玉米隐性核雄性不育突变基因ms1的功能标记及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种玉米核雄性不育基因ms1的功能标记、功能标记开发方法及其应用。本发明专利技术根据突变体基因ms1的突变位点设计了包括但不限于ms1‑IN1、ms1‑IN2两个功能标记，可以特异性检测玉米突变体ms1‑alb及由其转育的玉米不育材料中的突变基因ms1。利用ms1‑IN1、ms1‑IN2或其它类似的功能标记，与对应的野生型等位基因Ms1的功能标记Ms1‑1、Ms1‑2或其它类似的功能标记，通过PCR和琼脂糖凝胶电泳检测即能快速鉴定样本中核雄性不育基因Ms1等位基因的情况。利用本发明专利技术设计的功能标记能够准确检测和标记玉米核雄性不育基因ms1或可育基因Ms1的等位基因型，可用于雄性不育株系的鉴定、目标单株的筛选，在玉米雄性不育系培育、不育化杂交制种和分子标记辅助选择中具有重要的应用价值，对提高玉米杂交育种和制种效率、保障制种质量等方面具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
玉米隐性核雄性不育突变基因ms1的功能标记及其应用
一般地，本专利技术属于作物分子育种、分子生物学和基因工程领域。具体涉及一种玉米隐性核雄性不育基因ms1的功能标记、功能标记开发方法及与应用。
技术介绍
植物雄性不育(malesterility,MS)是指在高等植物中，雄性器官发育异常，无法产生有功能的雄配子（花粉），但雌性器官发育正常，能接受正常雄配子而受精结实，并能将该不育性遗传给后代的现象。玉米是重要的粮食作物，其雄性不育材料对玉米的雄花发育机理研究、遗传育种应用、杂种优势研究和应用方面都有重要价值。玉米雄性不育按照不育性遗传方式的差异，可分为3类：细胞质雄性不育、细胞核雄性不育和质核互作雄性不育，其中细胞核雄性不育还可分为显性核不育和隐性核不育，而且以后者为主。由于细胞质母体遗传的原因，细胞质不育基因的F1不能自交结实，因而不能在育种和生产上利用；利用常规杂交育种技术，细胞核雄性不育系的保持和繁殖存在困难，也不能在育种和生产上有效利用；质核互作不育基因，理论和实践上都可以被育种利用，但是该类基因的广泛利用会导致杂交种细胞质单一化，易受专一性病原小种的侵染而导致杂交玉米生产存在巨大的风险。因此，目前国内外玉米杂交育种的父母本大多是可育的自交系，杂交制种时需要对母本进行人工或机械除雄，大大增加了制种成本，同时杂交种纯度也难以得到保障。随着现代生物技术的快速发展，利用作物分子设计技术，并结合常规育种方法，有望将隐性核不育基因有效利用起来。为了能够使核不育基因得到育种利用，必须找到核不育后代早期诊断不育性的标记性状从而尽早区分核不育系。因此，从发现玉米隐性核不育材料时起，人们就利用传统育种技术途径，对核不育基因进行了多种标记性状的探索研究，如利用标记性状与不育性的紧密连锁关系，开发了粒色标记系统法、黄绿苗连锁标记法和多花丝连锁标记体系等，但是由于标记性状与不育性连锁不完全、标记性状鉴定困难、鉴定时期滞后等问题，这些方法和尝试在玉米生产上并没有得到推广应用。分子标记，是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记，是DNA水平遗传多态性的直接反映。广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质，狭义的分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特定DNA片段。随着分子标记技术的发展，通过定位克隆获得与玉米重要性状连锁的分子标记或者功能性共分离分子标记，对玉米的基因型鉴定、品种的遗传背景选择、目标单株筛选、品种的遗传改良和纯度鉴定以及克隆雄性器官分化控制基因等方面有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一组能够准确检测和标记玉米隐性核雄性不育基因ms1的分子标记，所提供的分子标记是根据不育突变体的基因突变位点设计，属于功能性共分离分子标记，与不育基因ms1共分离，可用于植株的育性等位基因鉴定、分子标记辅助育种中目标单株的筛选和种子纯度鉴定等。本专利技术的目的之一：在于提供一种由于育性相关转录因子Ms1突变获得的完全雄性不育材料。本专利技术的目的之二：在于提供这种突变材料的基因突变位点。具体的，其基因突变是由于在转录起始位点之前启动子区有一段3980bp的转座子插入引起。本专利技术的目的之三：在于提供根据上述ms1突变位点开发ms1功能性分子标记的方法。本专利技术的目的之四：在于提供根据上述突变位点开发的一组功能性分子标记，包括但不限于ms1-IN1、ms1-IN2和Ms1-1、Ms1-2，其中ms1-IN1、ms1-IN2能特异检测突变等位基因ms1，而Ms1-1或Ms1-2能鉴别野生型等位基因Ms1。进一步地，开发的分子标记ms1-IN1、ms1-IN2和Ms1-1、Ms1-2以及其它类似的功能性共分离标记包括但不限于以下六条引物序列：ms1-IN-1F：TGAGCGGCTTGTTGGGCGAGms1-IN-1.2R：GGCTGCATCTGGAGCGGTGGms1-IN-2F：AAGCACGGCCCGGATCAAGCms1-IN-2.2R:CACCTGCAGGCGCTGCTCTTms1-IN-2.1R：CAGAGCTGCTGCCGGTGCATms1-IN-2.3R：CCTGCAGGCGCTGCTCTTGT其中ms1-IN-1.2R和ms1-IN-2F根据ms1的插入序列所设计，分子标记ms1-IN1（ms1-IN-1F/ms1-IN-1.2R）和ms1-IN2（ms1-IN-2F/ms1-IN-2.2R）能够特异性检测突变型ms1位点，分别扩增出602bp和945bp大小的条带，从而确定不育基因ms1的存在。