述方法具体包括以下步骤：
[0008](1)选取种植材料
[0009]选取通过常规育种或者分子手段育种获取的目标基因组成确定的种植材料；
[0010](2)制作同心圆环种植的装置
[0011]采用镀锌铁质材料制作用于所述同心圆环种植的装置，并在同心圆的外环和内环上标注用于定点种植所述种植材料的标尺；
[0012](3)同心圆环种植
[0013]按照步骤(2)中所制作的装置进行环形种植，其中，沿内环壁按照标尺种植亲本或者对照材料，沿外环壁按照标尺种植所述种植材料，根据所述种植材料的多少调整株距；
[0014](4)农艺性状鉴定与评价
[0015]根据步骤(3)中环形种植的种植材料的类型以及目标基因功能，制定农艺性状及其基因效应的鉴定时期和标准；
[0016](5)基因/QTL位点效应值的鉴定与评价
[0017]通过基因/QTL位点效应值鉴定获取的基因数据，与步骤(4)获得的各实验株系的表型性状数据进行对应整理，并进行相关分析和通径分析，以确定同一性状(但不限于同一性状)不同基因/QTL对该表型性状的效应值；
[0018](6)小麦分子育种元件的鉴定和创制
[0019]根据步骤(4)和步骤(5)的结果，选定含有已知基因/QTL位点组成，且对表型性状贡献率显著的株系作为小麦分子育种元件；所述小麦分子育种元件为已知含有目标性状基因/QTL及其标记，且对表型性状贡献率大的用于配制杂交组合的亲本材料。
[0020]优选的是，步骤(2)中，所述同心圆环种植的装置包括：外环，与所述外环同心设置的内环，以及固定所述外环和所述内环的第一连接件；所述外环和所述内环均采用镀锌铁质材料，所述外环的直径为0.6
‑
1.5m，所述内环的直径为0.1
‑
0.3m。
[0021]优选的是，所述装置还包括覆盖于圆环种植材料上的可拆卸的保湿框架，所述保湿框架设置为正三角形椎体，所述正三角形椎体的底部的等边三角形外切于所述外环，所述正三角形椎体的三个棱柱顶端设置为小圆环状，且三个棱柱的顶端圆环部分，通过一个增设圆环将其串联起来，以便于安装和收纳。三个棱柱组成的正三角形椎体的三个侧面可以附加透明塑料薄膜，以满足特殊种植(例抗赤霉病)鉴定的保湿需求。
[0022]优选的是，所述正三角形椎体的高度设置为1.5，三个棱柱的长度分别设置为1.7
‑ꢀ
1.9m。
[0023]优选的是，所述增设圆环穿过所述三个棱柱顶端小圆环，套接于所述正三角形椎体顶端，所述增设圆环的直径为10cm。其上可吊装安置自控湿度装置，为育种材料(特别是抗病材料)提供完全一致的生长条件。
[0024]优选的是，每条所述棱柱的底部用第二连接件连接构成所述等边三角形，以固定所述棱柱并且使所述等边三边形每条边外切所述外环。
[0025]优选的是，步骤(3)中，所述株距为20
‑
30cm；所述环形种植是采用等距离点播，每穴点播2
‑
8粒植物材料种子，出苗后根据生长情况及时定植1株。
[0026]本专利技术公开了以下技术效果：
[0027](1)本专利技术首次公开了针对任何分子育种过程最终都必须经过田间选育鉴定阶段
的需求，提供了一种以环形种植为基础的分子育种田间表型性状和基因效应的精准鉴定方法。
[0028](2)采用本专利技术公开的鉴定方法，保证了所有鉴定材料处于同一土壤肥力、同一气候因素和与对照同一距离的范围内，即所有含有一个基因或基因组合的材料都处于完全一致的生长条件下，既有利于田间农艺性状的观察、对比与记载，更有利于直观含有不同基因或组合材料间的差异。
[0029](3)对诸如抗赤霉病鉴定等需要特殊条件(尤其在北方麦田)诱发病症的试验，可在本专利环形种植的基础上加以改造实现。本专利技术首次使用促进小麦赤霉病诱发的正三角形椎体田间小气候调控装置，可以在小麦抽穗扬花期覆盖于圆环种植材料上面，局部增加湿度，为在北方小麦扬花期干旱少雨气候下，进行抗赤霉病育种的田间选育和赤霉病基因效应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分子育种田间表型性状和基因效应的精准鉴定方法，其特征在于，采用同心圆环种植方式，在圆心种植原始亲本，在圆环周边种植具有不同基因或者基因组合的分子育种株系，在完全一致的实验条件下通过农艺性状及产量性状的精准调查，获取单基因效应或者多基因聚合效应的精准鉴定结果。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：(1)选取种植材料选取通过常规育种或者分子手段育种获取的目标基因组成清晰的种植材料；(2)制作同心圆环种植的装置采用镀锌铁质材料制作用于所述同心圆环种植的装置，并在同心圆的外环和内环上标注用于定点种植所述种植材料的标尺；(3)同心圆环种植按照步骤(2)中所制作的装置进行环形种植，其中，沿内环壁按照标尺种植亲本或者对照材料，沿外环壁按照标尺种植所述种植材料，根据所述种植材料的多少调整株距；(4)农艺性状鉴定与评价根据步骤(3)中环形种植的种植材料的类型以及目标基因功能，制定农艺性状及其基因效应的鉴定时期和标准；(5)基因/QTL位点效应值的鉴定与评价通过基因/QTL位点效应值鉴定获取的基因数据，与步骤(4)获得的各实验株系的表型性状数据进行对应整理，并进行相关分析和通径分析，以确定同一性状不同基因/QTL对该表型性状的效应值；(6)小麦分子育种元件的鉴定和创制根据步骤(4)和步骤(5)的结果，选定含有已知基因/QTL位点组成，且对表型性状贡献率显著的株系作为小麦分子育种元件；所述小麦分子育种元件为已知含有目标性状基因/QTL及其标记，且对表型性状贡献率大的用于配制杂交组...

【专利技术属性】
技术研发人员：田纪春，张丙乾，邓志英，彭莉，王延训，杨明，
申请(专利权)人：山东华田农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：