甘蔗属植物的黑穗病抵抗性相关标志物及其利用的制作方法
【专利摘要】本发明提供在甘蔗属植物的量的性状中与黑穗病抵抗性相关的标志物。甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物，其包含选自甘蔗的染色体中的由序列号1所示的碱基序列和序列号14所示的碱基序列所夹的区域及其他区域中的连续的核酸区域。
【专利说明】甘蔗属植物的黑穗病抵抗性相关标志物及其利用
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够筛选对黑穗病显示抵抗性的甘蔗属植物系统的黑穗病抵抗性相关标志物及其利用方法。
【背景技术】
[0002]甘蔗除了作为砂糖的原料、酒类原料等为了食用而栽培之外，还在包含作为生物燃料原料的利用的各种产业领域被利用。在这样的状况下，有开发具有所需的特性(例如，糖含量、生长力的增强、新芽形成能力、耐病性和虫害抵抗性、耐寒性、叶长的增大、叶面积的增大、茎长的增大等)的甘蔗属植物的新品种的需要。[0003]一般地，作为植物品种.系统的识别，有以下3种方法:比较特性数据的“特性比较”、在同一条件下栽培而比较的“比较栽培”、分析DNA的“DNA分析”。利用特性比较和比较栽培的系统识别存在由于栽培条件的不同而精度降低、需要巨大的生产成本的长时间的农场调查等大量问题。特别是，甘蔗与稻、玉米等其他禾本科作物相比，植物体极大，利用农场调查的系统识别的实施困难。
[0004]另外，为了识别针对特定病害的抵抗性品种，将甘蔗长时间栽培后，进行接种病原微生物的试验，然后，通过观察病斑等来收集抵抗性数据。但是，为了进行该试验，必须确实地防止病原微生物对外部环境的传播，需要大规模专用温室和/或专用农场、与外部的隔离设施等设备。进而，为了制作甘蔗的新品种，首先，通过杂交而制作数万种的杂交种，从中进行由种子发芽而生长的筛选，进而阶段性地筛选出优良的系统，最终获得具有所需的特性的2~3种新品种。这样，为了制作甘蔗的新品种，需要栽培.评价非常多的系统，准备如上所述的温室、农场需要大量的工夫。
[0005]因此，要求开发使用存在于基因组中的标志物来识别显示病害抵抗性的甘蔗系统的方法。特别是，在制作甘蔗中的新品种时，如果能够对于各种特性使用优异的标志物，则可以回避如上所述的甘蔗所特有的诸问题，成为非常有效的工具。然而，甘蔗属植物由于高倍体性而染色体数较多(约100~130)，因而标志物技术开发缓慢。对于甘蔗，虽然在USDA有关于使用SSR标志物的基因型确定的报告(非专利文献I)，但由于标志物数和来自各标志物的多态性数少而精度低、适用范围限于美国、澳大利亚品种，因此不能在日本国内和台湾、印度等的主要品种和有用的遗传资源的系统识别中利用。
[0006]另外，非专利文献2启示了通过增加标志物数、比较、验证各个标志物的特性关系来制作甘蔗中的基因图谱的可能性。然而，非专利文献2中没有公开足够数量的标志物，也没有发现与目的特性连锁的标志物。
[0007]另一方面，作为与病害抵抗性相关的标志物，如专利文献I所示，已知甜菜中的黑根病抵抗性相关标志物。另外，如专利文献2所示，在玉米中开发了利用与目的性状连锁的标志物来筛选品种的技术。
[0008]另一方面，甘蔗的黑穗病，病原微生物的感染力强，一旦发病则感染在整个农场扩大。患了黑穗病的甘蔗不但不能作为制糖用原料利用，而且还会枯死。因此，黑穗病的发生会引起次年以后的大幅减收。黑穗病的受害在巴西、美国、澳大利亚、中国、印度尼西亚等28个以上的国家有报告。黑穗病的防除方法有种植时的杀菌处理，但效果仅限于初期生长时。因此，要求育成赋予了黑穗病的抵抗性的甘蔗品种。
[0009]现有技术文献
[0010]非专利文献
[0011]非专利文献1:Maydica48 (2003) 319-329 “Molecular genotyping of sugarcaneclones with microsatellite DNA markers，，
[0012]非专利文献2:Nathalie Piperidis et al.,MolecularBreeding, 2008, Vol21, 233-247
[0013]专利文献
[0014]专利文献1:W02007/125958
[0015]专利文献2:日本特开2010-516236号公报
【发明内容】
[0016]发明要解决的课题
[0017]因而，本发明的目的是提供在甘蔗的量的性状中与黑穗病抵抗性相关的标志物。
[0018]用于解决课题的方法
[0019]本
