[发明专利]西瓜重要抗逆基因AOX的PCR分子标记及其用途

说明书

本发明属于蔬菜抗性分子标记开发和分子标记辅助育种技术领域，具体而言，本发明公开了一种饲料西瓜的抗性AOX基因，本发明还公开了西瓜重要抗逆基因AOX的分子标记‑‑‑‑与抗性SNP关联的PCR分子标记；该分子标记的用途是：用于西瓜中的抗性AOX基因的辅助选择育种。本发明所获得的分子标记ClAOX‑K/N标记，能用于西瓜抗性AOX的回交辅助育种。

技术领域

本发明属于蔬菜抗性分子标记开发和分子标记辅助育种技术领域，具体设计一种适用于西瓜非生物抗性种质快速筛选和回交育种提供一种新型且简便的分子标记及辅助选择方法。

背景技术

植物的交替氧化酶由核基因AOX(alternative oxidase)编码的线粒体蛋白，普遍存在于高等植物、真菌及低等无脊柱动物中(McDonald and Vanlerberghe 2006,VanAken,Zhang et al.2009)。在高等植物中编码交替氧化酶的基因是一个小的基因家族，早期根据其功能的不同又分为AOX1和AOX2两个亚家族(Clifton,Millar et al.2006,Costa,Cardoso et al.2009,Abu-Romman,Shatnawi et al.2012,Costa,Cardoso et al.2014)。对拟南芥AOX家族研究发现，其家族由5个AOX基因组成，AOX1a在整个发育过程中的各个组织和器官中均有表达；AOX1b主要是在花器官发育的早期表达；AOX1c虽然在个整个发育过程中的各个组织和器官中也均有表达，但其表达水平较低；AOX1d只有在莲座叶发育的早期和花器官的发育过程中有所表达；AOX2主要是在种子成熟和萌发过程中表达(Clifton,Millar et al.2006)。AOX1亚家族的典型特点是与各种生物、非生物逆境密切相关并且在单子叶、双子叶植物中均有存在(Clifton,Millar et al.2006,Giraud,Ho et al.2008,Ho,Giraud et al.2008,Watanabe,Hachiya et al.2008)。AOX2亚家族中各基因的表达具有组织特异性并且与各发育阶段密切相关，同时到目前为止单子叶植物中仍未发现AOX2亚家族的相关报道(Considine,Holtzapffel et al.2002,Frederico,Zavattieri etal.2009)。随着对交替氧化途径研究的不断深入发现，在有些物种中AOX2亚家族的基因的表达也受到逆境胁迫的调控(Cavalcanti,Oliveira et al.2013)。

目前已知大多数与交替氧化途径相关的非生物胁迫研究都集中于温度胁迫，尤其是低温胁迫。大量研究表明，植物遭受低温或生长于低温环境时AOX基因的表达或者蛋白含量会显著上调(Vanlerberghe and Mcintosh 1992,Taylor,Day et al.2002,Fiorani,Umbach et al.2005,Armstrong,Badger et al.2008,Mizuno,Sugie et al.2008,Umbach,Lacey et al.2009,Wang,Rajakulendran et al.2011)。采用同位素示踪法研究表明，AOX基因能够响应瞬时(几分钟到几十分钟)、短期(几小时到几天)、长期(几周)的低温胁迫。对低温敏感型植物玉米进行5℃低温处理5天后发现，交替氧化呼吸在总呼吸中的比重达60％(Ribas-Carbo,Aroca et al.2000)。对拟南芥短期低温处理后AtAOX1a基因表达显著上调，但随着处理时间的延长又会恢复至正常水平(Armstrong,Badger et al.2008)。AOX对低温胁迫的响应不仅因物种和组织器官的不同而不同，还受到低温胁迫的程度、时间和胁迫发生时植物的发育情况的影响。低温胁迫下植物碳代谢与交替氧化途径紧密相关，AOX过表达的转基因拟南芥植株在遭受低温时会积累比野生型更多的碳水化合物(Wang,Rajakulendran et al.2011)。AOX基因的缺失能够增强线粒体胁迫响应以控制细胞内ROS含量。将AOX抑制表达的转基因烟草进行低温处理后，与野生型相比其具有更高含量的ROS清除相关的酶，也表现出比野生型稍轻的氧化伤害(Wang,Rajakulendran et al.2011)。