一种与番茄耐旱基因紧密连锁的分子标记及应用制造技术

本发明专利技术属于番茄遗传改良和分子生物学领域，公开了一种与番茄耐旱基因紧密连锁的分子标记及应用，利用潘那利野生番茄LA0716渐渗系群体中筛选得到的重要耐旱系IL2‑5与不耐旱栽培番茄M82构建亚系群体，对群体进行耐旱性鉴定和QTL定位；开发了与番茄耐旱基因紧密连锁的分子标记为ID68。本发明专利技术为番茄耐旱品种开发提供了紧密连锁的分子标记，具有重要的利用价值；本发明专利技术可以在苗期简单、准确和高效地鉴定耐旱番茄种质，极大地缩短了育种周期、材料种植规模和后期鉴定工作，省时、省力、节约成本，有效地解决了常规耐旱育种技术繁杂、成本高昂和周期漫长等问题。

A Molecular Marker Closely Linked to Drought Tolerance Gene in Tomato and Its Application

The invention belongs to the field of tomato genetic improvement and molecular biology, and discloses a molecular marker closely linked to the drought-tolerant gene of tomato and its application. An important drought-tolerant line IL2_5 selected from the introgressive line population of Panari wild tomato LA0716 and a drought-tolerant cultivated tomato M82 are used to construct a subline population, and drought-tolerant identification and QTL mapping of the population are carried out. Closely linked molecular marker ID68. The present invention provides closely linked molecular markers for the development of drought-tolerant tomato varieties and has important utilization value; the present invention can identify drought-tolerant tomato germplasms simply, accurately and efficiently at seedling stage, greatly shorten the breeding cycle, material planting scale and later identification work, save time, labor and cost, and effectively solve the complexity and cost of conventional drought-tolerant breeding technology. High and long cycle.

