用于水稻品种资源鉴定的SNP标记组合的制作方法

用于水稻品种资源鉴定的snp标记组合
技术领域
1.本发明属于植物分子育种技术领域，具体涉及能区分水稻核心种质的779个snp标记组合及其应用。


背景技术：

2.水稻是单子叶植物研究的模式植物，也是全球重要的粮食作物。水稻种植历史悠久，具有丰富的种质资源。据统计，国际水稻研究所收集有10.5万余份栽培稻种质和约5000份野生稻种质。我国目前保存的稻种资源约8万余份，包括地方稻种、国外引进稻种、野生稻种及近缘种、育种家选育的品种等(余四斌等，水稻种质资源及其在功能基因组中的应用.生命科学，2016，28(10)：1122
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28)。如何高效的鉴定和利用种质资源，是科研人员和育种家共同的追求。
3.我国农业行业标准ny/t 1433
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2014《水稻品种鉴定技术规程ssr标记法》是基于35个不同遗传特点的代表性水稻品种建立的ssr分子标记技术规程，利用48对ssr标记来鉴定不同的水稻品种。ssr分子标记的应用，相对于过去的依靠田间的表现和种子形态等对种质资源进行区分，在可靠性和效率上都有显著的提高。
4.分子标记检测的是dna水平上的遗传变异，而dna水平上的变异，snp标记最丰富、分布最均匀。snp标记的开发是基于dna测序基础上的(davey等，genome
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wide genetic marker discovery and genotyping using next
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generation sequencing.nat rev genet.12:499
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510.)，自从2005年454测序仪问世以来的十多年时间，二代测序技术不断完善，基因组测序效率大大提高，测序成本大幅度下降，大量物种的全基因组序列测序完成，极大地推进了功能基因组研究的进展。snp芯片(周发松等，鉴定水稻dna身份的方法及其应用.中国发明专利，201610009053.9)，或者是二代测序，能够精准的对种质资源进行鉴定和区分，但是成本较高或者数据分析复杂、周期长。如何高效、经济的对水稻种质资源进行鉴定和区分，是本发明将要解决的问题。
5.前期研究表明，由533份水稻品种组成的微核心种质资源库能够最大程度的代表水稻种质资源的多样性。具体的，533份水稻品种种质集由地方品种和优良品种组成，其中包括192份来自中国核心/小型核心品种的收集(zhang等人，2011)，international rice molecul ar breeding program中使用的132个亲本系(yu等人，2003)，美国农业部水稻基因库微型核心子集的148份种质(agrama等人，2009)，oryzasnp项目中15个用于snp发现的种质(mcnally等人，2009)，以及来自irri水稻种质中心的46份其他种质。533份水稻品种既代表了水稻改良的有用性，又代表了栽培品种的遗传多样性，这些品种的原始测序数据可在ncbi中获得，其bioproject登录号为prjna171289。如果一组数目较少的snp标记组，能够完全区分533份水稻品种种质集，则该snp标记组也能够最大可能的区分其他的水稻种质资源。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供能最大程度区分水稻种质资源的标记组合，具体的，提供能够区分533份水稻核心种质的snp标记位点。
7.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.申请人下载了4726份水稻品种重测序数据，提取533份核心种质结果数据；将这些位点按call值和多态性由高到低排列；选取前120个snp标记对533份水稻种质进行分型，发现14对(28份)相似样品不能区分开，因此首先选取能将这14对样品区分开的snp位点，再逐步迭代选取将剩下样品区分的位点；最终我们选取了能将533份水稻核心种质完全区分开的31个snp位点；为了更好的分析水稻品种的遗传背景，我们以500kb为一个单位将水稻基因组等间隔划分为748个bin，每个bin选取一个snp位点为代表位点，共779个snp位点，具体位点信息如具体实施方式中表2所示。
9.上述snp位点在水稻品种真实性或身份鉴定中的应用：包括将待测水稻样品的779个snp位点的基因型与目标品种的基因型进行比较，根据两者的基因型相似度判断待测水稻品种的真实性或品种身份。
10.具体方法为：首先获取官方认证的目标品种在这779个snp位点的基因型，其次测得待测样品在这779个snp位点的基因型，将待测样品的基因型与目标品种的基因型进行比较，若两者基因型的相似度达到90％以上，则待测水稻样品与所述的目标品种属于同一品种。
