检测水稻粒型基因GS3和GW5特异分子标记的引物组及其应用制造技术

本发明专利技术公开了检测水稻粒型基因GS3和GW5特异分子标记的引物组及其应用，所述包括GS3

【技术实现步骤摘要】
检测水稻粒型基因GS3和GW5特异分子标记的引物组及其应用


[0001]本专利技术属于分子育种
，具体涉及一种用于检测水稻粒型基因GS3和GW5特异分子标记的引物组及其应用。

技术介绍

[0002]水稻粒型是水稻重要的外观品质性状，包括籽粒长度、宽度、厚度以及长宽比，它会直接决定籽粒的重量，从而对水稻产量也具有重要作用。水稻粒型是一个复杂的遗传性状，是受多基因控制的数量性状，截至目前为止，已经有超过400个粒型相关的QTL被检测到(Huang et al.2013)，学者通过不同的方式进行了粒型QTL的定位与克隆，包括GS3、GW5、GW2、GS5、qGL3、GW8、GS2、GL7、GLW7等(Fan et al.,2006；Weng et al.,2008；Liu et al.2017；Song et al.,2007；Li et al.,2011；Qi et al.,2012；Wang et al.,2012；Hu et al.2015；Duan et al.2015；Wang et al.,2015；Si et al.,2015)。GS3是水稻中第一个被图位克隆的粒型基因，它会显著的影响粒长和千粒重并会微弱的影响粒宽和粒厚，GS3第2外显子中C>A的突变，导致编码半胱氨酸的密码子TGC突变成终止密码子TGA，造成蛋白翻译提前终止，从而使得类PEBP结构域残缺并缺少其他3个功能域，形成无功能的GS3蛋白，这表明GS3编码的蛋白对粒重起负调控作用(Fan et al.,2006)。GW5是水稻中影响粒宽的主效基因，精细定位于含有1212
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bp缺失的21
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kb基因组区域，在1212bp缺失下游约5kb的区域，有一个编码钙调素结合蛋白的基因，即GW5。存在于宽粒品种的1212bp缺失通过调控GW5的表达量进而调控粒宽大小。利用CRISPR技术将GW5基因敲除，可以增加其它不含1212bp缺失的水稻品种籽粒的粒宽和粒重，达到增产的效果(Liu et al.2017)。故GW5主要是通过表达水平而不是其编码序列变化来影响粒宽。
[0003]单倍型育种主要研究单倍型的鉴定及其在育种工作中的应用，多项研究表明关联分析方法是挖掘优异单倍型的有效方法(Abbai et al.2019；Sinha et al.2020)。因此，利用关联分析方法挖掘特定性状的优势单倍型，并结合分子育种方法将鉴定得到的优异单倍型应用于育种工作中，可有效提高育种进程。Abbai等利用候选基因关联分析从120个与水稻产量和品质相关的基因中筛选出21个基因，而后对选定基因进行单倍型分析，并且将各基因的优势单倍型进行组合，报道了影响目标性状的最佳单倍型组合(Abbai et al.2019)。Mishra等将HTK基因家族的8个基因进行单倍型分析，首次发现印度野生稻中HKT1；5基因的两个单倍型H5和H1以及HKT2；3与高耐盐显著相关(Mishra et al.2016)。Zeng等通过分析了特青、9311及日本晴三个水稻品种中，与产量、蒸煮食味品质及外观品质相关基因的遗传多样性，并进行了合理的分子设计，通过杂交和回交等技术将多个优势等位基因进行聚合，利用5年多时间成功培育产量及品质均优于亲本的新品种(Zeng et al.2017)。
[0004]PARMS(Penta
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primer amplification refractory mutation system，五引物扩增受阻突变体系)是一种结合了一对通用荧光引物、一对SNP等位基因特异引物以及一条反向共用引物的SNP PCR分析技术。可快速简单地进行SNP等位基因的基因型检测。该体系带
有2个不同的通用接头引物序列的Allele 1和Allele 2特异扩增引物在DNA复性后与对应的SNPDNA模板结合，PARMS PCR酶和Buffer系统能保证严格的等位基因特异扩增，配合Locus特异扩增引物，经过头2轮PCR后，形成了带有通用接头序列的PCR扩增产物。此时带有报告荧光以及荧光猝灭基团的通用探针(无扩增时因FRET效应而无荧光信号)，可以以带有通用接头序列的PCR扩增产物作为模板进行PCR扩增，一旦扩增成功，荧光探针上的荧光猝灭基团与报告基团解离，FRET效应消失，此时进行荧光扫描，即可检测到对应的荧光信号，因而可以得知对应的等位基因是否存在。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术基于引物扩增受阻突变技术开发了检测水稻粒型基因GS3和GW5单倍型特异分子标记的引物对，解决了利用传统技术无法判断水稻含有粒型基因GS3和GW5优势单倍型的问题，可以用于快速分辨育种材料中GS3和GW5的单倍型，从而选择GS3和GW5基因的优势单倍型及优势单倍型组合，实现对水稻粒型相关性状的快速精准选择。
[0006]本专利技术的技术方案具体如下：
[0007]本专利技术提供了一种用于检测水稻粒型基因GS3和GW5特异性分子标记的引物组，包括GS3
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1673引物对、GW5
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5364引物对和GW5
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5366引物对；其中，所述GS3
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1673引物对的序列如SEQ ID NO:1
