小麦叶绿素含量相关基因TaCAO-3B分子标记及应用制造技术

本发明专利技术涉及小麦叶绿素含量相关基因TaCAO

【技术实现步骤摘要】
小麦叶绿素含量相关基因TaCAO
‑
3B分子标记及应用


[0001]本专利技术属于植物生物工程
，具体涉及小麦叶绿素含量相关基因TaCAO
‑
3B分子标记及应用。

技术介绍

[0002]小麦(Triticum aestivum L.)是世界上主要的粮食作物之一，为人类提供了约20％的蛋白质和热量，其产量对保障全球粮食安全具有重要作用。叶绿素在光合作用中主要负责捕获光并将光能转化为有机物，对植物光合作用有着显著影响。已有研究证明，叶绿素含量过高会延迟植株衰老，而低叶绿素含量会对叶绿体的发育和光合作用产生负面影响，导致植株产量降低甚至死亡。
[0003]单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism，SNP)是动植物基因组中最丰富的遗传变异类型，因其低成本、高丰度、位点特异性和相对较低的基因分型错误率而成为育种家和分子生物学家的首选。近年来，随着全基因组测序技术和植物表型测量方法的发展，通过统计遗传学手段如全基因组关联分析(GWAS)研究并鉴定了大量与理想植物性状相关的SNP位点，但这些SNP位点中多数既未经验证，也未转化为有用的分子标记，其主要障碍是检测SNP标记的效率和成本问题。为减少检测成本、增加检测SNP的灵活性，研究人员开发了多种可灵活检测SNP位点的小规模、高通量的基因分型平台，包括TaqMan和竞争性等位基于特异性PCR(Kompetitive Allele Specific PCR，KASP)技术。然而，TaqMan价格昂贵，而且在检测设计方面不太灵活，所以在应用中受到一定的限制。KASP作为TaqMan的替代品，其特点是经济高效、能显著提高基因分型效率，现在已经发展成为一种SNP分型的基准技术。
[0004]KASP标记在作物分子育种过程中发挥着重要作用，例如对小麦中的植物特异性蛋白激酶基因TaSnRK2.9
‑
5A中的SNP位点开发KASP标记，在来自中国、欧洲和巴基斯坦的小麦自然群体材料中检测到4种单倍型，地理分布和等位基因频率表明在中国、巴基斯坦、东欧和西欧地区的小麦育种进程中，TaSnRK2.9
‑
5A基因的优异单倍型得到了正向选择。通过对控制小麦籽粒大小的基因TaGS5
‑
3A开发KASP标记，利用关联分析筛选出了优异等位变异，在二倍体、四倍体和六倍体小麦中的系统进化分析表明，TaGS5
‑
3A在小麦多倍体化过程中经历了强烈的人工选择，优异单倍型TaGS5
‑
3A
‑
T在现代小麦品种中受到积极选择。
[0005]因此，叶绿素作为一个与作物发育、生物量和经济产量密切相关的复杂数量性状，开发与叶绿素含量高度相关的分子标记，具有重要的科研价值和广阔的育种应用前景。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术的不足，本专利技术提供了小麦叶绿素含量相关基因TaCAO
‑
3B分子标记及应用。为了达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0007]1、小麦叶绿素含量相关基因TaCAO
‑
3B分子标记，所述分子标记采用如下两组引物进行鉴定：KASP
‑
TaCAO
‑
3B
‑
F1：5
’‑
GAAGGTCGGAGTCAACGGATTGCGTGGAACGGA ATATTTTC
‑3’
和
KASP
‑
TaCAO
‑
3B
‑
R：5
’‑
GGCGTCAGGCACACTTCA
‑3’
；KASP
‑
TaCAO
‑
3B
‑
F2：5
’‑
GAAGGTGACCAAGTTCATGCTGCGTGGAACGGAATATTTTT
