专利名称：与谷子育性基因紧密连锁的分子标记SIsv0377的制作方法
技术领域：
本发明属于分子生物学领域，涉及一种分子标记，特别是涉及一种与谷子育性基因紧密连锁的分子标记。本发明还涉及扩增该分子标记的引物、该分子标记和引物在谷子育性基因定位或谷子遗传育种中的用途。
背景技术：
我国是谷子(Setaria italica L. Beauv.)的原产国，是世界上谷子的集中种植国，谷子在我国的国民经济和社会生产中占有重要的地位，对旱作生态农业建设有重要意义。因此，加速谷子的育种进程尤为重要。由于谷子只是区域重要性作物，因此当前有关谷 子的研究手段和方法相对较落后，如何应用先进科学的研究手段搞好谷子育种是一个严峻的问题。随着分子生物学的发展，分子标记技术的出现，为谷子的遗传研究及育种开辟了新 的思路和手段。开发具有我国特色的重要性状基因的分子标记并进行辅助选择育种研究，将对提高我国谷子育种水平起到促进作用。谷子是最节水的谷类作物，用水量仅为玉米的1/2-2/3，是我国西部干旱地区和贫瘠山区解决粮食问题唯一现实的选择。在耕地资源不断减少、水资源日益短缺、平衡膳食热逐渐升温、畜牧业不断发展的形势下，大力推进谷子产业既能增加粮食产出、促进畜牧业发展，又能推广节水农业、带动相关产业发展，一举多得，社会效益显著。谷子是典型的自花授粉作物，谷子的育性与否与谷子的育种关系密切，直接影响到谷子的育种工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种与谷子育性基因紧密连锁的分子标记。本发明的另一目的是提供一种可用于PCR扩增与谷子育性基因紧密连锁的分子标记的引物对，以及由该引物对扩增获得的分子标记。本发明的再一目的是提供上述分子标记在谷子育性基因定位、检测以及谷子辅助育种中的用途以及上述分子标记的检测方法。本发明的目的还包括提供一种包括上述分子标记的载体，以及含有该载体的重组细胞；提供一种包括使用上述分子标记的谷子育性基因的定位方法，和使用所述分子标记的谷子辅助育种方法。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案本发明公开了一种与谷子育性基因紧密连锁的分子标记，所述分子标记含有SeqID No. I所示序列；优选的所述分子标记具有Seq ID No. I所示序列。需要指出的是,所述育性基因指谷子自交能够结实的基因，即含有该基因的谷子样本植株全穗籽粒均可育，可进行自花授粉。本发明还公开了一种扩增与谷子育性基因紧密连锁的分子标记的引物对，所述引物对的引物I含有Seq ID No. 2所示序列，引物2含有Seq ID No. 3所示序列；优选的所述引物I具有Seq ID No. 2所不序列，引物2具有Seq ID No. 3所不序列；Seq ID No. 2 :5，-TAGGCTTGTAGCACTTGCCT-3，；Seq ID No. 3 :5’ -TTCATGTCCTCGGGTATGAG-3’本发明还公开了一种与谷子育性基因紧密连锁的分子标记，所述分子标记是由上述的引物对以育性的谷子基因组DNA为模板经PCR扩增得到的。优选的由上述引物对扩增得到的分子标记含有Seq ID No. I所示序列。在本发明的一个实施方案中，所述分子标记(含有Seq ID No. I所示核苷酸序列的DNA片段)为谷子基因组中Seq ID No. I所示核苷酸序列的DNA片段，即所包含的SeqID No. I的5’端和/或3’端以外的核苷酸序列也是谷子基因组中的序列，优选的，为谷子基因组中Seq ID No. I的5’端和/或3’端的上下游序列。本领域技术人员可以理解，只 要扩增或者检测育性的谷子基因组DNA中的该分子标记，必然能够检测或扩增到含有SeqID No. I所示的序列。