一种与水稻柱头外露相关的分子标记及其筛选方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种与水稻柱头外露相关的分子标记及其筛选方法和应用，该方法以高柱头外露率材料为母本，与低柱头外露率材料进行杂交；在其F3代，选择柱头外露率表现为极高与极低的植株进行混池测序，并通过ΔSNP‑index与ED分析，定位QTL，再在该QTL内，选出非同义突变位点、无义突变位点和移码突变位点；然后，通过母本与已知种质资源库中的低柱头外露率材料进行比对分析，排除部分突变位点，并进一步利用种质资源库中的材料进行关联分析，最终找到与水稻柱头的外露性状相关的分子标记。

A Molecular Marker Related to Stigma Exposure in Rice and Its Screening Method and Application

The invention discloses a molecular marker related to stigma exposure of rice and its screening method and application. The method takes high stigma exposure rate material as female parent and hybridizes low stigma exposure rate material. In F3 generation, plants with very high stigma exposure rate and very low stigma exposure rate are selected for mixed pool sequencing, and the QTL is located by SNP_index and ED analysis, and then selected in the QTL. Non-synonymous mutation sites, nonsense mutation sites and code-shifting mutation sites; then, by comparing the female parent with the low stigma exsertion rate materials in the known germplasm resource bank, excluding some mutation sites, and further using the materials in the germplasm resource bank for correlation analysis, molecular markers related to the stigma exsertion traits of rice were finally found.

【技术实现步骤摘要】
一种与水稻柱头外露相关的分子标记及其筛选方法和应用
本专利技术涉及分子标记辅助育种
，尤其涉及一种与水稻柱头外露相关的分子标记及其筛选方法和应用。
技术介绍
自然界中，根据性状各自的特点可将性状细分为质量性状和数量性状。质量性状在分离群体中表型呈现为不连续变异，这类性状一般是由单基因控制的，且不易受环境影响；而数量性状的遗传基础则较为复杂，在分离群体中表现为连续分布，这类性状往往由多基因调控，且易受环境因素的影响。水稻的柱头外露也是多基因控制的数量性状，研究者利用现代分子技术和遗传连锁图谱也定位了很多控制柱头外露性状的QTL。据初步统计，有关水稻柱头性状的QTL已报道检测出50多个，包括柱头单外露率、柱头双外露率和柱头总外露率性状的QTL，但单个QTL的贡献率一般都在10％左右。Miyataetal.(MiyataM,YamamotoTT,NittaN.Marker-assistedselectionandevaluationoftheQTLforstigmaexsertionunderjaponicaricegeneticbackground[J].Theoretical&AppliedGenetics,2007,114(3):539-548.)在籼粳F2群体中定位到一个控制柱头外露率的QTL，qES3，该QTL位于第3染色体，其加性效应为0.20，表型贡献率为31.63％，来源于籼稻的基因增加性状值。这也是目前为止已知的对水稻柱头外露率贡献率最高的QTL。对比发现，Yamamotoetal.(Yamamoto,T.,Takemori,N.,Sue,N.etal.QTLanalysisofstigmaexertioninrice.RiceGeneticsNewsletter.2003,20,33-34.)和Miyataetal.(MiyataM,YamamotoTT,NittaN.Marker-assistedselectionandevaluationoftheQTLforstigmaexsertionunderjaponicaricegeneticbackground[J].Theoretical&AppliedGenetics,2007,114(3):539-548.)在第3染色体上定位的QTL是相一致的。同时值得注意地是，该区间也是已经克隆的水稻粒长基因GS3所在的位置(FanC,XingY,MaoH,etal.GS3,amajorQTLforgrainlengthandweightandminorQTLforgrainwidthandthicknessinrice,encodesaputativetransmembraneprotein[J].Tag.theoretical&AppliedGenetics.theoretischeUndAngewandteGenetik,2006,112(6):1164.)。Takano-Kaietal.(Takano-KaiN,DoiK,YoshimuraA.GS3participatesinstigmaexsertionaswellasseedlengthinrice[J].BreedingScience,2011,61(3):244-250.)通过GS3转基因的方法证明了GS3通过抑制细胞分裂，进而缩短柱头SNBP(StigmaNon-brush-shapedPart)的长度，最终降低了柱头外露。BSA-seq是近年来兴起的一种快速简单的性状定位的方法，它借助高通量测序对数量性状位点进行定位。此方法通过对常用的定位群体，比如F2，RIL群体中的极端表型的10～50个单株组成的池进行全基因测序，以两亲本的一个作为参考基因组对两个池进行分析，找到两个池中的SNP，计算每个SNP的SNP-index，根据ΔSNP-index和ED的分布进行QTL的预测。BSA-seq具有以下优点：BSA-seq仅对极端表型个体进行检测，可以减少所需检测生物个体的数量，进而减少分析的费用；其次，与传统定位方法比较，可以大大降低人力与时间成本，快速获得性状定位结果；BSA-seq不受亲本的限制，多种群体均可进行性状定位研究。
技术实现思路
本专利技术提供了一种与水稻柱头外露相关的分子标记及其筛选方法和应用，通过本专利技术筛选方法获得的分子标记对于水稻柱头外露性状具有更佳的主效性，可用于水稻高柱头外露率水稻的筛选。具体技术方案如下：一种水稻柱头外露率相关分子标记的筛选方法，包括以下步骤：(1)以高柱头外露率水稻为母本，低柱头外露率水稻为父本，进行杂交，获得F1代；F1代自交后，得到F2代分离群体；从F2代中选取柱头外露率>70％～95％的高柱头外露率植株和柱头外露率<2％～5％的低柱头外露率植株，按单株收取种子，并按单株分小区种植，获得F3代；(2)在F3代种植的小区中，选取分离程度小的小区，对上述小区内的植株进行取样；取样时，将柱头外露率>70％～95％的高柱头外露率植株作为高柱头外露率池材料，柱头外露率<2％～5％的低柱头外露率植株作为低柱头外露率池材料；(3)取高柱头外露率植株的叶片、低柱头外露率植株的叶片和亲本植株的叶片，分别提取叶片的基因组DNA，然后分别将高、低柱头外露率材料的DNA等量混池成高柱头外露率池和低柱头外露率池，之后进行极端性状混池重测序，获得高柱头外露率样本池、低柱头外露率样本池和亲本的测序序列；再以高柱头外露率亲本的序列为参考序列，对高柱头外露率池和低柱头外露率池通过极端性状混池重测序获得的序列进行ΔSNP-index和ED分析，得到与柱头外露率相关的QTL；(4)从步骤(3)所述QTL中选出在双亲中存在差异的所有非同义突变位点、无义突变位点和移码突变位点；(5)选取若干已知柱头外露率低的水稻材料，获取步骤(4)中所述的非同义突变位点、无义突变位点和移码突变位点相对应的所述水稻材料变异位点，将高柱头外露率亲本的所述变异位点与水稻材料的所述变异位点进行比对；若高柱头外露率亲本与所述水稻材料中至少一个材料的相对应位点相同，则排除该位点，否则，保留该位点；(6)取若干已知柱头外露率的水稻材料样本，针对步骤(5)中筛选获得的每一个位点，对所述水稻材料样本进行关联分析，以母本和父本中相应位点的信息作为聚类依据，将所述水稻材料样本分为近母本组和近父本组；统计两组水稻材料样本的柱头外露率值，计算每组水稻材料样本的平均柱头外露率值和方差；若两组水稻材料样本之间的柱头外露率存在显著性差异，则保留该位点；反之，则排除该位点；(7)根据步骤(6)筛选后剩余位点的类型，采用不同方法进行筛选；(a)对于非同义突变位点的筛选：分析位点转录翻译的氨基酸是否位于蛋白的结构域或保守的基序中；若该位点转录翻译的氨基酸位于蛋白的结构域或保守的基序中，则保留该位点；反之，则排除该位点；(b)对于无义突变位点和移码突变位点的筛选：根据步骤(6)中获得的针对于无义突变位点和移码突变位点聚类分析后的近母本组水稻材料样本的最低柱头外露率值进行筛选；若近母本组水稻材料样本的最低柱头外露率＞10％，则保留该位点；反之，则排除该位点；最终，筛选得到水稻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水稻柱头外露率相关分子标记的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以高柱头外露率水稻为母本，低柱头外露率水稻为父本，进行杂交，获得F1代；F1代自交后，得到F2代分离群体；从F2代中选取柱头外露率>70％～95％的高柱头外露率植株和柱头外露率

