[发明专利]玉米光周期基因特异分子标记及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及分子标记领域，具体地，涉及玉米光周期基因特异分子标记及其应用。

背景技术

玉米作为重要的粮食、饲料和经济三元作物，在农业生产和国民经济中占有举足轻重的地位。来自玉米多样性中心的热带种质资源具有丰富的遗传变异类型，其中很多优良性状（如抗逆、抗病、抗虫等）是温带玉米所不具备的。将热带、亚热带玉米种质在温带育种中利用，可以拓宽温带玉米的种质基础，提高品种的抗逆、抗病虫能力，创造新种质，建立新的杂种优势模式。但光周期敏感性却限制了热带亚热带玉米种质在温带地区的利用和杂交种异地制种的质量产量。

光周期基因是一类整合了从光受体和生物钟传导过来的胞内信号，通过植物体内一系列反应和信号传递，从而实现日照长度对开花时间的调控的基因。目前，拟南芥和水稻在光周期调控基因取得显著进展，在玉米、小麦、大麦、烟草、牵牛花等多种植物中也发现了这些拟南芥光周期调控基因的直向同源物。虽然与拟南芥和水稻调控光周期反应的方式类似，但是有些基因在光周期途径中的调控位置及对环境信号的反应都在长期进化过程中发生了不同程度的调整，说明光周期调控基因在植物中具有一定的结构和功能保守性。与水稻相比，目前对玉米的光周期调控机制了解甚少。虽然玉米的60多个光周期调控位点已通过双亲作图群体进行了QTL初步定位，但这些QTL位点（DWARFT8除外）作用于光周期的分子基础尚不清楚。迄今为止，玉米中只发现少数与光周期相关的开花突变体，并且只有少量的开花基因（DWARFT8、DLF1、VGT1、ID1）被克隆。随着玉米全基因组测序的完成，为利用生物信息学方法对这些QTL区段进行分析从而预测玉米光周期候选基因提供了重要信息基础。通过巢式关联群体或类似的巢式关联的多个热带温带亲本重组自交系群体对不同日照长度反应的关联分析，将调控热带和温带玉米光周期性状的主要QTL定位于染色体的4个区域（ZmPR1-4），这4个区域包含有ELF4、Ghd7、Vgt1、ZCN8、CONZ1、HY1/SE5、TOC1/PRR7/PRR9、PIF3、CRY2、CCA1/LHY、ZCN1911个光周期候选基因。虽然基于玉米巢式关联群体关联分析能更好的提高作图群体的分辨率，减少环境互作，更好的检测上位性并能比较准确的预测玉米光周期相关的QTL位点，但这些主要QTL区域候选基因的与光周期的关系尚未经过证实。另一方面，玉米在由起源中心向世界各地传播过程中为适应不同光周期环境，经过长期自然选择和人工选择在开花位点积累了丰富的变异。因此，根据玉米光周期候选基因序列的这些特点，可以将这些待定的候选基因开发为依赖于PCR的功能基因分子标记。因此，在利用热带种质进行种质改良或自交系选育时、或玉米杂交种商品化制种时，都可以利用这些标记进行辅助选择育种和指导生产实际。这对于充分利用热带亚热带种质解决我国当前玉米生长上的种质资源基础狭窄问题，解决玉米杂交种的商品化制种区域局限性，节约成本，提高杂交种的商品性，具有重要的理论和现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供玉米光周期基因特异分子标记。

本发明的再一目的是提供上述玉米光周期基因特异分子标记的应用。

本发明通过比对识别玉米3个光周期调控候选基因ZmPRR7，ZmZCN8，ZmPIF3在热带自交系CML166和温带自交系郑58的部分基因组DNA序列，设计3条不同的引物，其中一条引物为根据两个自交系中的相同序列设计的共同引物，另外两条引物为利用两个玉米自交系中的单碱基差异设计的郑58或CML166特异的PCR3’引物，这两条引物可分别与共同引物配对，使得每对引物仅在CML166或郑58一个自交系中或CML166×郑58杂交的F1中可以扩增出目标条带，且这些条带大小相同，通过对比每对引物在两亲本及其杂交F1的PCR扩增结果，因此，当仅使用其中一对引物进行PCR扩增时，通过凝胶电泳即可检测热带自交系CML166×温带玉米自交系郑58的F2分离群体中的此标记的遗传分离情况。对比两对引物进行PCR扩增产物通过凝胶电泳得到的热带自交系CML166×温带玉米自交系郑58的F2分离群体中的此标记的遗传分离情况，结合SSR标记进行供试群体遗传连锁图谱的构建，并根据F2:3群体光周期表型调查数据进行QTL定位。可区分两亲本及其杂交F1不同的基因型，从而可以作为分子标记在F2分离群体中计算遗传交换率，显示为在热带自交系CML166和温带自交系郑58的光周期基因分子标记，用于构建遗传连锁群体。这将为从热带玉米群体中选育光周期敏感不敏感的自交系或辅助改良杂交种亲本的光周期敏感性提供了分子辅助选择基础。