【技术实现步骤摘要】
一种与番茄耐旱基因紧密连锁的分子标记及应用
本专利技术属于番茄遗传改良和分子生物学领域，尤其涉及一种与番茄耐旱基因紧密连锁的分子标记及应用。具体涉及一种与番茄耐旱基因紧密相关分子标记在番茄耐旱性遗传改良中的应用。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：干旱是全球农作物生产面临的一种主要逆境，严重影响着作物的生长发育、产量和品质。全球干旱、半干旱地区面积约占陆地表面的41％，预计2025年至少有18亿人将生活在极度缺水的国家或地区，全球2/3的人口可能处于水分短缺的环境。与此同时，随着气候变化加剧，灾害性干旱在全球频繁发生，每年造成的损失巨大。我国新疆地区虽然国土辽阔，但用水短缺成为突出的问题。随着新疆的社会和经济快速发展，水资源短缺问题日益严峻，成为经济可持续发展特别是农业发展的重要制约因素。因此，如何避免或减轻干旱对农作物造成的损失，如何在大面积的干旱、半干旱土地上发展农业，如何节约农业灌溉用水，成为亟待解决的问题。番茄(Solanumlycopersicum)是全球最重要的蔬菜作物之一。据联合国粮农组织2013年统计数据，全球番茄产量达到1.64亿吨，其中超过30％产自我国，而加工番茄产量的比重更高。新疆是我国加工番茄主产区，产量高达全国的90％左右，加工番茄产业已成为新疆的一个重要优势产业。然而干旱等非生物逆境成为制约番茄产业持续、稳定、健康发展的重要因素，逆境在降低番茄产量的同时也直接影响果实品质。干旱是植物生长发育的重要制约因素。轻度干旱胁迫使植物气孔关闭、CO2吸收减少、光合作用降低、细胞壁弹性改变，随着干旱强度增加，进一步引起有毒代谢物产生和渗透胁迫加剧以致植物死亡。受到干旱胁迫后植物的水分状况发生变化，进而影响植物的生长，主要包括4个方面：营养物质吸收、光合作用、呼吸作用和氧化还原状态。植物受到干旱胁迫后水分供应量减少，导致蒸腾速率降低，进而降低植物对营养物质的利用率、摄取量、转运和代谢，最终导致总营养吸收降低。研究表明，植物受到干旱胁迫后的光合作用降低，是作物减产的主要原因之一。一方面，植物受到干旱胁迫后，为了防止蒸腾导致的水分流失，气孔逐渐关闭，引起CO2吸收减少，随后净光合作用下降。另一方面，干旱胁迫后非气孔因素限制植物光合作用，当植物受到干旱胁后能量物质ATP和二磷酸核酮糖RuBP的含量降低，随着干旱胁迫程度增加，二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶RuBisCO羧化效率大大下降，严重影响植物光合作用。呼吸作用是植物的重要代谢过程，通过呼吸消耗碳水化合物产生CO2和H2O，为植物生长发育提供能量。然而干旱胁迫条件下交替呼吸增强，由于交替呼吸途径不需经过质子的跨膜转运因而只产生少量ATP，从而影响植物的生长和代谢过程。植物受到干旱胁迫后，活性氧清除机制受损，活性氧在植物体内积累，产生毒害作用。活性氧引起脂质过氧化，导致膜损伤、蛋白质降解和酶失活，引起氧化损伤并影响细胞的正常功能。目前还没有番茄耐旱分子标记开发及育种的相关报道，番茄抗逆育种仍然主要采用常规手段。常规育种手段获得新品种的周期长，对于抗逆性状来说成功率极低，成本却极高。分子标记辅助育种具有快速、准确、不受外界环境条件干扰的诸多优势，是抗逆育种的必然趋势。业界现在几乎没有针对番茄开展过耐旱育种(因为育种过程太麻烦，基本都会失败)。创建番茄耐旱新材料，培育耐旱新品种，对保障番茄稳产和增产具有重大意义。分子标记辅助育种能够大大提高番茄育种效率。分子标记与决定目标性状的基因紧密连锁，通过检测分子标记，即可检测到目的基因的存在，达到选择目标性状的目的，具有快速、准确、不受环境条件干扰的优点。分子标记可用于亲本亲缘关系的鉴别，回交育种中数量性状和隐性性状的转育，多基因聚合，杂种后代的选择，杂种优势的预测以及品种纯度鉴定等。综上所述，现有技术存在的问题是：传统育种在耐旱性研究方面成功率极低，成本极高，周期漫长。由于育种过程的每一代都需要对耐旱性进行鉴定，需要特殊的设施或环境条件，而而且每个世代都不能用单株进行抗性鉴定，需要一个群体进行鉴定，所以周期比一般性状的常规育种周期长至少一倍。实际上，目前育种单位很少具备进行大规模抗旱性鉴定的设施，而依赖于干旱少雨的自然条件进行鉴定可靠性低。耐旱性的鉴定本身受环境影响很大，自然风险高。正由于此，目前在番茄上还没有特定的以耐旱性为育种目标的育种工作。目前也还没有番茄耐旱分子标记开发及育种的相关报道。现有技术没有利用分子标记辅助对耐旱表型进行预判，因此耐旱表型的选择无法做到快速、准确、不受外界环境条件干扰。开发耐旱分子标记也是一个投入多、周期长的研究工作，但开发成功以后可以迅速地开展分子标记辅助选择的育种工作。传统的回交育种对于耐旱性是低效的，而开展多性状的聚合则更是困难重重。利用本专利技术所开发的分子标记可以方便地开展耐旱性的回交转育、基因聚合和其他定向改良。此外，传统技术没有办法分离到耐旱位点的控制基因，而本分子标记的开发和应用有助于耐旱基因的克隆。解决上述技术问题的难度和意义：干旱是农作物面临的最主要逆境之一，严重影响作物的生长发育、产量和品质。栽培番茄不耐干旱，水分供应减少30％，产量损失可达40％。新疆是我国加工番茄的主产区，加工番茄产业已成为新疆的一个重要优势产业。水资源短缺成为加工番茄产业发展的一个重要瓶颈，番茄与棉花争水的局面愈演愈烈。培育节水耐旱的加工番茄品种对于产业的持续发展具有决定性的意义。创建番茄耐旱新材料，培育耐旱新品种，对保障番茄稳产和增产具有重大意义。但是采用常规育种选育耐旱品种的难度极大，先锋公司选育耐旱玉米品种AQUAmaxTM用了数十年之久。主要的原因是耐旱性为非常复杂的性状，必须依赖于特殊的设施或环境条件进行筛选，并且容易受到环境条件变化的影响，自然风险高。正由于此，目前在番茄上还没有特定的以耐旱性为育种目标的育种工作进展报道。耐旱分子标记的开发为耐旱育种提供了极大的便利，由于耐旱分子标记与耐旱性状的控制基因紧密连锁，通过检测分子标记，即可检测到耐旱基因的存在，达到选择耐旱性的目的，具有快速、准确、不受环境条件干扰的优点。耐旱分子标记可以方便地应用于耐旱性状的转育、多基因聚合、杂种后代的选择以及品种纯度鉴定等。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种与番茄耐旱基因紧密连锁的分子标记及应用。本专利技术提供一种与番茄耐旱基因紧密相关的InDel(InsertionandDeletion)标记，所述的InDel起始位置为位于番茄参考基因组第2条染色体第44221403位碱基(SL2.40ch02)，InDel片段大小为191bp，DNA序列为SEQIDNO：1。本专利技术的另一个目的在于提供针对番茄耐旱基因紧密相关InDel标记所设计的分型引物在番茄耐旱性育种中的应用。本专利技术是这样实现的，一种与番茄耐旱基因紧密连锁的分子标记，所述与番茄耐旱基因紧密连锁的InDel分子标记ID68起始位置为番茄参考基因组第2条染色体第44221403位碱基，InDel片段大小为191bp。本专利技术的另一目的在于提供一种所述与番茄耐旱基因紧密连锁的分子标记的获取方法，所述获取方法包括：步骤一，耐旱渐渗系的获得：针对耐旱的潘那利野生番茄LA0716为供体、不耐旱栽培番茄M82为受体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鉴定番茄耐旱基因的分子标记，其特征在于，所述鉴定番茄耐旱基因的分子标记InDel起始位置为番茄参考基因组第2条染色体第44221403位碱基，InDel片段大小为191bp，DNA序列为SEQ ID NO：1。

