[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，特别涉及小麦背景中长穗偃麦草染色体特异标记及其应用。

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。

自然界中生长许多小麦的野生近缘物种，这些野生近缘物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，使得从小麦近缘物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。

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。偃麦草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。研究表明，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。长穗偃麦草的7E染色体带有赤霉病抗性基因，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。

分子标记辅助选择(Marker Assisted Selection，MAS)是将分子标记应用于作物品种改良过程中进行选择的一种辅助手段(Ribaut et al，1998)。其基本原理是利用与目标基因紧密连锁或表现共分离的分子标记对选择个体进行目标以及全基因组筛选，从而减少连锁累赘，获得期望的个体，达到提高育种效率的目的。在不同植物中利用不同的方法发展分子标记是分子标记辅助选择和传统育种技术相结合进行作物遗传改良的重要研究内容。

赤霉病抗性比较复杂，人工鉴定结果受环境的影响较大，因此利用分子标记进行辅助选择将是有效途径。在长穗偃麦草向小麦转移优良的抗赤霉病基因的研究中，已有部分研究进行了长穗偃麦草染色体特异分子标记研究。到目前为止，通过RAPD，AFLP，SSR等分子标记发展技术获得了部分染色体特异标记，但发展的长穗偃麦草染色体特异分子标记不但数量少，远远满足不了小麦抗性育种实际的需要，而且染色体特异性及稳定性还不理想，发展更多的覆盖相关染色体的分子标记，进一步研究这些分子标记与抗病，抗逆基因的连锁关系，在小麦抗逆、抗病育种实际中利用这些标记进行辅助选择是非常重要和迫切需要的。

(3)长穗偃麦草染色体特异分子标记的发展

表达序列标签(expressed sequence tags，ESTs)是指从不同组织来源的cDNA序列。EST序列代表了基因组的编码区，保守性强，稳定性好，且在不同物种间有很好的通用性。基于EST序列开发的分子标记是开展物种遗传多样性分析，进行功能基因定位和连锁分析的一种理想标记。

TRAP是从SRAP标记技术改进过来的，同样是一种基于PCR技术的标记。TRAP标记原理是利用已知的cDNA或EST序列信息来设计引物，对目标候选基因区域进行扩增产生多态性。这一点与RAPD、ISSR、AFLP和SRAP等标记无须任何序列信息即可直接扩增有所不同。其固定引物是通过所研究植物的EST序列信息来设计，随机引物的设计和SRAP相似，在5’端有一段填充序列，紧接着一个含个含4-6个富含AT或GC核苷酸的核心区；最后在3’端连接3-4个随机的碱基。TRAP标记具有操作简单、重复性好、多态性高、效率高等优点。