水稻籽粒镉积累KASP分子标记LCd-38的开发与利用

水稻(Oryza sativa L.)是我国主粮作物之一,稻米镉污染对我国粮食安全造成一定威胁。镉低积累水稻品种的选育可有效降低水稻籽粒镉污染风险,高效准确的镉积累相关分子标记在镉低积累水稻品种选育中具有至关重要的作用。以水稻微核心种质为材料,基于籽粒镉积累关联基因的功能性SNP位点开发了KASP分子标记LCd-38。选取安全利用类镉污染土壤为试验地,利用该标记对当地主栽水稻品种进行基因分型和镉低积累水稻品种筛选。开发的分子标记LCd-38能够有效地将不同水稻品种分为籽粒高镉积累基因型(CC)和低镉积累基因型(TT)。以水稻苗期叶片为材料,快速鉴定到试验区5个低镉积累水稻品种和5个高镉积累水稻品种,与成熟期实测籽粒镉含量结果一致。综上所述,分子标记LCd-38可高效准确地预测不同水稻品种的籽粒镉积累特性,可应用于镉低积累水稻品种的早期筛选和分子标记辅助选择育种。

高粱株高相关基因SbPH11分子标记的开发和应用

生物量是饲用高粱的重要性状,株高与生物量呈正相关性。本研究以237份高粱自交系关联群体为材料,筛选到株高关联基因SbPH11的两个功能性SNP位点,两个SNP位点组合的单倍型共3种:SbPH11-Hap1、SbPH11-Hap2和SbPH11-Hap3,SbPH11-Hap2所对应的高粱材料的株高极显著高于SbPH11-Hap1和SbPH11-Hap3所对应的高粱材料的株高,SbPH11-Hap1的高粱材料株高极显著高于SbPH11-Hap3的高粱材料株高。针对SbPH11的两个功能性SNP位点开发了KASP分子标记,利用该标记对30份高粱种质资源进行了基因分型和表型验证,结果证实开发的KASP分子标记可以准确地鉴定出SbPH11两个功能性SNP位点的基因型。该KASP分子标记可高效准确地预测不同高粱种质资源的株高类型,可应用于高粱株高的早期筛选和分子标记辅助选择育种。

水稻分蘖角度基因TIG1功能性分子标记的开发和应用

水稻分蘖角度是水稻株型建成的重要性状之一,对水稻产量有着重要的贡献。目前水稻中可利用的分蘖角度调控基因主要有TAC1(Tiller Angle Control 1)和TIG1 (Tiller Inclided Growth 1),需进一步挖掘新的可用基因资源和分子标记以促进水稻理想株型育种。本研究中以大角度的野生稻为供体,小角度的栽培稻珍汕97为受体构建了BC3F2群体,在第54号家系中分蘖角度存在分离,利用QTL-seq技术进行水稻分蘖角度的QTL定位,在8号染色体上检测到一个QTL位点。通过对区间内已知基因的序列比对提出TIG1为候选基因。根据TIG1启动子-449 bp处C?T的关键变异设计KASP功能性分子标记,并在定位群体和育成品种中进行了验证,证实利用该KASP标记可以准确地鉴定出TIG1位点的基因型。TIG1在粳稻中以大角度基因型TIG1占绝对优势,而在籼稻中61.40%的品种为小角度基因型tig1,38.40%的品种为大角度基因型TIG1,对水稻株型改良有着重要的潜在利用价值。该KASP标记的开发为水稻分蘖角度的分子标记辅助改良提供了新工具,有望加快水稻理想株型的育种进程。

白菜抗根肿病分子标记开发与种质资源鉴定

【目的】开发可在白菜中高效鉴定根肿病抗病基因的KASP(Kompetitive Allele Specific PCR)标记,并利用这些标记研究大量白菜资源材料中抗病基因分布规律。【方法】根据已克隆白菜抗根肿病基因信息,使用Primer3与DNAMAN开发KASP标记。利用代表性的62份白菜材料组成测试群体筛选标记,获得高可靠性标记,对862份白菜资源进行抗病基因型鉴定。【结果】从4个已克隆的抗根肿病基因(CRa、CRb、CRd、Crr1a)内开发并筛选出6个基因特异性KASP标记。白菜资源中鉴定出105份含有抗病基因型材料,其中芜菁与油用白菜占70.48%;CRa分布最广,占所有抗病材料的58.09%;含有2个或2个以上抗病基因的材料16份。【结论】获得6个稳定可靠的抗根肿病基因特异性KASP标记。CRa分布最广,筛选出同时携带多个抗根肿病基因的资源材料。

