水稻育性恢复基因Rf4的单倍型鉴定标记制造技术

本发明专利技术属于植物分子育种领域，具体公开了水稻育性恢复基因Rf4的单倍型鉴定标记，基于四川农业大学钦鹏教授团队最新发表的33个不同品种的高质量水稻参考基因组序列，通过比对已发表的基因序列或者功能基因位点，区分含有目标基因的品种，随后采用生物信息学的方法，快速开发出水稻育性恢复基因Rf4的单倍型鉴定标记组合。标记组合。

【技术实现步骤摘要】
水稻育性恢复基因Rf4的单倍型鉴定标记


[0001]本专利技术属于植物分子育种领域，具体地，涉及一组用于鉴定水稻育性恢复基因Rf4的单倍型标记。

技术介绍

[0002]水稻是全世界最重要的粮食作物之一，如何提高水稻品种的产量，一直是科学家最主要的目标。三系配套的成功，解决了杂交水稻大规模制种的问题。恢复系的恢复能力，直接影响制种的产量。已经定位克隆的育性恢复基因，除了主效的Rf3、Rf4、Rf1a、Rf1b、Rf2之外，还有一些微效基因(Tomohiko等，A fertility restorer gene,Rf4,widely used for hybrid rice breeding encodes a pentatricopeptide repeat protein.Rice(N Y)2014；7:28.)。恢复系中主效和微效育性恢复基因的共同作用，决定了恢复系的恢复能力。
[0003]分子标记是基于遗传物质DNA基础上的多态性标记，依据标记和性状的关联关系，能够利用基因的功能标记或者紧密连锁标记，快速的鉴定品种所含有的功能基因。SNP标记是数量最多、分布最广泛的一种分子标记。SNP标记的开发是基于DNA测序基础上的，自从2005年454测序仪问世以来的十多年时间，二代测序技术不断完善，基因组测序效率大大提高，测序成本大幅度下降，大量物种的全基因组序列完成，极大地推进了功能基因组研究的进展。过去几十年里，全球科学家已经克隆了多个水稻基因以及上千份水稻种质资源测序，发现了大量的SNP标记。
[0004]水稻作为单子叶植物研究的模式植物，同时也是全球最重要的粮食作物，对不同的品种进行重测序，利用重测序发现的SNP标记，构建高密度的水稻单倍型图谱(HapMap)，利用全基因组关联分析(Genome
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wide Association Mapping,GWAS)对重要农艺性状进行关联分析，确定重要农艺性状相关的候选基因位点，建立起一套高效快速、成熟稳定、成本低、通量高的基因型鉴定方法，是分子生物学研究人员优先考虑的方向。
[0005]在水稻中，目前已经完成了4726份栽培稻品种的重测序，其中3243份由黎志康课题组完成，发表在GigaScience上(The 3,000rice genomes project.,2014)，950份由韩斌课题组完成，发表在Nat Genet上(Huang et al.,2010)(Huang et al.,2012)，533份由华中农业大学水稻课题组完成，发表在Nucleic Acids Res上(Zhao et al.,2014)。2021年，四川农业大学钦鹏教授团队完成了33个水稻品种泛基因组的测序和拼装，获得了参考基因组级别的序列，发表在Cell上(Qin et al.,2021)。大规模的、高质量的水稻基因组测序的完成，为筛选功能基因单倍型奠定了坚实的基础。
[0006]细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,CMS)系统是作物杂种优势利用的遗传基础。目前，水稻(Oryza sativa L.)“三系”杂交稻的生产应用主要依赖于野败型(wild
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abortive)细胞质雄性不育及恢复系统(CMS
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WA/Rf)。研究表明，水稻野败型细胞质雄性不育恢复基因Rf4能恢复水稻野败型胞质雄性不育系的育性，恢复基因Rf4编码一个线粒体定位的PPR(pentatricopeptide repeat)蛋白，通过降解不育基因WA352mRNA转录本而恢复育性。目前对恢复系的恢复能力检测，主要还是通过杂交后考察育性来验证。如果能够
