用于检测玉米Proline1基因的引物组及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于检测玉米/￥07i/^7基因的引物组及其应用。
技术背景
[0002]玉米(Zea mays)是世界上分布最广的粮食作物之一，栽培面积仅次于小麦和水稻，位居世界第三位。它是全世界同时也是我国主要的粮食和饲料作物。此外，在发达国家，玉米还被广泛的应用于工业原料的生产。据FAO统计，从1998年起，玉米总产量已超过小麦和水稻成为世界第一大粮食作物。在我国，从1995年开始，玉米总产量已超过小麦，成为国内仅次于水稻的第二大粮食作物。作为食品、饲料和燃料的重要来源，玉米的全球需求和消耗正在急剧增加。特别是，新兴国家饮食结构的调整:肉类消费不断增加；以及发达国家利用粮食生产生物燃料的加速。这使得粮食问题日益凸现，已成为制约世界经济发展及安全的关键因素之一。因此，只有通过不断提高农作物的产量，在世界有限的耕地上生产出更多的粮食，才能满足社会需求，维持世界安全和全球经济可持续发展。为保证国家粮食安全，我国提出了构建粮食核心区、到2020年再增产粮食1000亿斤的战略目标，其中需要新增玉米400亿斤(全国新增1000亿斤粮食生产能力规划2009-2020年，2009，国务院)。因此，这对玉米产量和品质的改良与创新提出了更高的要求。
[0003]从产量决定的角度来看，玉米是C4作物。C4植物的理论光合转化效率为6%，要显著高于C3植物的4.6%的水平。因此，玉米本身具有十分优异的光合效率或“源”能力(Source Capacity)因此玉米已经成为研宄生物产量和质量相关机制生物质能源的模式系统。除了产量，玉米的主要生产性状还表现在营养价值这一方面。研宄表明，玉米籽粒的主要成份为淀粉，蛋白质和油脂，而蛋白对玉米营养价值的影响是至关重要的。一般来讲，玉米籽粒中的储藏蛋白(主要是醇溶蛋白，占70%)由于氨基酸种类上的偏好性，造成了一些必需氨基酸的匮乏，尤其是赖氨酸的缺乏，它仅含有1.5-2%的赖氨酸，而最佳的人类营养比例是5%，因此在很大程度上限制了玉米的营养价值及应用广度。而大多数粉质胚乳突变体都有一个共同的特征:赖氨酸的含量显著增加，从而改良了蛋白品质。其中，以opaque2的突变尤为显著，赖氨酸含量增加接近2倍。研宄表明，大多数此类突变体蛋白品质的改善得益于非醇溶蛋白与醇溶蛋白的比例的增加。
[0004]为了提高玉米品质和营养价值，从上个世纪开始，越来越多的国内外科研人员就开始利用生物学的方法对玉米的品质进行改造。优质蛋白玉米(Quality Protein MaizeQPM)便在这样的情况下产生了。其基本原理是:以玉米中一些籽粒的突变体为材料，借助于遗传学的研宄手法对其进行改造，提高其营养价值。在玉米中，有一类与蛋白品质相关的突变体，被称为高赖氨酸突变体。在表型上，这类突变体一般具有不透明或粉质的籽粒，在玉米遗传上被称为Opaque或Floury突变体。生化方面，这类突变体能够显著提高玉米籽粒中赖氨酸等必需氨基酸的含量，进而提高玉米的营养价值。其中最为有名的是0paqUe2
(02)突变体和floury-2(fl2)突变体，这是两类能够显著改变胚乳储藏蛋白氨基酸含量的突变类型。02和fl2已经被克隆，它们影响了玉米胚乳中22kDa α醇溶蛋白的合成和积累，从而改变了蛋白质中氨基酸的含量与成分，使得赖氨酸含量有显著的提高。目前，02已被世界各国广泛用来培育优质蛋白玉米品种，为玉米育种作出了极大贡献。
[0005](简称/^07)也是一个类似的高赖氨酸突变体。对prol突变体的遗传学分析表明:/^07是单基因控制的隐性突变，能够引起玉米籽粒的不透明(Opaque)性状(见附图1和图2)。prol突变体在很多遗传背景下(如昌7-2和2674)，能产生ο另ξ变体类似的效应，赖氨酸含量增加，蛋白品质提高(Balconi et al.，1998)。基因至今尚未通过杂交育种被很好地利用，主要是因为由隐性基因突变引起，通过杂交选育需要较长的时间。DNA分子标记辅助育种是一项新的育种技术，该技术是通过利用与目标性状基因紧密连锁的DNA分子标记对控制目标性状的基因进行间接选择的现代育种技术。该技术对目标基因的转移，不仅可在早期进行准确、稳定的选择，而且可克服再度利用隐性基因识别难的问题，从而加速育种进程，提高育种效率。与常规育种相比，该技术可提高育种效率2-3倍。
[0006]DNA分子标记辅助育种技术的关键是:(I)获得的分子标记应该是能够区分育种过程中杂交亲本(纯合类型和纯合野生型类型)以及它们杂交子代(Fl代)的共显性引物组；(2)获得的共显性分子标记(即引物组)与控制目标性状基因的连锁情况，连锁越紧密在其后代中错选的概率越低，如果该标记来源于控制目标性状基因，则利用该分子标记在其后代中错选的概率为零；(3)该标记可以区分突变体与国内所有主要育种亲本。以往研宄中并没有获得位于基因上并且与其完全连锁的共显性DNA分子标记(即引物组)，故无法对该基因所控制的目标性状进行DNA分子标记辅助选择，同时，以往也为获得能够区分突变体与国内所有主要育种亲本的分析标记。所以，对于该种标记的获得和鉴定是对控制玉米籽粒高赖氨酸含量农艺性状的prol基因进行DNA分子标记辅助育种的基础。
【发明内容】
[0007]本发明的目的之一在于提供一种用于检测玉米/￥07i/^7基因的引物组。
[0008]本发明的目的之二在于提供该引物组的用途。
[0009]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种用于检测玉米基因的引物组，其特征在于该引物组的第一对碱基序列为:
正向引物从 5'端至 3'端为:CGGTGTCACACACTCCGCATAC ；
反向引物从 5'端至 3'端为:GAAGGATAGGGCGTTCTTCGAT ；
该引物组的第二对碱基序列为:
正向引物从5'端至3'端为:GGCCGAGGAGGGATACATCA ；
反向引物从5'端至3'端为:CAGCCCTCAGGGAAGCGATA。
[0010]一种上述的用于检测玉米/￥o7i/7e7基因的引物组在在检测和区分玉米育种过程中杂交亲本以及它们杂交子代类型中的应用。
[0011]本发明提供的2个位于Prol基因染色体物理位置两侧的与其紧密连锁的共显性DNA分子标记，以及利用这两个共显性DNA分子标记对Prol基因进行分子标记辅助选择的方法。利用这两个分子标记能对玉米任何时期和任何组织的DNA进行基因型鉴定，检测杂交育种子代各单株中Prol基因的存在与否以及杂合或纯合状态。这种检测方法的准确性高，操作简单，为利用Prol基因的DNA分子标记辅助育种提供重要的技术手段。
【附图说明】
[0012]图1 prol突变