一种镉低积累水稻的选育方法技术

本发明专利技术公开了一种镉低积累水稻的选育方法，采用现有的镉低积累水稻品种珞红3A或珞红4A作为供体，非镉低积累水稻品种为受体，进行杂交选育镉低积累水稻材料。本发明专利技术的选育方法，以现有的镉低积累水稻品种作为供体，非镉低积累水稻品种为受体，经过常规杂交、自交或回交等方法，在后代群体经过特异InDel分子标记筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的镉低积累水稻，最快可以在两代内选育得到镉低积累水稻材料，该方法简单高效，准确性高，周期短，成本较低，未采用人工转基因手段，有效缓解了当前水稻受镉污染问题。

【技术实现步骤摘要】
一种镉低积累水稻的选育方法
本专利技术属于作物遗传育种领域，涉及一种镉低积累水稻的选育方法。
技术介绍
重金属元素镉对植物和人类都具有高度的毒性，其半衰期长达几十年。土壤和水域中的镉主要通过食物链累积到人体内，在肾脏积累并在人体内不断富集。20世纪初在日本产生的“痛痛病”就是由于人体内镉富集所导致。由于镉半衰期长，即使低水平的长期摄入，也会对人体的呼吸系统和骨骼造成不可逆伤害，因此镉已经被世卫组织划为一级致癌物质。水稻作为我国最重要的粮食作物之一，其在整个生长期内都会受到非必需元素镉的影响，高浓度的镉污染不仅会影响水稻正常生长发育，而且会严重影响稻米品质，摄入镉含量超标的大米会对人体产生重大危害。2013年5月，广东发现大量产自湖南的含镉毒大米事件，一度引起轰动，该事件对湖南稻米产业造成了巨大影响。实际上，镉大米事件不仅只在湖南，据统计，我国1.35亿公顷的耕地中，有20％左右都受到了不同程度的镉污染。因此，如何降低镉对水稻的影响，培育镉低积累水稻品种是当前急需解决的重大课题。目前研究已经证实，OsNRAMP5蛋白是水稻根系吸收必需元素锰的主要通道，同时它也具有转运镉和铁的功能，其功能缺失突变体较正常水稻的籽粒镉含量降低了90％以上。目前已经有许多研究通过转基因手段对OsNRAMP5基因进行敲除，获得了产量以及品质不变，而镉含量大幅下降的水稻材料。但是，由于我国对转基因水稻的严格监管，导致这些材料不能在生产上快速利用。因此，发掘与利用OsNRAMP5基因的自然变异水稻材料，是解决当前水稻受镉污染问题的重要手段。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种镉低积累水稻的选育方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种镉低积累水稻的选育方法，采用现有的镉低积累水稻品种珞红3A或珞红4A作为供体，非镉低积累水稻品种为受体，进行杂交选育镉低积累水稻材料。我们筛选了自然存在的水稻材料近10000份，基本代表了所有的栽培稻资源，只有珞红3A或珞红4A由于OsNRAMP5缺失而表现低镉。现有的其他报道OsNRAMP5基因丧失功能都是通过基因编辑造成的，由于涉及转基因，不能商业化应用。然而珞红3A/4A是自然存在的因OsNRAMP5缺失而表现低镉的水稻材料，具有商业化应用前景。申请人前期通过对重测序水稻材料中OsNRAMP5基因编码区的变异分析，鉴定出OsNRAMP5基因在水稻品种珞红3A和珞红4A中完全缺失，从而导致两者镉含量极低。在此基础上进一步设计珞红3A和珞红4A中包含OsNRAMP5基因大片段缺失紧密连锁的特异分子标记，通过常规杂交和回交的方法，能够更高效、准确地选育镉低积累水稻新品种。珞红3A和珞红4A在包含OsNRAMP5基因区存在大片段缺失，该缺失对应参考基因组蜀恢498位置为第7号染色体第8899016-9307728位碱基(序列长度约408kb)，该缺失片段包含了整个OsNRAMP5基因(OsNRAMP5位置为第7号染色体第8934799-8942223位)。在珞红3A和珞红4A大片段缺失附近约6kb位置第8892597位碱基处，找到珞红3A和珞红4A与农艺性状优良的一些非镉低积累水稻品种存在一段15bp的插入/缺失差异TTTCGGATGCTACAA(如图1所示)，基于该片段差异，设计了与包含OsNRAMP5基因在内的大片段缺失紧密连锁的特异InDel分子标记。上述的选育方法，优选的，所述杂交选育镉低积累水稻材料的方法至少存在以下三种：第一种方法具体操作包括如下步骤：(1)将所述的供体和受体材料杂交，获得杂交F1代种子，F1代种子自交获得F2代种子；(2)利用分子标记法检测所述步骤(1)后得到的F2代群体，在F2代群体中筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株，即为镉低积累水稻材料。第二种方法具体操作包括如下步骤：(1)将所述的供体和受体材料杂交，获得杂交F1代种子，F1代种子和受体材料回交获得BC1F1代种子；(2)利用分子标记法检测所述步骤(1)后得到的BC1F1代群体，在BC1F1群体中筛选出存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株再进一步自交，得到的自交后代群体利用所述分子标记法进行检测，筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株，即为镉低积累水稻材料。第三种方法具体操作包括如下步骤：(1)将所述的供体和受体材料杂交，获得杂交F1代种子，F1代种子和受体材料回交获得BC1F1代种子；(2)利用分子标记法检测所述步骤(1)后得到的BC1F1代群体，在BC1F1群体中筛选出存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株再与受体材料回交，得到的回交后代利用所述分子标记法进行检测，从中选择存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株进一步自交，得到的自交后代群体利用所述分子标记法进行检测，筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株，即为镉低积累水稻材料。优选的，所述步骤(2)中，利用所述分子标记法检测的具体操作包括如下步骤：提取待测水稻样品基因组DNA，利用所述特异InDel分子标记对提取的水稻样品基因组DNA进行PCR扩增，取得到的PCR扩增产物进行电泳检测，读取其片段大小；若PCR扩增产物为一条单一的178bp标记片段，表示该水稻样品基因组存在纯合型OsNRAMP5基因缺失，则鉴定该水稻OsNRAMP5基因表现镉低积累性状；若PCR扩增产物为一条单一的163bp标记片段，表示该水稻样品基因组不存在OsNRAMP5基因缺失，则鉴定该水稻OsNRAMP5基因表现非镉低积累性状；若PCR扩增产物包含一条178bp标记片段和一条163bp标记片段，表示该水稻样品基因组存在杂合型OsNRAMP5基因缺失，则鉴定该水稻OsNRAMP5基因表现非镉低积累性状。更优选的，所述分子标记法所采用的特异InDel分子标记包括以下序列的正向引物F(名称为P5-C8F)和反向引物R(名称为P5-C8R)：正向引物F：5’-CAATCCAAGACCCGGCATGAT-3’(如SEQIDNO.1所示)；反向引物R：5’-GCGCCGCATAGGATTAGTTGA-3’(如SEQIDNO.2所示)。更优选的，所述178bp标记片段的碱基序列如SEQIDNO.3所示，所述163bp标记片段的碱基序列如SEQIDNO.4所示。更优选的，利用所述特异InDel分子标记对提取的水稻样品基因组DNA进行PCR扩增的具体操作包括如下步骤：将所述特异InDel分子标记稀释为10mM，配置PCR反应体系：20μLPCR反应体系包含50ng/μL基因组DNA2μL，5μM/mL前后引物各1μL，1.1×PCRMix16μL；PCR反应条件如下：95℃预变性4min；95℃20s，58℃20s，72℃20s，共35个循环；72℃延伸5min。上述的选育方法，优选的，所述非镉低积累水稻品种包括农艺性状优良的玉针香、湘晚籼13、雅恢2115、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镉低积累水稻的选育方法，其特征在于，采用现有的镉低积累水稻品种珞红3A或珞红4A作为供体，非镉低积累水稻品种为受体，进行杂交选育镉低积累水稻材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种镉低积累水稻的选育方法，其特征在于，采用现有的镉低积累水稻品种珞红3A或珞红4A作为供体，非镉低积累水稻品种为受体，进行杂交选育镉低积累水稻材料。


