[发明专利]基于KASP技术的检测小麦粒重相关基因的标记引物及应用

说明书

本发明涉及基于KASP技术的检测小麦粒重相关基因的标记引物及应用，属于分子遗传育种技术领域，本发明提供特异成套引物Kasp‑TraesCS1A02G045300.2，利用所述引物进行小麦千粒重TraesCS1A02G045300.2基因的检测，人为误差低，分析通量高，适用大量样本的检测。本发明提供的共显性分子标记应用于TraesCS1A02G045300.2基因的转育，对于加快利用小麦千粒重TraesCS1A02G045300.2基因进行遗传改良，提高育种效率具有重要实践意义。

技术领域

本发明属于分子遗传育种技术领域，特别涉及千粒重相关基因高通量KASP（Kompetitive Allele-Specific PCR，竞争性等位基因特异性PCR）标记开发及应用。

背景技术

小麦是全球种植面积最大的作物，年种植面积约为2.2亿公顷，约占世界耕地面积的1/6，年产量7亿吨以上，仅次于玉米（http://apps.fas.usda.gov/psdonline/circulars/production.pdf）。全世界有43个国家，35%～40%的人口以小麦为主食，提高产量是重要的育种目标。小麦单产是一个复杂性状，受各种直接和间接遗传因子调控，可将其表示为单位面积粒数和粒重的乘积，而单位面积的粒数可分解为单位面积穗数和每穗粒数。每一项增加都可以提高单产，但各因子相互制约，只有协调发展穗数、粒数、粒重，才能达到高产。不同年份育成品种的研究发现，上世纪小麦单产的提高主要依赖于单位面积粒数的增加（Fischer 2008; Hawkesford et al. 2013）。1980年以来，粒重在产量提高方面所起作用日益显现（Calderini and Ortiz-Monasterio 2003; Sadras and Lawson2011）。过去几十年里，我国河南和山东小麦的产量潜力仍在继续增长，穗粒数显著提高，其中河南省的粒重也在明显增加（Zheng et al. 2011; Xiao et al. 2012; Gao et al.2017）。粒重是产量构成的三个最重要性状之一，其主要取决于籽粒大小、形态和质地等因子的共同遗传。

虽然已经定位很多粒重相关的QTL，但其在育种中的应用却鲜有报道。主要原因有以下两点：（1）与QTL连锁的标记距离基因太远，不能对其进行准确选择。因此，标记没有通用性，仅对与定位群体有关的材料有效（Bagge et al. 2007; Liu et al. 2012）；（2）普通小麦是经过多次杂交形成的异源六倍体，具有ABD三个亚基因，基因组既庞大又复杂（Salamini et al. 2002; Peng et al. 2011），导致QTL精细定位和基因克隆比较困难。比较基因组学研究发现，水稻与小麦的基因组之间，大多数位点上基因具有共线性（Sorrellset al. 2003），已从小麦中克隆了很多与粒重性状相关水稻同源基因并开发了功能标记。

Xu等（2018）揭示了OsMKP1在调控水稻籽粒大小上的作用。OsMKP1丢失功能形成大的籽粒，而过表达OsMKP1导致籽粒变小。进一步分析显示OsMKP1能够同OsMAPK6相互作用，去磷酸化OsMAPK6，导致且使其失活。因此，这些研究揭示了OsMKP1通过抑制MAPK信号途径，决定籽粒大小的重要机制。

KASP标记已广泛应用于检测小麦、水稻和玉米等作物的SNP位点（Ertiro等，2015；Chandra等，2016；Steele等，2018），无需电泳，可实现高通量基因分型。利用小麦SNP芯片的基因型数据进行QTL定位和全基因组关联分析，将连锁SNP转化为KASP标记（Liu等，2016；Rasheed，2016，2017；Jia 2018；Fu等，2020；Jiang等，2021），可直接应用于分子标记辅助选择育种。

发明内容