基于红麻线粒体基因非编码区的CMS分子标签及其引物对与应用制造技术

本发明专利技术属于生物技术领域，涉及红麻育种，特别是指基于红麻线粒体基因非编码区的CMS分子标签及其引物对与应用。所述CMS分子标签基于线粒体基因

【技术实现步骤摘要】
基于红麻线粒体基因非编码区的CMS分子标签及其引物对与应用
本专利技术属于生物
，涉及红麻育种，特别是指基于红麻线粒体基因非编码区的CMS分子标签及其引物对与应用。
技术介绍
细胞质雄性不育（CMS）是红麻杂交育种的主要手段之一。但由于红麻细胞质类型单一，容易造成某一病害生理小种大面积发生的潜在风险，另一方面，杂交种的优势和抗性表现存在明显的细胞质效应，因此，创造出多种不育细胞质种质是实现红麻杂种优势持续利用亟需解决的关键问题。分子标记辅助育种是加快红麻细胞质雄性不育系选育的重要手段。广西大学周瑞阳教授的创新团队于2001年3月在海南冬繁的红麻野生种UG93中发现了1株雄性不育株，以此为细胞质供体，已选育出7个红麻CMS系，组配出了4个红优系列三系杂交种，我国红麻杂种优势的利用居国际领先水平。研究发现，红麻UG93群体中大部分可育株系可以保持UG93雄性不育株的CMS特性，以此可育株系为细胞核供体，已选育出了UG93A及其保持系UG93B（UG93中具有保持CMS特性的可育株系）。由于二者源于同一品种群体，推测UG93A是UG93B的CMS突变型，UG93B是其野生型。因其为细胞质近等基因系，为研究红麻CMS的分子机理提供了及有价值的研究材料。专利技术人继续对红麻细胞质雄性不育系UG93A和保持系UG93B的线粒体基因组进行研究，首次在cob基因上游的非编码区发现不育系与保持系的序列差异。
技术实现思路
本专利技术基于红麻细胞质雄性不育系与保持系线粒体基因组的差异开发了基于红麻线粒体基因非编码区的CMS分子标签及其引物对与应用，该标签操作简单，能够快速准确地鉴别红麻雄性不育胞质，对红麻细胞质雄性不育系的选育具有重要应用价值。本专利技术的技术方案是这样实现的：基于红麻线粒体基因非编码区的CMS分子标签，所述CMS分子标签基于线粒体基因cob上游非编码区535bp和995bp处分别有1bp和101bp的缺失，命名为HMBQ102。所述引物对为HMBQ102F序列为5'aggggtcatcctgggttactg3'、HMBQ102R序列为5'tcgtcgcttacatggattaccac3'。上述的CMS分子标签在选育红麻细胞质雄性不育系选育中的应用。根据待测样本的线粒体基因cob上游非编码区535bp和995bp处是否分别存在1bp和101bp的缺失，进而鉴别是否为红麻雄性不育胞质。若待测样本的线粒体基因cob上游非编码区535bp和995bp处分别存在1bp和101bp的缺失，则为红麻雄性不育胞质；若待测样本的线粒体基因cob上游非编码区535bp和995bp处不存在1bp和101bp的缺失，则为红麻可育胞质。上述的CMS分子标签引物对在选育红麻细胞质雄性不育系育种中的应用。所述CMS分子标签引物在红麻细胞质雄性不育系中扩增的条带大小为980bp，在红麻保持系中扩增的条带大小为1082bp，通过扩增条带的大小不同来选育红麻细胞质雄性不育系。本专利技术具有以下有益效果：1、植物线粒体基因组复杂多变，其基因组大小范围可从油菜的208kb(Kuboetal.,2000)到圆锥麦瓶草的11.3Mb(Sloanetal.,2012)，但是线粒体基因的编码区序列非常保守，而非编码区序列则复杂多变(Liaoetal.,2018)，因此线粒体基因组非编码序列重排是导致植物线粒体基因组复杂多变的主要原因(Alversonetal.,2011)。本专利技术中，在红麻细胞质雄性不育系UG93A中线粒体基因cob上游非编码区535bp和995bp处分别存在1bp和101bp的缺失，而保持系UG93B并不存在这一序列缺失特征，进一步对不同种类型的不育系和保持系进行PCR检测，发现该分子特征能够在不同类型的红麻不育系和保持系中稳定遗传，说明该分子标签具有稳定鉴别红麻雄性不育胞质和可育胞质的特征。并且该特征不会随着红麻不同胞质类型线粒体基因组的结构变化而发生改变，进一步说明该分子标签与红麻雄性不育密切相关。本专利技术对红麻不同胞质类型雄性不育系的选育和杂种优势利用具有重要的指导意义。