【发明者】们为了解决上述课题而反复进行了深入研究，结果，准备甘蔗属植物中的多个标志物，通过杂交后代系统中的量的性状与标志物的连锁分析，发现了与黑穗病抵抗性这样的量的性状连锁的标志物，从而完成了本发明。
[0020]本发明包含以下(I)~(6)。
[0021](I)甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物，其包含选自甘蔗的染色体中的由序列号I所不的喊基序列和序列号14所不的喊基序列所夹的区域、由序列号15所不的喊基序列和序列号22所不的喊基序列所夹的区域、由序列号23所不的喊基序列和序列号32所不的喊基序列所夹的区域、由序列号33所示的碱基序列和序列号51所示的碱基序列所夹的区域、由序列号52所不的喊基序列和序列号62所不的喊基序列所夹的区域、由序列号63所不的喊基序列和序列号72所不的喊基序列所夹的区域、或由序列号73所不的喊基序列和序列号85所示的碱基序列所夹的区域中的连续的核酸区域。
[0022](2)根据(I)所述的甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物，其特征在于，所述核酸区域包含选自由序列号I~85组成的群组中的任一碱基序列或该碱基序列的一部分。
[0023](3)根据(I)所述的甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物，其特征在于，所述核酸区域位于甘蔗的染色体中的由序列号5所示的碱基序列和序列号9所示的碱基序列所夹入的区域、由序列号18所不的喊基序列和序列号22所不的喊基序列所夹入的区域、由序列号25所不的喊基序列和序列号32所不的喊基序列所夹入的区域、由序列号33所不的喊基序列和序列号42所不的喊基序列所夹入的区域、由序列号57所不的喊基序列和序列号59所不的喊基序列所夹入的区域、由序列号64所不的喊基序列和序列号66所不的喊基序列所夹入的区域、或由序列号72所示的碱基序列和序列号80所示的碱基序列所夹入的区域中。
[0024](4)黑穗病抵抗性提高了的甘蔗系统的制造方法，其包括以下工序，
[0025]提取工序:提取至少一方亲本是甘蔗属植物的后代植物的染色体和/或该亲本的染色体，和[0026]测定工序:测定上述(I)~(3)的任一项所述的甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物在上述所得的染色体中的存在或不存在。
[0027](5)根据(4)所述的甘蔗系统的制造方法，其特征在于，在所述测定工序中，使用具备与所述甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物对应的探针的DNA芯片。
[0028](6)根据(4)所述的甘蔗系统的制造方法，其特征在于，所述后代植物是种子或幼苗，由该种子或幼苗提取染色体。
[0029]本说明书包含作为本申请的优先权基础的日本专利申请2011-101050号和日本专利申请2012-94995号的说明书和/或附图所记载的内容。
[0030]发明的效果
[0031]根据本发明，可以提供在甘蔗中的量的性状中与黑穗病抵抗性连锁的新的甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物。通过利用本发明的甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物，可以检定甘蔗的杂交系统中的黑穗病抵抗性。由此，可以非常低成本地识别具有黑穗病抵抗性提高了的特性的甘蔗系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是显示在获得甘蔗染色体的标志物时使用的DNA微阵列的制造流程的示意图。
[0033]图2是显示使用DNA微阵列的信号检出的工序的示意图。
[0034]图3是显示对于实施例中使用的甘蔗品种?系统群于2010年6月23日调查的黑穗病抵抗性数据的特性图。
[0035]图4是显示对于实施例中使用的甘蔗品种?系统群于2010年7月21日调查的黑穗病抵抗性数据的特性图。
[0036]图5是显示对于实施例中使用的甘蔗品种?系统群于2010年8月18日调查的黑穗病抵抗性数据的特性图。
[0037]图6是显示对于实施例中使用的甘蔗品种.系统群于2010年9月2日调查的黑穗病抵抗性数据的特性图。
[0038]图7是显示关于黑穗病抵抗性的QTL分析的结果(NiF8中的第5连锁群)的特性图。
