小麦未减数配子基因的分子标记及其应用制造技术

技术编号:8318996 阅读:316 留言:0更新日期:2013-02-13 17:35
本发明专利技术公开了属于小麦分子育种领域的一种小麦未减数配子基因UG1的分子标记,该分子标记为Xgpw1146,该分子标记与小麦未减数配子基因UG1的遗传距离为0.88cM。本发明专利技术还公开了该分子标记在小麦育种中的应用和用于培育小麦品种的方法。本发明专利技术提供的分子标记与未减数配子基因UG1连锁紧密,可用于对未减数配子基因UG1进行分子标记辅助选择,大大提高未减数配子基因UG1的选择效率,促进加倍单倍体育种效率;本发明专利技术克服了传统方法进行未减数配子基因选择时存在的程序繁琐,工作量大,效率低下等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于小麦分子标记辅助育种领域,具体涉及一种小麦未减数配子基因的分子标记,以及该小麦未减数配子基因的分子标记在培育小麦品种中的应用。
技术介绍
许多重要的栽培作物是异源多倍体,例如普通小麦、油菜、棉花、咖啡、烟草等。异源多倍体的形成需经历两个关键步骤远缘杂交(形成单倍体)和加倍(形成双二倍体)。加倍过程主要受未减数配子(unreduced gametes,简称UG)基因控制。远缘杂种产生的未减数配子在染色体组自然加倍过程中起了重要作用,因此,未减数配子在多倍体物种起源过程中发挥了重要作用。同时,未减数配子在创制加倍单倍体(Doubled Haploid,DH)和新双二倍体(amphi (di)ploid)的遗传育种方面有重要应用价值。未减数配子能够让单倍体自动加倍,从而克服了用秋水仙碱溶液等药品进行人工加倍存在的处理程序繁琐、成功率 低、污染环境且导致加倍植株不正常等一些不利于大规模批量生产加倍单倍体的缺点。因而,通过未减数配子实现染色体自动加倍可克服“染色体人工加倍存在的技术瓶颈”,从而大大加快单倍体在小麦遗传育种中的应用步伐。普通小麦(Triticum aestivum L.,染色体组为AABBDD,2n = 42)是典型的异源六倍体物种,它由四倍体小麦(T. turgidum, AABB,2n = 28)与节节麦(有的称粗山羊草,Aegilops tauschii Cosson 或 T. tauschii (Cosson) Schmalh,DD, 2n = 14)天然杂交,然后通过染色体自动加倍形成的。一些四倍体小麦与节节麦杂交,其单倍体杂种F1 (染色体组为ABD,与普通小麦产生的单倍体染色体组一样)不经秋水仙素等人工加倍处理仍然有很好的育性,能够自交结实,这些结实的种子具有与正常普通小麦一样的AABK)D染色体组,表明单倍体杂种F1的染色体发生了自动加倍(Zhang LQ等,J Genet Genomics. 2008. 35,617-623。Zhang LQ等,Euphytica. 2010. 172,285-294)。染色体自然加倍的细胞学机理是花粉母细胞发生了“类似有丝分裂的减数分裂”(类有丝分裂),实质上只发生了单次分裂,产生了未减数的配子(unreduced gametes),这样的雌雄配子结合实现了染色体自动加倍。类有丝分裂包括第一次分裂核再组(first-division restitution,简称为FDR)和单次减数分裂(single-division meiosis,简称 SDM)两种途径(Bretagnolle 等.NewPhytologist. 1995. 129. 1-22)。未减数配子不仅在小麦起源过程中起了重要作用,而且在通过双二倍体为“桥梁”的外源基因转移和加倍单倍体遗传育种等方面有非常大的应用价值。小麦未减数配子的产生受四倍体小麦(T. turgidum)的主效基因控制,而且不同四倍体小麦存在遗传变异(Zhang LQ 等· Euphytica. 2010. 172,285-294)。用四倍体小麦 Langdon 的 14 个 D 染色体组代换系为材料定位该主效基因,但由于Langdon的2A,4A,5A,3B,5B,6B等染色体上分别有控制育性、染色体联会及染色体配对等基因,相应的D染色体代换并不能完全补偿相应基因的缺失作用,因此利用细胞学方法不能最终确定该主效基因到底在哪条染色体上(Xu等.Plant Breeding. 2000. 119, 233-241aZhang等·J Genet Genomics. 