11.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
12.1、我国农业行业标准ny/t 1433
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2014《水稻品种鉴定技术规程ssr标记法》，是基于35个不同遗传特点的代表性水稻品种建立的ssr分子标记技术规程，而本发明开发的779个snp标记不仅能区分533份水稻核心种质，相对而言适用的品种种类更多，而且对品种的遗传背景分析也十分有效。
13.2、现有的用于分型的snp芯片位点数由几千到几万不等，而本发明的779个snp位点即可完全区分533份水稻核心种质，具有低成本、高效率等优点。
14.3、由于涉及的snp标记数目较少，因此结果的获得途径宽泛，不拘泥于芯片、测序和pcr等。
附图说明
15.图1a为779个snp位点在水稻各条染色体的频数分布示意图，图1b为779个snp位点在水稻全基因组上的位置分布示意图。
16.图2为利用本发明的779个snp位点对随机抽取的100个样品的系统发育树分析示意图。
具体实施方式
17.本发明所述技术方案，如未特别说明，均为本领域的常规方案；所述试剂或材料，如未特别说明，均来源于商业渠道。
18.实施例1：用于水稻品种资源鉴定的snp标记的制备
19.水稻snp标记选择步骤如下：
20.1)从http://ricevarmap.ncpgr.cn/v2/下载包含19,363,608个多态性位点的4726份水稻品种重测序数据和4726份水稻品种的种质信息，提取533份核心种质结果数据，所述的533份水稻品种的名称见表1。
21.2)将这些位点按call值和多态性由高到低排列；选取前120个snp对533份水稻种质进行分型，发现14对相似水稻种质不能区分开。
22.3)首先选取能将上述14对样品区分开的位点；再逐步迭代选取将剩下样品区分的位点。
23.4)最终选取了能将533份水稻核心种质完全区分开的31个snp位点和748个背景标记共779个
24.snp标记，所述的779个snp位点的物理位置是基于日本晴的全基因组序列msu6.1比对确定的，snp位点在各条染色体的频数分布如图1a所示，snp位点在全基因组上的位置分布如图1b所示，可以看出snp位点在全基因组均匀分布，snp位点的具体信息如表2所示。
25.表1 533份水稻品种资源
26.27.28.29.30.[0031][0032]
表2 779个snp位点的具体信息
[0033]
[0034]
[0035]
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[0042][0043]
实施例2 snp标记组合在水稻品种资源鉴定中的应用
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一、snp标记组合在品种资源分类中的应用
[0045]
利用实施例1所述的snp标记组合对表1中的533份水稻核心种质资源进行区分，统
计每个样品两两之间的snp的相似程度，构成一个距离矩阵，使用r程序包ape构建进化树。两个样品间snp标记相似度越高，这两个样品间分枝隔得越近，反之越远。
[0046]
为了验证这779个snp标记同样可以区分其他水稻品种，进一步从剩余的4193份水稻品种中随机抽取100个样品重测序数据，并分离出表2所述的779个位点的基因型，根据每个样品的基因型利用mega软件构建系统发育树，这100个样品的亲缘关系远近如图2所示，可以看到每个样品之间都有一定距离，没有出现两个样品重合在一起的情况，说明这779个snp标记同样可以区分其他水稻品种。
[0047]
二、snp标记组合在品种资源真实性或品种身份鉴定中的应用
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首先我们需要获得官方认证的目标品种在这779个snp位点的基因型，其次测得所需鉴定品种在这779个snp位点的基因型，将待鉴定的品种基因型与目标品种的基因型进行比较，两者基因型的相似度达到90％以上，我们认为待鉴定的品种真实的来源于目标品种，需要注意的是检测失败的基因型位点不参与比较，因此我们需要保证检出率也达到了90％以上，尤其是已经认证的用于比对的样品的检出率最好为100％。
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我们根据此方法从4726份水稻品种重测序数据提取这779个snp位点，根据4726份水稻品种的种质信息得知cultivar id为c146的品种是日本晴，将4726份水稻在这779个snp位点的基因型与c146进行比较，发现cultivar id为c146和cx140与c146的相似度分别为92.11％和91.49％，其余皆小于90％。结合这两个品种的种质信息都为日本晴，因此该snp标记组合可用于在品种资源真实性或品种身份的鉴定。