一个玉米中胚轴长的constitutiveQTL及其分子标记与应用制造技术

本发明专利技术属于分子生物学领域，具体涉及一个调控玉米中胚轴长的constitutive QTL，命名为cQMES4，及其分子标记与应用。此cQMES4的分子标记，由umc1869和umc1775两对SSR分子标记引物组成。本发明专利技术的SSR分子标记进行辅助选择具有长中胚轴特性的耐深播玉米材料时，只需要检测SSR分子标记的特征条带即可预测玉米材料的耐深播性强弱，其鉴定方法易于操作，简单可行，选择效率高，在玉米耐深播育种领域应用潜力巨大，进而保障了旱区玉米生产安全。进而保障了旱区玉米生产安全。进而保障了旱区玉米生产安全。

【技术实现步骤摘要】
一个玉米中胚轴长的constitutive QTL及其分子标记与应用


[0001]本专利技术属于玉米分子遗传育种领域，具体涉及一个玉米中胚轴长的constitutive QTL (cQTL)，即cQMES4及其分子标记与应用。

技术介绍

[0002]玉米播种时由于土壤含水量和降水量低，导致玉米播种后种子不能及时吸收土壤水分萌发出苗，出苗时间明显延长，出苗率显著降低，甚至出现粉种，苗期缺苗断垄现象严重，最终玉米严重减产。在长期农业实践中，位于墨西哥西部及美国西南部旱区的印第安人广泛种植了播深可达30cm“P1213733(Komona)”玉米品种(Zhao等,2021)，我国西北旱区也推广种植了播深可达26cm的“40107”玉米品种(赵小强和钟源,2021)，这些耐深播玉米品种在干旱及半干旱地区深播后具有出苗率表高，植株长势良好，抗旱性强及丰产性高等诸多优点，有效保障了旱区玉米生产安全。
[0003]不同作物的耐深播性是由不同组织器官伸长决定的。如小麦(Triticum aestivum L.)和大麦(Hordeum vulgare L.)主要通过伸长胚芽鞘(coleotiple)和第一叶鞘(first internode)实现种子深播出苗的(Takahashi等,2001；Mohan等,2013)，而玉米(Zea mays L.)和水稻(Oryza sativaL.)主要是借助中胚轴(mesocotyl)显著伸长决定其耐深播性的(Zhao等,2021；Lee等,2012)。此外，不同作物的耐深播性是一个极其复杂的数量遗传特性，受多个微效基因及与环境互作的共同调控(Zhang等,2012)。由于受作图群体遗传背景、大小与类型、高通量测序技术与分子标记及分子标记密度等的限制，目前在这些作物上定位到的贡献率高且具有育种应用价值耐深播性状constitutive QTL(cQTL)位点十分有限，其限制了作物耐深播抗旱分子标记辅助选择(marker assisted selection,MAS)育种的发展与应用，进而明显延长了优良耐深播抗旱新品种的培育周期。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一个采用常规QTL定位及极端混池分析(bulked
‑
segregation analysis, BSA)技术，并结合分子生物信息学方法，挖掘出在多个播深环境下不同遗传背景群体中调控玉米耐深播性状，特别是调控玉米中胚轴长的cQMES4及其SSR分子标记。进而本专利技术提供了一种辅助选择具有长中胚轴特性优良耐深播玉米的方法。此外，本专利技术还提供了一种调控中胚轴长cQMES4的分子标记在玉米耐深播育种中的应用。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]1、玉米中胚轴长cQMES4的SSR分子标记引物，包括umc1869和umc1775两对SSR 分子标记引物，SSR分子标记引物序列如下：
[0007]如序列表SEQ ID NO：1和SEQ ID NO：2所示，所述SSR分子标记引物umc1869的序列为：
[0008]Forward:5
’‑
CGAGCGCTCTAGACACGATTTT
‑3’
；
[0009]Reverse:5
’‑
GAACTGGAGGAGCGAGCATGTAT
‑3’
；
[0010]如序列表SEQ ID NO：3和SEQ ID NO：4所示，所述SSR分子标记引物umc1775的序列为：
[0011]Forward:5
’‑
GGAACTCCGTCAAAATCCCATC
