利用分子标记辅助培育品质优良且高产小麦品种的方法及其专用引物的制作方法
【专利摘要】本发明公开了利用分子标记辅助培育品质优良且高产小麦品种的方法及其专用引物。本发明提供的用于辅助培育高产小麦品种的引物组，由引物对1、引物对2、引物对3和引物对4组成。本发明的实验证明，本发明提供了一组优质基因标记Dx5、By8、1BL/1RS和Ppo18及其专用扩增引物，将这些分子标记用于选育小麦新品种中，能有效弥补传统选育方法的不足，提高选育高产优质兼顾型小麦新品种的准确性。本发明的专用引物和分子辅助选育方法将在小麦高产优质育种中发挥重要作用。
【专利说明】利用分子标记辅助培育品质优良且高产小麦品种的方法及其专用引物
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物【技术领域】，尤其涉及一种利用分子标记辅助培育品质优良且高产小麦品种的方法及其专用引物。
【背景技术】
[0002]我国是世界上小麦种植面积最大和消费总量最高的国家之一。长期以来，为保障国家粮食供需平衡，小麦育种始终以提高籽粒产量为目标，缺少品质改良的兼顾，以致籽粒产量提高的同时，加工品质下降严重。然而，随着国民经济的飞速发展和生活水平的不断提高，膳食结构也不断改变，对优质面制品需求量增长迅速，年进口小麦90.41万吨。我国优质专用小麦主要依赖进口，虽然国外优质专用小麦粉的进口能满足国民需求，但对国内小麦市场形成强烈的竞争压力，因此，迫切需要加强我国自主优质小麦品种的培育工作。
[0003]常规育种主要将各个小麦种质进行有性杂交，再对杂交后代逐步改良，最后育成多个优良农艺性状集于一体的新品种。在农艺和产量性状的改良实践中，该方法卓有成效，但针对品质性状遗传改良，凸显盲目性大、效率低、周期长等缺点。随着基因组学和功能基因组学研究获得重大理论和技术上的突破，越来越多的小麦品质性状基因得到定位和克隆，分子标记辅助聚合优质多基因的方法表现出巨大的优势和应用前景，但目前尚未形成成熟的操作方法。
[0004]面筋强度和延展性是影响小麦加工品质的关键因素，其质量主要取决于贮藏蛋白的组成和含量。我国小麦品种的面筋质量差，主要表现在面筋强度低和延展性差(何中虎，林作楫，王龙俊，肖志敏，万富世，庄巧生.中国小麦品质区划的研究.中国农业科学，2002，35(4):359-364)，贮藏蛋白优化是改良我国小麦品质的主要任务。麦谷蛋白约占种子贮藏蛋白的35-45%，是面筋的主要成分之一。根据十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)迁移率，麦谷蛋白可分为高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)。HMW-GS分别由位于第一同源组群染色体长臂的Glu_Al、Glu-Bl和Glu-Dl位点(统称Glu-1)的基因编码，而LMW-GS则分别由位于短臂的Glu-A3、Glu_B3和Glu_D3位点(统称Glu-3)的基因编码。麦谷蛋白的肽链间的二硫键和分子内的二硫键能够相互结合，加之其蛋白质多为极性氨基酸组成，极易形成大分子聚合体(Polymer),使面团具有一定的弹性。因此，选择优良的HMW-GS和LMW-GS等位基因是小麦品质改良中标记辅助选择的主要目标之一。
[0005]HMW-G S仅占小麦贮藏蛋白的10%，但对加工品质起着决定性作用。HMW-GS具有广泛的多态性，普通小麦中分别较多的亚基及其对应基因详见表1，分别包括Glu-Al、Glu-Bl和Glu-Dl位点的3、15和11种等位基因及编码亚基。大量研究表明，HMW-GS三个位点(Glu-Al、Glu-Bl和Glu-Dl)对品质的贡献存在加性效应，以Glu-Dl位点的作用最大，其次是Glu-Bl和Glu-Al。位点内单个亚基对加工品质的贡献差异较大，2*和5+10亚基通常与优良的面包加工品质有关，而N和2+12则与较差的烘烤品质有关。当5+10出现时，7+8和7+9才优于其它等位变异。
[0006]表1为普通小麦HWM-GS位点主要亚基类型及其基因
[0007]
【权利要求】
1.用于辅助培育品质优良和/或高产小麦品种的引物组，由引物对A、引物对B、引物对C和引物对D中的至少一种组成； 所述引物对A由序列表中序列I所示的引物和序列表中序列2所示的引物组成； 所述引物对B由序列表中序列3所示的引物和序列表中序列4所示的引物组成； 所述引物对C由序列表中序列5所示的引物和序列表中序列6所示的引物组成； 所述引物对D由序列表中序列7所示的引物和序列表中序列8所示的引物组成。
2.根据权利要求1所述的引物组，其特征在于:所述引物组为由单独使用的引物对A、引物对Bdl物对C和引物对D组成；或所述弓丨物组为引物对A。
