大麦籽粒黑色性状HvBlp基因及其相关分子标记及应用制造技术

本发明专利技术属于生物学及遗传育种技术领域，公开了大麦籽粒黑色性状HvBlp基因及其相关分子标记及应用，所述的大麦HvBlp基因的核苷酸序列为SEQ ID NO:1所示，其编码蛋白为SEQ ID NO:2所示。在灌浆初期利用BSMV

【技术实现步骤摘要】
大麦籽粒黑色性状HvBlp基因及其相关分子标记及应用


[0001]本专利技术涉及分子生物学及遗传育种
，具体涉及大麦籽粒黑色性状HvBlp基因及其相关分子标记及应用。

技术介绍

[0002]黑色素是一种复杂的聚合色素，在自然界中广泛存在，包括人类、动物、植物和微生物。植物黑色素已被证明具有抗氧化、抗菌、抗癌、消炎、免疫调节和抗衰老等生物活性。比如，红茶黑色素具有护肝作用(Sava et al.,2003)。芝麻黑色素可运用于癌症临床治疗(Chu et a l.,2016)。Al
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Obeed等人研究表明黑种草种子黑色素可通过改变氧化还原平衡和调节MAP K信号通路来抑制结直肠癌细胞增殖(Al
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Obeed et al.,2020)。El
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Obeid等人研究表明黑草籽黑色素能够调节细胞生长因子的表达，具有免疫调节活性，这可能有助于未来与细胞因子生产失衡和癌症相关疾病的治疗(El
‑
Obeid et al.,2006)。此外，荞麦壳中获得的黑色素被成功的用做食品补充剂，提高食物营养价值和抗氧化活性(Korpacheva et al.,2021)。
[0003]大麦作为一种重要的药食同源的杂粮作物，籽粒富含膳食纤维和β
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葡聚糖等生物活性成分。黑色大麦的形成是由于黑色素在大麦种皮和外壳中积累导致(Shoeva et al.,2020)。黑色大麦不仅具有普通大麦的各种优点，而且含有更为丰富的多酚类物质，具有更强的超氧自由基、羟基自由基和2,2
‑
二苯基
‑1‑
苦基肼自由基清除能力、铁还原抗氧化能力和中等的金属离子螯合能力，可作为一种天然抗氧化剂。因此，了解大麦籽粒黑色素形成机制和提高黑色素在大麦籽粒中的含量对提高谷物营养价值和保障国民营养健康具有重要意义。
[0004]在前期的研究中，有报道大麦黑色籽粒性状受到一个名为HvBlp基因控制，被定位于大麦1号染色体上一个0.807Mb的物理区间内，预测该区域至少有21个候选基因。但由于该区段较长，区段序列不同品种间差异较小且区段紧密连锁，发生重组交换概率较小，进一步定位工作难度高，截至申请日前，Blp还未被克隆和报道。
[0005]在本专利技术中，申请人通过进一步扩大遗传群体数量，利用图位克隆方法克隆了大麦Hv Blp基因，并且利用BSMV
‑
VIGS沉默技术验证了HvBlp基因调控大麦黑色籽粒性状的功能。为培育黑色大麦新品种提供相关基因及理论基础。此外，利用HvBlp基因CDS序列和基因上游片段，开发了与大麦黑色籽粒性状紧密连锁的分子标记，可用于黑色大麦品种早世代筛选，能提高育种效率。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种从黑色大麦中克隆得到的能够调控大麦黑色籽粒形状的基因HvBlp，为培育黑色健康大麦提供相关基因，所述基因编码的蛋白质为SEQ ID NO.2所示。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供了针对得到的黑色大麦基因，设计的与大麦黑色籽
粒性状鉴定的InDel显性分子标记引物组合。
[0008]本专利技术最后一个目的在于提供了HvBlp基因或其相关鉴定引物在大麦籽粒颜色育种中的应用。
[0009]为了达到上述目，本专利技术采取以下技术措施：
[0010]申请人通过黑色籽粒大麦W1和黄色籽粒大麦Hindmarsh构建遗传群体，利用图位克隆方法定位了大麦HvBlp基因，所述基因编码的蛋白质为SEQ ID NO.2所示，优选的，基因为SEQ ID NO.1所示。
