水稻芒长基因gna1的分子标记及其鉴定方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种水稻芒长基因

【技术实现步骤摘要】
水稻芒长基因gna1的分子标记及其鉴定方法和应用
本专利技术涉及分子生物学领域，特别是一个水稻芒长基因gna1的分子标记及其鉴定方法和应用。
技术介绍
水稻是最重要的粮食作物之一，全球约有60%的人口以水稻为主食，因此增加水稻产量对世界、尤其对我国的粮食安全至关重要。亚洲栽培稻（OryzasativaL）由普通野生稻（Oryzarufipogon）驯化而来，在驯化的过程中，亚洲栽培稻产生了诸多性状的改变，例如种子变大变多和芒表型的缺失等，这些性状的改变能提高水稻产量、方便谷粒的收获、储藏和加工（Mietal.,2020;Purugganan.,2019;Zhengetal.,2019;Ndjiondjopetal.,2019。因此，水稻驯化性状相关基因的定位克隆和优异等位变异的挖掘，对于水稻产量性状的遗传改良具有重要意义。芒是着生于水稻颖花或内外稃顶端的针状结构，是一个由多基因控制的驯化性状。虽然目前已有多个与驯化性状相关的水稻芒发育QTLs相继被定位（肖珂等，2008；王军等，2013；姚国新等，2010；林静等,2010)，但只有7个芒发育基因及其等位基因被图位克隆，包括An-1(Awn-1)、LABA1(LongAndBarbedAwn1)/An-2(Awn-2)/AWN-2、RAE2(RegulatorofAwnElongation2)/GAD1(Grainnumber,grainlength,andAwnDevelopment1)/An-3(Awn-3)/GLA(GrainLengthandAwndevelopment)(Luoetal.,2013;Guetal.,2015;Huaetal.,2015;韦敏益等.,2016;Bessho-Ueharaetal.,2016;Jinetal.,2016;Liuetal.,2017;Zhangetal.,2019)。研究表明这些芒发育相关基因具有明显的表型多效性，它们不仅调控芒的发育，还与水稻的穗粒数、粒长等产量性状紧密相关。例如an-1促进了穗粒数和产量的增加(Luoetal.,2013)。与此类似，an-2促进了穗粒数和单株分蘖数增加，因而提高了水稻的产量(Huaetal.,2015)；gad1不仅能促进穗粒数增加，同时使粒长变短，最终提高了水稻产量(Jinetal.,2016)；GLAVGL增加了水稻的粒长，从而提高了水稻的产量(Zhangetal.,2019)。这些发现表明，选择表型多效性的目标基因很可能是水稻驯化过程中的一个有效策略。由于这些水稻芒发育相关基因在产量方面有显著的影响，因此在漫长的驯化进程中，它们受到明显的人工选择，导致现有的栽培稻品种大部分都包含有功能缺失的芒发育相关基因(Luoetal.,2013;Guetal.,2015;Huaetal.,2015;Jinetal.,2016)。
技术实现思路
本专利技术提供了一种水稻芒长基因gna1的分子标记及其鉴定方法和应用，通过检测水稻芒长基因gna1分子标记，可以鉴定水稻的芒长和穗粒数等农艺性状。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种水稻芒长基因gna1的分子标记，所述分子标记分别是P1、P2、P3、P4或P5，其对应的引物分别是：P1：上游引物：5'—AGACGAAAGATCAAACGC—3'；下游引物：5'—TGGTGTAGGACGAGAAGC—3'；P2：上游引物：5'—GTCTTTTCTTCTCCAACTT—3'；下游引物：5'—GCTACACCACCACTTCAT—3'；P3：上游引物：5'—GTGGACGACGAGGTATGCG—3'；下游引物：5'—CCAAGCAACAGTAGCCAGCA—3'；P4：上游引物：5'—GGATGTGAGTGTGGTGTT—3'；下游引物：5'—ATAATGGAAGTATTCAAAATGT—3'；P5：上游引物：5'—TGTGCGATACTGCTCAAGTT—3'；下游引物：5'—GGAAGTAGGTTGAGAGGTTA—3'。以上所述的水稻芒长基因gna1的分子标记的获取方法，包括以下步骤：将一个长芒普通野生稻DP30与短芒籼稻品种9311杂交，获得BC1F1，再连续回交4代获得BC5F1，最后自交后获得BC5F2分离群体，选择F2群体中隐性的短芒单株用于短芒基因gna1的连锁分析和初步定位，获得以上所述的水稻芒长基因gna1分子标记。本专利技术还提供了以上所述的水稻芒长基因gna1分子标记在水稻短芒基因gna1的定位与克隆中的应用。本专利技术还提供了以上所述的水稻芒长基因gna1分子标记在选育和改良水稻品种中的应用。以上所述的水稻芒长基因gna1分子标记的鉴定方法，包括以下步骤：以待鉴定水稻材料全基因组DNA为模板，利用分子标记P1、P2、P3、P4和P5对应引物中的一对或多对进行PCR扩增，对扩增产物进行检测：（1）采用分子标记P1引物进行扩增，若扩增出161bp的扩增片段，则表明有水稻短/无芒基因gna1的存在；（2）采用分子标记P2引物进行扩增，若扩增出117bp的扩增片段，则表明有水稻短/无芒基因gna1的存在；（3）采用分子标记P3引物进行扩增，若扩增出123bp的扩增片段，则表明有水稻短/无芒基因gna1的存在；（4）采用分子标记P4引物进行扩增，若扩增出94bp的扩增片段，则表明有水稻短/无芒基因gna1的存在；（5）采用分子标记P5引物进行扩增，若扩增出57bp或77bp的扩增片段，则表明有水稻短/无芒基因gna1的存在。进一步的，所述PCR的反应体系如下：引物(4pmol/μL)2.5μLdNTP(2.5mmol/L)2.0μLDNA模板(25ng/μL)1.0μLTaqDNA聚合酶(5U/μL)0.2μL10×PCR缓冲液1.0μLddH2O3.3μL。更进一步的，PCR反应条件：94℃变性5min，94℃30s，56℃30s，72℃60s，扩增35个循环，最后72℃终延伸10min。更进一步的，DNA扩增产物经聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，并通过银染显色记录扩增的DNA条带。本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术定位了一个水稻芒长基因gna1，该基因具有明显的表型多效性，不仅使得芒长变短和芒着生率降低，还提高了每穗粒数和单株产量。gna1的分子标记的获得，不仅能够加快gna1的克隆和功能研究，还能促进该基因优异等位变异的挖掘及其在水稻产量性状遗传改良上的应用，提高育种效率。（2）本专利技术发现了一种水稻短芒基因gna1的分子标记，该分子标记为一单核隐性基因标记，利用该分子标记可以鉴定水稻的芒长和穗粒数等农艺性.（3）通过加快水稻长芒基gna1的克隆，能进一步深化对水稻短芒基因gna1功能以及水稻驯化机制的理解。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水稻芒长基因