3.用于辅助培育品质优良和/或高产小麦品种的PCR试剂组，由PCR试剂1、PCR试剂2、PCR试剂3和PCR试剂4中的至少一种组成； 所述PCR试剂I由权利要求1所述引物组中的引物对A、dNTP、DNA聚合酶和PCR扩增缓冲液组成； 所述PCR试剂2由权利要求1所述引物组中的引物对B、dNTP、DNA聚合酶和PCR扩增缓冲液组成； 所述PCR试剂3由权利要求1所述 引物组中的引物对C、dNTP、DNA聚合酶和PCR扩增缓冲液组成； 所述PCR试剂4由权利要求1所述引物组中的引物对D、dNTP、DNA聚合酶和PCR扩增缓冲液组成； 所有所述引物对中各引物在其所在的PCR试剂中的浓度均为lOpmol。
4.用于辅助培育品质优良和/或高产小麦品种的试剂盒，包括权利要求1或2所述的引物组或权利要求3所述的PCR试剂组。
5.根据权利要求1或2所述的引物组或权利要求3所述的PCR试剂组或权利要求4所述的试剂盒，其特征在于:所述高产小麦品种为产量高于标准品的小麦品种，所述标准品为轮选987或济麦22 ； 所述品质优良为达到小麦品种品质国家标准GB/T17320-2013。
6.权利要求1或2所述的引物组或权利要求3所述的PCR试剂组或权利要求4所述的试剂盒在辅助培育品质优良和/或高产小麦品种中的应用； 所述高产小麦品种为产量高于标准品的小麦品种，所述标准品为轮选987或济麦22 ； 所述品质优良为达到小麦品种品质国家标准GB/T17320-2013。
7.一种辅助培育品质优良和/或高产小麦品种的方法，包括如下步骤: 1)将非轮回亲本小麦作为供体、轮回亲本小麦作为受体，进行回交转育，得到杂交Fl； 2)先以杂交Fl做母本，与轮回亲本小麦回交，得到BClFl代群体；再选取符合分子鉴定和表型鉴定条件的BClFl代株系，记作BClFl-B代群体； 3)先以BClFl-B做母本，继续与轮回亲本小麦回交，得到BC2F1代群体；再选取符合分子鉴定和表型鉴定条件的BC2F1代株系，记作BC2F1-B代群体； 4)先将BC2F1-B自交，得到BC2F2代群体；选取符合表型鉴定和分子鉴定条件的BC2F2代株系，记作BC2F2-B代群体； 5)先将BC2F2-B自交，得到BC2F3代群体；选取符合表型鉴定和品质鉴定条件的BC2F3代株系，记作BC2F3-B代群体；6)先将BC2F3-B自交，得到BC2F4代群体；选取符合表型鉴定、品质鉴定和分子鉴定条件BC2F4代株系，记作BC2F4-C代群体； 7)先将BC2F4-C自交，得到BC2F5代群体；选取符合表型鉴定和品质鉴定条件BC2F5代株系，即为品质优良和/或高产小麦品种； 所述选取符合分子鉴定条件的方法包括如下步骤:为用权利要求1或2所述的引物组或权利要求3所述的PCR试剂组或权利要求4所述的试剂盒中的引物对分别对待鉴定群体单株进行PCR扩增，检测PCR扩增产物，选取符合如下至少一种条件的单株: 用引物对A扩增，得到450bp大小的PCR产物； 用引物对B扩增，得到527bp大小的PCR产物； 用引物对C扩增，得到876bp大小的PCR产物； 用引物对D扩增，得到1500bp大小的PCR产物； 所述高产小麦品种为产量高于轮回亲本小麦； 所述品质优良为达到小麦品种品质国家标准GB/T17320-2013。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于: 所述选取符合表型鉴定条件的方法包括如下步骤:观察待鉴定群体单株，选取符合如下(I)-(4) 4种条件的单株: (I待鉴定群体单株生育`期早于轮回亲本小麦； (2)待鉴定群体单株的单株穗数和单穗粒数均大于轮回亲本小麦； (3)待鉴定群体单株的耐小麦白粉病性高于轮回亲本小麦； (4)待鉴定群体单株的株型与轮回亲本小麦一致； 所述选取符合品质鉴定条件的方法包括如下步骤:检测待鉴定群体单株的揉面参数，选取揉面参数中的衰落角、峰值带宽、峰后Imm带宽和带宽比均高于轮回亲本小麦的待鉴定群体单株。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于: 所述非轮回亲本为豫麦34，所述轮回亲本为轮选987小麦或济麦22。
10.根据权利要求7-9中任一所述的方法，其特征在于: 所述检测PCR扩增产物采用电泳检测； 所述PCR扩增的退火温度为65°C，退火时间为Imin。
【文档编号】C12Q1/68GK103773883SQ201410048383
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2014年2月12日
【发明者】何中虎, 肖永贵, 夏先春, 陈新民, 刘建军, 李豪圣, 刘爱峰 申请人:中国农业科学院作物科学研究所, 山东省农业科学院作物研究所