【技术特征摘要】
1.一种水稻柱头外露率相关分子标记的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以高柱头外露率水稻为母本，低柱头外露率水稻为父本，进行杂交，获得F1代；F1代自交后，得到F2代分离群体；从F2代中选取柱头外露率>70％～95％的高柱头外露率植株和柱头外露率<2％～5％的低柱头外露率植株，按单株收取种子，并按单株分小区种植，获得F3代；(2)在F3代种植的小区中，选取分离程度小的小区，对上述小区内的植株进行取样；取样时，将柱头外露率>70％～95％的高柱头外露率植株作为高柱头外露率池材料，柱头外露率<2％～5％的低柱头外露率植株作为低柱头外露率池材料；(3)取高柱头外露率植株的叶片、低柱头外露率植株的叶片和亲本植株的叶片，分别提取叶片的基因组DNA，然后分别将高、低柱头外露率材料的DNA等量混池成高柱头外露率池和低柱头外露率池，之后进行极端性状混池重测序，获得高柱头外露率样本池、低柱头外露率样本池和亲本的测序序列；再以高柱头外露率亲本的序列为参考序列，对高柱头外露率池和低柱头外露率池通过极端性状混池重测序获得的序列进行ΔSNP-index和ED分析，得到与柱头外露率相关的QTL；(4)从步骤(3)所述QTL中选出在双亲中存在差异的所有非同义突变位点、无义突变位点和移码突变位点；(5)选取若干已知柱头外露率低的水稻材料，获取步骤(4)中所述的非同义突变位点、无义突变位点和移码突变位点相对应的所述水稻材料变异位点，将高柱头外露率亲本的所述变异位点与水稻材料的所述变异位点进行比对；若高柱头外露率亲本与所述水稻材料中至少一个材料的相对应位点相同，则排除该位点，否则，保留该位点；(6)取若干已知柱头外露率的水稻材料样本，针对步骤(5)中筛选获得的每一个位点，对所述水稻材料样本进行关联分析，以母本和父本中相应位点的信息作为聚类依据，将所述水稻材料样本分为近母本组和近父本组；统计两组水稻材料样本的柱头外露率值，计算每组水稻材料样本的平均柱头外露率值和方差；若两组水稻材料样本之间的柱头外露率存在显著性差异，则保留该位点；反之，则排除该位点；(7)根据步骤(6)筛选后剩余位点的类型，采用不同方法进行筛选；(a)对于非同义突变位点的筛选：...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒庆尧，刘振宇，黄建中，郑云超，汪庆，刘旸，谭瑗瑗，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：浙江大学，无锡哈勃生物种业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33