[0039]图8是显示关于黑穗病抵抗性的QTL分析的结果(NiF8中的第17连锁群)的特性图。
[0040]图9是显示关于黑穗病抵抗性的QTL分析的结果(NiF8中的第40连锁群)的特性图。
[0041]图10是显示关于黑穗病抵抗性的QTL分析的结果(Ni9中的第I连锁群)的特性图。
[0042]图11是显示关于黑穗病抵抗性的QTL分析的结果(Ni9中的第13连锁群)的特性图。
[0043]图12是显示关于黑穗病抵抗性的QTL分析的结果(Ni9中的第14连锁群)的特性图。[0044]图13是显示各系统中的N802870的信号值的特性图。
[0045]图14是显示各系统中的N827136的信号值的特性图。
[0046]图15是显示各系统中的N812680的信号值的特性图。
[0047]图16是显示各系统中的N916081的信号值的特性图。
[0048]图17是显示各系统中的N919839的信号值的特性图。
[0049]图18是显示各系统中的N918761的信号值的特性图。
[0050]图19是显示各系统中的N901160的信号值的特性图。
【具体实施方式】
[0051]以下，对于本发明的甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物及其利用方法、特别是使用甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物的甘蔗系统的制造方法进行说明。
[0052]<甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物>
[0053]本发明的甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物是存在于甘蔗的染色体上的特定区域，与甘蔗的黑穗病抵抗性这样的性状的应答基因(群)连锁，具有能够辨别甘蔗黑穗病抵抗性这样的性状的功能。即，在使用已知的甘蔗系统得到的后代系统中，可以通过确认甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物的存在或不存在，来判断是具有黑穗病抵抗性提高这样的性状的系统。此外，在本发明中，黑穗病是指由于黑粉菌属(Ustilago)的微生物感染而形成病斑的疾病。作为黑粉菌属的微生物，可列举甘蔗黑穗病菌(Ustilago scitaminea)作为一例。
[0054]另外，甘蔗黑穗病抵抗性`相关标志物是包含与黑穗病抵抗性提高的性状连锁的标志物、和与黑穗病抵抗性降低的性状连锁的标志物两者的含义。例如，在特定的甘蔗品种中，如果存在前者的标志物，则可判定为黑穗病抵抗性提高了的品种。进而，在特定的甘蔗品种中，存在前者的标志物、且不存在后者的标志物的情况下，可以更高精度地判断为黑穗病抵抗性提高了的品种。此外，在特定的甘蔗品种中，也可以仅凭后者的标志物不存在而判断为黑穗病抵抗性提高了的品种。
[0055]这里，甘蔗是指属于禾本科甘蔗属的植物。另外，甘蔗是包含所谓高贵种(学名:甘鹿(Saccharum officinarum))和野生种(学名:甜根子草(Saccharum spontaneum))、细杆甘鹿种(Saccharum barberi)、竹鹿种(Saccharum sinense)、作为高贵种的祖先种的大莖野生种(Saccharum robustum)的任一者的含义。作为已知的甘鹿品种?系统不特别限定，是包含日本国内可使用的所有品种?系统、日本以外的国家使用的品种?系统等的含义。例如，作为甘蔗的日本国内育成品种不特别限定，可列举Nil、NiN2、NiF3、NiF4、NiF5、Ni6、NiN7、NiF8、Ni9、NiTnl0、Nill、Nil2、Nil4、Nil5、Nil6、Nil7、NiTnl9、NiTn20、Ni22 和Ν?23等。另外，作为甘蔗日本国内主要品种不特别限定，可列举NiF8、Ni9、NiTnlO和Nil5等。进而，作为甘蔗日本国内引入主要品种不特别限定，可列举F177、Nco310和F172等。
[0056]另外，后代系统既可以是通过母本和父本两方都是甘蔗品种.系统的同种杂交而得的系统，也可以是任一方是甘蔗品种.系统、另一方是亲缘的斑茅(Erianthusarundinaceus)那样的杂交系统。另外，后代系统可以通过所谓回交来获得。
