[发明专利]与油菜蕾苔期抗旱性相关的功能标记及其应用

说明书

本发明提供了一种与油菜蕾苔期抗旱性相关的功能标记及其应用，涉及油菜育种及分子生物学技术领域。本发明以抗旱性差异较大的油菜品种为亲本，杂交构建F₂代群体和F_2:3代家系群体；将F₂代群体叶片的SRAP分子标记数据和F_2:3代家系群体的抗旱性表型数据进行关联分析，筛选获得最显著关联的分子标记并将其转化为可用于抗旱辅助育种的功能标记，并将其命名为功能标记BnDM‑413。另外，本发明还提供了功能标记BnDM‑413在鉴定油菜抗旱性和育种方面的应用，通过功能标记BnDM‑413筛选，可以高效、快速、准确的鉴定油菜的抗旱性，显著提高抗旱性的选择效率。

技术领域

本发明涉及油菜育种及分子生物学技术领域，尤其是涉及一种与油菜蕾苔期抗旱性相关的功能标记及其应用。

背景技术

作物在生长过程中经常遭受到各种生物胁迫和非生物胁迫，其中干旱是对作物生长和产量影响最严重的非生物胁迫中之一。油菜是世界重要的油料作物，我国每年油菜种植面积和总产出约占世界的1/3。干旱直接影响油菜的生长，导致油菜总荚数、每荚粒数、单株种子数及单株产量的显著下降，严重影响油菜产量。长江流域是我国油菜主产区，虽然降雨充沛，但全年降水分布不均匀，季节性干旱频发(胡承伟,等.PEG模拟干旱胁迫下甘蓝型油菜的根系特性与抗旱性.中国油料作物学报,2013,35:048-053)，比如2010年发生的西南五省冬、春季特大干旱，2011年长江中游五省的春、夏季特大干旱。研究表明，春旱使中国长江中下游地区的油菜平均减产20％以上(白鹏,等.干旱胁迫对油菜蕾薹期生理特性及农艺性状的影响.中国农业科学,2014,47:3566-3576.)。而春旱正值油菜蕾薹期，是生长需水量较大时期，此时发生干旱严重影响油菜的形态建成，造成地上部营养体偏小，进而影响油菜产量因子的发育和最后产量的形成。因此，对油菜蕾薹期的抗旱性研究更有意义。提高油菜的抗旱减灾能力，对于保障我国油料供给安全具有重要意义。

在长期的进化过程中，作物逐渐形成了避旱、御旱和耐旱等多种干旱胁迫响应机制，其中御旱和耐旱统称为抗旱性。御旱性是植物加强根部水分吸收、减少地上部分的水分蒸发来抵御干旱的能力。耐旱性主要是通过生理和生化调节来实现的，如合成小分子糖类、醇类、醛类来提高提高渗透调节能力，防止细胞水分的散失，以及产生胁迫感应信号、启动体内的防御系统和活性氧清除系统来维持细胞结构的稳定性，从而在一定程度上减轻和缓解干旱造成的影响(景蕊莲.作物抗旱研究的现状与思考.干旱地区农业研究,1999,17:79-85)。实践证明，培育和应用抗旱性作物品种是应对农业干旱的最经济有效的手段。然而，植物抗旱性属多基因控制的数量性状，而且抗旱性鉴定周期长，易受环境因素影响，因而通过常规育种方法改良作物抗旱性的效果往往不理想。随着分子生物学的发展，利用特定的分离群体对抗旱性开展QTL分析，获得抗旱性相关的分子标记并进行标记辅助选择，则可显著提高抗旱育种的效率。比如，李真等人利用一个DH群体，利用SSR和AFLP标记对油菜苗期的抗旱性和耐渍性进行了QTL分析，共检测到28个有关的QTL(Mapping of QTL associatedwith waterlogging tolerance and drought resistance during the seedling stagein oilseed rape.Euphytica,2014,197:341-353)。王丹丹等以F2:4群体为材料，采用复合区间作图方法，对苗期叶绿素质量分数、叶片相对含水量、叶片保水力、可溶性糖质量分数、丙二醛质量分数5个耐旱相关性状及其耐旱系数进行了QTL分析，共检测到8个QTL(王丹丹,等.甘蓝型油菜遗传图谱构建及苗期耐旱相关性状的QTL定位.西南大学学报,2014,36:8-16.)。荐红举等通过构建重组自交系高密度SNP遗传图谱，找到8个发芽期抗旱相关的QTL位点(荐红举,等.利用SNP遗传图谱定位盐、旱胁迫下甘蓝型油菜种子发芽率的QTL.作物学报,2014,40:629-635.)。然而，上述研究的局限性在于，所检测到的抗旱QTL的效应均较小，无法应用到育种实践中。而且，即使在标记辅助选择过程中进行了使用，也有可能因为遗传重组或遗传漂移而丢失目标基因(Collard B C,Mackill D J.Marker-assistedselection:an approach for precision plant breeding in the twenty-firstcentury.Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series B,Biological Sciences,2008,363:557-572)。