[发明专利]能引起陆地棉致死的异常棉染色体片段及分子标记和应用

说明书

本发明公开了一种能引起陆地棉致死的异常棉染色体片段及其分子标记和应用，所述染色体片段A11‑9来自于异常棉，位于棉花染色体组的第11号染色体，通过6对SSR标记：NAU5192、A11_175、JAAS3191、A11_243、JAAS3310、A11_193标记，以异常棉的DNA为模板，使用6对SSR标记同时对异常棉的DNA扩增，同时含有6对SSR标记的目的条带的染色体片段即为异常棉的染色体片段A11‑9；本发明获得了源于异常棉致死性状的单片段渐渗系，为促进目标基因的精细定位及其以后的图位克隆创造了重要材料。利用本发明的分子标记，可为渐渗系致死形成的分子机制研究奠定技术基础。

技术领域

本发明属于分子育种技术领域，具体涉及一种能引起陆地棉致死的异常棉染色体片段及其分子标记和应用。

背景技术

早在20世纪初人们就意识到利用野生资源可以补偿现代育种失去的优异等位基因，但是种间生殖隔离限制了野生资源在育种中的利用。生殖隔离主要分为3种类型(Stebbins，1950)。第一类叫做地理隔离，同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使种群间不能发生基因交流的现象。第二类是受精前的生殖隔离，它发生在受精以前，这种隔离障碍是由于物种之间不同的开花时间，或植物授粉后由于花粉管不能萌发或者花粉管不能完全穿过花柱达到子房，或者因为雌雄配子间不相容等原因而导致杂种合子不能形成。第三类是受精后生殖隔离，包括杂种致死(hybrid lethality) 或称为杂种劣势(hybrid weakness)和杂种衰退(hybrid breakdown)两种类型。其中杂种致死或杂种劣势发生在F₁代，表现出植株死亡、不育、矮小以及生活力下降等；而有些种间杂交能产生正常的杂种F₁，然而其F₂代的植株往往表现劣势或者致死，这种现象称为杂种衰退。致死基因作为有害的遗传物质，在生产上很容易被育种家忽视而淘汰，然而其特殊的功能和作用机制仍然赋予其在科研和生产中的意义。阐明生殖隔离背后的机制可以为传统作物育种打破生殖障碍，促进种间基因组的交换，将有利于促进野生种优异性状在现代育种中的应用。

目前，有关杂种致死和杂种衰退在不同植物中均有报道，它们具有简单的遗传方式。杂种致死表型发生在F₁代，大多由一对或者两对显性基因控制，而杂种衰退则在F₂代表现，大多由一对或者两对隐性基因控制。Bateson(1909)、Dobzhansky(1937) 和Muller(1942)提出Bateson-Dobzhansky-Muller(BDM)模型解释了杂种致死及杂种衰退产生的遗传基础。经典的BDM模型包括两位点的上位性互作，从共同祖先分化出来的每一个分支可以在进化过程中形成不同的新位点，这些位点在各自基因组中是无害的，然而在杂交种中，这些进化而来的基因产生互作，当新突变基因为显性时，从而导致F₁杂种致死；新突变基因为隐性时，则在F₂代表现杂种衰退。显性BDM 互作模式也可以发生在单个位点之间。单位点不协调的进化过程，表示祖先的一个基因位点在不同的分支中向不同的方向进化，从而在不同的种群中形成了不同的基因，在进化过程中祖先基因与进化后形成的基因是协调的。单位点与两位点互作模式没有根本区别，在进化过程中这些基因独立进化，而且这些位点在各自的基因组内是没有负作用的。大多数杂种致死和杂种衰退的报道(Bomblies et al.，2007；Yamamoto et al.， 2007；Chen et al.，2013；Tikhenko et al.，2017)都是由两位点模型作用的结果。而单位点模式的报道则较少(Smith et al.，2011)。

植物杂种致死基因的克隆是解析杂种致死机理的分子基础，也是在根本上理解植物杂种致死现象的发生作用机理的关键，并有助于了解杂种致死基因的进化在生殖隔离与物种形成中的重要作用。现有研究已对杂种致死和杂种衰退相关基因在不同物种中进行了基因定位，部分基因已经被克隆。关于其致死分子机制，普遍认为杂种致死或衰退主要涉及到植物的免疫系统。目前棉花杂种致死研究相对滞后，不少学者相继发现了杂种致死现象，部分致死基因被染色体定位，未见其分子机制的研究报道。

发明内容