[发明专利]西瓜强健根系性状的KASP分子标记及其用途

说明书

本发明公开了一种调控主根长度相关基因ClACS7，其核苷酸序列如SEQ ID NO：1所述，其编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所述。本发明还同时提供了鉴定西瓜中强主根相关基因ClACS7的分子标记MRL。该分子标记MRL能用于鉴定西瓜强根株系或其后代辅助选择育种。

技术领域

本发明属于蔬菜农艺性状分子标记开发和分子标记辅助育种技术领域，具体涉及一种适用于西瓜强 健根系性状快速筛选和分子标记辅助育种，提供涉及一种新型且简便的分子标记及辅助选择方法。

背景技术

根系是植物从自然界获取水分和营养元素的主要器官，也是植物应对土壤逆境的第一道防线^[1-3]。根系 构型是根系在土壤中的空间构型，用来描述根系的形状和结构。由于土壤资源(水、营养元素等)在土壤 中的分布是异质性的，根系的空间布局从根本上决定植物获取土壤资源的能力。强健的根系结构(主根更 长，侧根更多)可以显著提高植物在亚适宜条件下的水分和养分的吸收及利用效率，从而提升作物的存活率 和生产性能。遗传研究发现了多个根系结构相关数量性状位点(QTL)与作物产量、水分和养分利用效率 等重要性状的QTL重叠，表明根系结构对这些生产力相关性状发挥重要作用^[4-6]。此外，根系也在植物抵 御土壤逆境的负面影响中发挥重要作用。西瓜中有研究发现：具有分支根系和丰富的次生须根的西瓜基因 型在缓解黄萎病、镰刀菌和根结线虫等病虫害的影响方面具有优势，即强健而有弹性的根系可以保护西瓜 作物抵御根病原体侵害^[7]。植物的根系结构建成是由根源基形成、根萌发、伸长等多个发育过程形成的， 这些发育过程很大程度上受体内植物激素与外部水分、养分、重力等环境因素的调控和影响^[8]。在调控根 系发育的众多植物激素中，生长素是最关键的一个因素。早在胚胎发生时，生长素的分布模式就决定了胚 根的发育位置；在根系发育后期中，生长素在分生组织内和周围细胞的分布模式影响着根原基的形成、根 损伤后的再生、须根发生和侧根的间距。同时，生长素也是植物根系向地性反应的信号物质^[9,10]。此外， 细胞分裂素与独脚金内脂等激素也被发现通过与生长素互作来调控根系发育。另一方面，最新的研究发现 乙烯在植物根系感受土壤质地时发挥重要作用：由于夯实土壤较疏松土壤具有更少的空隙和更低的气体扩 散效率，促使植物根系产生的乙烯在夯实土质中大量积累，从而抑制了该区域的根系生长，而疏松土壤里 乙烯快速逃逸导致根系可以良好地生长，表明乙烯是植物根系赖以感受并适应不同土壤质地环境的重要工 具^[11]。目前，根系发育的机理研究主要是通过QTL定位分析。比如在水稻中就发现了较多与根生物量、 根长、根数、根生长角度等性状相关的多个中-微效QTL^[12-21]；此外，多个关于根系结构响应氮浓度^[22，23]、 低磷胁迫^[24-26]、铝离子和砷酸盐胁迫^[27，28]等环境因素的QTL也已被发现。然而，根系发育的高适应性和 可塑性使得关于根系结构变异的遗传研究变得复杂，导致这些QTL对根系表型的贡献率并不高(30％左 右)，这也是难以精细定位主效根系调控基因的一个重要原因。

当前，我国农业可持续发展的资源环境瓶颈尚未突破，资源与环境承载能力日益脆弱，生态安全面 临严重威胁。揭示根系结构遗传变异的程度和机理，为资源高效利用型作物育种提供理论支持，对于提高 作物的水分和养分利用效率，以及在非生物逆境(干旱、水渍、盐碱化等)下的生存与生产能力具有重要 意义。