棉花恢复系恢复基因的分子标记及其应用制造技术

本发明专利技术提供了棉花恢复系恢复基因的分子标记及其应用。本发明专利技术以细胞质雄性不育系6001A和恢复系7R13两个材料及其衍生群体为基础，将恢复基因进行了遗传定位，所述棉花恢复系恢复基因的分子标记由核苷酸序列如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示的引物经PCR扩增棉花基因组DNA得到。本发明专利技术中的分子标记可以快速、准确地鉴定棉花细胞质雄性不育恢复系以及棉花恢复系种子纯度。

【技术实现步骤摘要】
棉花恢复系恢复基因的分子标记及其应用
本专利技术涉及棉花分子育种
，尤其涉及棉花恢复系恢复基因的分子标记及其应用。
技术介绍
棉花是一种重要的纤维作物。近年来受国内外行情影响，我国棉花种植面积逐渐减少，作为世界上最大的棉花消费国，我国的棉花生产与需求难以平衡。而棉花产业是社会经济结构中不可或缺的产业，通过提高棉花产量以振兴棉花产业是时代发展的必然选择。植物雄性不育即植物的雄蕊败育的现象，是利用杂交优势的强大工具，棉花三系杂交育种中，恢复系的选育对杂交组合潜力的影响很关键，然而恢复源相对来说比较狭窄，因此，定位恢复基因，从而用分子标记辅助育种或克隆恢复基因合成优良恢复系，具有重要意义。植物雄性不育系在杂种优势上具有重要地位，开发利用价值巨大。植物雄性不育现象一般分为三类：细胞核雄性不育(GeneticMale-sterility，GMS)、质核互作雄性不育(Cytoplasmic-GeneticMale-sterility，CGMS)(ChenandLiu,2014)和胞质型不育(CytoplasmicMale-sterility，CMS)，细胞核雄性不育通常为核基因隐性突变，质核互作雄性不育即细胞质雄性不育，一般由线粒体基因突变而引起的核质互作，为母性遗传(BudarandPelletier,2001)。现已知超过150个物种的细胞质雄性不育现象，都与异常线粒体基因导致花粉发育受阻有关(Bentolilaetal.,2002)。胞质型不育在水稻开发利用较早(PradhanandJachuck,2012)，因其育性恢复基因资源不易找到，在其他作物上应用不多。随着作物杂交种子的大面积推广，杂交种子的生产需要在质和量上都需要提升，才能提高作物产量和产品质量。首先，需要选育育性稳定，制种安全，繁殖系数高，高产稳产的不育系(陈立云等2007)，然后与恢复力强，综合性状优良的恢复系搭配。然而，有些作物恢复源狭窄以及高度自交，如小麦(范濂等1986)、大豆(白羊年等2002)，恢复系综合性状不良，选育强优恢复系耗时耗力。因此，储备更多的恢复基因资源，通过遗传定位、基因克隆实现恢复基因的分子标记筛选和转化，是提高育种效率，加大杂种优势利用水平的重要途径。目前的相关研究中，关于育性恢复机理在主要农作物中已有较多报道，大部分育性恢复基因都属于编码PPR蛋白的基因家族。研究表明，PPR蛋白识别并结合CMS诱导因子，通过RNA编辑(Pringetal.,1998)、促使CMS诱导因子降解(Kazamaetal.,2014)、稳定CMS诱导蛋白翻译后产物(Bellaouietal.,1999)等方式，使雄性不育植物育性恢复。其中两个例子一个是玉米的恢复基因Rf2，这是一个乙醛脱氢酶基因；另一个例子为甜菜的一个编码bvORF20蛋白的恢复基因。PPR蛋白最早在2000年被Small和Peeters描述为细胞器蛋白(Smalletal.,2000)，与此同时Aubourg等(2000)也发现拟南芥基因组中存在具有重复单元的蛋白，其典型的结构域为2-27个以35个氨基酸为单元的串联重复，根据串联重复之间是否有间隙，可将PPR蛋白分为P亚族和PLS亚族。PPR蛋白的C端为非PPR结构域，包含3种保守的结构域-E、E+、DYW，N端有一段长度可变的细胞器定位序列(Sahaetal.,2007)。大量研究表明，PPR蛋白在植物生长发育上具有重要的生理功能，典型的PPR蛋白定位在线粒体和叶绿体，通过其RNA结合活性影响细胞器的发生和功能(BarkanandSmall,2014)，叶绿体定位PPR蛋白突变影响胚胎发育、光合功能和种子色素沉淀，线粒体定位PPR蛋白突变除了影响胚胎发育外，还与植物雄性不育的育性恢复有关(Mannaetal.,2015)。