小麦穗发芽抗性相关基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开了小麦穗发芽抗性相关基因及其应用。该小麦穗发芽抗性相关基因，具有下述核苷酸序列之一：1）序列表中SEQ ID №：1或序列表中SEQ ID №：2的核苷酸序列；2）与序列表中SEQ ID №：1的DNA或序列表中SEQ ID №：2的DNA具有90％以上同源性，且编码相同功能蛋白质的DNA序列；3）在高严谨条件下可与SEQ ID №：1或SEQ ID №：2的DNA序列限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。可利用该基因辅助筛选穗发芽抗性或敏感性小麦，其实施方法可用于小麦穗发芽抗性育种的早代选择，大大缩短育种周期，加快育种速度，降低育种成本，操作简单，成本低廉，适于推广应用，为小麦抗穗发芽育种提供了技术支持，为选育穗发芽抗性小麦种质提供了一种快捷的选择方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及小麦穗发芽抗性相关基因及其应用。
技术介绍
小麦在收获前遇到阴雨或潮湿环境时，籽粒便会在穗上发芽即小麦穗发芽。小麦穗发芽的现象是世界主要小麦生产国存在的重要问题。穗发芽导致小麦加工品质严重降低甚至完全丧失。在法国、美国、加拿大、澳大利亚等国家，均受小麦穗发芽的危害，其中加拿大和澳大利亚尤为严重。我国长江中下游、西南冬麦区和东北春麦区是收获季节易降雨的地区，北部冬麦区大部分白粒小麦品种对穗发芽高度敏感,收获期遇雨极易引起穗发芽。小麦穗发芽引起籽粒内部发生一系列的生化反应，特别是一些碳水化合物降解酶、蛋白水解酶（如α-淀粉酶）等酶活性升高，胚和胚乳中的贮藏物质降解，使小麦籽粒蛋白质含量递减，面筋强度下降，进而使得小麦的籽粒产量和容重下降、面粉的加工品质变劣。发芽小麦粉制成的面包、面条等发黏、易断，且咬劲差，口感劣，所以穗发芽严重影响了小麦的品质、食用和种用价值，给作物生产造成了严重的经济损失。所以如何控制小麦成熟期穗发芽，进而获得性状优良的抗穗发芽品种已成为世界小麦品种改良的重要课题，国内外植物育种家和生理学家在其鉴定方法、抗性机制、遗传机理和分子标记等方面进行了广泛研究。开发与穗发芽抗性及籽粒休眠特性相关的分子标记是提高检测效率的有效手段。已利用SSR、STS、RFLP等标记以及常规遗传分析方法进行了有关种子休眠和抗穗发芽基因的定位，发现从第1到第7染色体组均有与穗发芽抗性相关的QTL，其中第3和第4染色体组为主效基因的频繁报道区域。利用分子标记辅助育种，可以加速抗穗发芽种质资源及品种的育成。Anderson等在1AS、2AS、2AL、5DL、4AL、5DL、6BL染色体上共定位出了10个与穗发芽抗性有关的RFLP标记，例如Xcn1.bcd1434、Xcn1.cdo431、Xcn1.cdo64、Xcn1.Wg996a等。Roy等利用STMS（Sequence-taggedMicrosatellites）及STS（Sequence-taggedsite）标记分别在6BS和7DL染色体上定位了控制穗发芽的主效基因，分别与Cwmc104和Xmst101标记紧密连锁。R基因所控制的种皮颜色与小麦的穗发芽抗性密切相关，可以作为一个穗发芽抗性的标记来应用。杨燕等根据玉米中报道的控制种子休眠的转录因子VP1在中国小麦品种中开发出了Vp1B3和Vp1A3的STS标记，并将其定位到3BL上(杨燕,张春利,陈新民,等.穗发芽率和发芽指数及STS标记Vp1B3在小麦抗穗发芽基因型鉴定中的应用[J].麦类作物学报,2007,27(4):577-582.)。目前已经鉴定出控制种子休眠性和与穗发芽抗性相关的侯选基因有Vp-1、ABI3、FUS3以及LECI等，这些基因都具有双重功效，既抑制萌发又促进与胚成熟有关的过程。Vp-1是调节胚发育、促进胚成熟且抑制α-淀粉酶的合成进而促进休眠的转录因子。在拟南芥中获得的Vp-1的同源基因ABI3亦与ABI5互为同源基因。ABI3和ABI5在ABA信号调控的途径中通过互作来调控种子的成熟和萌发，并在种子后熟阶段与胚的脱水抗性相关基因的表达(MCKIBBINRS,WILKINSONMD,BAILEYPC,etal.TranscriptsofVp-1homologuesaremissplicedinmodernwheatandancestralspecies[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofScienceUSA,2002,99:10203-10208.)。ABI5的表达抑制了由ABI3引起的种子发芽过程中对ABA的不敏感性，并且ABI3的过表达促进了ABI5的表达，所以ABI5是上位基因，而ABI3是下位基因。ABI5与ABRE(ABA应答原件,ACGTGG/TC)共同调控ABA应答基因的启动子序列。