[发明专利]与油菜叶片硫苷含量紧密相关的基因、分子标记及其应用

说明书

本发明属于油菜分子育种技术领域，尤其涉及与油菜叶片硫苷含量紧密相关的基因、分子标记及其应用。本发明通过对甘蓝型油菜叶片硫苷的全基因组关联分析和候选基因的分子验证，发现了控制叶片硫苷合成的基因，并开发了基因特异分子标记，分子标记的正向引物序列见SEQ ID NO.1，反向引物序列见SEQ ID NO.2。该分子标记可用于甘蓝型油菜叶片硫苷含量育种标记的辅助选择，为培育遗传稳定的高叶片硫苷含量油菜新品种提供新的分子标记。本发明鉴定的控制叶片硫苷合成基因和开发的紧密连锁的分子标记或功能标记能够改善油菜叶片硫苷性状的改良效果，加快改良进程。

技术领域

本发明属于油菜分子育种技术领域，尤其涉及与油菜叶片硫苷含量紧密相关的基因、分子标记及其应用。

背景技术

硫代葡萄糖苷(Glucosinolate，以下简称硫苷)是一类含硫和氮的次生代谢产物，主要存在于白花菜目植物中，包括芸薹科作物白菜、甘蓝、油菜和模式植物拟南芥等，在植物抗病虫害及人类抗癌方面发挥着重要作用。

油菜作为世界上最重要的油料作物之一，每年能够产生大约2600万吨的植物油，约占植物油生产总量的15％。油菜籽榨油后的饼粕中含有36％左右的粗蛋白，氨基酸比例均衡，是良好的天然动物饲料。但是硫苷在芥子酶的作用下，可水解产生恶唑烷硫酮、异硫氰酸盐、腈等有毒物质，用作饲料会对家畜造成毒害性。自1968年甘蓝型油菜种子低硫苷种质资源Bronowski发现以来，油菜品种菜饼硫苷含量由原来的100-150μmol/g降至30μmol/g，使得不宜作饲料的菜籽饼变成优质的饲料蛋白源。随着甘蓝型油菜品种的双低化(种子低硫苷低芥酸)，油菜营养体中的硫苷含量也随之大幅度降低，油菜的抗病虫及鸟害能力显著降低。因此，育种家希望在降低油菜种子硫苷含量的同时，维持油菜营养体中的硫苷含量，以保持植株的抗病虫及鸟害能力。

研究证明，种子低硫苷材料其叶片硫苷含量并不一定低，有些种子低硫苷品种其叶片硫苷含量与高硫苷品种没有显著差别。由于缺乏叶片硫苷含量遗传机理的研究，引起这种现象的原因并不清楚。在油菜硫苷性状的定位方面，国内外研究者将研究重点放在种子硫苷的QTL定位上。研究者利用不同的分离群体得到相似的结果，种子硫苷主要由4-5个QTLs控制(Howell et al 2003；Toroser et al 1995；Uzunova et al 1995)。Howell等(2003)利用2个回交群体定位了4个分别位于N9(A9)、N12(C2)、N17(C7)和N19(C9)连锁群的种子硫苷QTLs，可解释表型变异的76％，且其中3个QTLs位于油菜基因组的同源区段。Feng等(2012)对TN群体叶片和种子硫苷含量进行QTL定位，共鉴定到105个代谢QTLs，但是并没有定位到控制叶片总硫苷含量的QTLs。

近年来，得益于油菜及其祖先种白菜和甘蓝基因组序列的公布，利用关联分析进行甘蓝型油菜种子硫苷QTL定位的研究进展迅速。Harper等(2012)将53份甘蓝型油菜苗期叶片RNA-seq数据作为SNP标记和基因表达标记，对种子硫苷含量进行关联分析，在A9、C2及C9染色体上发现了与种子硫苷含量有关的QTL。通过进一步的序列分析，发现A9和C2染色体上MYB28/HAG1基因的缺失是造成种子低硫苷的原因。Lu等(2014)运用同样的方法，将群体大小增加到101份甘蓝型油菜，鉴定到10个SNPs和7个基因表达标记位点与种子硫苷含量有关，共有26个参与硫苷代谢的基因位于关联区段内，其中位于A2染色体上的候选基因BnaA.GTR2a和C9染色体上的候选基因BnaC.HAG3b分别可解释表型变异的18.8％和16.8％。Li等(2014)利用油菜60K芯片对472份甘蓝型油菜进行种子硫苷含量的关联分析，认为A9、C2、C7和C9染色体上MYB28/HAG1的不同拷贝参与了种子硫苷的合成。

综上，种子硫苷的主要是由A9、C2、C7和C9染色体上MYB28/HAG1的不同拷贝控制的，叶片硫苷含量的遗传基础还不清楚。因此，开展油菜叶片硫苷含量的遗传解析十分必要。

发明内容