Seq ID No. I的5’端和/或3’端的上下游序列的长度为适当长度，并不特别限定，例如，满足分子标记的长度小于10，OOObp、小于5，OOObp、小于2，000bp、小于 I, 500bp、小于 I, 200bp、小于 I, OOObp、或者小于 800bp。在本发明的一个实施方案中，所述分子标记(含有Seq ID No. I所示核苷酸序列的DNA片段)所包含的Seq ID No. I的5’端和/或3’端可操作地连接有人工序列和/或控制序列，例如启动子、增强子、终止子、酶切位点、引物序列等等。其中，术语“可操作地”在本发明中定义为一种如下构象，在该构象中，控制序列例如启动子被适当地置于Seq IDNo. I的一个位置上，以致该控制序列指导Seq ID No. I编码的多肽的产生。本发明还公开了一种重组载体，其含有本发明的分子标记。所述重组载体可以是插入有本发明的分子标记的表达载体或者克隆载体。获得上述重组载体后，本领域技术人员可以理解，根据不同的需要，将重组载体转化到合适的细胞中，得到含有该重组载体的重组细胞。因此，本发明还公开了一种含有所述重组载体的重组细胞。本发明还公开了本发明的分子标记的制备方法，包括下述步骤使用育性的谷子的基因组DNA作为模板，以上述引物对进行PCR扩增，得到的608bp扩增产物即含有所述分子标记；优选地，还包括将PCR扩增产物进行纯化的步骤。对本领域技术人员而言，可以理解，也可以DNA化学合成的方法得到本发明的分子标记。本发明还公开了所述分子标记的检测方法，包括步骤根据上述分子标记的核苷酸序列设计引物，以被检测谷子基因组DNA为模板进行扩增，并判断扩增产物中是否存在该分子标记。优选的，所述引物为上述分别含有Seq ID No. 2和Seq ID No. 3的引物对。例如，可以以被检测谷子的基因组DNA为模板，以上述引物(Seq ID No. 2和SeqID No. 3)进行PCR扩增，得到扩增产物。可以将得到的扩增产物进行测序或者凝胶电泳。本发明还公开了所述的分子标记在谷子育性基因定位或检测中的用途。本发明还公开了一种谷子育性基因定位的方法，所述方法包括使用本发明的分子标记的步骤。本发明还公开了所述的分子标记在谷子辅助育种中的用途。本发明还公开了一种谷子辅助育种方法，所述方法包括检测本发明的分子标记或使用本发明中扩增分子标记的引物对的步骤。
本发明的分子标记可用于今后的分子标记辅助育种中，本领域技术人员可以理解，比如通过检测是否存在本发明的分子标记来筛选谷子是否含有控制育性的基因(例如，可以参考，DNA分子标记在小麦抗病育种中的用途，陇东学院学报(自然科学版)，2006年4月第16卷第I期，P65-69)。所述检测可以是PCR检测的方法，具体地，可以使用上述的本发明的扩增分子标记的引物对。所述检测还可以通过测序方法进行。该谷子辅助育种方法具有简便、快速、高通量的优点。在本发明中，具体地，所述谷子可以为张谷I号、谷子A2不育系、张杂谷3号、或张杂谷3号自交产生的F2代。其中，张谷I号、张杂谷3号或张杂谷3号自交产生的部分F2代的表现型与父本张谷I号相同；谷子A2不育系、张杂谷3号自交产生的部分F2代与母本谷子A2不育系的表现型相同。由于采用以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于
本发明提供了与谷子育性基因紧密连锁的分子标记，该分子标记将基因组DNA序列与谷子育性基因联系起来，有利于谷子分子标记辅助育种体系的建立；所述分子标记与谷子育性基因的遗传紧密连锁距离为I. 75cM。本发明的分子标记及分子标记扩增引物可以简便、快速、高通量地应用于谷子育种实践和资源及品种鉴定。
图I :分子标记引物(Seq ID No. 2和Seq ID No. 3)对F2代480个单株扩增的部分结果。其中泳道1-12为F2代中12株表现型和基因型与父本相同的谷子单株的PCR扩增产物；泳道13-24为F2代中12株表现型和基因型与母本相同的谷子单株的PCR扩增产物。泳道 M 为 marker，其为 IOObp DNA Ladder ;其分子量包括1500bp、1000bp、900bp、800bp、700bp、600bp、500bp、400bp、300bp、200bp 以及 lOObp。