2008. 35,617-623)。在小麦育种中,从杂交到获得稳定的品系一般需要多个世代。如果能利用单倍体育种,可大大缩短育种年限,加快育种进程,提高育种效率。目前,已经有产生小麦单倍体的比较成熟和可靠的方法,如小麦-玉米杂交法。二是对获得的单倍体进行染色体加倍。目前常见的方法是用秋水仙碱等药品进行人工加倍。但是,这种人工染色体加倍方法存在处理程序繁琐,工作量大;处理条件不易控制,成功率低;药品对植株有毒害作用,造成植株弱小、发育不良、诱导遗传变异、甚至死亡;秋水仙碱等药品对人畜有毒,容易造成环境污染等问题。因此,人工染色体加倍方法不适于大规模的批量生产加倍单倍体,从而限制了单倍体在育种中的实际应用效果。如果普通小麦单倍体本身具有高效的染色体自动加倍功能,就可以大规模利用小麦单倍体育种了。四倍体小麦品系Langdon具有一个强效的未减数配子基因(Xu 等.Plant Breeding, 2000,119 :233_241 ; Zhang et al. , Euphytica, 2010,172 285-294)。如果将这样的强效未减数配子基因转入普通小麦,就可实现普通小麦单倍体的染色体自动高效加倍,从而大大缩短育种年限,提高单倍体育种效率。但是,由于该基因无 法直接通过植株的形态学特征进行选择,因此转移工作十分困难。专利技术专利《一种产生未减数配子的小麦基因型的简便筛选方法》(专利号为ZL200710048217.x)公开了一种利用远缘杂种F1自交结实率来选择未减数配子基因的方法。但是,该方法涉及远缘杂交,存在程序繁琐,工作量大,效率低等问题。分子标记辅助选择,不依赖于表现型选择,即不受环境条件、基因间互作、基因型与环境互作等多种因素的影响,而是直接对基因型进行选择,因而能大大提高育种效率。简单重复序列(simple sequence repeats,简称SSR)是一类广泛存在于基因组上的由I到6个核苷酸组成的串联重复序列。由于其在基因组上大量的分布,多态性高,且操作技术简单、费用低廉,在分子标记辅助育种中已被广泛应用。如果能够筛选出与未减数配子基因相连锁的分子标记,利用分子标记对小麦未减数配子基因进行选择,就能大大提高小麦未减数配子基因的选择效率,从而提高小麦加倍单倍体的育种效率。经检索,未发现有关小麦未减数配子基因的分子标记的报道。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种小麦未减数配子基因UGl的分子标记。本专利技术另一目的在于提供上述小麦未减数配子基因UGl的分子标记在小麦育种中的应用。本专利技术第三目的在于提供用于获得上述小麦未减数配子基因UGl的分子标记的引物对。本专利技术第四目的在于提供上述小麦未减数配子基因UGl的检测试剂盒。本专利技术第五目的在于提供利用上述小麦未减数配子基因UGl的分子标记培育含有未减数配子基因UGl的小麦品种的方法。本专利技术一种小麦未减数配子基因UGl的分子标记,该分子标记的名称为Xgpw1146,用于扩增该分子标记的引物为正向引物5’ -CCACCTCCGTCTTCGAGTAG-3 ’,反向引物5’ -GGGAAGGAGAGATGGGAAAC-3 ’。上述分子标记,是以四倍体小麦(T. turgidum) Langdon的基因组DNA为底物进行PCR扩增所得的扩增片段。本专利技术所述的小麦未减数配子基因UGl是指小麦未减数配子基因的一个主效基因,命名为 UGl (unreduced gametes), UGl 来源于四倍体小麦(Τ. turgidum) Langdon 的 3B染色体。上述小麦未减数配子基因UGl的分子标记在本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种小麦未减数配子基因UG1的分子标记,其特征在于用于扩增该分子标记的引物为:正向引物:5’?CCACCTCCGTCTTCGAGTAG?3’,反向引物:5’?GGGAAGGAGAGATGGGAAAC?3’。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:刘登才张连全郝明罗江陶郑有良袁中伟颜泽洪代寿芬
申请(专利权)人:四川农业大学
类型:发明
国别省市:

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