利用分子標記輔助培育品質優良且高產小麥品種的方法及其專用引物的制作方法
【專利摘要】本發明公開了利用分子標記輔助培育品質優良且高產小麥品種的方法及其專用引物。本發明提供的用于輔助培育高產小麥品種的引物組，由引物對1、引物對2、引物對3和引物對4組成。本發明的實驗證明，本發明提供了一組優質基因標記Dx5、By8、1BL/1RS和Ppo18及其專用擴增引物，將這些分子標記用于選育小麥新品種中，能有效彌補傳統選育方法的不足，提高選育高產優質兼顧型小麥新品種的準確性。本發明的專用引物和分子輔助選育方法將在小麥高產優質育種中發揮重要作用。
【專利說明】利用分子標記輔助培育品質優良且高產小麥品種的方法及其專用引物
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物【技術領域】，尤其涉及一種利用分子標記輔助培育品質優良且高產小麥品種的方法及其專用引物。
【背景技術】
[0002]我國是世界上小麥種植面積最大和消費總量最高的國家之一。長期以來，為保障國家糧食供需平衡，小麥育種始終以提高籽粒產量為目標，缺少品質改良的兼顧，以致籽粒產量提高的同時，加工品質下降嚴重。然而，隨著國民經濟的飛速發展和生活水平的不斷提高，膳食結構也不斷改變，對優質面制品需求量增長迅速，年進口小麥90.41萬噸。我國優質專用小麥主要依賴進口，雖然國外優質專用小麥粉的進口能滿足國民需求，但對國內小麥市場形成強烈的競爭壓力，因此，迫切需要加強我國自主優質小麥品種的培育工作。
[0003]常規育種主要將各個小麥種質進行有性雜交，再對雜交后代逐步改良，最后育成多個優良農藝性狀集于一體的新品種。在農藝和產量性狀的改良實踐中，該方法卓有成效，但針對品質性狀遺傳改良，凸顯盲目性大、效率低、周期長等缺點。隨著基因組學和功能基因組學研究獲得重大理論和技術上的突破，越來越多的小麥品質性狀基因得到定位和克隆，分子標記輔助聚合優質多基因的方法表現出巨大的優勢和應用前景，但目前尚未形成成熟的操作方法。
[0004]面筋強度和延展性是影響小麥加工品質的關鍵因素，其質量主要取決于貯藏蛋白的組成和含量。我國小麥品種的面筋質量差，主要表現在面筋強度低和延展性差(何中虎，林作楫，王龍俊，肖志敏，萬富世，莊巧生.中國小麥品質區劃的研究.中國農業科學，2002，35(4):359-364)，貯藏蛋白優化是改良我國小麥品質的主要任務。麥谷蛋白約占種子貯藏蛋白的35-45%，是面筋的主要成分之一。根據十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)遷移率，麥谷蛋白可分為高分子量麥谷蛋白亞基(HMW-GS)和低分子量麥谷蛋白亞基(LMW-GS)。HMW-GS分別由位于第一同源組群染色體長臂的Glu_Al、Glu-Bl和Glu-Dl位點(統稱Glu-1)的基因編碼，而LMW-GS則分別由位于短臂的Glu-A3、Glu_B3和Glu_D3位點(統稱Glu-3)的基因編碼。麥谷蛋白的肽鏈間的二硫鍵和分子內的二硫鍵能夠相互結合，加之其蛋白質多為極性氨基酸組成，極易形成大分子聚合體(Polymer),使面團具有一定的彈性。因此，選擇優良的HMW-GS和LMW-GS等位基因是小麥品質改良中標記輔助選擇的主要目標之一。
[0005]HMW-G S僅占小麥貯藏蛋白的10%，但對加工品質起著決定性作用。HMW-GS具有廣泛的多態性，普通小麥中分別較多的亞基及其對應基因詳見表1，分別包括Glu-Al、Glu-Bl和Glu-Dl位點的3、15和11種等位基因及編碼亞基。大量研究表明，HMW-GS三個位點(Glu-Al、Glu-Bl和Glu-Dl)對品質的貢獻存在加性效應，以Glu-Dl位點的作用最大，其次是Glu-Bl和Glu-Al。位點內單個亞基對加工品質的貢獻差異較大，2*和5+10亞基通常與優良的面包加工品質有關，而N和2+12則與較差的烘烤品質有關。當5+10出現時，7+8和7+9才優于其它等位變異。
[0006]表1為普通小麥HWM-GS位點主要亞基類型及其基因
[0007]
【權利要求】
1.用于輔助培育品質優良和/或高產小麥品種的引物組，由引物對A、引物對B、引物對C和引物對D中的至少一種組成； 所述引物對A由序列表中序列I所示的引物和序列表中序列2所示的引物組成； 所述引物對B由序列表中序列3所示的引物和序列表中序列4所示的引物組成； 所述引物對C由序列表中序列5所示的引物和序列表中序列6所示的引物組成； 所述引物對D由序列表中序列7所示的引物和序列表中序列8所示的引物組成。
2.根據權利要求1所述的引物組，其特征在于:所述引物組為由單獨使用的引物對A、引物對Bdl物對C和引物對D組成；或所述弓丨物組為引物對A。
