[发明专利]用于检测玉米Dek41基因的特异性引物组及其应用

说明书

本发明公开了一种用于检测玉米Dek41基因的特异性引物组及其应用。该特异性引物组中扩增该Dek41基因左侧DNA片段的一对特异性引物Dek41S1的碱基序列，并扩增该Dek41基因右侧DNA片段的一对特异性引物Dek41S11的碱基序列。利用这两对特异性引物组能对玉米任何时期和任何组织的DNA进行基因型鉴定，检测杂交育种子代各单株中Dek41基因的存在与否以及杂合或纯合状态。这种检测方法的准确性高，操作简单，为利用Dek41基因的DNA分子标记辅助育种提供重要的技术手段。本发明对显性分子标记的获得和鉴定是对控制玉米籽粒缺陷农艺性状的Dek41基因进行DNA分子标记辅助育种的基础。

技术领域

本发明涉及一种用于检测玉米突变体基因的特异性引物组及其应用，特别是涉及一种用于检测玉米Dek41基因的特异性引物组及其应用。

技术背景

玉米(zea mays)是世界上也是我国主要的粮食作物和饲料作物，学名为zea maysL，英文名maize或corn。中文名称较多，旧称玉蜀黍，苞谷等，现通称玉米。玉米(Zea maysL.ssp.mays)是世界范围内种植最广的作物，约9000多年前由墨西哥中南部巴尔萨斯河流域的原住民对当地的野生近缘种：类蜀黍/大刍草(Zea mays ssp.Parviglumis)进行驯化选择而来。按产量和播种面积计算，玉米都已经成为中国第一大粮食作物。中国玉米产量从1980年的0.6亿吨増至2019年的2.6亿吨(国家统计局，2020)。作为中国第一大粮食作物，玉米产量和播种面积的増长成为确保国家粮食安全战略、实现＂2020年全国粮食生产能力超过6000亿公斤＂规划的重要因素。玉米是重要的饲料和工业原料。在中国经济迅速发展、城镇化进程不断加快的背景下，中国己经进入玉米需求快速増长的阶段。首先，玉米的饲料需求量迅速增加。随着中国居民人均收入水平的提离，居民的人均食物消费结构正在从低能量的谷物和蔬菜等碳水化合物食物向高能量的畜产品等蛋白质食物转变畜产品需求量的不断増加也导致中国饲料粮需求量不断扩张，呈＂刚性＂增长态势。因此，这对玉米产量和品质的改良与创新提出了更高的要求。

为了提高玉米品质和营养价值，从上个世纪开始，越来越多的国内外科研人员就开始利用生物学的方法对玉米的品质进行改造。优质蛋白玉米便在这样的情况下产生了，优质蛋白玉米是一种营养均衡的粮饲兼用型玉米。与普通玉米相比，幼稚蛋白玉米的赖氨酸含量大幅提高，其营养价值相当于牛奶蛋白质，用作畜禽饲料可提高蛋白质的吸收转化，提高出栏率。同时可以提高动物对饲料蛋白质的利用率，减少动物粪便中氮的排出，从而缓解养殖业对环境的污染。获得优质蛋白玉米的原理是以玉米中部分籽粒的突变体为材料，借助于遗传学的研究方法对其进行改造，提高其营养价值。在玉米籽粒突变体中有两大类表型研究较多，分别是Opaque和Defective kernel(Dek)。Opaque籽粒的表型为粉质胚乳透明减少，粉质不透明区域增加，导致籽粒硬度的下降。Dek突变体的典型特征是胚乳发育存在缺陷。Dek突变体往往会产生胚和胚乳的异常发育以及营养物质积累的严重不足。在整个籽粒发育时期，Dek籽粒比野生型籽粒通常要小，胚乳发育程度慢填充度低，种皮与胚乳分离，种皮颜色呈浅灰色，成熟的Dek籽粒表面皱缩粗糙，胚乳往往成粉质，硬度小韧性差。

Dek41是一类隐性致死性Dek突变体。从籽粒表型观察到，突变体籽粒比野生型籽粒籽粒胚乳填充物减少，并且突变体籽粒胚明显偏小。成熟时期籽粒突变体严重干瘪，籽粒填充物显著偏少，如图1所示。虽然有胚乳，但是Dek41授粉后15天及18天的未成熟籽粒石蜡切片材料可以看出，突变体胚和胚乳相对于野生型发育异常，突变体籽粒的胚乳胚乳与种皮之间有明显的空隙，胚明显偏小，发育迟缓，如图2所示。从表型、细胞学切片、籽粒营养成分等方面对籽粒进行分析，预示着Dek41是新的突变体；而等位检测分析显示Dek41是单基因隐性遗传突变引起。对Dek41突变体材料的研究，可以加深我们对Dek突变体形成原因的理解。