[发明专利]F型三系杂交小麦雄性不育基因相关分子标记开发及应用

说明书

本发明公开了一种F型三系杂交小麦雄性不育基因相关SNP位点的特异PCR标记开发方法，包括：(1)将小麦通过多代姊妹交，将获得的自交系分成自交结实率高的保持系和自交结实率中等的保持系，以及自交结实率低于5％的稳定不育系，三者除育性差异，其他生物学特征完全一致；(2)对上述三个样品进行建库测序；(3)检索三个样品线粒体及细胞核基因组间存在的SNP变异；(4)针对上述不育系与不同自交结实率的保持系株系间鉴定获得的线粒体及细胞核基因组SNP位点，检测、设计和开发限制性内切酶扩增多态性序列(CAPS)标记或竞争性等位基因特异性PCR(KASP)标记。本发明还公开了相关SNP位点分子标记及其检测方法。

技术领域

本发明属于小麦分子育种领域，具体地说，涉及普通小麦不育系及两种保持系线粒体基因组和细胞核基因组重测序分析，同时涉及F型雄性不育基因相关分子标记开发，以及相关分子标记在F型三系杂交小麦不育系改良育种中的应用，以提高F型杂交小麦分子育种改良的效率。

背景技术

小麦是世界第一、我国第二大粮食作物，小麦生产是关系我国国计民生和社会稳定的重要农业产业。与水稻、玉米、油菜等作物相比，小麦是迄今为止仍未大面积应用于生产的作物之一。杂交小麦作为世界性难题，一直受到世界各国政府与跨国种业集团的高度重视和巨额投资，至今杂交小麦研究已经有60余年的历史，前期以跟踪学习国外的三系法(CMS)和化杀法(CHA)为主要技术方法，因未攻克技术难题而未实现大面积应用。2000年后我国原创的二系法杂交小麦应用技术体系得到了快速发展，奠定了我国在国际杂交小麦研究领域的领先地位，目前我国关于BS系列、ES系列和C49S系列的小麦光温敏二系不育系遗传、基因定位及相关基因克隆的研究报道较多。小麦F型雄性不育系是山西运城市蓝红杂交小麦研究中心冯树英研究员历经20多年，先后选用4个普通小麦品种进行3轮杂交、2轮回交、8代姊妹交和6代测交育成的新型小麦不育系，其不育系(FA)与保持系(FB)的选育方法获得国家发明专利(CN200810135045)，FA不育系获得国内植物新品种权授权(CNA20090410.1)。F型三系不育材料的发现补充了我国小麦杂种优势利用的途径。FA是我国新发现的不育源，具有无外源细胞质毒性及恢复源广等优点，但是目前关于该不育系相关基础研究基本空白，挖掘和利用该新型不育资源，创新小麦杂种优势利用技术方法非常必要。因此，本领域中需要改善F型三系杂交小麦的分子育种改良实践。

发明内容

本发明通过细胞核及线粒体基因组二代高通量重测序技术开发了F型三系杂交小麦不育基因相关的分子标记，并应用于不育系的分子育种改良实践。

在本发明的第一方面提供了一种F型三系杂交小麦雄性不育基因相关SNP位点的特异PCR标记开发方法，所述方法包括：

(1)将小麦通过多代，例如8代以上，姊妹交，将获得的自交系分成自交结实率高的保持系和自交结实率中等的保持系，以及自交结实率低于5％的稳定不育系，三者除育性差异，其他生物学特征完全一致；

(2)对上述三个样品进行建库测序：提取上述三个样品的基因组DNA，建库后进行测序；

(3)基因组序列比较分析：比对小麦参考基因组数据库中线粒体及细胞核参考基因组序列，检索三个样品线粒体及细胞核基因组间存在的SNP变异；

(4)F型雄性不育基因相关SNP位点特异PCR标记开发：针对上述不育系与不同自交结实率的保持系株系间鉴定获得的线粒体及细胞核基因组SNP位点，检测、设计和开发限制性内切酶扩增多态性序列(CAPS)标记或竞争性等位基因特异性PCR(KASP)标记。

在本发明第一方面的第一实施方案中，通过Hiseq2000进行测序。

在本发明第一方面的第二实施方案中，运用BWA软件与小麦参考基因组序列进行比对，并利用GATK软件包进行SNP信息的检测和注释。