辣椒高多态性KASP标记的开发

针对辣椒缺乏稳定且高多态性的SNP标记问题,根据辣椒高密度遗传图谱和物理图谱的对应关系,以20 cM间距设计KASP标记,共设计了234对KASP引物。利用F2分离群体筛选获得具有多态性的引物159对,标记设计成功率67.9%。利用来自14个引种地的207份材料构成的辣椒群体,对引物进行了高通量体系转化和标记的多态性、稳定性验证。通过高通量基因分型体系对挑选出的141个标记进行多态性检测,其中130个KASP标记成功分型,成功率为92%,且在辣椒材料中具有多态性的标记数量变化范围为24~129个,对应的多态性位点百分率范围为18.46%~99.23%。试验开发了一组包含130个辣椒KASP标记,均匀分布在辣椒的12条染色体上,通过对国内的14个引种来源地辣椒品种的分型,证明了这套标记多态性高、普适性强,适用于辣椒品种的高通量基因分型。

单粒蔬菜种子DNA快速提取方法的建立

利用磁珠法对甘蓝、白菜、芥菜、洋葱、黄瓜、番茄、辣椒等7种形状、大小不同的蔬菜单粒种子和幼苗进行DNA提取,采用内参基因Actin进行实时荧光定量PCR评价DNA质量,利用KASP(kompetitive allele specific PCR)标记检验DNA质量是否达到KASP检测要求。结果显示,单粒种子磁珠法提取的各蔬菜DNA平均Ct值均处于19~24范围内。KASP检测进一步证实种子提取DNA的质量达到KASP标记分型的要求。综上所述,本研究建立了一种简单、经济、实用性强的单粒种子DNA提取方法,该方法对不同大小的蔬菜种子具有较好的稳定性,且大幅缩短了获得基因型数据的时间。

南方稻区主栽香稻品种香味基因Badh2基因型分析

【目的】香味是水稻重要的品质性状之一,直接影响消费者对稻米蒸煮食味的感官评价。香稻资源的筛选和香味基因的鉴定与利用对香稻遗传育种以及香稻产业发展具有一定的实践意义。Badh2是目前已被克隆的控制水稻香味的主效基因,明确该基因不同突变类型在南方地区香稻主栽品种中的分布与利用程度,可更好地服务于南方稻区的香稻育种研究。【方法】利用香味基因Badh2的KASP功能性分子标记,对30份南方香稻主栽品种Badh2进行基因分型分析,并采用咀嚼法、KOH浸泡法、HS-SPME/GC-MS联用技术对以上香稻品种进行香味表型鉴定,同时对主栽香稻品种的香源亲本进行溯源分析。【结果】KASP分子标记可准确地对香味基因Badh2进行基因分型,南方稻区种植推广的30份香稻品种Badh2等位变异基因分型结果均为Badh2-E7型突变,并且利用多种香味检测方法鉴定以上香稻均具有香味。对香稻品种的香源亲本溯源分析发现,南方稻区香稻品种香源亲本来源比较单一,主要是包括象牙香占、Basmati 370等,其中以象牙香占为香源亲本占比约30%,以Basmati 370为香源亲本占比约13%。【结论】通过KASP基因分型技术可实现对香稻进行大批量快速鉴定,本研究中所涉及的南方主栽香稻品种的Badh2等位基因型均为Badh2-E7型,香味基因基因型背景较为单一,可能与香源亲本来源单一有关。未来在南方稻区的香稻育种中,可以适当引入新的香味基因,丰富香味基因的遗传背景,培育更多香味类型的香稻品种。