预测粳稻亚种穗粒数强优势杂交组合的SNP标记及其高通量检测方法技术

本发明专利技术涉及一种高通量检测用于预测粳稻亚种穗粒数强优势杂交组合的SNP标记的方法。本发明专利技术还涉及用于预测粳稻亚种穗粒数强优势杂交组合的标签SNP以及用于检测或扩增所述标签SNP的引物组。本发明专利技术进一步涉及评估和预测粳稻穗粒数强优势杂交组合的方法以及本发明专利技术的标签SNP和引物组在评估和预测粳稻穗粒数强优势杂交组合中的应用。

SNP marker and its high-throughput detection method for predicting the panicle number of Strong Heterosis Hybrid Combinations of Japonica subspecies

【技术实现步骤摘要】
预测粳稻亚种穗粒数强优势杂交组合的SNP标记及其高通量检测方法
本专利技术属于水稻生物技术与分子标记应用领域，具体地涉及用于预测粳稻亚种内(OryzasativaL.ssp.Keng，OryzasativaL.ssp.japonica)穗粒数杂种F1强优势杂交组合的标签SNP标记及其高通量检测方法。
技术介绍
水稻是世界上主要的粮食作物之一，作为我国和东南亚国家的主要口粮，其产量的稳定和提高关系着我国乃至全球的粮食安全。目前，杂交稻在我国种植面积占到一半以上，对粮食增产作用显著，但是自上世纪90年代以来，水稻单产遇到了瓶颈，我国南方的杂交籼稻产量徘徊不前,北方杂交粳稻在单产上也没有超过常规粳稻,其中最主要的原因是亲本的遗传基础狭窄,如三系杂交籼稻仍主要在利用我国南方的野败型不育细胞质类型与东南亚恢复系间的杂种优势。相比玉米杂种优势群的成功划分，水稻的现有研究主要针对一些常用的强优势组合，较少有从遗传多样性丰富的水稻种质资源的角度对杂种优势群进行研究。近几年随着大量水稻品种基因组测序的完成，以及成熟的全基因组关联分析方法的建立，利用核心种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高通量检测用于预测粳稻亚种穗粒数强优势杂交组合的SNP标记的方法，所述方法包括以下步骤：/n1)选择多份目标粳稻亲本材料分别与粳稻测验系材料杂交，得到一套含目标粳稻和粳稻测验系组合的杂种F

【技术特征摘要】
1.一种高通量检测用于预测粳稻亚种穗粒数强优势杂交组合的SNP标记的方法，所述方法包括以下步骤：
1)选择多份目标粳稻亲本材料分别与粳稻测验系材料杂交，得到一套含目标粳稻和粳稻测验系组合的杂种F1群体；
2)将步骤1)中获得的杂种F1群体采用两个重复的随机区组种植，对所有亲本和杂种F1进行穗粒数的田间考察，获得亲本和杂种F1的穗粒数表型数据，所述穗粒数为每穗总颖花数；
3)利用高通量测序法完成对所述目标粳稻亲本材料的基因组测序，获得至少5X的测序深度，优选15.2X的测序深度，然后通过生物信息软件提取SNP，以最小等位基因频率MAF≥0.05和缺失率低于50％作为筛选条件，筛选获得多个SNP作为基础SNP库；通过目标粳稻亲本材料和粳稻测验系双亲的基因型派生出每个目标粳稻和粳稻测验系组合的F1基因型；
4)利用步骤2)中获得的F1穗粒数表型和步骤3)所得的SNP基因型，开展F1穗粒数的全基因组关联分析，将相邻两个不超过170kb的显著关联的SNP且至少3个SNP作为一个QTL，从而获得F1穗粒数QTL；
5)针对步骤4)中获得的F1穗粒数QTL，利用haploview软件计算所述F1穗粒数QTL内所有显著位点的标签SNP，并通过perl脚本提取与每个QTL内的所述标签SNP以及与标签SNP强连锁的SNP位点，将所述提取的标签SNP以及与所述标签SNP强连锁的SNP位点作为每个QTL内的显著标签SNP；
6)针对步骤5)中获得的每个QTL内的显著标签SNP，对其进行MassARRAY检测评估，通过GWAS信号强度评估，从而获得每个能用于MassARRAY检测的标签SNP的综合得分，并选取一组综合得分最高的标签SNP作为每个QTL中的最优标签SNP用于最终MassARRAY检测。


2.一种评估和预测粳稻亚种F1穗粒数或强优势杂交组合的方法，所述方法包括利用权利要求1所述的方法获得最优标签SNP，然后执行下列步骤：
7)提取与步骤6)中获得的每个QTL中的最优标签SNP高度关联的所有SNP，将它们在全基因组关联分析中所估计的效应的平均值作为每个QTL的标签SNP的效应；所述每个QTL的标签SNP效应包括加性效应值和显性效应值，其中杂种F1中SNP为杂合基因型的为显性效应，纯合基因型为加性效应；利用所有QTL的最优标签SNP基因型及其效应估计值建立线性回归方程：y＝b×Qeff+a，其中y表示表型矩阵，a和b分别表示回归截距和回归系数，Qeff为每个个体所有标签SNP的基因型效应的累加值，即Qeff＝ΣQTLadd+ΣQTLdomi,ΣQTLadd表示所有QTL的标签SNP的加性效应值累加值，ΣQTLdomi表示所有QTL的标签SNP的显性效应值累加值；利用每个组合的F1基因型计算的穗粒数累加效应Qeff和实际观察到每个组合的穗粒数表型，估计a和b的参数，建立目标群体和环境下杂交组合穗粒数的预测方程，通过所建立的预测方程预测各个目标粳稻亲本材料和粳稻测验系材料组合的杂种F1穗粒数；所述杂种F1穗粒数用于强优势杂交组合的预测和筛选；优选地，所述方法还包括确定大于所有预测组合表现分布的最高10％分位，优选最高5％分位的杂交组合为穗粒数强优势杂交组合的步骤。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于每个SNP加性效应计算公式为：QTLadd＝abs(PAA–(PAA+Paa)/2)，显性效应值计算公式为：QTLdomi＝FAa-(FAA+Faa)/2，其中测验系的基因型被定义为AA，非测验系的基因型被定义为aa，其中，PAA和Paa分别表示AA和aa基因型亲本穗粒数平均值，FAa、FAA和Faa分别表示AA、aa和Aa基因型杂种F1穗粒数平均值。


4.下列任一项的方法：
1)一种评估和预测粳稻亚种F1穗粒数或强优势杂交组合的方法，该方法包括利用通过权利要求1所述的方法获得的显著标签SNP鉴定供试粳稻亚种亲本自交系的基因型，然后通过权利要求2或...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪亮，谢建引，祝晓阳，王学强，张淑阳，张志方，李自超，李金杰，张战营，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11