一种用于鉴定水稻绿色基因指纹的方法技术

本发明专利技术属于植物分子育种领域，具体公开了一种用于鉴定水稻绿色基因指纹的方法。利用本发明专利技术开发出的一套SNP标记对四类绿色基因指纹进行检测，包括抗稻瘟病、抗白叶枯、抗褐飞虱及高肥效主效基因，根据水稻中绿色基因的种类数量划分为不同的绿色等级，在生产和育种中操作更简单、直接、精准，不需要通过复杂的田间表型的鉴定；同时，采用所述的绿色基因指纹也可对稻米产品从遗传本质方面进行溯源。

A Method for Identification of Green Gene Fingerprints in Rice

【技术实现步骤摘要】
一种用于鉴定水稻绿色基因指纹的方法
本专利技术属于植物分子育种领域，具体涉及一套用于鉴定水稻绿色基因指纹的SNP标记，该标记可以用于评价水稻绿色等级及水稻产品的溯源。
技术介绍
水稻是我国重要的主粮，为了解决粮食安全问题，很长一段时间水稻育种的主要指标是提高产量潜力。杂交水稻的三系配套及其大面积推广，大大提高了水稻的产量潜力。为了获得高产，除了优质的杂交水稻种子外，还需要配套的高产栽培方法，需要施用大量的农药和化肥，才能够在生产实际中获得高产。农药化肥的大量施用，带来了一系列的环境问题。针对杂交水稻农药、化肥大量投入，以及环境污染日益严重的情况，张启发院士于2005年提出了“绿色超级稻”的理念，提出了以功能基因组研究的新成果为基础，培育“少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产”的“绿色超级稻”品种，促进农业的绿色发展。由余四斌老师主持的国家863绿色超级稻项目，提出了绿色超级稻品种的认定标准，分别从氮肥的利用效率、磷肥的利用效率、水分的利用效率、是否抗病虫害等指标进行了不同级别的限定。如何快速直接的对绿色超级稻进行鉴别，是一个需要解决的问题。另外，随着人们生活水平的提高，对绿色优质农产品的需求也越来越旺盛。目前市场上绿色品牌众多，主要是考虑种植模式和种植地点，以及对种植过程和流通环节的追踪质控。如何从遗传本质上定义绿色稻米产品，也是一个需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一套用于鉴定水稻绿色基因指纹的SNP标记，所述SNP标记包括SEQIDNO.1～423所示的核苷酸序列，每条核苷酸序列包含一个SNP位点及其上下游部分序列。本专利技术的另一个目的在于提供了一种鉴定水稻绿色等级的方法，根据待测水稻中绿色基因的种类数量评价水稻的绿色价位。本专利技术的再一个目的在于提供了水稻绿色基因指纹在产品溯源方面的应用。为了实现上述目的，本专利技术采取以下技术措施：利用4726份水稻品种重测序结果，鉴定出14,541,446个SNP位点和2,855,580个InDel位点(http://ricevarmap.ncpgr.cn/v2/)，并应用LD-KNN对其进行imputation，补缺后过滤掉缺失值比例大于30％的SNP位点，通过比较分析，从中精选出423条与水稻绿色基因关联的SNP标记(SEQIDNO.1～423所示)。所述水稻绿色基因是指水稻品种或稻米产品中含有抗稻瘟病、抗白叶枯、抗褐飞虱、高肥效主效基因中的一类或多类。依据水稻功能基因组研究成果(肖景华,吴昌银,袁猛等.中国水稻功能基因组研究进展与展望.科学通报，2015,60:1711-22；http://ricevarmap.ncpgr.cn/v2/)，所述抗稻瘟病主效基因是指：Pi1、Pikm、Pikh、Pi2、Pi9、Pigm；所述抗白叶枯主效基因是指：Xa3、xa5、Xa7、xa13、Xa21、Xa23、Xa26；所述抗褐飞虱主效基因是指：Bph3、Bph6、Bph9、Bph14、Bph15、Bph18、Bph26；所述高肥效基因是指：NRT1.1B、DEP1、Pstol1。所述绿色基因指纹是指利用测序、高密度基因芯片或其他方法获得的水稻品种或稻米产品绿色基因关联的SNP标记基因型，将待测样品的绿色基因指纹与含有已知绿色基因的水稻品种进行比较分析(比如水稻品种IRBB23中含有绿色基因Xa23，水稻品种珞珈6号含有绿色基因Bph6)，如果两者在对应基因区段的指纹一致，则鉴定为含有对应的绿色基因。水稻绿色基因指纹的应用，包括水稻品种的绿色等级评价：绿色基因指纹包括四类，分别为抗稻瘟病主效基因(含Pi1、Pikm、Pikh、Pi2、Pi9、Pigm中的至少一种基因)、抗白叶枯主效基因(含Xa3、xa5、Xa7、xa13、Xa21、Xa23、Xa26中的至少一种基因)、抗褐飞虱主效基因(含Bph3、Bph6、Bph9、Bph14、Bph15、Bph18、Bph26中的至少一种基因)、高肥效基因(含NRT1.1B、DEP1、Pstol1中的至少一种基因)，含有这四类绿色基因指纹中任意一类的水稻品种则认定为一价绿色水稻品种，含有任意两类绿色基因指纹的水稻品种则认定为二价绿色水稻品种，含有任意三类绿色基因指纹的水稻品种则认定为三价绿色水稻品种，含有上述四类绿色基因的水稻品种则认定为四价绿色水稻品种。