[0057]甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物是使用由甘蔗的染色体独自获得的包含3004个和4569个标志物的基因连锁图谱、以及甘蔗黑穗病抵抗性数据通过QTL(数量性状位点，Quantitative Trait Loci)分析而新鉴定的。此外，甘鹿黑穗病抵抗性被认为与多个基因相关，是采取连续分布的量的性状。即，甘蔗黑穗病抵抗性基于采取连续分布的对黑穗病的摧患率来评价。QTL分析使用遗传分析软件QTL Cartographer (Wang S., C.J.Basten, andZ.-B.Zeng(2010).Windows QTL Cartographer2.5.Department ofStatistics, NorthCarolina State University, Raleigh, NC),应用 Composite interval mapping (复合区间作图法，CIM)法。
[0058]具体地，通过上述的QTL分析，发现了 7个优势对数分值(LOD score)为规定的阈值(例如2.5)以上的包含在上述基因连锁图谱中的区域。即，特定了包含该区域的约18.7cM(分摩尔根)区域、包含该区域的约39.2cM区域、包含该区域的约19.2cM区域、包含该区域的约32.0cM区域、包含该区域的约39.5cM区域、包含该区域的约53.4cM区域、和包含该区域的约38.0cM区域的7个区域。这里，“摩尔根(M) ”是相对地显示染色体上的基因间的距离的单位，是将交叉值作为百分数而得的值。在甘蔗的染色体上，IcM相当于约2000kb。此外，显示该峰位置或其附近存在用于提高黑穗病抵抗性的性状的应答基因(群)。
[0059]上述18.7cM的区域是依次包含上述标志物中表1所示的14种标志物的区域，是与黑穗病抵抗性降低的性 状连锁的区域。
[0060]表1
【权利要求】
1.甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物，其包含选自甘蔗的染色体中的由序列号I所示的碱基序列和序列号14所不的喊基序列所夹的区域、由序列号15所不的喊基序列和序列号22所不的喊基序列所夹的区域、由序列号23所不的喊基序列和序列号32所不的喊基序列所夹的区域、由序列号33所示的碱基序列和序列号51所示的碱基序列所夹的区域、由序列号52所不的喊基序列和序列号62所不的喊基序列所夹的区域、由序列号63所不的喊基序列和序列号72所不的喊基序列所夹的区域、或由序列号73所不的喊基序列和序列号85所不的碱基序列所夹的区域中的连续的核酸区域。
2.根据权利要求1所述的甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物，其特征在于，所述核酸区域包含选自由序列号I~85组成的群组中的任一碱基序列或该碱基序列的一部分。
3.根据权利要求1所述的甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物，其特征在于，所述核酸区域位于甘蔗的染色体中的由序列号5所示的碱基序列和序列号9所示的碱基序列所夹入的区域、由序列号18所不的喊基序列和序列号22所不的喊基序列所夹入的区域、由序列号25所不的喊基序列和序列号32所不的喊基序列所夹入的区域、由序列号33所不的喊基序列和序列号42所不的喊基序列所夹入的区域、由序列号57所不的喊基序列和序列号59所不的喊基序列所夹入的区域、由序列号64所不的喊基序列和序列号66所不的喊基序列所夹入的区域、或由序列号72所示的碱基序列和序列号80所示的碱基序列所夹入的区域中。
4.黑穗病抵抗性提高了的甘蔗属系统的制造方法，其包括以下工序， 提取工序:提取至少一方亲本是甘蔗属植物的后代植物的染色体和/或该亲本的染色体，和 测定工序:测定权利要求1~3的任一项所述的甘蔗黑穗病抵抗性相关标志物在上述所得的染色体中的存在或不存在。
5.根据权利要求4所述的甘蔗属系统的制造方法，其特征在于，在所述测定工序中，使用具备与所述甘蔗黑穗病抵抗性相关`标志物对应的探针的DNA芯片。
6.根据权利要求4所述的甘蔗属系统的制造方法，其特征在于，所述后代植物是种子或幼苗，由该种子或幼苗提取染色体。
【文档编号】C12N15/09GK103502447SQ201280020649
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年4月20日 优先权日:2011年4月28日
【发明者】榎宏征, 木村达郎, 西村哲, 村上亚矢, 寺内方克, 境垣内岳雄, 服部太一朗, 石川叶子, 寺岛义文 申请人:丰田自动车株式会社