本发明专利技术提供了一种玉米耐盐基因及其分子标记与应用。本发明专利技术选择具有耐盐表型的F2材料和盐敏感表型的F2材料，利用BSR‑seq技术将玉米耐盐基因初定位在基因组1号染色体167Mb‑183Mb的物理区间。再利用京724×D9H的3635个F2材料和图位克隆技术将耐盐基因精细定位到129kb(Chr1:180862086‑180991157，B73 RefGen_v3)的区间内。对此区间内的基因进行序列分析、功能注释分析和突变体等位测验验证鉴定到GRMZM2G098494为耐盐基因，命名为ZmST1，并开发该基因的分子标记，可用于玉米耐盐性状的早期预测、筛选，以及筛选耐盐种质资源。
【技术实现步骤摘要】
一种玉米耐盐基因及其分子标记与应用
本专利技术涉及作物分子标记辅助育种
，特别是涉及一种玉米耐盐基因及其InDel分子标记及其应用。
技术介绍
玉米是重要的粮食、饲料和经济农作物。然而，其为盐敏感农作物。全球有20％以上的耕地为盐害地，严重制约着玉米的生长、发育及产量(Munns等,2008,AnnualReviewofPlantBiology59：51-681)。随着可耕地面积的逐渐减少，耐盐玉米种质资源的开发及利用愈加迫切及必要。因此，如何提高玉米耐盐性，培育耐盐玉米新品种是全球亟待解决的问题，对玉米产业的长期发展具有重要意义。遗传因素是造成不同玉米材料耐盐性差异的根本原因。大量的育种及生产实践都证明不同玉米材料的耐盐性存在着广泛的遗传变异，故而，利用现有种质资源挖掘耐盐基因，开发耐盐功能标记，进而通过分子标记辅助选择的手段选育耐盐优良自交系和杂交种，对玉米育种具有重要意义。目前，植物耐盐基因研究已取得大量进展。拟南芥模式作物中，其耐盐性主要由三条信号通路介导：SOS信号通路维持离子平衡，丝裂原活化蛋白激酶信号通路介导渗透平衡，和抗氧化系统调节氧化还原平衡。其中，SOS信号通路由SOS1,SOS2和SOS3三个成员构成，Ca2+与SOS3蛋白结合后，与SOS2相互作用形成SOS2-SOS3激酶复合物，通过磷酸化激活Na+/H+逆向转运蛋白SOS1，使SOS1发挥将Na+离子转运出细胞膜外的作用，从而减少Na+毒性(Zhu,2001,TrendsinPlantScience6:66-71；Zhu,2016,Cell167:313-324)。在水稻和小麦中，分别克隆到编码Na+离子特异性转运子的基因OsSKC1(Ren等，2005，NatureGenetics37:1141-1146)和TmHKT1；5-A(Munns等,2012,NatureBiotechnology30:360-364)，并已应用于育种实践中。作物在长期进化过程中，形成了复杂的耐盐机制，涉及的基因较多。为了能够有效地、针对性地改变农作物的耐盐性，迫切需要挖掘新的耐盐基因，开发功能标记，为分子标记辅助育种提供技术支撑。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种玉米耐盐基因及其应用。本专利技术的第二个目的在于提供与玉米耐盐性状相关的InDel分子标记，及扩增该分子标记的特异性引物对。本专利技术的第三个目的是提供上述分子标记的应用。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：以北京市农林科学院玉米研究中心选育的玉米自交系京724(耐盐性)和D9H(盐敏感性)为基础材料。京724为我国生产上大面积推广的玉米品种京科968的母本，其具有耐盐性；D9H与京724互为姐妹系，且具有盐敏感性。280个京724×D9H的F2中，有215个F2材料表现盐耐受，65个F2材料表现盐敏感，符合3:1(χ21:3＝0.48,P＝0.49),表明其耐盐性由显性单基因控制。在京724×D9H的F2中，选择30个具有耐盐表型的F2材料和30个具有盐敏感表型的F2材料，利用BSR-seq技术将玉米耐盐基因初定位在基因组1号染色体167Mb-183Mb的物理区间。在此基础上，利用京724×D9H的3635个F2材料和图位克隆技术将耐盐基因精细定位到129kb(Chr1:180862086-180991157，B73RefGen_v3)的区间内。对此区间内的基因进行序列分析、功能注释分析和突变体等位测验验证鉴定到GRMZM2G098494为耐盐基因，命名为ZmST1。本专利技术提供的玉米耐盐基因ZmST1位于玉米基因组第1染色体，其具有SEQIDNO.1所示的核苷酸序列，或其截短序列，或与其有95％以上同源性的编码相同功能蛋白的特异性序列。上述玉米耐盐基因ZmST1编码的蛋白属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供了上述玉米耐盐基因ZmST1或其编码的蛋白在作物分子辅助育种中的应用。