玉米胚乳发育基因mn1紧密连锁的分子标记及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种玉米胚乳发育基因mn1紧密连锁的分子标记及应用。本发明专利技术首先从玉米突变体中克隆了与玉米籽粒胚乳发育密切相关的编码基因mn1，发现相比野生型Mn1基因，其第一个外显子(ATG下游18bp处)发生166bp序列插入，并验证了该基因可以调控玉米籽粒灌浆过程，然后设计了与mn1连锁的InDel分子标记以及扩增该分子标记的引物(SEQ ID NO.3‑4)，利用上述分子标记引物进行PCR反应，根据扩增片段来鉴定玉米胚乳的突变体基因，检测玉米灌浆性状是否正常。利用该分子标记，在植株发育的早期，排除含有胚乳发育缺陷基因mn1的植株，对玉米育种具有重要意义。

Molecular Markers Closely Linked to Endosperm Development Gene Mn1 in Maize and Their Application

The invention discloses a molecular marker closely linked to the maize endosperm development gene Mn1 and its application. The present invention first clones the coding gene Mn1 closely related to the development of maize grain endosperm from maize mutant, and finds that the first exon (18 BP downstream of ATG) of the wild type Mn1 gene has 166 BP sequence insertion, and verifies that the gene can regulate the grain filling process of maize. Then, an InDel molecular marker linked to Mn1 and a primer (SE) for amplifying the molecular marker are designed. Q ID NO. 3 4), using the above molecular marker primers for PCR reaction, the mutant genes of maize endosperm were identified according to the amplified fragments, and the normal grain filling traits of maize were detected. It is important for maize breeding to exclude the plant containing endosperm development defect gene Mn1 at the early stage of plant development by using this molecular marker.