水稻绿色基因指纹的应用，还包括绿色稻米产品的认定，受检样品至少含有一类绿色基因指纹才认定为遗传上的绿色稻米产品；且依据其绿色主效基因种类的不同，认定为不同价位的绿色稻米产品。水稻绿色基因指纹的应用，还包括稻米产品的溯源，根据稻米产品的绿色基因指纹与某一水稻品种的绿色基因指纹的一致性而推论稻米产品由某水稻品种加工而成。在其他动植物品种和产品中，也可借鉴本专利技术所述的绿色基因鉴定评价方法，开发出相应的绿色基因指纹，用于绿色产品的鉴定评价及产品溯源。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1.本专利技术提供的一套用于鉴定水稻绿色基因指纹的SNP标记，比单个的SSR标记或者InDel标记具有更精准的鉴定分型效果。2.本专利技术通过对绿色超级稻“少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产”具体指标的分解，提出了利用抗稻瘟病、抗白叶枯、抗褐飞虱、高肥效主效基因对水稻品种的绿色价位进行鉴定评价，并依据水稻功能基因组研究成果，对抗稻瘟病、抗白叶枯、抗褐飞虱、高肥效主效基因进行了限定。3.本专利技术利用水稻绿色基因指纹对水稻品种或者稻米产品进行绿色价位的评价，在生产和育种中操作更简单、直接、精准，通过在苗期对绿色基因进行鉴定就可以判别水稻品种的绿色价位，不需要通过复杂的田间表型的鉴定。4.与区块链技术或其他溯源技术不同，本专利技术利用绿色基因指纹，从遗传本质上对稻米产品进行溯源。附图说明图1水稻品种华占、C101A51及IR24的绿色基因指纹。1A：华占的绿色基因指纹，1B：C101A51的绿色基因指纹，1C：IR24的绿色基因指纹，1D：华占与C101A51、IR24的绿色基因指纹比较，1E：3个水稻品种在Pi2基因区段的绿色基因指纹比较，1F：3个水稻品种在NRT1.1B基因区段的绿色基因指纹比较。图2水稻品种IRBB60的绿色基因指纹。图3水稻品种珞珈6号的绿色基因指纹。图4水稻品种9311的绿色基因指纹。图5抗稻瘟病主效基因Pi2区段功能单倍型分型分析。图6水稻品种珞珈6号和9311的绿色基因指纹比较和溯源分析。具体实施方式本专利技术所述技术方案，如未特别说明，均为本领域的常规方案；所述试剂或材料，如未特别说明，均来源于商业渠道。实施例1：水稻绿色基因关联SNP标记的开发：本专利技术利用4726份水稻品种重测序结果，鉴定出14,541,446个SNP位点和2,855,580个InDel位点(http://ricevarmap.ncpgr.cn/v2/)，并应用LD-KNN对其进行imputation，补缺后过滤掉缺失值比例大于30％的SNP位点。通过对含有所述抗稻瘟病主效基因(Pi1、Pikm、Pikh、Pi2、Pi9、Pigm)、抗白叶枯主效基因(Xa3、xa5、Xa7、xa13、Xa21、Xa23、Xa26)、抗褐飞虱主效基因(Bph3、Bph6、Bph9、Bph14、Bph15、Bph18、Bp本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一套用于鉴定水稻绿色基因指纹的SNP标记，其特征在于，所述的SNP标记包括SEQ ID NO.1～423所示的核苷酸序列，所述的绿色基因包括抗稻瘟病主效基因、抗白叶枯主效基因、抗褐飞虱主效基因、高肥效基因。

【技术特征摘要】
1.一套用于鉴定水稻绿色基因指纹的SNP标记，其特征在于，所述的SNP标记包括SEQIDNO.1～423所示的核苷酸序列，所述的绿色基因包括抗稻瘟病主效基因、抗白叶枯主效基因、抗褐飞虱主效基因、高肥效基因。2.权利要求1所述的SNP标记用于鉴定水稻绿色等级的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用SNP标记对待测水稻的绿色基因指纹进行检测，所述的绿色基因指纹有4类，包括抗稻瘟病主效基因Pi1、Pikm、Pikh、Pi2、Pi9、Pigm，抗白叶枯主效基因Xa3、xa5、Xa7、xa13、Xa21、Xa23、Xa26，抗褐飞虱主效基因Bph3、Bph6、Bph9、Bph14、Bph15、Bph18、Bph...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱树青，周发松，喻辉辉，雷昉，谢为博，陆青，冯芳，谢磊，
申请(专利权)人：武汉双绿源创芯科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42