[发明专利]一种高粱籽粒单宁新基因tan1-d及高通量检测标记

说明书

本发明公开了调控高粱籽粒单宁有无基因Tannin1编码区内一个新型的功能性等位变异，特定区域12碱基的缺失(TCGTCTACGAGA)，命名为tan1‑d变异类型。这种功能性等位变异导致高粱籽粒单宁丧失；根据这个新型功能性等位变异开发的适宜于高通量标记分子标记检测的KASP分子标记，可快速、高效、高通量检测这种变异类型，不仅可以高效检测这种变异在高粱品种中的分布情况，筛选含有及不含有这等位变异的高粱种质资源，同时还可以在育种群体中进行标记辅助选择，选育含有及不含单宁的高粱新品种，用于酿酒、食品及饲料等不同用途。

技术领域

本发明涉及作物分子标记辅助育种技术领域，具体涉及一种高粱籽粒单宁新基因tan1-d及高通量检测标记。

背景技术

高粱（Sorghum bicolor L. Moench）是世界上继小麦、玉米、水稻和大麦之后的第五大作物。在我国，高粱生产的经济意义和国家需求主要体现在杂粮食品、酿酒工业、饲料工业、色素工业和生物质能源等几个方面。高粱曾是中国北方地区的主要粮食作物，近年来种植面积却呈下降趋势，而且用来代替玉米用于饲料的高粱多靠进口。这其中一个重要原因就是我国高粱籽粒的营养品质低，适口性差。具体表现为单宁含量偏高，淀粉结构欠佳、氨基酸组成不平衡。

不同于水稻、小麦和玉米等作物，高粱的籽粒中含有单宁。当籽粒中的单宁含量超过0.5%，会严重影响食用和饲用价值。单宁不但使高粱产生涩味，适口性变差，而且可以与蛋白质、碳水化合物，酶和金属离子等结合形成难以消化吸收的复合物，还会降低一些消化酶的活性，从而影响蛋白质的消化吸收，降低了营养价值。但在酿酒行业中，适量的单宁含量是高粱成为名酒酿原料的主要原因。此外，单宁具有高抗氧化作用、抗炎症和UV防护作用，对人体健康有益。这些需求对高梁籽粒中单宁有无及含量提出了不同要求。因此针对不同用途，有效控制不同品种籽粒中的单宁含量是提高其应用价值、扩大应用范围应首要解决的问题。因此鉴定并利用控制单宁形成基因培育具有不同单宁含量的品种是高粱籽粒单宁含量改良的最经济有效的途径。

单宁（Proanthocyanidins）又称为缩合单宁（condensed tannins）,是类黄酮或花青素生物合成代谢的末端产物聚合体。在高粱中，单宁主要存在于籽粒的外种皮中。不同品种中单宁含量受遗传背景影响差异很大，几乎所有的野生高粱都含有单宁，由于单宁主要存在于高粱籽粒的外种皮，致使单宁的遗传又受种皮中其他遗传因子的影响而变得更加复杂。经典遗传学和连锁研究通过种子颜色及外种皮层的有无鉴定了一些控制高粱籽粒颜色及多酚化合物的位点。但是籽粒颜色并不是判断高粱是否含有单宁的可靠指标，不同高粱品种中单宁含量随籽粒颜色变化很大。禾谷类作物单宁形成、调控等分子基础的研究还处于初始阶段，除Tannnin1 基因外，其他与单宁有关的基因还没有鉴定，更缺乏用于单宁育种的高通量分子标记。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种高粱籽粒单宁新基因tan1-d及高通量检测标记。

通过QTL（quantitative trait locus数量性状基因座）精细作图技术，已经图位克隆了位于高粱第4号染色体上的QTL，将其命名为Tannin1，将含有单宁的高粱与不含单宁的高粱Tannin1基因测序并进行序列比对，发现Tannin1在+580位点、+923位点、+1054位点的三个功能性等位变异位点，造成Tannin1编码的氨基酸序列发生了变化，是造成部分高粱品种单宁丧失的根本原因。但是，我们在对大量来自中国及非洲的高粱品种单宁有无及含量鉴定及以上三个关键SNP进行检测时发现，部分品种虽然籽粒丧失单宁，但Tannin1基因型与野生型（有单宁类型）相同。说明这些品种资源中可能含有其他的变异类型。