【技术实现步骤摘要】
玉米胚乳发育基因mn1紧密连锁的分子标记及应用
本专利技术涉及分子遗传学领域，具体涉及一种玉米胚乳发育基因mnl紧密连锁的InDel分子标记，扩增其的引物对以及该分子标记的应用。
技术介绍
玉米是重要的粮食和饲料作物，籽粒发育是粮食作物的重要性状。玉米籽粒的主要构成部分是胚乳，胚乳约占整个籽粒重量的73％-85％，其主要成分为淀粉(直链淀粉和支链淀粉)和蛋白质，所以籽粒中胚乳能否正常发育对玉米的产量和品质都具有重要意义。由于玉米种质资源匮乏和自交系遗传基础狭窄，通过自然筛选或人工诱变的方式获得的突变体已经被作为一种遗传学研究的基本材料，用来研究基因的生物学功能。目前，越来越多的胚乳表型突变体已经被鉴定，其中一部分胚乳突变体基因已经找到与之连锁的分子标记，并应用到商业化育种中，如sh1(皱缩型)，su1(甜质型)，wx1(腊质型)等。分子标记可以直接反应DNA的遗传多态性，其原理是依据个体间遗传物质中核苷酸序列的变异。其中InDel(Insertion/Deletion)分子标记是指根据不同个体间基因组同一位点的序列发生不同大小核苷酸片段的插入或缺失而设计的多态性引物，基因型判断简单且快速。因此，开发和利用新的胚乳发育相关基因紧密连锁的InDel分子标记，对玉米育种具有重要指导意义。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术首先从玉米胚乳发育突变体emp13中克隆到发生突变的编码基因为mn1(miniature1)，该基因与玉米籽粒胚乳发育密切相关(Chengetal.,PlantCell,1996；Lietal.,PlantBiotechnologyJournal,2013)。本专利技术发现相比野生型Mn1基因，突变体mn1基因在第一个外显子(ATG下游18bp处)发生166bp序列插入，并验证了该基因可以调控玉米籽粒灌浆过程，然后设计了与基因mn1连锁的InDel分子标记以及扩增该分子标记的引物。该InDel分子标记引物可用来鉴定玉米胚乳发育基因mn1，检测玉米灌浆性状是否正常。本专利技术的第一个目的在于提供了玉米胚乳发育基因mn1紧密连锁的的InDel分子标记。本专利技术的第二个目的是提供用于扩增上述InDel分子标记的PCR引物。本专利技术的第三个目的是提供上述InDel分子标记引物在鉴别玉米胚乳发育野生型基因Mn1和突变体基因mn1中的应用。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：申请人利用图位克隆方式定位到玉米胚乳发育突变体基因emp13即为mn1，该突变体为田间筛选到的自然突变体，表现为灌浆缺陷。测序发现，相比野生型基因Mnl，突变体基因mn1第一个外显子发生166bp序列插入，以此设计了鉴别玉米籽粒灌浆正常与否的InDel分子标记及扩增该分子标记的引物。提取野生型Mn1和突变体mn1的基因组DNA，利用上述分子标记引物进行PCR反应，最终确定该分子标记在两个亲本间多态性良好，分辨率较高。本专利技术提供的玉米胚乳发育基因mn1紧密连锁的InDel分子标记，其特征是，与玉米胚乳发育野生型基因Mn1检测相关的核苷酸序列如下(SEQIDNO.1)：TGTGATATGGCAGCTAAGAGCTAGTTTTCAACAAGTTTGTTTCTATAATAGTATAGCTAGATAGACAGACACGTAGCTAAAATGGTCAACTGACCTTCGTACAAAAAAAAACTTTAATCCAGAGATATAGCAATATATGCTTATAACTCCAGACCTCAGAGTCAACCCACAGATTTTTGTATATTCGTCAAAAAGATCCACAGATTTGTGGTAGAGAGTATGTTTTAGTAGTAGTGGTATATCTCCCTTGTGGGACGACGAAGCAGCCGGTCAGCCGGCGCTCCGGCCGGCCGGCCGGCCTGCGCCTGCACAGTACAAATAGCACCCCCCGTCCTCCAGTTGGCTGCATCCTTCTAGCTTCGATCTCTATATACCTCTGTATGTGAGTGAGGCCAATGAGAGCCCTCGTAGTCGTAAGTTTCGCTTCGGCGTGCTTGCTGCTGCTGTTGCAGCTCGCAGGAGCGTCGCATGTCGTCTACAACTACAAGGACCTCG。与玉米胚乳发育突变体基因mn1检测相关的核苷酸序列如下(下划线部分为插入序列，SEQIDNO.2)：TGTGATATGGCAGCTAAGAGCTAGTTTTCAACAAGTTTGTTTCTATAATAGTATAGCTAGATAGACAGACACGTAGCTAAAATGGTCAACTGACCTTCGTACAAAAAAAAACTTTAATCCAGAGATATAGCAATATATGCTTATAACTCCAGACCTCAGAGTCAACCCACAGATTTTTGTATATTCGTCAAAAAGATCCACAGATTTGTGGTAGAGAGTATGTTTTAGTAGTAGTGGTATATCTCCCTTGTGGGACGACGAAGCAGCCGGTCAGCCGGCGCTCCGGCCGGCCGGCCGGCCTGCGCCTGCACAGTACAAATAGCACCCCCCGTCCTCCAGTTGGCTGCATCCTTCTAGCTTCGATCTCTATATACCTCTGTATGTGAGTGAGGCCAATGAGAGCCCTCGTAGTTAGGGCTGACAATGGGCCTCAAATTTTACACTATAAAACTTAAGGATCGAATCGGATTAGGATCGGGCTTTGTTTCTATTCATTTTTGAACTATAGATAAGTTAGGGCTCTACCAAATTGTGAAGAGCCATTTGGATCGCGATCCATTACCACCCCTACTCGTAGTCGTAAGTTTCGCTTCGGCGTGCTTGCTGCTGCTGTTGCAGCTCGCAGGAGCGTCGCATGTCGTCTACAACTACAAGGACCTCG。本专利技术所述扩增InDel分子标记的PCR引物，根据SEQIDNO.1和SEQIDNO.2的序列设计而来，由SEQIDNO.3和SEQIDNO.4所示的核苷酸序列组成，其特征是，Mn1-F:5’-TGTGATATGGCAGCTAAGAG-3’(SEQIDNO.3)；Mn1-R:5’-CGAGGTCCTTGTAGTTGTAG-3’(SEQIDNO.4)。本专利技术还公开了一种应用上述分子标记引物鉴定玉米胚乳发育野生型基因Mn1和突变体基因mn1(是否灌浆正常)的方法，其特征是，(1)以待测玉米材料的基因组DNA为模板，以上述SEQIDNO.3和SEQIDNO.4所示的核苷酸序列为引物进行PCR扩增；(2)对步骤(1)得到的PCR产物，进行电泳分析，如果所得扩增产物仅为495bp的DNA片段，待测玉米材料为具有Mn1/Mn1基因型且灌浆正常的材料；若所得扩增产物仅为661bp的DNA片段，则待测玉米材料为具有mn1/mn1基因型且灌浆缺陷的材料；若所得扩增产物为495/661bp的两种DNA片段，则待测玉米材料为具有Mn1/mn1杂合基因型且灌浆正常的材料。所述步骤(1)中的PCR扩增体系用PCRmix进行扩增，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玉米胚乳发育基因mn1紧密连锁的分子标记，其特征是，与玉米胚乳发育野生型基因Mn1紧密连锁的分子标记，核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；与玉米胚乳发育突变体基因mn1紧密连锁的分子标记，其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；其中SEQ ID NO.2相比SEQ ID NO.1具有166bp的插入。

【技术特征摘要】
1.一种玉米胚乳发育基因mn1紧密连锁的分子标记，其特征是，与玉米胚乳发育野生型基因Mn1紧密连锁的分子标记，核苷酸序列如SEQIDNO.1所示；与玉米胚乳发育突变体基因mn1紧密连锁的分子标记，其核苷酸序列如SEQIDNO.2所示；其中SEQIDNO.2相比SEQIDNO.1具有166bp的插入。2.一种用于扩增权利要求1所述的分子标记的PCR引物，其特征是，Mn1-F:5’-TGTGATATGGCAGCTAAGAG-3’；Mn1-R:5’-CGAGGTCCTTGTAGTTGTAG-3’。3.权利要求2所述的引物在鉴别玉米胚乳发育野生型基因Mn1和突变体基因mn1中的应用。4.一种应用权利要求3所述的引物鉴定玉米胚乳发育野生型基因Mn1和突变体基因mn1的方法，其特征是，(1)以待测玉米材料的基因组DNA...

【专利技术属性】
技术研发人员：王娟，何春梅，关海英，徐相波，刘春晓，董瑞，刘强，汪黎明，刘铁山，
申请(专利权)人：山东省农业科学院玉米研究所山东省农业科学院玉米工程技术研究中心，
类型：发明
国别省市：山东,37