2.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述杂交选育镉低积累水稻材料的具体操作包括如下步骤：
(1)将所述的供体和受体材料杂交，获得杂交F1代种子，F1代种子自交获得F2代种子；
(2)利用分子标记法检测所述步骤(1)后得到的F2代群体，在F2代群体中筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株，即为镉低积累水稻材料。


3.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述杂交选育镉低积累水稻材料的具体操作包括如下步骤：
(1)将所述的供体和受体材料杂交，获得杂交F1代种子，F1代种子和受体材料回交获得BC1F1代种子；
(2)利用分子标记法检测所述步骤(1)后得到的BC1F1代群体，在BC1F1群体中筛选出存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株再进一步自交，得到的自交后代群体利用所述分子标记法进行检测，筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株，即为镉低积累水稻材料。


4.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述杂交选育镉低积累水稻材料的具体操作包括如下步骤：
(1)将所述的供体和受体材料杂交，获得杂交F1代种子，F1代种子和受体材料回交获得BC1F1代种子；
(2)利用分子标记法检测所述步骤(1)后得到的BC1F1代群体，在BC1F1群体中筛选出存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株再与受体材料回交，得到的回交后代利用所述分子标记法进行检测，从中选择存在杂合型OsNRAMP5基因缺失的植株进一步自交，得到的自交后代群体利用所述分子标记法进行检测，筛选出存在纯合型OsNRAMP5基因缺失的植株，即为镉低积累水稻材料。


5.根据权利要求2-4中任一项所述的选育方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕启明，袁定阳，唐丽，孙志忠，黄志远，何强，
申请(专利权)人：湖南杂交水稻研究中心，
类型：发明
国别省市：湖南;43