3.用于輔助培育品質優良和/或高產小麥品種的PCR試劑組，由PCR試劑1、PCR試劑2、PCR試劑3和PCR試劑4中的至少一種組成； 所述PCR試劑I由權利要求1所述引物組中的引物對A、dNTP、DNA聚合酶和PCR擴增緩沖液組成； 所述PCR試劑2由權利要求1所述引物組中的引物對B、dNTP、DNA聚合酶和PCR擴增緩沖液組成； 所述PCR試劑3由權利要求1所述 引物組中的引物對C、dNTP、DNA聚合酶和PCR擴增緩沖液組成； 所述PCR試劑4由權利要求1所述引物組中的引物對D、dNTP、DNA聚合酶和PCR擴增緩沖液組成； 所有所述引物對中各引物在其所在的PCR試劑中的濃度均為lOpmol。
4.用于輔助培育品質優良和/或高產小麥品種的試劑盒，包括權利要求1或2所述的引物組或權利要求3所述的PCR試劑組。
5.根據權利要求1或2所述的引物組或權利要求3所述的PCR試劑組或權利要求4所述的試劑盒，其特征在于:所述高產小麥品種為產量高于標準品的小麥品種，所述標準品為輪選987或濟麥22 ； 所述品質優良為達到小麥品種品質國家標準GB/T17320-2013。
6.權利要求1或2所述的引物組或權利要求3所述的PCR試劑組或權利要求4所述的試劑盒在輔助培育品質優良和/或高產小麥品種中的應用； 所述高產小麥品種為產量高于標準品的小麥品種，所述標準品為輪選987或濟麥22 ； 所述品質優良為達到小麥品種品質國家標準GB/T17320-2013。
7.一種輔助培育品質優良和/或高產小麥品種的方法，包括如下步驟: 1)將非輪回親本小麥作為供體、輪回親本小麥作為受體，進行回交轉育，得到雜交Fl； 2)先以雜交Fl做母本，與輪回親本小麥回交，得到BClFl代群體；再選取符合分子鑒定和表型鑒定條件的BClFl代株系，記作BClFl-B代群體； 3)先以BClFl-B做母本，繼續與輪回親本小麥回交，得到BC2F1代群體；再選取符合分子鑒定和表型鑒定條件的BC2F1代株系，記作BC2F1-B代群體； 4)先將BC2F1-B自交，得到BC2F2代群體；選取符合表型鑒定和分子鑒定條件的BC2F2代株系，記作BC2F2-B代群體； 5)先將BC2F2-B自交，得到BC2F3代群體；選取符合表型鑒定和品質鑒定條件的BC2F3代株系，記作BC2F3-B代群體；6)先將BC2F3-B自交，得到BC2F4代群體；選取符合表型鑒定、品質鑒定和分子鑒定條件BC2F4代株系，記作BC2F4-C代群體； 7)先將BC2F4-C自交，得到BC2F5代群體；選取符合表型鑒定和品質鑒定條件BC2F5代株系，即為品質優良和/或高產小麥品種； 所述選取符合分子鑒定條件的方法包括如下步驟:為用權利要求1或2所述的引物組或權利要求3所述的PCR試劑組或權利要求4所述的試劑盒中的引物對分別對待鑒定群體單株進行PCR擴增，檢測PCR擴增產物，選取符合如下至少一種條件的單株: 用引物對A擴增，得到450bp大小的PCR產物； 用引物對B擴增，得到527bp大小的PCR產物； 用引物對C擴增，得到876bp大小的PCR產物； 用引物對D擴增，得到1500bp大小的PCR產物； 所述高產小麥品種為產量高于輪回親本小麥； 所述品質優良為達到小麥品種品質國家標準GB/T17320-2013。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于: 所述選取符合表型鑒定條件的方法包括如下步驟:觀察待鑒定群體單株，選取符合如下(I)-(4) 4種條件的單株: (I待鑒定群體單株生育`期早于輪回親本小麥； (2)待鑒定群體單株的單株穗數和單穗粒數均大于輪回親本小麥； (3)待鑒定群體單株的耐小麥白粉病性高于輪回親本小麥； (4)待鑒定群體單株的株型與輪回親本小麥一致； 所述選取符合品質鑒定條件的方法包括如下步驟:檢測待鑒定群體單株的揉面參數，選取揉面參數中的衰落角、峰值帶寬、峰后Imm帶寬和帶寬比均高于輪回親本小麥的待鑒定群體單株。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其特征在于: 所述非輪回親本為豫麥34，所述輪回親本為輪選987小麥或濟麥22。
10.根據權利要求7-9中任一所述的方法，其特征在于: 所述檢測PCR擴增產物采用電泳檢測； 所述PCR擴增的退火溫度為65°C，退火時間為Imin。
【文檔編號】C12Q1/68GK103773883SQ201410048383
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月12日 優先權日:2014年2月12日
【發明者】何中虎, 肖永貴, 夏先春, 陳新民, 劉建軍, 李豪圣, 劉愛峰 申請人:中國農業科學院作物科學研究所, 山東省農業科學院作物研究所