[发明专利]一种油菜每角粒数性状主效基因位点及应用

说明书

技术领域

本发明属于分子生物学及遗传育种技术领域，更具体涉及一种甘蓝型油菜每角粒数性状主效基因位点的分子标记，同时还涉及该分子标记在油菜高产育种中的应用。

背景技术

油菜是最重要的油料和能源作物之一，其脂肪酸碳链长度和结构接近化石柴油，是一种适宜于生产生物柴油的植物油。在当前和今后相当长的时间内，全世界都将面临食用植物油和化石能源短缺的严峻局面，因此大幅度增加菜籽油供应总量，是保障全球食物和能源安全的重大需求。在城市化规模持续扩大耕地面积进一步缩小的形式下，持续提高单位面积产油量(＝单产×含油量)是唯一出路。近年来，高含油量品种选育已取得了重大突破，某些代表性品种(如中双11号等)的含油量已接近甚至超过50％，这已越来越接近油菜种质资源的最高含油量，这暗示着高含油量育种即将遭遇瓶颈。与此相反，油菜单产提高的潜力还很大，这具体表现在各国参试油菜品种产量构成因子的平均值跟油菜种质资源的最高水平相比还有相当差距。例如，我国2000-2009年冬油菜四大区参试油菜品种平均每角粒数在20粒左右(俞琦英等，2010)，而油菜种质资源中的最高角果粒数超过了30粒。虽然油菜单株产量的三个构成因子之间表现不同程度的负相关，但其相关系数往往不大(Shi et al.2009)，这表明可以通过提高单个产量构成因子(如每角粒数)来增加产量(Zhang et al.2007)。

虽然传统育种方法曾经为生产提供了许多优良油菜品种，但由于育种周期长、选择效率低，已经无法完全满足当前油菜生产的需要。随着分子生物学和分子遗传学的发展，育种家们对性状的选择正在逐渐实现由表型选择向基因型选择的过渡。分子标记辅助育种是将分子遗传学与传统的表型选择有效结合的一种新的育种手段，其基本原理是在油菜育种过程中直接利用与目标性状基因紧密连锁和共分离的分子标记对选择个体进行目标区域以及全基因组筛选，以达到提高目标性状选择效率、缩短育种年限的目的。分子标记辅助选择育种技术的关键是鉴定与重要农艺性状紧密连锁的DNA分子标记。近年来，美国等发达国家都投入巨资开展这方面的研究工作。伴随着水稻、玉米、小麦等重要作物农艺性状分子标记的开发，利用筛选到的分子标记进行辅助选择育种已渐趋成熟，目标性状也从简单的单基因质量性状扩展到复杂的多基因数量性状。随着基因组学和测序技术的高速发展，油菜分子标记研究日渐受到关注，研究的领域涉及种质遗传多样性分析、遗传图谱的构建、基因标记和定位、品种纯度鉴定、配合力预测、标记辅助选择等多方面，并取得了重要进展。但与发达国家相比，我国油菜分子育种研究还有较大差距，主要体现在：不能有效地发掘和利用种质资源中的有利基因，缺乏有自主知识产权及育种价值的基因和标记等。

目前常用的分子标记技术大致可分为两种：一种是基于分子杂交技术，另一种则以PCR技术为核心。Grodzicker等(1974)创立了限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism，RFLP)标记技术。Botstein等(1980)首先提出用限制性片段长度多态性(restriction fragment lengthpolymorphism，简称RFLP)作为遗传标记构建遗传图谱的设想，从而开创了利用分子标记作为遗传标记的新时代。随后几十种基于分子杂交(如RFLP和微阵列技术等)或PCR(如RAPD，SSR，AFLP，SRAP等)的DNA分子标记技术陆续建立，并广泛应用于植物科学的研究中。

大多数重要的农艺性状(如产量、品质、抗性等)均表现数量性状的遗传特点，表型连续分布且易受环境条件的影响，因此基于表型选择的常规育种方法对复杂数量性状的选择效果不好，致使育种效率低下，育种周期延长。由于分子标记技术和数量遗传学的发展和结合，人们已可将复杂的数量性状分解为单个的数量性状基因位点(quantitative trait loci，QTL)，然后像研究质量性状一样对控制数量性状的多个基因进行研究。QTL定位就是在遗传分离群体的基础上，借助分子标记和遗传图谱，利用QTL作图软件对分离群体的数量性状表型数据进行分析，从而确定数量性状基因在染色体上的位置和效应。目前对油菜每角粒数的QTL定位研究也有一些报道，但通常检测出的QTL效应值较小且重复性不好，较难在油菜育种中应用。本研究通过QTL定位，旨在筛选到对油菜每角粒数具有正向效应的QTL，用于油菜产量性状的标记辅助选择。

发明内容