[发明专利]玉米Opaque5基因的分子标记及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种玉米Opaque5基因的分子标记及其应用。

技术背景

玉米(Zea mays)是世界上分布最广的粮食作物之一，栽培面积仅次于小麦和水稻，位居世界第三位。它是全世界同时也是我国主要的粮食和饲料作物。据FAO统计，从1998年起，玉米总产量已超过小麦和水稻成为世界第一大粮食作物。玉米的主要生产性状包括产量和品质两个方面。由于玉米的主要用途是作为饲料，因此籽粒的营养品质是更为重要的指标。玉米籽粒的营养品质主要是在蛋白方面。玉米籽粒含有约10％的蛋白，但由于储藏蛋白氨基酸种类上的偏好，因此有些必需氨基酸比较缺乏，其中最重要的是赖氨酸的含量。因此一般玉米籽粒的蛋白品质较差，只有高赖氨酸的玉米才具有较好的蛋白品质。此外，玉米籽粒的含油量也是一个重要的营养品质。从饲料的角度，在蛋白和淀粉含量较为一致的情况下，含油量越高的玉米则具备越好的营养品质。

玉米在品质性状的改造上有赖于一些籽粒的突变体。在玉米中有一类与蛋白品质相关的突变体，被称为高赖氨酸突变体。这类突变体一般具有不透明或粉质的籽粒，在玉米遗传上被称为Opaque或Floury突变体。这类突变体能够显著改善玉米籽粒中赖氨酸等必需氨基酸的含量，从而显著提高玉米在蛋白水平的营养品质。其中最为有名的是Opaque2突变体(O2)，O2已经被广泛应用在高赖氨酸玉米的育种实践中。此外，Opaque5(简称O5)也是一个类似的高赖氨酸突变体。对O5突变体的遗传学分析，表明O5是单基因控制的隐性突变，能够引起玉米籽粒的不透明(Opaque)性状(见附图3和图4)。由图可知，与野生型籽粒相比，O5突变体籽粒总油量提高约30％，籽粒中高含量的主要油脂种类(棕榈酸、油酸和亚油酸)其含量也普遍高于野生型籽粒，其中棕榈酸、油酸和亚油酸分别比野生型提高25％、38％和22％。O5突变体籽粒中其它重要油脂种类含量也显著比野生型籽粒高，其中最明显的是硬脂酸C18:0提高约55％，亚麻酸C18:3含量提高一倍。与在高赖氨酸玉米育种中已经广泛应用的O2一样，研究发现O5突变体籽粒的赖氨酸含量也明显高于野生型籽粒，因此也是一个能提高籽粒蛋白品质的重要突变体。同时我们实验室的研究结果表明，O5不仅可以提高籽粒的赖氨酸含量，而且也能显著提高籽粒的含油量。我们用高效液相色谱方法分别测定了O5突变体和野生型籽粒的油脂含量，研究发现O5突变体的油脂含量普遍高于野生型，尤其是C18:0硬脂酸，C18:3亚麻酸等脂肪酸链的含量显著高于野生型。这为高油玉米的育种提供了一个新的途径。如能将O5突变体引入生产品种，则能进一步提高籽粒的含油量，培育出高油脂含量的玉米新品种。因此，O5突变体可以同时改善玉米籽粒的蛋白和油脂含量品质，对培育综合品质更高的玉米油很好的应用价值。

经典的遗传学研究将O5基因定位在第7号染色体长臂的Bin7.O2。目前O5基因尚未被克隆，而且O5基因至今尚未通过杂交育种被很好地利用，主要是因为O5由隐性基因突变引起，通过杂交选育需要较长的时间。DNA分子标记辅助育种是一项新的育种技术，该技术是通过利用与目标性状基因紧密连锁的DNA分子标记对控制目标性状的基因进行间接选择的现代育种技术。该技术对目标基因的转移，不仅可在早期进行准确、稳定的选择，而且可克服再度利用隐性基因识别难的问题，从而加速育种进程，提高育种效率。与常规育种相比，该技术可提高育种效率2-3倍。

DNA分子标记辅助育种技术的关键是：(1)获得的分子标记应该是能够区分育种过程中杂交亲本(纯合O5类型和纯合野生型类型)以及它们杂交子代(F1代)的共显性标记；(2)获得的共显性分子标记位于该基因在染色体物理位置的两侧；(3)两侧的DNA分子标记都应该与控制目标性状的基因紧密连锁。但是，以往研究中并没有获得位于O5基因染色体物理位置两侧的与其紧密连锁的共显性DNA分子标记，故无法对该基因所控制的目标性状进行DNA分子标记辅助选择。所以，对于该种标记的获得和鉴定是对控制玉米籽粒含油量农艺性状的O5基因进行DNA分子标记辅助育种的基础。

发明内容

本发明的目的之一在于提供玉米Opaque5基因的分子标记。

本发明的目的之二在于提供该分子标记的用途。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种玉米Opaque5基因的分子标记，其特征在于：

扩增DNA片断SSR9890的特异性引物及碱基序列为：

正向引物从5′端至3′端为：CATGCACCCTTTAGTGTAACAC；