【技术特征摘要】
1.一种水稻芒长基因gna1的分子标记，其特征在于，所述分子标记分别是P1、P2、P3、P4或P5，其对应的引物分别是：
P1：
上游引物：5'—AGACGAAAGATCAAACGC—3'；
下游引物：5'—TGGTGTAGGACGAGAAGC—3'；
P2：
上游引物：5'—GTCTTTTCTTCTCCAACTT—3'；
下游引物：5'—GCTACACCACCACTTCAT—3'；
P3：
上游引物：5'—GTGGACGACGAGGTATGCG—3'；
下游引物：5'—CCAAGCAACAGTAGCCAGCA—3'；
P4：
上游引物：5'—GGATGTGAGTGTGGTGTT—3'；
下游引物：5'—ATAATGGAAGTATTCAAAATGT—3'；
P5：
上游引物：5'—TGTGCGATACTGCTCAAGTT—3'；
下游引物：5'—GGAAGTAGGTTGAGAGGTTA—3'。


2.权利要求1所述的水稻芒长基因gna1的分子标记的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
将一个长芒普通野生稻DP30与短芒籼稻品种9311杂交，获得BC1F1，再连续回交4代获得BC5F1，最后自交后获得BC5F2分离群体，选择F2群体中隐性的短芒单株用于短芒基因gna1的连锁分析和初步定位，获得以上所述的水稻芒长基因gna1分子标记。


3.权利要求1所述的水稻芒长基因gna1分子标记在水稻短芒基因gna1的定位与克隆中的应用。


4.权利要求1所述的水稻芒长基因gna1分子标记在选育和改良水稻品种中的应用。


5.权利要求1所述的水稻芒长基因gna1分子标...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃宝祥，李容柏，沈威，徐一博，周海宇，刘芳，罗继景，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45