大豆百粒重增效基因及其分子标记和应用制造技术

本发明专利技术公开了一个大豆百粒重增效基因及其分子标记和应用，该基因碱基序列如SEQ ID No.2所示，该基因对大豆百粒重具有增效作用；本发明专利技术鉴定了一个位于大豆Gm16号染色体上调控大豆百粒重的基因GmSLK，该基因的在拟南芥中过表达可以显著提高其籽粒大小。同时提供了一个鉴定该基因的标记InDelSLK。该标记为在种质资源和杂交后代中鉴定其GmSLK是增效基因还是减效基因提供了方便，为大豆育种选材提供了重要的判断价值。

Synergistic Genes of 100-Grain Weight in Soybean and Their Molecular Markers and Applications

【技术实现步骤摘要】
大豆百粒重增效基因及其分子标记和应用
本专利技术属于育种领域，具体涉及调控大豆籽粒百粒重的基因GmSLK的挖掘及其应用。
技术介绍
大豆是具有重要经济意义的作物，为人类和动物提供食用油和蛋白质等。现随着人类生活质量的不断提高，对大豆的需求量也越来越大，所以提高大豆的产量一直以来都是国内外大豆育种的主要目标。然而，百粒重作为大豆产量的重要决定因素，也被育种家列为主要的育种性状之一。但是大豆百粒重性状是由多基因控制的数量性状，易受环境的影响，这给研究者带来了很大的阻碍。针对大豆百粒重性状，国内外许多学者利用不同的初级作图群体和基于不同标记图谱定位了大量的QTL(Quantitativetraitloci)。但初级作图群体会使得QTL定位区间过大，大量基因位点同时分离，造成遗传背景效应，增加了主效QTL精细定位的难度。利用次级作图群体，如染色体片段代换系(chromosomesegmentsubstitutionline,CSSL)的应用，为解决这一难题找到了理想途径。理想状态下，染色体片段代换系个体基因组带有供体亲本染色体的少量片段，其遗传背景高度一致，无疑是进行QTL定位的理想材料。理论上讲，染色体片段代换系的性状值可与轮回亲本的性状值比较，两个株系之间性状差异都因为导入株系的渗入片段存在差异QTL而造成的，因此，利用这一同源的染色体片段代换系进行QTL分析可以提高定位的精确度。为了更好地实现QTL精细定位及分子辅助育种，可根据染色体片段代换系的定位结果，对检测到的具有重要目标性状的代换系有目的地进行标记辅助回交，构建次级分离群体，将这些重要位点分散在不同的个体中，在高度一致的遗传背景下逐一评价每个候选位点的效应，可实现候选基因的定位和分子辅助育种及基因功能研究的有效手段。目前虽然定位了大量的关于大豆百粒重的QTL，但是确定直接调控大豆百粒重的基因确很少，因此挖掘调控大豆百粒重的候选基因及基因的功能研究，可为大豆百粒重分子辅助育种提供有用的信息和重要的育种材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题为：提供一个调控大豆百粒重的关键候选基因GmSLK及应用，为大豆百粒重分子辅助育种提供有用的信息和重要的育种材料。本专利技术的技术方案为：大豆百粒重增效基因，其碱基序列如SEQIDNo.2所示。大豆百粒重增效基因编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQIDNo.4所示。编码SEQIDNo.4所示的氨基酸序列的多核苷酸片段。重组载体，含有上述所述的多核苷酸片段；优选地，所述多核苷酸片段的序列如SEQIDNo.2所示。扩增上述所述的大豆百粒重增效基因的特异引物，该特异引物的上游引物序列为SEQIDNo.5，特异引物的下游引物序列为SEQIDNo.6。大豆百粒重增效基因的分子标记，该分子标记位于大豆染色体第16号染色体Chr16:35923082-35923257bp的位置，该分子标记的引物如SEQIDNo.7和SEQIDNo.8所示。鉴定大豆是否含有上述所述的大豆百粒重增效基因的方法，以待鉴定大豆的基因组DNA为模板，以SEQIDNo.7和SEQIDNo.8所示的引物进行PCR扩增，若能得到175bp的扩增产物，则该大豆含有所述的大豆百粒重增效基因。上述所述的大豆百粒重增效基因或蛋白或重组载体或特异引物或分子标记在大豆育种中的应用。本专利技术发现了一个调控大豆百粒重基因GmSLK，所述基因位于大豆染色体第16号染色体Chr16:35920962-35928190bp，全基因组长7229bp，完整编码序列长2640bp，分析比较发现来自野生豆N24852的GmSLK基因序列相比较栽培豆NN1138-2的GmSLK基因序列在第一个外显子的谷氨酸串联重复区域多了一个谷氨酰胺。