[0011]上述编码SEQ ID NO.2所示蛋白的基因或是SEQ ID NO.2所示蛋白在大麦籽粒颜色育种中的应用也属于本专利技术的保护范围；
[0012]所述的籽粒颜色为黑色或黄色。
[0013]以上所述的应用，是将黑色籽粒大麦中编码SEQ ID NO.2所示蛋白的基因沉默，突变或干扰以丧失其原始功能，获得颜色变浅的转基因大麦；
[0014]针对上述的基因沉默，本专利技术的保护范围还包括，包含SEQ ID NO.3所示基因的γ载体。
[0015]本专利技术的保护范围还包括：
[0016]针对黑色籽粒大麦和黄色籽粒大麦HvBlp基因的差异性，设计的InDel显性分子标记引物组合：
[0017]正向引物BL1
‑
F:5
’‑
GCCATGCATGAAGATCGAGC
‑3’
[0018]反向引物BL1
‑
F:5
’‑
GGAGCGCTGGTTGATGATCT
‑3’
[0019]正向引物BL2
‑
F:5
’‑
TCCTCCCTCCATCACTCC
‑3’
[0020]反向引物BL2
‑
F:5
’‑
ATGCGCTCATGCACCTCT
‑3’
[0021]正向引物BL3
‑
F:5
’‑
GTATCTACCCTCAACTTCGGATCC
‑3’
[0022]反向引物BL3
‑
F:5
’‑
TCAGAAGTCATGAATAATCTTCT GC
‑3’
。
[0023]所述BL1 InDel分子标记的扩增长度为146bp和/或139bp，若扩增基因片段长度为146bp则为黄色大麦籽粒纯合单株，若扩增基因片段长度为139bp则为黑色大麦籽粒纯合单株，若扩增基因片段长度为146bp和139bp则为黑色大麦籽粒杂合单株。
[0024]所述BL2 InDel分子标记的扩增长度为1393bp，若扩增基因片段长度为1393bp则为则为纯合或杂合黑色大麦籽粒单株，若扩增基因片段缺失则为黄色大麦籽粒纯合单株。
[0025]所述BL3 InDel分子标记若扩增基因片段长度为491bp则为纯合或杂合黑色大麦籽粒单株，若扩增基因片段缺失则为黄色大麦籽粒纯合单株。
[0026]本专利技术的保护范围还包括，上述引物组合在大麦籽粒颜色表型中的应用。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具备以下优点：
[0028]本专利技术首次克隆了公开了大麦HvBlp基因，并且验证了其在调控黑色籽粒形成的功能中的应用。利用VIGS沉默技术结果证实，沉默HvBlp基因能够有显著的降低大麦籽粒颜色。因此本专利技术提出可利用HvBlp基因来培育黑色籽粒大麦新品种。此外，本专利技术还提供了一组与大麦籽粒黑色性状相关的InDel分子标记，及其在大麦黑色品种选育中的应用。有效解决了黑色籽粒大麦选育过程中早期基因型鉴定的问题。
附图说明
[0029]图1为黄色籽粒大麦母本Hindmarsh和大麦父本W1示意图。
[0030]图2为HvBlp基因跨膜结构域(A)和功能域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种分离的控制大麦籽粒黑色性状的蛋白，所述蛋白为SEQ ID NO.2所示。2. 编码SEQ ID NO.2所示蛋白的基因。3. 根据权利要求2所述的基因，所述的基因为SEQ ID NO.1所示。4.权利要求1所述的蛋白或权利要求2所述的基因在大麦籽粒颜色育种中的应用。5. 根据权利要求4所述的应用，育种籽粒颜色变浅的大麦的方法是将黑色籽粒大麦中编码SEQ ID NO.2所示蛋白的基因沉默，突变或干扰以丧失其原始功能。6. 根据权利要求5所述的应用，使用基因沉默方式时，包括使用包含权利要求SEQ ID NO.3所示基因的γ载体。7. 用于鉴定大麦籽粒颜色的InDel显性分子标记引物组合：正向引物BL1
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F: 5
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GCCATGCATGAAGATCGAGC
‑3’
反向引物BL1
‑
F: 5

【专利技术属性】
技术研发人员：徐延浩，李博，王容，徐乐，焦春海，蔡海亚，张硕，何永刚，李承道，
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
国别省市：