精准的鉴定水稻品种中是否含有育性恢复基因，就能够不通过杂交而快速的对品种的恢复能力做出判断。
[0007]水稻品种之间存在差异，实质上是水稻品种间基因型的差异，而DNA分子标记可以直接反映基因水平上的差异。本专利技术使用的单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNP)所反映的DNA遗传变异更多体现在单个碱基的变异水平，在一定程度上弥补了第一代分子标记(如：限制性片段长度多态性，RFLP)和第二代分子标记(如：微卫星DNA多态性，SSR)方法的不足，所以被称为第三代基因遗传标记方法。SNP的主要优点有：密度高、分布广，在水稻中则每232bp出现1个SNP；可快速实现高通量检测，易实现自动化分析。
[0008]水稻种群的基因有着丰富的多样性和复杂的作用机制，是水稻育种改良的遗传基础。长期以来，在全球科学家的努力下极大的丰富了水稻种质资源和水稻优良基因多样性的数据库，这为开展水稻全基因组分子设计育种提供足够的基因来源和育种亲本精确选择的遗传信息，为培育高产、优质、多抗水稻新品种奠定基础。本专利技术基于功能基因开发精准鉴定标记，并将研究成果运用到水稻遗传改良中。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于开发了一套鉴定水稻育性恢复基因Rf4的单倍型标记组合，基于四川农业大学钦鹏教授团队最新发表的33个不同品种的高质量水稻参考基因组序列，通过比对已发表的基因序列或者功能基因位点，区分含有目标基因的品种，随后采用生物信息学的方法，快速开发出水稻育性恢复基因Rf4的单倍型鉴定标记组合。同时利用已经研制的水稻基因芯片GSR40K，筛选出基因芯片GSR40K中能够精准鉴定育性恢复基因Rf4功能的一组标记组合。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]根据四川农业大学钦鹏教授团队发表在Cell上的33个不同品种的水稻参考基因组序列，筛选出由196个SNP位点组成的育性恢复基因Rf4的单倍型标记组合，SNP位点信息如实施例1中表3所示。
[0012]进一步地，利用已经研制的水稻基因芯片GSR40K，筛选水稻GSR40K基因芯片在育性恢复基因Rf4区段的所有高质量标记，共筛选出7个与上述标记交集的SNP位点，具体信息如下：
[0013]SNP1所在基因组位置为10号染色体18819461bp，该处碱基为C；
[0014]SNP2所在基因组位置为10号染色体18820606bp，该处碱基为T；
[0015]SNP3所在基因组位置为10号染色体18837209bp，该处碱基为G；
[0016]SNP4所在基因组位置为10号染色体18844245bp，该处碱基为T；
[0017]SNP5所在基因组位置为10号染色体18844789bp，该处碱基为T；
[0018]SNP6所在基因组位置为10号染色体18852356bp，该处碱基为T；
[0019]SNP7所在基因组位置为10号染色体18852860bp，该处碱基为C；
[0020]以上SNP位点的物理位置是基于日本晴的全基因组序列MSU7.0版本确定。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0022]利用分子标记鉴定水稻品种的功能基因，来判断水稻品种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.鉴定水稻育性恢复基因Rf4的单倍型分子标记，其特征在于，所述单倍型分子标记由7个SNP位点组成，SNP位点信息如下：SNP1所在基因组位置为10号染色体18819461bp，该处碱基为C；SNP2所在基因组位置为10号染色体18820606bp，该处碱基为T；SNP3所在基因组位置为10号染色体18837209bp，该处碱基为G；SNP4所在基因组位置为10号染色体18844245bp，该处碱基为T；SNP5所在基因组位置为10号染色体18844789bp，该处碱基为T；SNP6所在基因组位置为10号染色体18852356bp，该处碱基为T；SNP7所在基因组位置为10号染色体18852860bp，该处碱基为C；以上SNP位点的物理位置是基于日本晴的全基因组序列MSU7.0版本确定。