PPR基因先后在矮牵牛(Bentolilaetal.,2002)、萝卜(Koizukaetal.,2003；Brownetal.,2003；Desloireetal.,2003)、水稻(KazamaandToriyama,2003；Akagietal.,2004；Tangetal.,2014；Huetal.,2012))、高梁(Kleinetal.,2005)、甘蓝(Sharmaetal.,2012)、小麦(Rizzolattietal.,2017)中作为恢复基因被发现。萝卜的Rfo(Koizukaetal.,2003)、orf67(Desloireetal.,2003)，油菜的Rfp(Liuetal.,2016)、Rfn(Liuetal.,2017)，水稻的Rf1(Akagietal.,2004)和Rf5(Huetal.,2012)、Rf4(Tangetal.,2014)得到图位克隆，乔木也有相应规律。有研究表明扁桃的两个恢复基因Rf1和Rf2都可能为PPR基因(Donosoetal.,2015)。在棉花的相关研究中，Yang等(2010)在陆地棉中克隆了5个PPR基因，但没有发现它们在不育系和恢复系之间的表达差异；Wu等(2014)将一个PPR基因作为陆地棉CMS-D2恢复基因的候选基因，虽然没有深入的研究证明PPR基因在棉花相关恢复系中扮演恢复基因角色的证据，但PPR基因作为候选基因具有深厚的理论依据。棉花质核互作雄性不育在生产上的应用较晚。最早的相关研究在20世纪60年代，Richmond等(1961)通过远缘杂交核置换，在亚洲棉变种×瑟伯氏棉的双二倍体与陆地棉后代中发现不同程度的雄性不育现象，Meyer等(1962)通过异常棉×瑟伯氏棉的双二倍体与陆地棉核置换，在杂交后代中发现花粉的育性明显降低，从而推测是异常棉细胞质基因引起了雄性不育。1964年Meyer等(1964)报道含有异常棉细胞质的植株大部分花药表现为雄性不育，但由于不育不彻底，未能实现三系配套。在后续的研究中，Meyer相继将陆地棉的核置换到野生棉中，获得了具有异常棉、亚洲棉和哈克尼西棉细胞质的雄性不育系，这三种不育系均属于孢子体不育，异常棉、亚洲棉细胞质雄性不育系对环境不稳定，利用价值低；哈克尼西棉细胞质雄性不育系育性稳定，已实现三系配套(Meyer1973；1975)。虽然，三系杂交种的审定已经取得了一定进展，但是受制于具有强恢复力的优良恢复系亲本资源匮乏的限制，目前，仍然没有实现三系杂交棉的大面积推广。因此，在三系杂交棉选育过程中，具有强恢复力的优良恢复系选育和改良是育种工作者长期研究的重点和难点。采用常规育种技术可以实现恢复系改良的目的，但是利用该方法需要年限长，而且转育后每年都需要进行大量的田间测交和鉴定来确保恢复基因的存在，从而需要耗费大量的棉田、人力和财力。另一方面，三系杂交种制种过程中，恢复系的纯度至关重要，一旦混杂，将直接导致杂交种后代出现不育株的情况，严重影响棉花产量。常规育种过程中棉花细胞质雄性不育恢复系选育田间鉴定检测方法所需时间长、消耗大、准确性差，因此，迫切需要一种稳定可靠又快速的鉴定恢复系纯度和选育改良的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了棉花恢复系恢复基因的分子标记及其应用，可以快速、准确地鉴定棉花细胞质雄性不育恢复系以及棉花恢复系种子纯度。本专利技术的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种棉花恢复系恢复基因的分子标记，其特征在于，其由核苷酸序列如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示的引物经PCR扩增棉花基因组DNA得到。

【技术特征摘要】
1.一种棉花恢复系恢复基因的分子标记，其特征在于，其由核苷酸序列如SEQIDNO.1和SEQIDNO.2所示的引物经PCR扩增棉花基因组DNA得到。2.权利要求1所述分子标记在鉴定棉花细胞质雄性不育恢复系中的应用。3.权利要求1所述分子标记在鉴定棉花恢复系种子纯度中的应用。4.一种用于鉴定棉花恢复系恢复基因的CAPS标记引物，其特征在于，其为核苷酸序列如SEQIDNO.1和SEQIDNO.2所示的引物。5.权利要求4所述的CAPS标记引物在鉴定棉花细胞质雄性不育恢复系中的应用。6.权利要求4所述的CAPS标记引物在鉴定棉花恢复系种子纯度中的应用。7.一种棉花细胞质雄性不育恢复系的分子鉴定方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林忠旭，任高峰，李海平，高斌，张献龙，
申请(专利权)人：华中农业大学，岳阳市农业科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42