[发明专利]大麦半矮杆基因sdw1/denso的基因标记及其应用

说明书

一、技术领域

本发明涉及鉴别大麦半矮杆基因sdw1/denso的基因标记方法及相应引物，所述方法属于农业生物技术工程领域，可以用于含sdw1/denso突变基因的大麦矮杆品种鉴定和选育。本发明所述的鉴别sdw1/denso基因的分子标记方法和引物能够极其显著地提高sdw1/denso基因的选择效率和鉴定效率，加速大麦半矮杆的育种进程。

二、背景技术

大麦是世界第四大禾谷类作物，其种植面积和总产量仅次于小麦、水稻和玉米，目前世界大麦总产量约为1.3～1.5亿吨。我国大麦面积和总产次于水稻、小麦、玉米和粟居第5位。高产是大麦育种的首要目标，而抗倒性是大麦高产、稳产的先决条件。倒伏不但使大麦产量降低、收获困难，还降低大麦品质，使啤酒大麦贬为饲料大麦，进一步降低其经济价值。因此大麦抗倒性育种尤为重要。

作物的矮杆育种工程始于上世纪六、七十年代。由于矮杆、半矮杆作物抗倒性强、耐施重肥、高种植密度、高收获指数和生物转化率，故在作物育种中占据主导地位，掀起了以水稻矮杆育种为首的“绿色革命”。水稻中应用最广泛的半矮杆品种是国际水稻所培育的携带sd1半矮杆基因的“IR8”（PNAS2002,99:9043-9048）。sd1编码赤霉素合成途径中的关键限速酶GA20氧化酶，半矮杆机制是由于该基因383bp碱基的缺失导致其编码的氨基酸提前终止或是由于单碱基替换导致氨基酸移码，造成GA20氧化酶失活或是部分活性丧失引起的（PNAS2002,99:9043-9048）。sd1品种因其株高适中，对生长发育和产量负面影响小，不易倒伏，因此广受水稻育种家亲睐。相对于水稻sd1，大麦广泛育种应用的半矮杆基因有hcm1、uzu1，sdw1/denso和ari-e。目前，hcm1和ari-e未被克隆；uzu1基因即HvBRI1于2003年被克隆，该基因的单碱基替换能明显降低大麦对芸苔素内酯（一种植物生长调节剂）的响应，从而降低了株高（Plant Physiol2003，133:1209-1219）。sdw1/denso依赖不同的环境能降低株高10-20cm，大麦sdw1与denso互为等位基因（Crop Sci2000,40:352-358），表现为赤霉素不敏感(Barley Genet Newsl1995，24:56–59)。但两者有不同的来源和育种应用，sdw1来源于X射线诱变的挪威品种“Jotun”，广泛应用于美国、加拿大和澳大利亚的饲料大麦育种，而denso来自丹麦的“Abed Denso”和捷克的“Diamant”，主要用于欧洲啤酒大麦育种（Funct Integr Genomics2009,9:255-262）。Grausgruber等报导大麦品种Diamant（携带denso基因）及其等位基因已被用于150多个大麦品种中（Plant breed2002,121:411-416）。表明sdw1/denso半矮杆基因在欧美大麦育种中应用非常广泛，而在国内却未曾报道。

sdw1/denso基因于1993年被定位于大麦3HL，其后通过不同遗传群体的QTL定位以及相关分析发现sdw1/denso基因除影响株高外，在不同遗传背景下与诸多表型、生理和农艺性状相关，如苗期匍匐生长、维管束大小、叶片厚度、产量、抽穗期等(J Appl Genetics2013,381-390)。但sdw1/denso基因与这些农艺性状的关系是由于一因多效还是基因的紧密连锁不得而知，因此获得与目的基因紧密连锁的分子标记或是该基因序列，不仅能有效鉴定含有目的基因的半矮杆品种，同时也能区分基因在不同遗传背景下与诸多相关农艺性状的关系。