[发明专利]水稻非转基因抗除草剂基因OsALS的SNP分子标记及其应用

说明书

技术领域

本发明属于分子生物学技术领域，尤其涉及一种水稻非转基因抗除草剂基因OsALS的SNP分子标记及其应用。

背景技术

水稻是全球半数以上人口赖以生存的主要粮食作物，对人类生活和粮食安全具有重要意义。我国种植水稻历史悠久，地域广阔，是世界稻米主产国之一。每年种植面积约3500万hm²，约占粮食作物播种面积的29％。在我国所有稻作区的稻田，历来都有大量杂草发生。据统计，全国稻田杂草有200余种，其中发生普遍、为害严重、最常见的杂草约有40种(分布于各稻区为10～20种)。据调查，全国稻田草害在中等以上(2～5级)的面积达1546.7万hm²，其中严重为害(4～5级)面积为380万hm²，分别占水稻种植面积的46.8％和11.5％，损失粮食200多亿kg。农田杂草与作物争夺养料、水分、阳光和空间，妨碍田间通风透光，增加局部气候温度，有些则是病虫中间寄主，促进病虫害发生；寄生性杂草直接从作物体内吸收养分，从而降低作物的产量和品质。此外，有的杂草的种子或花粉含有毒素，能使人畜中毒。近十几年来，杂草稻成为水稻生产中一种新型草害，是杂交水稻的后代或者亲缘关系较远的水稻杂交后代经过自然和人工选择所形成，具有早发芽、早分蘖、早抽穗、早成熟、易落粒、米质差、休眠期弹性大、繁衍速度快以及难以拔除等特点。目前，杂草稻已经成为全球性草害，在一些国家，杂草稻造成水稻减产10-15％。在我国，水稻播种面积中杂草稻实际发生面积约占20％，产量平均损失在10％左右，年损失超过100亿元，被称为水稻杀手。因此，防除杂草稻成为目前水稻生产中亟待解决的问题，对于提高水稻的产量和品质有重要的意义。对稻田杂草和杂草稻的防除主要有手工拔草、农具除草及化学除草等手段。手工拔草和农具除草耗力多、工效低，不能大面积及时防除。因此，利用除草剂防除田间杂草和杂草稻是一条最有效途径。乙酰乳酸合成酶(ALS)是支链氨基酸合成途径中的首要关键酶，以其作为靶标的除草剂分为：磺酰脲类、咪唑啉酮类、嘧啶水杨酸类和磺酰胺类。这类除草剂具有高活性、杀草广谱和选择性强等特点，是目前防治稻田杂草、再生稻、杂草稻较理想的除草剂。近年来，科学家们通过多种途径获得了一批非转基因抗除草剂水稻突变体，其中一些抗性表现较好的种质材料，已被成功应用于水稻育种。

系谱选育法是当前最为普遍的水稻育种方法，其通过不同亲本配组杂交，获得F1代杂交种，从F2分离世代开始在各世代进行单株选择，直至选出性状符合要求且稳定一致的品系，按系混合收获，经鉴定比较而育成水稻新品种。该育种方法具有操作简单、目标性强的优点，但由于主要依靠看、嗅、摸等方法模糊把握表型性状的优劣，把握准确性较差，一些重要基因在选育过程中容易丢失。目前，运用传统的系谱法选育抗除草剂水稻品种，只能通过喷施除草剂的办法进行抗性鉴定，抗性表型出现需要15～30天时间。在实践过程中受制于喷施时期、喷施浓度、除草剂药效及环境温度、水体等各种因素影响，其抗性稳定性较差、鉴定风险大，且抗性育种年限长、工作量大、生产成本较高。

分子标记辅助育种可以从遗传基础上跟踪目标性状，选择含有目标基因的单株进行杂交(回交)，不但能准确的进行目标性状方向的育种，而且能减小回交群体的大小，节省成本。SNP(single nucleotide polymorphism)是指在基因组上单个核苷酸的变异，利用目标基因的SNP标记可以在育种过程中进行相关性状的精准选育，也可以将相关的SNP锚定进芯片，在进行全基因组标记选择的同时选择含有此目标基因的个体(单株)。以检测水稻相关基因的SNP来预测其基因的存在己经广泛的应用在水稻育种上。在品种选育或是目标性状的改良过程中，使用基因芯片技术，Taqman技术，分子信标技术和焦磷酸测序法、变相高效液相色谱等手段来测定每一个实验单株，选择含有目标基因的SNP单株再进行实验，可以改变传统育种的盲目性，极大的减小了群体大小，节省成本。