本专利技术提供了上述玉米耐盐基因ZmST1或其编码的蛋白在选育耐盐能力高的作物中的应用。上述应用中，所述作物包括但不限于玉米、小麦、水稻、高粱、大豆。本专利技术提供了上述玉米耐盐基因ZmST1或其编码的蛋白在制备耐盐能力高的玉米品种中的应用。本专利技术提供了上述玉米耐盐基因ZmST1或其编码的蛋白在预测玉米耐盐能力中的应用。本专利技术提供了与玉米耐盐性状相关的分子标记，其为序列如SEQIDNO.1所示的第17604-17607bp的AAGA/-。具有耐盐性状的玉米，在SEQIDNO.1所示的第17604-17607bp的碱基排列顺序为AAGA；当基因组第1染色体上如SEQIDNO.1所示的第17604-17607bp的碱基发生缺失，则该玉米为感盐。本领域技术人员能够理解，本专利技术提供的与玉米耐盐性状相关的分子标记，也可由SEQIDNO.1所示核苷酸的互补配对序列的第343-346bp的TCTT/-来表征。所述的分子标记，由核苷酸序列如SEQIDNO.2-4所示的引物扩增获得。该引物适用于KASP平台检测玉米耐盐性状相关的分子标记。进一步地，本专利技术提供了上述分子标记在作物分子辅助育种、选育耐盐能力高的作物、筛选耐盐玉米品种、预测玉米耐盐能力中的应用。本专利技术还提供了用于检测与玉米耐盐性相关的分子标记的特异性引物对，由三条引物组成，其核苷酸序列分别如SEQIDNO.2-4所示。本专利技术的有益效果在于：本专利技术利用京724×D9H的3635个F2材料和图位克隆技术将耐盐基因精细定位到129kb(Chr1:180862086-180991157，B73RefGen_v3)的区间内，对此区间内的基因进行序列分析、功能注释分析和突变体等位测验验证鉴定到GRMZM2G098494为耐盐基因，命名为ZmST1，进一步通过设计11对引物，进行多次PCR扩增，获得有重叠的DNA片段后拼接得到ZmST1基因的如SEQIDNO.1所示的核苷酸序列，并验证了ZmST1基因的耐盐功能。基于玉米耐盐功能基因而开发的玉米耐盐KASP功能分子标记，可用于高通量、快速、准确鉴定及筛选耐盐玉米种质资源，可通过分子标记辅助育种手段加速玉米品种的遗传改良。附图说明图1为BSR-seq对本专利技术的玉米耐盐基因初步定位结果。图2分子标记对50份玉米DH材料的分型结果。根据LaboratoryoftheGovernmentChemist(LGC)公司的标准实验步骤进行KASP法检测InDel位点，数据用Kraken软件分析并导出。左上角：InDel位点的碱基为缺失，右下角：InDel位点的碱基为TCTT，左下角：阴性对照。具体实施方式以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术的范围。本专利技术实施例中所用的玉米种质资源均来自北京市农林科学院玉米研究中心玉米种质资源库。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例1玉米耐盐性的遗传分析和耐盐基因的定位与克隆280个京724×D9H的F2材料，其种子用1％NaClO消毒10min后，用灭菌水洗三次，然后在玉米幼苗鉴定装置(已在中国专利ZL200920177285.0中公开)中水培种植。培养条件本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种玉米耐盐基因ZmST1，其特征在于，其具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，或其截短序列，或与其有95％以上同源性的编码相同功能蛋白的特异性序列。
【技术特征摘要】
1.一种玉米耐盐基因ZmST1，其特征在于，其具有SEQIDNO.1所示的核苷酸序列，或其截短序列，或与其有95％以上同源性的编码相同功能蛋白的特异性序列。2.权利要求1所述玉米耐盐基因ZmST1编码的蛋白。3.权利要求1所述玉米耐盐基因ZmST1或权利要求2所述的蛋白在作物分子辅助育种中的应用。4.权利要求1所述的分子标记在选育耐盐能力高的作物中的应用。5.权利要求1所述的分子标记在制备耐盐能力高的玉米品种中的应用。6.权利要求1所述的分子标记在预测玉米耐盐能力中的应...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵衍鑫，赵久然，骆美洁，宋伟，张云霞，
申请(专利权)人：北京市农林科学院，
类型：发明
国别省市：北京,11
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