[发明专利]SiSD1基因、其在控制谷子株高性状的用途及基因型鉴定方法

说明书

本发明属于植物基因工程与分子育种技术领域，具体涉及一种SiSD1基因、其在控制谷子株高性状的用途及基因型鉴定方法。本发明首次克隆得到与谷子株高相关的基因SiSD1，其核苷酸序列如SEQ ID No_1所示，蛋白质序列如SEQID No_2所示。SiSD1基因可以控制谷子株高，具有该基因的谷子品种表现为高秆性状，SiSD1基因突变后导致谷子株高降低。本发明还提供了简单、快速、低成本检测SiSD1功能性分子标记的方法。本发明的SiSD1基因及其检测方法可用于高秆性状谷子新品种的选育，对于农业生产具有重要的意义。

技术领域

本发明属于植物基因工程与分子育种技术领域，具体涉及一种SiSD1基因、其在控制谷子株高性状的用途及基因型鉴定方法。

背景技术

20世纪60年代以来小麦和水稻等农作物先后实现了矮化育种，作物产量有了大幅度的提升，为解决全球饥饿问题做出了巨大贡献。小麦矮化育种的实现主要依靠农林10号的Rht-B1b和Rht-D1b两个矮秆基因，这两个基因为拟南芥GAI的同源基因，编码赤霉素信号转导的DELLA蛋白(Peng J,Richards DE, Hartley NM,Murphy GP,Devos KM,FlinthamJE,Beales J,Fish LJ,Worland AJ, Pelica F,Sudhakar D,Christou P,Snape JW,GaleMD,Harberd NP.'Green revolution'genes encode mutant gibberellin responsemodulators.Nature,1999, 400(6741):256-261)。类似地，水稻矮化育种是通过赤霉素合成关键基因 Semi-dwarf 1(SD1)来实现的，该基因编码赤霉素生物合成的关键酶GA20ox2，功能缺失后导致水稻株高显著降低，绝大部分矮秆籼稻品种中都含有SD1基因 (Sasaki A,Ashikari M,Ueguchi-Tanaka M,Itoh H,Nishimura A,Swapan D, Ishiyama K,Saito T,Kobayashi M,Khush GS,Kitano H,Matsuoka M.Green revolution:a mutantgibberellin-synthesis gene in rice.Nature,2002, 416(6882):701-702)。目前，SD1的突变等位基因仍然是培育水稻半矮秆性状的主要基因(Liu C,Zheng S,Gui J,Fu C,Yu H,Song D,Shen J,Qin P,Liu X,Han B, Yang Y,Li L.Shortened Basal Internodesencodes a gibberellin 2-oxidase and contributes to lodging resistance inrice.Molecular Plant,2018,11(2):288-299)。目前，已经定位的水稻矮秆基因至少有18个，这些基因主要与赤霉素、油菜素内酯和独脚金内酯等激素的生物合成和信号转导相关(http://www.ricedata.cn/gene/gene_sd.htm)。

谷子(Setaria italica)起源于中国，是我国几千年来的主栽作物和中华民族的哺育作物。近年来，随着人们生活的不断提高及食品的多样化和营养化，小米倍受青睐。生产上推广的谷子品种株高较高，株高较高的谷子产量较低，严重限制谷子产业的发展，因此有必要对谷子进行矮化育种。早在1998年，陈金桂等就研究了3种矮秆谷子突变体对赤霉素的反应，为谷子矮秆基因的克隆奠定了基础(陈金桂,张玉宗，周燮.赤霉素反应敏感型和不敏感型谷子矮秆突变体的鉴定.华北农学报,1998,12(1):46-52)。2013年，中国农业科学院作物科学研究所的赵美丞博士从矮秆突变体84133中克隆到一个半显性矮秆基因SiDw1，该基因属于GRAS家族的DELLA蛋白基因，与拟南芥的GAI/RGA、水稻的SLRl、玉米的D8、小麦的Rht具有很高的同源性。尽管如此，谷子的矮化基因的克隆及矮化分子育种仍远远落后于水稻和小麦，克隆谷子矮秆基因并将其应用于谷子矮化育种对于谷子产业的健康发展具有极其重要的意义。