【技术特征摘要】
1.一种鉴定番茄耐旱基因的分子标记，其特征在于，所述鉴定番茄耐旱基因的分子标记InDel起始位置为番茄参考基因组第2条染色体第44221403位碱基，InDel片段大小为191bp，DNA序列为SEQIDNO：1。2.一种如权利要求1所述鉴定番茄耐旱基因的分子标记获取方法，其特征在于，所述鉴定番茄耐旱基因的分子标记获取方法包括：步骤一，耐旱渐渗系的获得：针对耐旱的潘那利野生番茄LA0716为供体、不耐旱栽培番茄M82为受体的渐渗系IL群体；利用苗期反复干旱法进行筛选，得到耐旱性渐渗系IL2-5；步骤二，多态性分子标记的开发：针对LA0716和M82提取全基因组水平的InDel；对目标区段的InDel提取上下游各300bp序列，利用Primer5设计引物，通过PCR扩增LA0716、M82、IL2-5以及IL2-5与M82杂交得到的F1植株的DNA，对扩增产物进行凝胶电泳分析，筛选多态性良好的多对引物用于基因型分析；步骤三，纯合亚系的获得：以耐旱系IL2-5为父本，M82为母本杂交获得F1，进一步自交获得F2分离群体；从F2分离群体中，利用IL2-5渐渗系区段上端标记ID72和下端标记ID83鉴定出重组单株；进一步利...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳波，余庆辉，叶志彪，刘敏敏，孙培楠，弓鹏娟，赵钢军，王强，卢永恩，李宁，
申请(专利权)人：华中农业大学，新疆农业科学院园艺作物研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42