[发明专利]小麦背景中长穗偃麦草染色体特异标记及其应用

说明书

技术领域

本发明属于作物遗传育种领域，根据植物重复序列信息设计引物，利用PCR技术从小麦-长穗偃麦草附加系中扩增得到长穗偃麦草的特异片段并进行测序，依据测序结果重新设计引物而获得长穗偃麦草染色体特异的分子标记。这些标记可用于长穗偃麦草向小麦转移染色体片段过程中的易位系鉴定，可用于小麦抗赤霉病和抗逆基因的连锁分析，可用于小麦抗赤霉病和抗逆性育种中的分子标记辅助选择。

背景技术

(1)小麦育种目标和其野生近缘种

小麦是世界总产量仅次于玉米的第二粮食作物。近半个世纪来，世界小麦的总产量已经增加了两倍多，其中，优良的小麦品种对提高小麦产量发挥了决定性的作用。目前小麦育种研究主要集中在四个方面：第一、提高小麦产量，降低生产成本；第二、分子标记辅助育种；第三、小麦抗逆性育种；第四、小麦营养品质。为完成以上育种目标，小麦本身的遗传资源已经明显不够，而与小麦具有近缘关系的许多野生物种中却存在着大量小麦中所没有的有利遗传资源。因此，利用小麦近缘野生种中的优良基因资源培育小麦新品种已经成为小麦育种的目标之一。

小麦(AABBDD，2n＝42)是异源六倍体植物，属于禾本科小麦属普通小麦种(Triticum aestivum L.)，自然界中生长许多小麦的野生近缘物种，这些野生近缘种植物中蕴含着大量优良基因，是一个巨大的具有潜在利用价值的遗传基因库，该基因库的优良基因如得到利用，对小麦遗传改良将具有重要的价值，不仅能提高其产量、改良品质，更能将丰富的抗病，抗逆基因转入小麦，改良小麦的抗病和抗逆性。目前已经与小麦进行杂交的种属有黑麦属、簇毛麦属、偃麦草属、山羊草属、大麦属等。这些远缘杂交的成功为近缘野生种的抗旱、耐盐碱以及抗病虫害的优良基因向小麦基因组进行转移奠定了坚实的基础，使得从小麦近缘种属中寻找或开拓新的重要基因资源成为可能。随着现代分子生物学的发展，分子标记与作物育种相结合，它不仅弥补了作物育种中传统的选择准确率低的缺点，而且加快了育种进程。

(2)小麦赤霉病抗性和长穗偃麦草特异分子标记

小麦生产中倍受关注的病害为小麦赤霉病，它是全球性致使小麦产量降低和品质下降的小麦主要病害，也是影响中国小麦生产的主要病害。该病由多种镰刀菌引起，病原菌侵染小麦籽粒后产生多种真菌毒素，这些毒素对人畜有害，严重威胁着人类和家畜的健康。我国长江中下游冬麦区是小麦赤霉病的多发区和重灾区，近年来黄淮麦区和关中麦区小麦赤霉病发生也日趋严重，影响着国内小麦主产区的粮食安全。

多年的小麦抗赤霉病育种研究表明，小麦种内抗赤霉病的资源很少，而且已经发现的抗性资源在小麦育种实际中也难以有效利用。从小麦近缘物种中开拓新的赤霉病抗源是小麦抗赤霉病育种中的重要策略，并且进行了大量的相关研究。偃麦草属(Thinopyrum)是禾本科大麦族(Horseae)，小麦亚族(Triticeae)中的多年生草本植物，与普通小麦的亲缘关系较近，世界范围内约有50种，主要分布在温带和寒带地区。该属适应性和繁殖能力较强，并且具有许多优良基因和性状，如抗病、抗寒、抗旱、耐盐碱和穗大多花等，是小麦遗传改良中极具应用价值的小麦近缘物种之一。自然界中存在3种类型的长穗偃麦草，即二倍体长穗偃麦草(Th.elongatum，2n＝14)、四倍体长穗偃麦草(Th.elongatum，2n＝28)和十倍体长穗偃麦草(Th.ponticum，2n＝70)。二倍体长穗偃麦草具有E染色体组，E染色体组是偃麦草属多倍体物种的基本染色体组，许多抗病基因如抗大麦黄矮病基因和抗小麦锈病基因等都在偃麦草属的E染色体组中存在。对小麦-长穗偃麦草二体附加系接种小麦赤霉病菌后发现，在长穗偃麦草1E上携带控制赤霉病抗性的主效基因，同时在3E、4E及6E染色体上可能存在微效抗性基因。Jauhar等报道长穗偃麦草1E染色体跟赤霉病的抗性有关，并且已经建立了1E的特异染色体标记，可以用来筛选抗病杂交种。Somers等报道长穗偃麦草的7E染色体带有赤霉病抗性基因。多个研究也认为7E染色体具有抗赤霉病基因并将该抗性基因初步定位于7E染色体长臂上。