[发明专利]一种水稻穗颈长度基因qPNL‑12的分子标记

说明书

技术领域

本发明属于水稻遗传改良与农业生物技术应用领域，涉及一种水稻穗颈长度基因qPNL-12的分子标记，尤其涉及与qPNL-12基因紧密连锁分子标记的核苷酸序列及用于扩增分子标记的正、反向特异引物。

背景技术

穗颈长度又称为穗抽出度，指剑叶叶鞘到穗基部的距离，它作为连接茎秆和穗的一个重要农艺性状，在营养物质和水分从茎秆和叶片到穗部的运输过程中发挥着极其关键的作用。目前生产上所用的大多数水稻不育系具有不同程度的包穗特征(由穗抽出度过短导致)，大大影响了杂交稻制种产量的提高。二十世纪八十年代，水稻长穗颈基因eui的发现被认为是三系杂交水稻种子生产中继不育系、保持系和恢复系后的第四要素。导入eui基因的不育系从遗传水平上缓解了其包穗现象，提高了其对外源GA3的敏感性(Rutger J N,et al.,Crop Sci,1981,21:373-376)。然而，单基因的使用并不能完全解除不育系的包穗问题(梁康迳等,福建农学院学报,1992,21:380-385；何祖华等,中国水稻科学,1991,5:1-6)。杨仁崔等(中国工程科学，2005，7(8):26-30)利用携带eui1基因的协青早eA不育系育成的杂交稻在生产上却出现生长过快、植株偏高和叶面积较大等不良性状。因此，挖掘更多有用的穗颈长度基因对更好地改良杂交稻不育系或恢复系的穗颈长度具有重要意义，也可为研究穗颈伸长的遗传机制奠定基础。

迄今为止，有多个穗颈长度相关基因已经被克隆或精细定位。EUI1和EUI2为两个已克隆的控制水稻穗颈伸长的基因，EUI1基因编码一个细胞色素P450单加氧酶(Luo A,et al.,Plant Cell Physiol,2006,47:181-191；Zhu Y Y,et al.,Plant Cell,2006,18:442-456)，位于水稻第5染色体上。EUI2基因编码一个环氧化物酶的同源蛋白，位于水稻第10染色体上(朱宏波,福建农林大学博士论文，2003；黄伟素，浙江大学硕士论文，2006)。EUI1和EUI2基因在水稻内源赤霉素合成途径中起负调控功能，功能缺失后会造成赤霉素在最上节间大量积累，从而使水稻穗颈极具伸长。目前仅有1个短穗颈或包穗基因SUI1被克隆。SUI1位于水稻第1染色体上，编码一个磷脂酰丝氨酸合成酶，通过调节倒一节的细胞长度来调控水稻穗颈长度(Zhu L,et al.,Plant Mol Biol,2011,77:475-487)，该基因突变后导致包穗特征，并引起突变体的谷粒产量明显下降。已经精细定位或初步定位的短穗颈基因的研究则相对较多，ESP2、SHP6、SUI4分别被精细定位于水稻第1、2和7染色体上(朱克明,扬州大学硕士论文,2006；官华忠等,科学通报,2011,56:741-745；Ji H,et al.,Plant Biotechnol Rep,2014,8:125-134)，SHP1，SHP3，SHP4和SHP5分别被初定位于水稻第1，5，3和4染色体上(刘庄等,中国农学通报,2006,22(12):409-412；王伟平等,中国农学通报,2008,24(6):212-216)。基于以上表述，尚未有关于水稻穗颈长度相关基因定位于第12条染色体上的报道。

申请工作人员前期以籼稻品种9311为受体亲本、粳稻品种日本晴为供体亲本经过杂交、多代回交和自交，构建了一套高代回交置换系群体，并建立了高密度物理图谱(赵春芳等，植物学报,2012,47:594-601)，为农艺性状的QTL定位奠定了基础。随后，申请工作人员对置换系群体中穗颈长度性状进行调查，鉴定出一个极短穗颈表型的置换系C115，与受体亲本9311的穗颈长度具有极显著差异(P<0.01)。以C115和9311为亲本，构建了F2分离群体，利用遗传分析和基因连锁分析，初步定位了C115短穗颈表型的控制基因，将其定位于水稻第12染色体的两个SSR标记RM7102和RM277之间，两标记间的物理距离为5.10Mb，命名为qPNL-12(赵春芳等,植物学报,2015)。经与已克隆的穗颈长度相关基因比较，该基因为一个新的穗颈长度基因。在此基础上，本发明进一步寻找更加逼近目标基因qPNL-12的分子标记，实现对qPNL-12基因的精细定位，筛选到了比通用SSR标记更紧密连锁甚至共分离的分子标记。这些紧密连锁标记将为qPNL-12基因的克隆奠定基础，同时为水稻育种中穗颈长度的标记辅助选择提供更有效的分子标记。

发明内容