且来自野生豆的GmSLK基因对大豆百粒重具有减效作用，来自栽培豆的GmSLK基因对大豆百粒重具有增效作用。通过进一步定位发现一个分子标记InDelSLK位于GmSLK基因在野生豆N24852与栽培豆NN1138-2的差异区间，因此可以通过这标记来判断不同大豆品种中的GmSLK基因是增效基因还是减效基因，在大豆育种选材中具有重要的价值。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术鉴定了一个位于大豆Gm16号染色体上调控大豆百粒重的基因GmSLK，该基因的过表达可以显著提高大豆百粒重性状。同时提供了一个鉴定该基因的标记InDelSLK。该标记为在大豆种子资源和杂交后代中鉴定其GmSLK是增效基因还是减效基因提供了方便，为大豆育种选材提供了重要的判断价值。附图说明图1：群体构建示意图；以野生豆N24852为父本，栽培豆NN1138-2为轮回亲本，构建染色体片段代换系(王吴彬等人2013年构建)，CSSL3068为代换系中的一个家系。次级群体以CSSL3068作为母本，NN1138-2作为父本，杂交、自交得到294个后代，单株种植并收获得到294个家系的F2群体，然后每个家系种植一行，自交，并按株行收获得到294个F2:3家系，同理得到F2:4和F2:5家系。图2：亲本及定位群体百粒重表型；(A)为次级群体亲本NN1138-2和CSSL3068的种子大小示意图；(B)为次级群体亲本NN1138-2和CSSL3068的百粒重比较(**P<0.01)；(C)定位群体F2:3于2015年种植江苏南京(2015NJ)，F2:4群体于2016年种植于江苏南京(2016NJ)和F2:5群体于2017年分别种植江苏南京(2017NJ)和安徽当涂(2017AH)的百粒重表型的次数分布图。图3：精细定位过程；(A)为16号染色体的初级物理图谱；(B)为16号染色体的局部高密度物理图谱；(C)利用单标记分析法(IciMapping2.0)结合高密度图谱分析次级群体F2:3、F2:4及F2:5在四个环境中的表型数据；(D)利用置换作图法分析11个重组个体的表型和基因型定位候选基因；(E)GmSLK基因结构示意图。图4：GmSLK扩增条带图；GmSLK-N24852代表GmSLK来自野生豆N24852，GmSLK-NN1138-2代表GmSLK来自栽培豆NN1138-2，GmSLK-CSSL3068代表GmSLK来自代换系CSSL3068，Marker为5000bp，红色箭头指示的条带为3000bp条带。图5：比较亲本籽粒发育不同时期的籽粒大小和鲜重。(A)比较亲本NN1138-2和CSSL3068在籽粒发育不同时期籽粒大小；(B)比较亲本NN1138-2和CSSL3068在籽粒发育不同时期籽粒鲜重。每个样品统计分析3个生物学重复和3个技术重复(*p<0.05,**p<0.01)。图6：GmSLK在亲本NN1138-2和CSSL3068籽粒发育不同时期的相对表达量。内参基因为UBI3基因，每个样品统计分析3个生物学重复和3个技术重复(*p<0.05,**p<0.01)。图7：转基因拟南芥分析GmSLK-NN1138-2(左边)和GmSLK-CSSL3068(右边)基因功能。(A)纯合转基因株系的相对表达量分析，内参基因为Actin基因；(B)转基因植株和野生型的3周植株形态大小比较；(C)比较转基因植株和野生型植株的1000粒重，每个样品统计分析3个生物学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.大豆百粒重增效基因，其碱基序列如SEQ ID No.2所示。

【技术特征摘要】
1.大豆百粒重增效基因，其碱基序列如SEQIDNo.2所示。2.权利要求1所述的大豆百粒重增效基因编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQIDNo.4所示。3.编码SEQIDNo.4所示的氨基酸序列的多核苷酸片段。4.重组载体，含有权利要求3所述的多核苷酸片段。5.根据权利要求4所述的重组载体，其特征在于，所述多核苷酸片段的序列如SEQIDNo.2所示。6.扩增权利要求1所述的大豆百粒重增效基因的特异引物，该特异引物的上游引物序列为SEQIDNo.5，特异引物的下游引物序列为SEQIDNo.6。7.权利要求1所述的大豆百粒重增效基因的分子标记，该分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖钧镒，陈先连，王吴彬，刘成，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32