具体实施例方式本发明公开了一种引物对以及与谷子育性基因紧密连锁的分子标记SIsv0377。利用本发明的引物对，以谷子基因组DNA为模板进行PCR，可以得到与谷子育性基因紧密连锁的分子标记，该分子标记在本发明中命名为分子标记SIsv0377。需要指出的是，本领域技术人员可以理解，除了通过上述PCR扩增获得本发明的分子标记外，还可以通过化学合成获得本发明的分子标记。本发明的引物对分别含有序列表Seq ID No. 2和Seq ID No. 3所示序列，Seq ID No. 2 :5，-TAGGCTTGTAGCACTTGCCT-3，；Seq ID No. 3 :5，-TTCATGTCCTCGGGTATGAG-3’本领域技术人员熟知，在上述Seq ID No. 2和Seq ID No. 3所示序列中，可在其5 ’端或3’端分别增加I 10个碱基，所增加的碱基类型可根据谷子基因组DNA上与Seq IDNo. 2和Seq ID No. 3相匹配区域的碱基类型并依据碱基配对原则来确定，由此得到的引物对与Seq IDNo. 2和Seq ID No. 3的扩增产物基本相同(上游和下游引物之间的DNA序列相同)。因此，上述在Seq ID No. 2和Seq ID No. 3的5’端或3’端分别增加I 10个碱基并能扩增得到基本相同DNA片段的引物对，均包括在本发明的引物对中。在本发明具体的实施方式中，本发明的引物对优选为Seq ID No. 2和Seq ID No. 3所示序列。
本发明将父本可育和母本部分不育的纯合子杂交，获得Fl代(张杂谷3号，可育)，再以Fl代自交产生F2代群体，共480个单株。优选的采用SV分子标记开发方法，首先对父本进行 de novo 测序(60X contig N50 22K, scaffold N50 320K ；Total size 400Mb)，母本重测序(IOX);然后根据父母本测序数据，利用华大自主开发的SOAP软件比较父母本之间的序列差异，分别在父本差异序列的5’端和3’端外侧约50bp位置，随机选取20bp左右的长度设计差异序列扩增的引物，根据不同的差异序列设计了 1105对引物。以父母本及Fl的DNA为模板进行扩增，从1105对引物中筛选出616对具有多态性和有效性的引物。采用开发出的616对引物，对F2群体的480个个体进行PCR检测，并进行数据统计分析，用Map Makerf. 0软件进行遗传图谱绘制，得到本发明所述的与育性基因紧密连锁的分子标记，及其扩增引物。采用筛选出的引物对扩增得到的父本序列，即本发明中的分子标记SIsv0377。对F2个体进行性状分析，并根据基因性状数据和表型性状数据将谷子育性基因定位在遗传图谱上。下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细说明。以下实施例仅仅对本发明进行进一步的说明，不应理解为对本发明的限制。 实施例I :谷子F2代分离群体的构建父本抗拿捕净，株型高，旗叶长而窄，刚毛红色，颖壳红色，可育，叶色偏绿，花粉黄白色，抽穗期为晚期。父本为张谷I号种子。母本不抗拿捕净，株型矮，旗叶短而宽，刚毛绿色，颖壳绿色，部分不育，叶色偏黄，花粉棕色，抽穗期为早期。母本为谷子A2不育系种子。本发明中，上述母本的部分不育是指每一穗中大约5%的籽粒可育，其余不育。F2群体构建父本和母本杂交得到Fl代(Fl的表现型与父本的表现型相同)，Fl自交得到F2。其中Fl是张杂谷3号种子。共得F2代单株480株。上述张谷I号种子、谷子A2不育系种子及张杂谷3号种子可参见中国专利申请《与谷子抗除草剂基因紧密连锁的分子标记SIsv0372》，
发明者张耕耘, 全志武, 张厚宝, 彭小华 申请人:深圳华大基因科技有限公司, 深圳华大基因研究院