西瓜侧根长度性状的KASP分子标记及其用途制造技术

本发明专利技术属于蔬菜农艺性状分子标记开发和分子标记辅助育种技术领域，具体涉及一种适用于西瓜侧根长度性状快速筛选和分子标记辅助育种，提供一种新型且简便的分子标记及辅助选择方法。本发明专利技术公开了两个鉴定西瓜中长侧根相关基因的分子标记LRL：M4和M5。本发明专利技术同时提供了上述分子标记MRL的用途：用于西瓜长侧根株系的预测或其后代辅助选择育种。本发明专利技术所获得的分子标记LRL标记，能用于西瓜长侧根株系的分子辅助育种。分子辅助育种。分子辅助育种。

【技术实现步骤摘要】
西瓜侧根长度性状的KASP分子标记及其用途


[0001]本专利技术属于蔬菜农艺性状分子标记开发和分子标记辅助育种
，具体涉及一种适用于西瓜侧根长度性状快速筛选和分子标记辅助育种，提供一种新型且简便的分子标记及辅助选择方法。

技术介绍

[0002]植物根系由明显的主根及各级侧根组成。根系是植物从自然界获取水分和营养元素的主要器官，根系除了可以将水分和无机养分运输和转运到地上部外，还可以将地上部合成的光合产物等有机物输送到根的各部位，是植物长期适应陆地生活的重要器官之一(Koevoets,E.etal.2016)。由于土壤资源(水、营养元素等)在土壤中的分布是异质性的，因此根系的空间布局从根本上决定了植物获取土壤资源的能力(Zhu et al，2011)。发达的根系构型能够很好地汲取土壤中的水分与养分，提高作物的耐贫瘠能力，产量和品质。因此，精确定位控制西瓜根系构型的相关基因能为培育优良瓜类新品种提供重要的理论支撑，具有巨大的应用价值。
[0003]前人已经研究了植物根系在各种非生物性胁迫下的形态、生理和分子反应，包括铅、铝、盐、不同氮素营养、缺氮、缺硼、低温、干旱等胁迫。有研究表明，不同的氮素形态对小麦幼苗根系生长发育的影响不同，总体而言，三种氮素形态在促进小麦根系生长发育上的顺序为：硝态氮>硝酸铵>铵态氮(卢毅等，2022)。有研究表明在2％浓度盐胁迫下银杏幼苗根系的根长、体积、根尖数、干物质积累量和根活力略有升高，随着盐浓度的升高呈先降低后趋于平缓的趋势，说明低浓度盐有利于银杏幼苗的生长，当浓度超过一定范围对植物生长产生抑制作用(胡晶洁，2023)。在铝胁迫反应下，多花黑麦草(Lolium multiflorum L.)在铝胁迫条件下，土壤铝含量越高，其根长度越短(吴亚，2019)；此外，铝处理显著抑制了苜蓿根系生长(姜娜等，2020)；通过对甜玉米(ZeamaysL.)耐铝性的研究，发现铝离子显著抑制了甜玉米根系的伸长。(林雪琼，2021)。此外，根系也在植物抵御土壤逆境的负面影响中发挥重要作用。西瓜中有研究发现：具有分支根系和丰富的次生须根的西瓜基因型在缓解黄萎病、镰刀菌和根结线虫等病虫害的影响方面具有优势(Wimer,J.et al，2015)。
[0004]根系的生长发育主要受植物激素调节。先前的研究表明，生长素(auxin)、乙烯(ethylene，ETH)、脱落酸(abscisic acid，ABA)、赤霉素(gibberellin，GA)、细胞分裂素(cytokinin，CTK)、油菜素类(brassinoids，BRs)和茉莉酸(Jasmonic acid，JA)等均可调节植物根系的生长发育(Zluhan
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Martinez,E.et al，2021；Qin,H.et al，2019；Pacifici,E.et al，2015)。不同的植物激素具有不同的功能，可以单独调控，也可以协同发挥作用。乙烯(ethylene，ETH)作为一种气体类型植物激素，广泛参与了植物生长发育各个过程的调控，如植物生长、休眠、开花、果实成熟等过程与不定根的形成、根毛起始和伸长等的调控过程，并且在应对生物和非生物胁迫等方面均有重要功能。在先前的研究中，有人发现导管的木质部的侧根分化区可以产生少量乙烯(Pesquet et al，2011)；ACC能够促进拟南芥侧根的发生，乙烯响应基因也能够在侧根的起始细胞周围表达(Ivanchenko，2008)。这些证据都
表明，乙烯可以促进侧根发生。生长素(auxin)是一类广泛参与了植物根系发育调控的小分子物质。生长素极性运输(Polar auxin transport，PAT)在植物胚胎、侧生器官的发生与发育、根系向性生长(top