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3所示，所述GW5
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5364引物对的序列如SEQ ID NO:4
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6所示，所述GW5
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5366引物对的序列如SEQ ID NO:7
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9所示。
[0008]本专利技术还提供了一种包含上述引物组的检测试剂盒。
[0009]上述引物组或上述检测试剂盒可用于鉴定筛选长粒、宽粒、大长宽比和高千粒重的优势单倍型组合。
[0010]具体地，在上述应用中，其鉴定方法具体为：以待检测水稻基因组DNA为模板，采用3组引物对分别进行PCR扩增，用酶标仪对3组PCR产物的荧光信号进行读取以分辨不同的碱基，从而鉴定待检测的水稻材料中是否含有所述优势单倍型组合。
[0011]具体地，在上述应用中，优势单倍型组合为CH1、CH2、CH3和CH4中的一种，CH1为GS3
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H1单倍型和GW5
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H1单倍型的组合，CH2为GS3
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H1单倍型和GW5
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H2单倍型的组合，CH3为GS3
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H2单倍型和GW5
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H1单倍型的组合，CH4为GS3
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H2单倍型和GW5
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H2单倍型的组合，优势单倍型组合优选为CH1。
[0012]其中，GS3
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H1单倍型、GS3
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H2单倍型、GW5
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H1单倍型、GS5
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H2单倍型的具体情况如下表所示：
[0013][0014][0015]上述引物组或上述检测试剂盒还可以用于水稻辅助育种，具体为：对水稻样品进行检测，选择本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测水稻粒型基因GS3和GW5特异分子标记的引物组，其特征在于，包括GS3
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1673引物对、GW5
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5364引物对和GW5
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5366引物对，其中，所述GS3
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1673引物对的序列如SEQ ID NO:1
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3所示，所述GW5
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5364引物对的序列如SEQ ID NO:4
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6所示，所述GW5
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5366引物对的序列如SEQ ID NO:7
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9所示。2.一种包含权利要求1所述引物组的检测试剂盒。3.如权利要求1所述的引物组或如权利要求2所述的检测试剂盒在鉴定筛选长粒、宽粒、大长宽比和高千粒重的优势单倍型组合中的应用。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，以待检测水稻基因组DNA为模板，采用权利要求1所述的3组引物对分别进行PCR扩增，用酶标仪对3组PCR产物的荧光信号进行读取以分辨不同的等位变异，从而鉴定待检测的水稻材料中是否含有所述优势单倍型组合。5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述优势单倍型组合为CH1、CH2...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱东峰，刘刚，卢钰霞，吴艳，焦亚茹，王廷宝，杨金松，焦春海，张再君，
申请(专利权)人：湖北省农业科学院粮食作物研究所，
类型：发明
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