‑3’
；
[0012]Reverse:5
’‑
GAGGACAACGCTGCTATTCTCG
‑3’
；
[0013]上述玉米中胚轴长cQMES4的SSR分子标记在不同播深环境下调控玉米中胚轴长。
[0014]2.玉米中胚轴长cQMES4的SSR分子标记在玉米耐深播育种中的应用，辅助选择具有长中胚轴特性的耐深播玉米材料应用于玉米耐深播育种中；能被引物umc1869和umc1775进行 PCR扩增；并得到长度为232bp和249bp的扩增产物，则待测玉米为具有长中胚轴特性的耐深播玉米品种或品系。
[0015]3.一种辅助选择具有长中胚轴特性的耐深播玉米材料的方法，步骤如下：提取待测玉米材料的基因组DNA；用SSR分子标记引物umc1869和umc1775进行PCR扩增；当得到长度为232bp和249bp的扩增产物，则待测玉米为具有长中胚轴特性的耐深播玉米。
[0016]4.一种获得玉米中胚轴长cQTL的分子标记的方法，具体详细步骤如下：(1)F
2:3
群体玉米中胚轴长QTL定位；(2)BSA混池玉米中胚轴长BSA
‑
Seq分析；(3)玉米耐深播性状QTL 信息搜集与整理；(4)结合多种方法玉米中胚轴长cQTL定位；(5)玉米中胚轴长cQTL区间候选基因筛选。
[0017]本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用常规QTL定位和BSA技术，并结合分子生物信息学方法，挖掘出了1个在多种播深环境下多个遗传背景群体中调控玉米耐深播性状，特别是调控玉米中胚轴长的cQMES4，其位于第4染色体Bin 4.06
‑
4.07区间的160984132bp～ 176222964bp处，且此cQMES4的表型贡献率高(累计贡献率为554.58％)。进一步分析表明，用此cQMES4区间内的umc1869和umc1775两对SSR分子标记引物对待测玉米材料进行PCR 扩增，能快速、客观、准确地预测待测玉米的中胚轴长。
[0018]通过本专利技术公布的SSR分子标记进行分子标记辅助选择具有长中胚轴特性的玉米材料时，只需检测相应SSR分子标记的特征扩增条带，即可预测玉米材料的中胚轴长，此鉴定方法易于操作、简单可行、选择效率高。可快速鉴选出具有长中胚轴特性的耐深播玉米单株，淘汰其它单株，选择目标明确，且不受环境影响，有效提高候选玉米的育种利用价值。其育种应用潜力巨大。
附图说明
[0019]图1在3cm、15cm和20cm播深处理下亲本K12和W64A及其F1杂交种和F
2:3
分离群体的中胚轴长表型分析；
[0020]其中不同小写字母代表同一玉米材料在不同播深处理间P<0.05水平差异显著；
[0021]图2与3cm正常播深处理相比，15cm和20cm深播胁迫处理下不同玉米材料中胚轴长的平均变化率分析；
[0022]其中MRC代表中胚轴长的平均变化率，F为ANOVA分析时的F
‑
值，**代表ANOVA 分析时P<0.01水平差异显著；
[0023]图3F2分离群体遗传图谱绘制及采用复合区间作图法(CIM)单环境下玉米F
2:3
分离群体中胚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.玉米中胚轴长cQMES4的SSR分子标记引物在玉米耐深播育种中的应用，其特征在于所述SSR分子标记引物包括umc1869和umc1775；umc1869如序列表SEQ ID NO：1和SEQ ID NO：2所示，umc1775如序列表SEQ ID NO：3和SEQ ID NO：4所示；采用umc1869和umc1775进行PCR扩增，并得到长度为232bp和249bp的扩增产物，则待测玉米为具有长中胚轴特性的耐深播玉米品种或品系。2.玉米中胚轴长cQMES4的SSR分子标记引物，其特征在于所述SSR分子标记引物包括umc1869和umc1775；umc1869如序列表SEQ ID NO：1和SEQ ID NO：2所示，umc1775如序列表SEQ ID NO：3和SEQ ID NO：4所示。3.玉米中胚轴长cQMES4的SSR分子标记，其特征在于所述cQMES4的SSR分子标记产...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小强，
申请(专利权)人：甘肃农业大学，
类型：发明
国别省市：