[发明专利]检测水稻耐低温基因COLD1基因型的dCAPS标记及应用

说明书

本发明提供了一种检测水稻耐低温基因COLD1基因型的方法及其dCAPS标记。dCAPS标记上游引物序列为：dcaps‑F：5'‑CCGTCAATCTGCCTTACAGCTATCTGTCAC‑3'，下游引物序列为dcaps‑R：5'‑TGAGCTGCCTTTCCAATGTTTTGAAGGCC‑3'。PCR扩增产物进一步用限制性内切酶StuI酶切，经8％聚丙烯酰胺凝胶电泳，银染。能检测到196bp条带为含COLD1^ind基因，不耐低温的水稻材料，能检测到169bp条带的水稻为含COLD1^jap基因，耐低温的水稻材料。通过对3个粳稻品种和4个籼稻品种以及98个籼粳交F2代个体进行COLD1的基因型进行鉴定，证实该标记可以准确的鉴定水稻COLD1基因的粳稻COLD1^jap基因型、籼稻COLD1^ind基因型及杂合基因型。该检测方法准确性高、特异性强，在分子辅助育种中有较强的实用性。

技术领域

本发明涉及一种检测水稻耐低温基因COLD1基因型的dCAPS标记，属水稻育种技术领域。

背景技术

水稻是仅次于小麦的世界第二大粮食作物，也是我国最主要的粮食作物。水稻是喜温作物，对温度变化极为敏感，低温会制约水稻产量，引起水稻大幅度减产，低温冷害的是世界水稻主产区普遍存在的问题。其中日本、朝鲜和中国等亚洲稻区受低温冷害的影响最为严重，据估计我国每年因低温冷害造成的稻谷减产大约有30亿～50亿kg。此外，低温冷害也是影响水稻品质的重要因素之一，对不同生育期低温处理下稻米品质的研究发现，低温冷害会导致稻米中蛋白质、支链淀粉含量、脂肪等营养物质的降低，并且造成千粒重减少，空秕率增加。对水稻耐低温机理进行研究，鉴定水稻耐低温基因，培育耐低温水稻品种，是解决水稻低温冷害的一个有效途径。

传统的水稻育种方法依赖于水稻表型的选择，耗时较长且易受环境及人为因素的影响，育种的效率很低。随着现代分子生物技术的进步，分子标记辅助选择在水稻育种中得到了广泛的应用，大幅度地提高了育种的效率。近些年来，国内外学者对水稻耐低温机理进行了大量的研究，耐低温QTL的定位和克隆等方面都取得了一些进展。目前，已发现了一些与水稻生长发育不同时期相关的QTL。Virgilio等报道了一个4号染色体上的苗期耐低温QTL位点qCTS4；Koseki等报道了水稻11号染色体上的一个苗期耐低温QTL位点qSCT11；Zhou等在水稻7号染色体上定位了1个孕穗期耐低温QTL位点qCTB7；Makoto Kuroki等在水稻8号染色体上定位了孕穗期耐低温QTL位点qCTB8；Xiao等报道了一个与水稻成熟期耐低温相关的QTL位点qRC10-2，此外，有部分耐冷基因已被克隆，包括qLTG3-1、COLD1、qCTS-9、GSTZ2、CTB4a等。其中，COLD1基因编码一个定位与细胞膜和内质网膜的G蛋白信号调节因子，能与G蛋白α亚基RGA互作激活Ca2+通道和G蛋白的GTP酶活性，增强水稻的耐寒性。粳稻COLD1基因中起源于中国野生稻的一个SNP位点SNP2影响了COLD1基因的活性，使粳稻具有更好的耐寒性。将粳稻COLD1^jap基因引入籼稻品种可以显著的提高籼稻的耐寒性，在籼稻的耐寒性育种中具有重要的应用价值。

水稻耐低温性状是典型的数量性状，易受环境等因素的影响，传统的育种技术通过表型观察很难对其进行准确的鉴定。分子标记辅助选择技术是将分子标记技术与常规育种手段相结合，在功能基因克隆或定位的基础上，借助与目标基因紧密连锁或共分离的分子标记，在群体中鉴定出具有特定理想基因型或基因型组合的个体以培育出具有优良目标性状水稻品种的一种技术手段。相较于传统育种手段，其大大提高了育种的效率与准确性，现已广泛应用于各种农作物的育种实践中。功能标记是根据目标基因等位基因之间DNA序列差异而开发出来的分子标记，其优点主要表现为与目的基因共分离，能准确地鉴定出目标等位基因，高效率地对自然群体或育种群体中的有利基因进行筛选，减少基因连锁累赘。