[发明专利]一种与植物根系性状相关的SNP位点及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种与植物根系性状相关的SPN位点及其应用。 

背景技术

培育高产、广适且水肥高效型小麦新品种，不仅需要优良的农艺性状，而且需要稳固且发达的根系系统及持久的根系活力。由于小麦根系生长环境的复杂性及其研究方法和手段的局限性，使根系性状的遗传研究相对地上部组织而言滞后严重，因此育种家尚缺少对小麦根系性状遗传规律的认识和了解，限制了品种根系遗传研究进程，制约了高产广适新品种的培育。随着研究者对根系重要性的认识程度加深，一些根系研究的方法相继发展，其中营养液培养法可简便且有效地测定小麦根系性状（An等，2006）。目前为止，根系性状与分子生物学的结合，使根系相关遗传研究也取得较大进展，但总体看来，此方面的研究仍然薄弱，至于对小麦根系有目的的遗传改良，明确的开展根系遗传育种工作，尚处于启蒙发展阶段。 

由于小麦根系的重要作用，利用遗传育种方法塑造与地上部生长发育相适应的、具有持久稳定活力的，尤其是在生育后期还具有活力的根系是小麦根系育种的重要目标。分子标记辅助选择技术可跟踪转育或聚合根系基因，为培育具有优良根系且高产广适型小麦品种提供的有效技术手段。发掘控制根系性状基因及其基因标记是开展分子标记辅助育种的前提。为此，有关禾本科作物根系性状的基因定位和克隆工作相继开展，尤其在水稻和玉米中研究进展较大。例如，水稻第9染色体上携带的控制根系深度相关的QTL不仅利于提高植物抗旱性，而且可增强植物对根系营养元素的吸收，该基因的遗传区段RM242-RM201对应的标记已应用于分子辅助育种中，并获得了携带该基因且根系性状优良的株系（Steele等，2006）。控制玉米叶片ABA浓度的基因L-ABA可促进叶片光合速率，且利于根系形态发育，目前该基因标记也已开发，正用于分子辅助育种中（Giuliani等，2005）。此外，一个与玉米产量和根系相关的主效QTL已被发掘，并得到应用（Landi等，2010）。小麦基因组结构较水稻和玉米复杂，根系性状如根长度、表面积、体积和干物质重等受多基因控制，通常呈簇存在，主要分布于1D、2A、2D、3A、5A、6A和7D染色体上，单个QTL位点可解释表型变异的3.2％-19.6％，部分QTL存在上位效应。多数根部性状基因与肥水利用、农艺性状及产量性状相关基因相关联（Bai等，2013），但鲜有紧密连锁标记的报道。 

SNP（Single-nucleotide polymorphism，单核苷酸多态性）标记是由DNA序列 中单个碱基的变异引起的遗传多态性，突变频率高，是基因组分布密度最高的标记。随着检测SNP的方法越来越多，而且更加经济实用，使它成为继SSR之后的新一代分子标记。SNP标记在水稻遗传图谱的构建、图位克隆和QTL定位、物种进化、标记辅助选择育种等方面已得到广泛应用（潘存红等，2007）。目前在小麦基因组研究过程中，SNP标记主要应用于遗传图谱构建和基因定位方面研究（Cavanagh等，2013）。 

关联分析以连锁不平衡为基础，是鉴定自然群体内性状与遗传标记间的关系并结合遗传连锁图谱定位QTL的一种方法，已广泛用于水稻、玉米和小麦等作物的基因定位。Thornsberry等(2001)首次利用92个玉米自交系对dwarf8基因的等位变异进行关联分析，证明了dwarf8基因不仅控制株高而且影响开花期。Breseghello和Sorrells(2006)利用62个SSR标记对95个小麦品种进行关联分析，发现2D、5A和5B染色体上携带控制籽粒形态性状的主效基因位点；而且这些位点与他们利用连锁作图群体定位的结果一致（Breseghello和Sorrells，2007)，肯定了关联分析在小麦基因定位中的有效性。Crossa等（2007）利用813个DArT标记和831个其它遗传标记对170份CIMMYT春小麦的产量性状和秆锈、叶锈、条锈及白粉病进行全基因组关联分析，发现大部分产量性状和抗病基因位点与已报道的结果一致，并定位了许多新抗性基因位点。肖永贵等（2012）利用骨干亲本周8425B衍生群体关联分析，鉴定出抗条锈病基因QYr.caas-2BL，并发掘SSR引物Xgwm501可用于对该基因辅助选择。