Ms1-1（ms1-IN-1F/ms1-IN-2.1R）和Ms1-2（ms1-IN-1F/ms1-IN-2.3R）可特异性检测野生型Ms1基因，分别扩增出763bp和937bp大小的条带。本专利技术的目的之五：在于提供一种利用上述突变材料开发和选择不同遗传背景下的玉米雄性不育材料的方法。具体的，利用带有上述突变ms1基因的材料做母本，不同优良遗传背景的自交系作为父本，杂交后代与父本自交系连续回交多代，每次回交之前用标记选择带有ms1基因的单株，以获得不同遗传背景下的玉米ms1雄性不育材料，提高杂种优势的利用范围。本专利技术的目的之六：在于在开发和选择不同遗传背景下ms1雄性不育材料过程中，利用上述开发的分子标记进行分子标记辅助选择，加快玉米不育材料的选育进程和提高选择效率。本专利技术的目的之七：在于利用上述开发的分子标记在上一批种子收获后或下一代苗期快速检测玉米Ms1等位基因，筛选特定ms1雄性不育单株；本专利技术的目的之八：在于上述开发的功能性分子标记在玉米ms1雄性不育亲本纯度鉴定中的应用，以及检测玉米杂交种是否带有ms1不育等位基因，以判断杂交种的纯度。附图说明图1为玉米Ms1野生型（左）和ms1突变体ms1-alb（右）的雄穗、小花（花药）表型比较图及花粉碘-碘化钾染色对比图。图2为玉米Ms1野生型和ms1-alb突变型基因的结构示意图，ms1-alb的突变基因ms1在启动子区-51位点有一段3980bp的转座子序列插入。图3为玉米Ms1与ms1DNA序列比对图及本专利技术中开发的分子标记ms1-IN1、ms1-IN2和Ms1-1、Ms1-2涉及到的6条引物在基因中的位置示意图以及各标记名称对应的引物序列及扩增产物大小。图4和图5为分子标记ms1-IN1、ms1-IN2和Ms1-1、Ms1-2的可行性验证，利用Ms1/Ms1纯合野生型、Ms1/ms1杂合型和ms1/ms1纯合突变型材料进行分子标记的多态性验证。其中，图4为分子标记ms1-IN1和Ms1-2的验证结果，M为Marker，1、2、3、4为Ms1/Ms1纯合可育株，5、6、7、8为Ms1/ms1杂合可育株，9、10、11、12为ms1/ms1纯合隐性不育株，分子标记ms1-IN1（引物组合ms1-IN-1F/ms1-IN-1.2R）在ms1纯合隐性不育株（基因型ms1/ms1）DNA中可特异扩增一条602bp的条带，Ms1-2（引物组合ms1-IN-1F/ms1-IN-2.3R）在纯合可育株（基因型Ms1/Ms1）基因组DNA中的PCR扩增产物分子量大小为937bp，在杂合可育株（基因型Ms1/ms1）中则同时检测出上述两种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玉米核雄性不育突变体ms1的功能标记ms1‑IN1，其特征在于，所述功能标记包括但不限于第一引物ms1‑IN‑1F和第二引物ms1‑IN‑1.2R，ms1‑IN‑1F：TGAGCGGCTTGTTGGGCGAG；ms1‑IN‑1.2R：GGCTGCATCTGGAGCGGTGG。

【技术特征摘要】
1.一种玉米核雄性不育突变体ms1的功能标记ms1-IN1，其特征在于，所述功能标记包括但不限于第一引物ms1-IN-1F和第二引物ms1-IN-1.2R，ms1-IN-1F：TGAGCGGCTTGTTGGGCGAG；ms1-IN-1.2R：GGCTGCATCTGGAGCGGTGG。2.一种玉米核雄性不育突变体ms1的功能标记ms1-IN2，其特征在于，所述功能标记包括但不限于第一引物ms1-IN-2F和第二引物ms1-IN-2.2R，ms1-IN-2F：AAGCACGGCCCGGATCAAGC；ms1-IN-2.2R:CACCTGCAGGCGCTGCTCTT。3.一种编码玉米雄性发育相关转录因子的Ms1基因分子标记Ms1-1，其特征在于，所述标记包括但不限于第一引物ms1-IN-1F、第二引物ms1-IN-2.1R，ms1-IN-1F：TGAGCGGCTTGTTGGGCGAG；ms1-IN-2.1R：CAGAGCTGCTGCCGGTGCAT。4.一种编码玉米雄性发育相关转录因子的Ms1基因分子标记Ms1-2，其特征在于，所述标记包括但不限于第一引物ms1-IN-1F、第二引物ms1-IN-2.3R，ms1-IN-1F：TGAGCGGCTTGTTGGGCGAG；ms1-IN-2.3R：CCTGCAGGCGCTGCTCTTGT。5.权利要求1和2所述的分子标记，是根据一种玉米核雄性不育突变体ms1-alb的突变基因ms1的插入突变位点设计，是功能性分子标记，标记检出阳性代表突变基因ms1的存在。6.权利要求3和4所述的分子标记，是野生型基因Ms1的分子标记，标记检出阳性代表野生型基...

【专利技术属性】
技术研发人员：万向元，吴锁伟，安学丽，谢科，李金萍，刘欣洁，柳双双，张春霞，董振营，田有辉，
申请(专利权)人：北京科技大学，北京首佳利华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11