2、现有的红麻CMS分子标签都是基于红麻线粒体基因编码区及其3’侧翼序列在红麻不育系和保持系中存在差异而开发的，而并未见与红麻线粒体基因组非编码区相关的分子标签的报道；并且由于植物线粒体基因区序列在进化过程中十分保守，这些基因区的差异随着由于线粒体进化而被保留。本专利技术基于红麻细胞质雄性不育系UG93A中线粒体基因cob上游非编码区535bp和995bp处分别存在1bp和101bp的缺失，而保持系UG93B并不存在这一序列缺失特征，基于此开发了用于鉴别红麻雄性不育胞质的分子标签HMBQ102。本专利技术的主要优势在于，第一：本专利技术首次报道了基于红麻基因cob上游非编码在红麻不育系和保持存在序列差异而开发的用于特异鉴别红麻雄性不育胞质和可育胞质的分子标签HMBQ102；第二：在红麻田间育种实践过程中，不育系群体中经常会出现个别可育突变单株（如本专利技术中所使用的材料UG93AR1和UG93AR2），而保持系群体中则会出现不育突变单株（如本专利技术中所使用的材料UG93BS1和UG93BS2），这种突变单株的细胞质如何变化，基于不育系和保持系线粒体基因组差异而开发的分子标记检测使这一问题迎刃而解。本专利技术基于红麻分子标签HMBQ102分别检测了不育系和保持系群体中的四个突变单株UG93AR1、UG93AR2、UG93BS1和UG93BS2，结果显示UG93AR1和UG93AR2具有不育胞质特征（图3a，泳道11和12），表明该这两个单株的核基因组中含育性恢复基因，而UG93BS1和UG93BS2也具有不育胞质特征（图3a，泳道5和6），表明该细胞质线粒体基因发生重组。由于UG93A、UG93AR、UG93B和UG93BS均来源于同一群体，是细胞质核细胞核水平的近等基因系，为研究红麻雄性不育核质互作提供了理想的材料。而HMBQ102分子标签的应用为红麻AR和BS突变株的胞质鉴定提供了分子依据。第三：非编码区是植物线粒体基因组的重组活跃区域，该分子标签能在不同类型的红麻不育系和保持系中稳定遗传，不会随着红麻不同胞质类型线粒体基因组的结构变化而发生改变，说明该分子标签与红麻雄性不育密切相关。3、本申请主要进步之处有：（1）操作简洁方便：本申请通过简单的PCR反应便能鉴别红麻雄性不育胞质可育胞质，比起某些分子标签必须通过酶切后，通过凝胶的方法才能鉴定出不育胞质和可育胞质的方法而言操作更加简单易行；并且在PCR反应体系的配制过程中，本专利技术采用2×TaqMix试剂（包含PCRbuffer，Mg2+、酶类试剂盒loadingbuffer等试剂）替代传统的PCRbuffer，Mg2+和酶类等试剂单独加入混合反应体系的步骤，省去了Mg2+优化步骤和凝胶电泳上样过程中必须先加loadingbuffer等步骤程序，使操作更加简单方便。（2）过程简化：本申请通过琼脂糖凝胶电泳方式鉴别红麻雄性不育胞质和可育胞质，其结果清晰明了，鉴定结果稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 基于红麻线粒体基因非编码区的CMS分子标签，其特征在于，所述CMS分子标签基于线粒体基因

【技术特征摘要】
1.基于红麻线粒体基因非编码区的CMS分子标签，其特征在于，所述CMS分子标签基于线粒体基因cob上游非编码区535bp和995bp处分别有1bp和101bp的缺失，命名为HMBQ102。


2.权利要求1所述的基于红麻线粒体基因非编码区的CMS分子标签引物对，其特征在于：所述引物对为HMBQ102F序列为5'aggggtcatcctgggttactg3'、HMBQ102R序列为5'tcgtcgcttacatggattaccac3'。


3.权利要求1所述的CMS分子标签在选育红麻细胞质雄性不育系育种中的应用。


4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：根据待测样本的线粒体基因cob上游非编码区535bp和995bp处是否分别存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小芳，侯文焕，唐兴富，赵艳红，
申请(专利权)人：广西壮族自治区农业科学院，
类型：发明
国别省市：广西;45