[发明专利]筛选或辅助筛选高抗穗发芽小麦的方法及其专用引物

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种筛选或辅助筛选高抗穗发芽小麦的方法及其专用引物。

背景技术

穗发芽(Pre-harvest sprouting简称PHS)是指小麦在收获前遇到连续阴雨的天气或在潮湿的环境下的穗上发芽。穗发芽不但影响产量，而且严重影响品质(尤其是加工品质)、储存、及下年的播种质量，造成不同的经济损失。

世界上的多个国家和地区都曾受到穗发芽的危害，其中以加拿大和澳大利亚最为严重。据Derera报道，澳大利亚平均每年有7%的小麦受穗发芽危害，最严重的1984年，穗发芽危害程度高达20%。而加拿大平均每个季度因穗发芽损失近1亿美元。在我国穗发芽严重的地区主要有长江中下游地区，东北春麦区，但是，西北春麦区，黄淮冬麦区及北部冬麦区也时有穗发芽发生。据报道2009年小麦穗发芽造成江苏、湖北、安徽、河南等多个省份相似地区的大面积商品麦质量下降,仅湖北省中北部小麦发生穗发芽的面积约占80%。据有关资料统计,每十年内淮南麦区必有一年出现适宜小麦严重穗发芽的天气。穗发芽严重地区小麦一般减产6%-10%，在穗发芽严重的年份产量损失则高达20%,这给广大生产者带来巨大的损失。虽然许多学者对小麦收获前穗发芽的遗传、形态、生态与生理机制进行研究，探讨和明确减轻小麦收获前穗发芽的途径与措施，得出了相应的研究结论,但是由于种种原因,小麦抗穗发芽育种尚未有突破性进展。因此，目前穗发芽问题是我国乃至世界小麦育种急待解决的关键问题之一。

由于小麦穗发芽是受多基因控制的数量性状，品种的形态特征及生理生化性状如种子休眠特性、种皮颜色、α-淀粉酶活性、颖壳抑制物、穗部结构等都会对小麦穗发芽产生不同程度的影响(Derera，1989；肖世和等，1985)。传统的育种方法一般正常年份田间无法鉴定穗发芽抗性，必须取样在室内人工鉴定，这对于大量的早代育种材料筛选比较困难。所以分子标记辅助育种，成为当下培育抗穗发芽品种的主要途径之一。分子标记具有以下特点：(1)直接反映DNA序列差异，不受基因表达的影响，结果可靠性强；(2)标记位点丰富，遍布整个染色体组；(3)许多标记是共显性标记，不受杂交方式的影响；(4)不受植物生长发育阶段及环境条件的影响，加快了育种进程；(5)标记形式多样。有研究表明：分子标记辅助育种可以大大提高选择效率。

小麦穗发芽的基因及QTL定位是近年来国内外研究的重点领域之一。目前，在小麦的21条染色体上均发现了与穗发芽抗性相关的基因和QTL。其中以第三、第四同源染色体群为主。

Kulwal等(2004)在2BL上发现一个QTL QPhs.ccsu-2B.1能解释16%的表型变异。Osa等(2003)检测到一个与休眠相关的主效QTL位于Xbcd1380和Xfbb310之间，能解释23-38%的表型变异，Mori等(2005)又将这个QTL定位于Xbarc310和Xbcd907之间。张海萍等(2007)在3AS上检测到一个控制休眠的主效QTL，位于Xbarc294和Xbarc57之间，可解释表型变异的35%-47%。Kulwal等(2005)检测到一个与穗发芽相关的QTLQphs.ccsu-3A.1,位于3AL上，这个QTL在单个环境中能解释的表型变异达到了25-35%。Yang等(2007)根据玉米中报道的控制种子休眠的转录因子Vp1在小麦中开发了一个位于3BL上STS标记Vp1B3，在抗穗发芽的品种中能扩增出845bp或569bp的片段，而在感穗发芽的品种中仅能扩增出652bp的片段。Chang等(2011)在3AL上也开发了一个标记Vp-1A17-19，并在81份小麦品种中发现了6种等位基因(Vp-1Aa,Vp-1Ab,Vp-1Ac,Vp-1Ad,Vp-1Ae and Vp-1Af)，其中Vp-1Ab和Vp-1Ad与抗穗发芽相关，而Vp-1Aa,Vp-1Ac,Vp-1Ae和Vp-1Af与感穗发芽相关。Rasul等(2009)在4B上检测到一个QTL，这个QTL与降落值、发芽指数和整穗发芽率都高度相关。Chen等(2007)在4A上检测到一个与穗发芽和休眠相关的QTL位于Xbarc170和Xgwm397之间。Flintham等用Bezostaya替换Hobbit的全套染色体置换系,发现穗发芽抗性与4D和7B染色体有关。除了上述与穗发芽抗性相关的标记外，还发现有许多其他基因和标记，例如与种皮颜色相关的Phs基因，与穗部形状相关的Hd基因，与穗型相关的C位点和与种皮吸水性状相关的标记等。

由于穗发芽抗性受多个位点的控制，因此利用分子标记明确不同品种中的抗性遗传构成，并进行相关遗传位点的聚合，就有望培育出抗穗发芽品种。