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ism)中起了关键性的调控作用。潘建伟等(2010)主要观察了拟南芥生长素输出载体PIN2及其介导的极性运输，生长素诱导合成对根尖生长素不对称分布和根向地性反应的影响。研究发现，拟南芥PIN2基因突变，诱导内源生长素IAA及用抑制剂NPA或TIBA抑制生长素极性运输都严重影响了根尖生长素不对称分布的形成，最终抑制植物根向地性反应，表明PIN2介导的生长素极性运输和生长素不对称分布在根向地性反应中起着关键性调控作用。脱落酸(abscisic acid,ABA)是一种对种子休眠、根生长发育和植株生长等过程都具有重要意义的植物激素，可以通过调控主根和侧根的生长发育使植物对所处环境更为适应。有研究发现，当植株受到环境胁迫时,ABA通过调节侧根分生组织抑制其生长；当环境恢复正常后,这种抑制被解除,侧根恢复生长,因此ABA对侧根分生组织的发育和维持是必需的(Vartanian，1994)。细胞分裂素(cytokinin，CTK)是一种在调控植物生长发育各个方面都具有重要作用的植物内源激素，包括CTK对植物根系统发育的控制作用。有研究表明，植物侧根的形成会受到细胞分裂素的抑制。细胞分裂素不仅可以直接作用于侧根起始或发育相关的细胞，还可以抑制或破坏这些细胞的分裂或分化(Jing et al，2019)。此外，细胞分裂素会通过阻碍根原基细胞由G2期至M期的转变来抑制侧根的发生，还会刺激G1期向S期的转变，从而促进侧根延伸(Li等，2006)。
[0005]目前，根系发育的机理研究主要是通过QTL定位分析。比如殷文晶等(2022)以籼稻品种华占(HZ)为父本，粳稻品种热研(Nekken2)为母本，杂交并衍生得到的重组自交系RILs群体为实验材料，在水稻中就发现了较多与根表面积、根长、根平均直径等性状相关的多个中
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微效QTL。刘鹏飞等(2021)以甜玉米组合T49 x T56为作图群体，测定F2:3家系的根长、根干质量和节根层数并进行QTL定位，结果检测到2个与根长相关的QTL、5个与根干质量相关的QTL、3个与节根层数相关的QTL。然而，根系发育的高适应性和可塑性使得关于根系结构变异的遗传研究变得复杂，导致这些QTL对根系表型的贡献率并不高(30％左右)，这也是难以精细定位主效根系调控基因的一个重要原因。
[0006]当前，我国农业可持续发展的资源环境瓶颈尚未突破，资源与环境承载能力日益脆弱，生态安全面临严重威胁。因此，揭示根系结构遗传变异的程度和机理，为资源高效利用型作物育种提供理论支持，对于提高作物的水分和养分利用效率，以及在非生物逆境(干旱、水渍、盐碱化等)下的生存与生产能力具有重要意义。
[0007]西瓜(Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum.)为葫芦科西瓜属的一年生蔓生藤本植物，花果期夏季，是一种非常重要的农作物，有“夏令瓜果之王”美誉。西瓜不仅在中国各地均有栽培，品种甚多，而且在世界范围内的果蔬生产和消费中都占据非常重要的地位。西瓜耐旱性较强，但其全生育期的需水量巨大。侧根长度较长的根系结构使得西瓜成为根系结构研究的理想物种。本专利技术通过挖掘饲用西瓜等西瓜种质的侧根长度的遗传基础并开发分子标记，可为资源高效利用型西瓜分子设计育种提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.鉴定西瓜中长侧根相关基因的分子标记LRL，其特征在于：分子标记引物选自下列引物对，其中的核苷酸序列为5
’‑3’
；M4：正向引物(F
‑
HEX)：GAAGGTCGGAGTCAACGGATTCAATGCTATCTCTTGTGGGAGTTC正向引物(F
‑
FAM)：GAAGGTGACCAAGTTCATGCTCAATGCTATCTCTTGTGGGAGTTT反向引物(R)：CGACTTTGTACATGTTCTCCAAGTM5：正向引物(F
‑
HEX)：GAAGGTCGGAGTCAACGGATTACTAAAAGGTCGTCAAAGCAAGG正向引物(F
‑
FAM)：GAAGGTGACCAAGTTCATGCTACTAAAAGGTCGTCAAAGCAAGC反向引物(R)：GAACCTCTTATCTCTAAGATGGAAG。2.如权利要求1所述的分子标记MRL的用途，其特征在于：用于西瓜长侧根株系的预测或其后代辅助选择育种。3.利用如权利要求1所述的分子标记LRL鉴定西瓜侧根长度相关基因的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)提取待测西瓜品种基因组DNA；(2)利用分子标记LRL的引物对西瓜基因组DNA进行PCR扩增；(3)根据PCR产物荧光信号的差异，利用Kraken软件，进而鉴别出每个待测西瓜的基因型，即鉴定出属于纯合GG型基因型，纯合CC型基因型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：PCR反应体系为：20～50ng/μl西瓜...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡仲远，柒锐，张明方，杨景华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：