2.鉴定水稻育性恢复基因Rf4的单倍型分子标记，其特征在于，所述单倍型分子标记由196个SNP位点组成，SNP位点信息如下：SNP1所在基因组位置为10号染色体18815975bp，该处碱基为C；SNP2所在基因组位置为10号染色体18816799bp，该处碱基为T；SNP3所在基因组位置为10号染色体18816947bp，该处碱基为A；SNP4所在基因组位置为10号染色体18817632bp，该处碱基为T；SNP5所在基因组位置为10号染色体18818072bp，该处碱基为G；SNP6所在基因组位置为10号染色体18818932bp，该处碱基为T；SNP7所在基因组位置为10号染色体18819254bp，该处碱基为C；SNP8所在基因组位置为10号染色体18819348bp，该处碱基为G；SNP9所在基因组位置为10号染色体18819461bp，该处碱基为C；SNP10所在基因组位置为10号染色体18819693bp，该处碱基为T；SNP11所在基因组位置为10号染色体18820069bp，该处碱基为G；SNP12所在基因组位置为10号染色体18820203bp，该处碱基为A；SNP13所在基因组位置为10号染色体18820606bp，该处碱基为T；SNP14所在基因组位置为10号染色体18820718bp，该处碱基为C；SNP15所在基因组位置为10号染色体18820801bp，该处碱基为C；SNP16所在基因组位置为10号染色体18821135bp，该处碱基为C；SNP17所在基因组位置为10号染色体18821259bp，该处碱基为C；SNP18所在基因组位置为10号染色体18821387bp，该处碱基为C；SNP19所在基因组位置为10号染色体18821720bp，该处碱基为C；SNP20所在基因组位置为10号染色体18821827bp，该处碱基为A；SNP21所在基因组位置为10号染色体18822007bp，该处碱基为C；SNP22所在基因组位置为10号染色体18822108bp，该处碱基为C；SNP23所在基因组位置为10号染色体18822221bp，该处碱基为C；SNP24所在基因组位置为10号染色体18822337bp，该处碱基为G；SNP25所在基因组位置为10号染色体18822456bp，该处碱基为A；SNP26所在基因组位置为10号染色体18822564bp，该处碱基为G；SNP27所在基因组位置为10号染色体18822695bp，该处碱基为G；
SNP28所在基因组位置为10号染色体18822850bp，该处碱基为C；SNP29所在基因组位置为10号染色体18822970bp，该处碱基为T；SNP30所在基因组位置为10号染色体18823075bp，该处碱基为A；SNP31所在基因组位置为10号染色体18823176bp，该处碱基为G；SNP32所在基因组位置为10号染色体18823289bp，该处碱基为C；SNP33所在基因组位置为10号染色体18823452bp，该处碱基为A；SNP34所在基因组位置为10号染色体18823571bp，该处碱基为G；SNP35所在基因组位置为10号染色体18823631bp，该处碱基为T；SNP36所在基因组位置为10号染色体18823851bp，该处碱基为C；SNP37所在基因组位置为10号染色体18824095bp，该处碱基为A；SNP38所在基因组位置为10号染色体18824320bp，该处碱基为G；SNP39所在基因组位置为10号染色体18824360bp，该处碱基为C；SNP40所在基因组位置为10号染色体18824643bp，该处碱基为A；SNP41所在基因组位置为10号染色体18824704bp，该处碱基为A；SNP42所在基因组位置为10号染色体18824882bp，该处碱基为G；SNP43所在基因组位置为10号染色体18824958bp，该处碱基为G；SNP44所在基因组位置为10号染色体18825308bp，该处碱基为C；SNP45所在基因组位置为10号染色体18825506bp，该处碱基为C；SNP46所在基因组位置为10号染色体18825705bp，该处碱基为T；SNP47所在基因组位置为10号染色体18825849bp，该处碱基为C；SNP48所在基因组位置为10号染色体18825949bp，该处碱基为C；SNP49所在基因组位置为10号染色体18826058bp，该处碱基为C；SNP50所在基因组位置为10号染色体18826273bp，该处碱基为T；SNP51所在基因组位置为10号染色体18826397bp，该处碱基为G；SNP52所在基因组位置为10号染色体18826462bp，该处碱基为G；SNP53所在基因组位置为10号染色体18826571bp，该处碱基为C；SNP54所在基因组位置为10号染色体18826694bp，该处碱基为T；SNP55所在基因组位置为10号染色体18826849bp，该处碱基为C；SNP56所在基因组位置为10号染色体18826950bp，该处碱基为T；SNP57所在基因组位置为10号染色体18827058bp，该处碱基为T；SNP58所在基因组位置为10号染色体18827196bp，该处碱基为G；SNP59所在基因组位置为10号染色体18827312bp，该处碱基为C；SNP60所在基因组位置为10号染色体18827395bp，该处碱基为T；SNP61所在基因组位置为10号染色体18827585bp，该处碱基为G；SNP62所在基因组位置为10号染色体18827697bp，该处碱基为A；SNP63所在基因组位置为10号染色体18827876bp，该处碱基为T；SNP64所在基因组位置为10号染色体18828010bp，该处碱基为T；SNP65所在基因组位置为10号染色体18828153bp，该处碱基为T；SNP66所在基因组位置为10号染色体18828318bp，该处碱基为T；
SNP67所在基因组位置为10号染色体18828437bp，该处碱基为T；SNP68所在基因组位置为10号染色体18828568bp，该处碱基为A；SNP69所在基因组位置为10号染色体18828703bp，该处碱基为T；SNP70所在基因组位置为10号染色体18828817bp，该处碱基为A；SNP71所在基因组位置为10号染色体18828949bp，该处碱基为A；SNP72所在基因组位置为10号染色体18829134bp，该处碱基为T；SNP73所在基因组位置为10号染色体18829272bp，该处碱基为T；SNP74所在基因组位置为10号染色体18829322bp，该处碱基为A；SNP75所在基因组位置为10号染色体18829428bp，该处碱基为C；SNP76所在基因组位置为10号染色体18829538bp，该处碱基为A；SNP77所在基因组位置为10号染色体18829665bp，该处碱基为A；SNP78所在基因组位置为10号染色体18829800bp，该处碱基为T；SNP79所在基因组位置为10号染色体18830000bp，该处碱基为G；SNP80所在基因组位置为10号染色体18830107bp，该处碱基为C；SNP81所在基因组位置为10号染色体18830259bp，该处碱基为C；SNP82所在基因组位置为10号染色体18830428bp，该处碱基为A；SNP83所在基因组位置为10号染色体18830530bp，该处碱基为T；SNP84所在基因组位置为10号染色体18830685bp，该处碱基为G；SNP85所在基因组位置为10号染色体18830725bp，该处碱基为T；SNP86所在基因组位置为10号染色体18830891bp，该处碱基为G；SNP87所在基因组位置为10号染色体18831012bp，该处碱基为C；SNP88所在基因组位置为10号染色体18831131bp，该处碱基为C；SNP89所在基因组位置为10号染色体18831261bp，该处碱基为G；SNP90所在基因组位置为10号染色体18831381bp，该处碱基为G；SNP91所在基因组位置为10号染色体18831542bp，该处碱基为C；SNP92所在基因组位置为10号染色体18831650bp，该处碱基为C；SNP93所在基因组位置为10号染色体18831846bp，该处碱基为T；SNP94所在基因组位置为10号染色体18831972bp，该处碱基为C；SNP95所在基因组位置为10号染色体18832032bp，该处碱基为C；SNP...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱树青，丁怡雯，周发松，
申请(专利权)人：青岛双绿源依诺科技有限公司双绿源创芯科技佛山有限公司，
类型：发明
国别省市：