[发明专利]一种水稻耐低温基因COLD1新功能标记的设计及其检测方法

说明书

本发明属于农作物育种技术领域，公开了一种水稻耐低温基因COLD1新功能标记的设计及其检测方法。根据COLD1基因在籼、粳编码区SNP2的等位单核苷酸差别，粳型COLD1^Jap为碱基A，籼型COLD1^Ind为碱基T或C，设计由5条引物组成的功能标记。5条引物混合在同管里进行PCR；正向外引物COLD1‑O‑F和反向内引物COLD1‑I‑R扩增粳型COLD1^Jap的特征条带；反向外引物COLD1‑O‑R与2条内正向内引物即COLD1‑I‑F1和COLD1‑I‑F2扩增籼型COLD1^Ind的特征条带。本发明能简便高效地对基因COLD1类型进行鉴别，可用于目的基因的资源鉴定和分子标记辅助育种。

技术领域

本发明属于农作物育种技术领域，尤其涉及一种水稻耐低温基因COLD1新功能标记的设计及其检测方法。

背景技术

在我国，水稻是最主要的农作物之一，分布也较为广阔，全国各省均有种植。依据植物学分类，我国种植的水稻品种属于亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)，包括粳稻(Oryzasativa L.ssp.japonica)和籼稻(Oryza sativa L.ssp.Indica)2个亚种，它们在形态、发育与生理等方面都表现出较大的差异。粳稻产量往往不及籼稻，但大都比籼稻具有更强的低温耐受性。尽管全球气候总体变暖，但不可否认，近年来极端气候频繁，如倒春寒和寒露风等低温灾害常有发生，导致水稻产量损失严重，特别是籼稻。利用粳稻耐低温基因导入籼稻，是改良提高籼稻抗寒性能的重要途径和方法，也是籼稻育种工作者的共识。

借助现代分子生物学技术，人们对于粳稻普遍具有的低温耐受性有了一定的认识，但耐低温胁迫的遗传机理较为复杂，研究进展还是相对较为缓慢。据统计，在水稻中，虽然有数百个耐低温QTL被定位，然而，能够进行精细定位和克隆分析的基因少之又少。已进行精细定位的约12个，涉及到萌发期、苗期、孕穗期及成熟期等不同时期的低温耐受性。克隆且开展功能研究的耐低温基因约有8个，涉及Ctb1、GSTZ2、qLTG3-1、LTG1、COLD1、qCTS-9、CTB4a、bZIP73等。其中，COLD1编码一个定位于质膜和内质网上的G蛋白信号调节因子，其与G蛋白α亚基RGA1互作以感知低温，应答低温胁迫机制，激活Ca²⁺通道，以增强G蛋白GTP酶活性，从而提高水稻的耐寒性能。水稻粳型COLD1^Jap较籼型COLD1^Ind具有更强的低温耐受性，可将粳型COLD1^Jap基因导入籼稻品种，以提高籼稻的耐寒性，具有着重要的育种利用价值。研究已证实，粳型COLD1^Jap与籼型COLD1^Ind存在的SNP2位点DNA序列差异是导致基因功能不同的根本原因。鉴于COLD1基因在耐冷性品种选育中的重要作用，根据粳型COLD1^Jap与籼型COLD1^Ind在SNP2位点存在的单核苷酸差异，杨佳等(杨佳等，水稻耐低温基因COLD1功能标记的开发及应用，分子植物育种，网络首发地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.s.20190311.0852.002.html，网络首发时间：2019-03-1110:41:37)开发了用于鉴定该基因的衍生型酶切扩增多态性序列(derived cleaved amplified polymorphicsequence,dCAPS)的功能标记；然而，该功能标记还存在以下一些不足：(1)涉及到限制性内切酶的使用，费用昂贵；(2)涉及到限制内切酶的使用，内切酶酶切时间较长，费工费时，操作繁琐；(3)只能鉴定出COLD1基因的籼、粳类型，不能对籼型的两种不同类型进行鉴定；(4)扩增及酶切后的产物片段较小，适用于操作较为复杂且费时的聚丙烯酰胺上电泳，不利于在操作快速、简单的琼脂糖凝胶上进行电泳。等等。