[发明专利]十倍体长穗偃麦草专化分子标记与探针的开发及其应用

说明书

本发明公开了十倍体长穗偃麦草专化分子标记与探针的开发及其应用。本发明利用特异性长度扩增片段测序技术(SLAF‑seq)对普通小麦、普通小麦‑十倍体长穗偃麦草易位系和十倍体长穗偃麦草进行测序，通过序列数据比对分析获得十倍体长穗偃麦草特异序列，并以十倍体长穗偃麦草特异序列为基础，开发了长穂偃麦草的专化分子标记和专化荧光探针。本发明开发的分子标记不仅可以用于快速检测十倍体长穂偃麦草染色质及长穗偃麦草向小麦转移染色体片段过程中的易位系鉴定，而且为分子标记辅助选择改良小麦遗传特性提供重要途径，也为小麦分子育种、系统进化和种质资源鉴定提供重要的应用基础。

技术领域

本发明属于作物遗传育种领域，具体涉及十倍体长穗偃麦草专化分子标记与探针的开发及其应用。

背景技术

小麦(Triticum aestivm)是世界上种植面积最大，产量仅次于玉米的第二大粮食作物。近半个世纪来，世界小麦的总产量已经增加两倍多，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。小麦野生近缘物种中存在着大量的小麦缺乏的有利遗传资源，充分开发和利用这些优良基因资源培育小麦新品种已经成为小麦育种的目标之一。长穂偃麦草(Thinopyrum ponticum，2n＝10x＝70)是多年生草本植物，属于禾本科偃麦草属，是小麦重要的野生近缘种。它具有长穗多花、适应性广、耐逆性强等优良性状，蕴藏着许多普通小麦所不具备的优良基因(Shannon，1978；Cox，1991)，且易与小麦杂交结实，是改良现有小麦品种的宝贵资源库。近年来，随着工作的深入，许多新型的长穂偃麦草抗病、抗逆基因不断被发现，使得人们意识到目前开发利用的只不过是其中极少的一部分。例如，它含有小麦锈病抗性基因，能够抵抗近年来在非洲肆虐的新型小麦秆锈病菌Ug99(Xu et al.,2009；Zheng et al.,2014)；它还进化出一套高效控制盐分吸收、转运和分泌的调控机制，能够提高小麦耐盐特性(Chen et al.,2004)。

通过远缘杂交及染色体工程从野生近缘种属转移优良基因已被证明是小麦遗传改良的一条卓有成效的途径。早在50年代我国就成功进行了小麦与偃麦草属的杂交，其中小偃麦品种“小偃6号”年种植面积曾达67万hm²以上，且在生产上使用长达20多年的时间。在小麦-长穂偃麦草杂交后代中，检测源于长穗偃麦草的外源染色质成为至关重要的问题。虽然一些遗传学手段，如染色体分带、原位杂交等技术，能够用于小麦遗传背景下长穂偃麦草遗传物质的检测，但这些技术费时、费力，对操作技巧或仪器设备的要求也较高，而且这些实验手段不适于进行高通量筛选与规模化鉴定。

分子标记辅助选择(Marker Assisted Selection)是利用与目标基因紧密连锁的分子标记或功能标记，在杂交后代中准确地对不同个体的基因型进行鉴别，并据此进行辅助选择的育种技术。利用长穂偃麦草染色体专化分子标记进行标记辅助选择(MAS)对于利用偃麦草优异基因，加速小麦分子育种进程具有重大意义。例如，利用来源于长穂偃麦草抗秆锈病基因Sr24、Sr25、Sr26及Sr43的连锁标记，能够开展抗病种质资源的筛选、外源遗传物质的鉴定、抗病基因的定位，有效地提高了分子标记辅助选择育种的效率(Ayala-Navarrete et al.,2007；Margo et al.,2005；Niu et al.,2014；Yu et al.,2010；Zhenget al.,2014)。