‑3’
和KASP
‑
TaCAO
‑
3B
‑
R：5
’‑
GGCGTCAGGCACACTTCA
‑3’
。
[0008]2、小麦叶绿素含量相关基因TaCAO
‑
3B分子标记，所述分子标记包括如序列表SEQ ID No.2所示的AA型，其第46为A；SEQ ID No.3所示的GG型，其第46为G。
[0009]3、小麦叶绿素含量相关基因TaCAO
‑
3B分子标记，所述分子标记为TaCAO
‑
3B基因(TraesCS3B02G574300)启动子区域距离起始密码子138bp处的SNP变异位点，可分为AA和GG型两种不同的单倍型。
[0010]4、小麦叶绿素含量相关基因TaCAO
‑
3B分子标记的获得方法，具体如下：(1)提取小麦DNA，(2)SNP位点检测，(3)数据分析。
[0011]5、小麦叶绿素含量相关基因TaCAO
‑
3B分子标记在辅助育种中的应用，具体如下：
[0012](1)对小麦自然群体后代提取DNA，采用上述1中所述引物扩增，对产物进行基因分型。(2)通过检测扩增产物的荧光信号确定基因型，若所述产物仅显示SEQ ID NO.2所示DNA分子5
′
端连接荧光标签的颜色，则所述待测小麦SNP标记的基因型为AA；若所述产物仅显示SEQ ID NO.3所示DNA分子5
′
端连接荧光标签的颜色，则所述待测小麦SNP标记的基因型为GG。该KASP标记在小麦自然群体材料中与旗叶叶绿素含量显著相关，且基因型为AA型为高叶绿素含量品系。说明本专利技术中开发的KASP标记可以对小麦叶绿素含量实现辅助选择作用，为选育高产稳产品质小麦品种奠定理论基础且提供分子辅助选择手段。
[0013]有益效果：本申请针对叶绿素酸酯a加氧酶基因TaCAO
‑
3B启动子区的SNP位点开发了KASP标记,在234份我国不同生态区的小麦种质资源材料进行基因分型和表型关联分析。结果显示，KASP
‑
TaCAO
‑
3B标记可将不同品种小麦分为2种基因型：AA、GG。结合表型数据，对不同基因型的材料进行关联分析，发现携带AA基因型的小麦材料在灌浆中期叶绿素含量显著高于携带GG基因型的材料。表明基因型AA为优异等位变异，对小麦叶绿素含量有正向作用。在育种过程中,有利突变等位基因的聚合与作物育种进程中产量增加的结果相一致，所以本专利提供的KASP
‑
TaCAO
‑
3B分子标记可高效检测和追踪小麦品种/品系中的TaCAO
‑
3B基因，为改善小麦叶绿素性状和小麦高光效分子育种提供技术支持。
附图说明
[0014]图1是TaCAO
‑
3B基因编码区及启动子区SNP位点分布情况...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.小麦叶绿素含量相关基因TaCAO
‑
3B分子标记，其特征在于所述分子标记采用如下两组引物进行鉴定：KASP
‑
TaCAO
‑
3B
‑
F1：5
’‑
GAAGGTCGGAGTCAACGGATTGCGTGGAACGGA ATATTTTC
‑3’
和KASP
‑
TaCAO
‑
3B
‑
R：5
’‑
GGCGTCAGGCACACTTCA
‑3’
；KASP
‑
TaCAO
‑
3B
‑
F2：5
’‑
GAAGGTGACCAAGTTCATGCTGCGTGGAACGGAATATTTTT
‑3’
和KASP
‑
TaCAO
‑
3B
‑
R：5
’‑
GGCGTCAGGCACACTTCA
‑3’
。2.如权利要求1所述小麦叶绿素含量相关基因TaCAO
‑
3B分子标记，其特征在于所述分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，杨德龙，张沛沛，马靖福，郭凯琪，刘媛，田甜，王鹏，车卓，
申请(专利权)人：甘肃农业大学，
类型：发明
国别省市：