[发明专利]与玉米抗丝黑穗病基因连锁的SNP位点、基于该位点的分子标记LSdCAP2及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种SNP位点及基于其开发的分子标记及其应用，特别涉及一种与玉米抗丝黑穗病主效抗病位点连锁的SNP位点及显著相关的分子标记及在玉米抗丝黑穗病分子标记辅助育种中的应用。属于基因工程技术领域。

背景技术

玉米(Zea mays)是重要的粮食和饲料作物，在我国玉米种植面积已升至为第一位、单产和总产保持第二位，仅次于水稻(李少昆，2010)。随着世界经济的发展，物质生活水平的提高，人们对玉米的需求趋势呈刚性增长。玉米生产的高产、稳产已上升为世界粮食安全和未来经济可持续发展的重要影响因子，而玉米病害是主要限制因素之一，提高玉米品种抗病性是实现稳产、高产、优质的基础。玉米丝黑穗病(Sphacelotheca reiliana(Kühn)Clint.)是世界春播干旱、冷凉玉米产区普遍发生的真菌病害，也是我国玉米生产(北方春玉米区)上的主要病害之一。2002年仅因玉米丝黑穗病，东北三省直接损失玉米1.2亿kg，农民减收9600万元(以2002玉米单价，0.8元/kg)造成相当严重的经济损失(王晓鸣等，2003)。利用栽培措施和药物防治玉米丝黑穗病，既增加生产投入，又带来了环境污染。另外，前人研究已经发现在玉米种质中存抗丝黑穗病材料(王振华，2004；孙志超，2007；郭满库，2007；王燕，2010)。因此，加强培育和推广抗病品种是最为有效的措施，也是农业低碳和可持续发展的有效途径。

抗病育种的关键在于对抗源的把握和对抗病规律的认识。前人研究显示，玉米对丝黑穗病菌的抗性属数量性状遗传、同时受加性和显性、上位性效应控制，其中基因加性效应占主导作用(马秉元等，1983；Bernardo等，1992；Akhtar等1990；王振华等，2006)。利用不同的抗丝黑穗病玉米种质构建的定位群体(BC，F2：3等)中已经初步定位了至少15个相关抗丝黑穗病的数量性状基因位点(QTL)，其中位于第2染色体的bin2.09区域的主效QTL，能在多个研究中被重复检测到，平均解释表型变异率35％左右(Lü等，1999；Lu等，1999；Li等，2008；Chen等，2008；Shi等，2010)；同时，结合分子生物信息学和功能基因组学也挖掘出一系列抗病QTL、抗病基因类似物(RGA，Resistance Gene Analog)和丝黑穗病抗性相关的候选基因(TUGs，tentative unique genes)(吉海莲等，2007；张书红等，2007)。但是，目前玉米种质改良和分子辅助育种中尚未有相关抗玉米丝黑穗病主效位点的分子标记开发与利用的报道。因此，分离抗丝黑穗病主效基因(或QTL)，明确其抗病遗传机制，开发功能分子标记，已成为下一步研究的目标。随着生物信息学、比较基因组学和功能基因组学的不断发展和完善，玉米自交系B73测序工作的完成与发布，为玉米重要数量性状基因(或QTL)的挖掘和分子标记的开发奠定了基础。

玉米分子标记的研究始于1975年。自从第一张分子标记遗传图谱RFLP图谱于1986年诞生以来，玉米分子标记的发展经历了RFLP、SSR到SNP标记的发展历程。研究结果表明SNPs(Single nucleotide polymorphisms)在植物基因组中是很丰富的(Drenkard et al.，2000；Nasu et al.，2002；Batley et al.，2003；Hayashi et al.，2004)。与传统的分子标记比较，SNP有可以容易检测一个小区段的优势。目前在植物中植物的抗病基因分子标记定位也开始运用SNP技术。在玉米中SNP的频率更高，这有利于在玉米中发现和运用SNP作为分子标记进行定位和基因克隆。Ching(2002)等研究了美国有代表性的36个玉米优良自交系，发现在基因组的非编码区平均每31个碱基就有一个SNP差异。在非编码区还有高频率的插入和缺失，平均每85个碱基就有一个这样的差异。Tenaillon和Rafalski报道在玉米3’端非翻译区和编码区分别有每48个碱基和130个碱基就有一个SNP差异(Tenaillon et al.，2001；Rafalski，2002)。