ABA通过提高转录活性和增加蛋白质的稳定性来诱导ABI5蛋白的积累，ABI5蛋白的稳定性和活性与其磷酸化作用相关。AFP作为ABA应答的负调控因子，与ABI5互作并作用于ABI5的上游，且参与了ABI5蛋白的降解，阻止ABI5的过量积累，通过促进ABI5蛋白的降解来调控ABI5蛋白水平，进而减弱ABA信号调控，可能与促进胚萌发，抑制种子休眠的调控机制密切相关（NaruhitoOhnishi1,EikoHimi1,YoshikiYamasaki1,etal.DifferentialexpressionofthreeABA-insensitivefivebindingprotein(AFP)-likegenesinwheat.GenesGenetSyst,2008,83:167-177)。小麦中AtAFP的三个同源基因TaAFP-A、TaAFP-B和TaAFP-D分别位于小麦的2A、2B和2D染色体上，目前获得的基因片段长度分别为3289bp、3922bp和3128bp。TaAFPs包括一个内含子，两个外显子(Lopez-MolinaL,MongrandS,KinoshitaN,ChuaNH..AFPisanovelnegativeregulatorofABAsignalingthatpromotesABI5proteindegradation[J].GenesDevel2003,17:410-418.)。TaAFPs基因的起始密码子ATG的上游-5’区域的800bp的序列是保守的，其中含有ABA应答元件、中心原件G-box和脱水反应元件等。比较拟南芥AtAFP和小麦TaAFP基因的序列发现：AtAFP和TaAFP的结构相似，都包含推测氨基酸序列的中心定位域和位于C端区域的ABI5结合域，但是AtAFP在种子发育和发芽早期比较活跃，而TaAFPs中尤其是TaAFP-B在许多组织中表达，如枯叶，根，幼苗和发育中的籽粒，且除ABA之外，盐和脱水胁迫都上调TaAFP的表达。Wu等的研究表明：作为bZIP类型的转录因子的GCN4元件(5’-A/GTGAC/GTCAT-3’)，在胚乳特异性表达中是一个关键性因子。拟南芥中AtAFP基因在5’区域有一个GCN4元件，而TaAFPs基因中没有GCN4元件，推测TaAFPs基因5’区域中GCN4结合位点的缺失，可能和TaAFP在各组织中广泛表达有关。与TaAFP-A和TaAFP-D参与ABA应答及一些胁迫反应（如盐和脱水等）相比，TaAFP-B在各组织中显著表达。TaAFP-A和TaAFP-D的RAV1（与ABI3/VP1，B3domain-type相关的CAACA,CACCTG）元件完整，而TaA本文档来自技高网...

【技术保护点】
小麦穗发芽抗性相关基因，具有下述核苷酸序列之一：1）序列表中SEQ ID №：1或序列表中SEQ ID №：2的核苷酸序列；2）与序列表中SEQ ID №：1的DNA或序列表中SEQ ID №：2的DNA具有90％以上同源性，且编码相同功能蛋白质的DNA序列；3）在高严谨条件下可与SEQ ID №：1或SEQ ID №：2的DNA序列限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。

【技术特征摘要】
1.小麦穗发芽抗性相关基因，具有下述核苷酸序列之一：
1）序列表中SEQID№：1或序列表中SEQID№：2的核苷酸序列；
2）与序列表中SEQID№：1的DNA或序列表中SEQID№：2的DNA具有90％以上同源性，
且编码相同功能蛋白质的DNA序列；
3）在高严谨条件下可与SEQID№：1或SEQID№：2的DNA序列限定的DNA序列杂交的
核苷酸序列。
2.含有权利要求1所述的小麦穗发芽抗性相关基因的重组表达载体、转基因细胞系或
工程菌。
3.一种辅助筛选穗发芽抗性小麦的方法，是检测待测小麦的TaAFP-B基因的5′UTR区域
中是否缺失了2bp的核苷酸序列，如该待测小麦的TaAFP-B基因的5′UTR区域中缺失2bp则穗
发芽抗性相对高。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述方法中用PCR方法检测待测
小麦的TaAFP-B基因的5′UTR区域中是否缺失了2bp的核苷酸序列。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：用PCR方法以待测小麦的基因组DNA为模
板，由序列表中序列6和序列7的核苷酸序列组成的一对引物TaAFP-BF4/R4进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨燕，冯玉梅，董雪，刘梦，
申请(专利权)人：杨燕，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15