水稻抗倒伏QTLqPR7.3分子标记及其检测PCR引物和应用

本发明涉及水稻性状的qtl分子标记，尤其涉及水稻抗倒伏qtl qpr7.3分子标记及其检测pcr引物和在水稻抗倒伏性品种的辅助选择或水稻抗倒伏育种中的应用，属于水稻抗倒伏qtl分子标记及其在抗倒伏育种中的应用领域。

背景技术：

1、水稻抗倒伏能力的强弱是影响水稻增产潜力的重要因素之一。近年来由于倒伏造成作物大幅减产和降低品质的现象时有发生，目前北方粳稻正面临着高产不优质、优质不抗倒的不利局面。

2、有报道研究了赤霉素对水稻抗倒伏性和生物量的影响，赤霉素缺乏的半矮秆突变体表现出更好的抗弯曲型倒伏能力，然而，其抗折断型倒伏能力和总生物量较低；而高水平赤霉素的植株中，其抗弯曲型倒伏能力较低，但由于木质素积累的增加及茎秆直径的增大，抗折断型倒伏能力得到提高，总生物量也有所增加。相类似的，陈桂华等人在对单茎抗推力的研究中发现，秆长和地上部鲜重与单茎抗推力之间呈显著正相关，而株高与单茎抗推力的相关性未达显著水平；此外，粗纤维含量、钾含量、硅含量、大维管束数目和小维管束数目与单茎抗推力呈显著正相关。在高秆和矮秆的对比试验也表明，并非最矮秆的抗倒伏能力最强，而是茎秆结构更合理的中秆抗倒伏能力最强。这给研究人员启示，茎秆本身的强度是打破抗倒伏能力和生物量之间抗衡关系的关键。通过提升茎秆的刚性与韧性，增强作物的抗倒伏能力，实现在维持作物不倒伏的情况下提升株高、增大生物量，是突破作物产量潜力的一个可行的思路。

3、在过去的水稻育种进程中，产量是最重要育种目标性状，而对于茎秆机械强度的研究相对较少。ipa1(ideal plant architecture 1)是一个理想株型的qtl，位于第8号染色体，也称为wfp(wealthy farmer's panicle)，具有改变植株结构提高产量的多效性，能够有效提高茎秆机械强度。ostb1(teosinte branched1)基因，能够有效增加茎秆机械强度。scm3(strong culm3)是在第3号染色体上发现的茎秆机械强度相关的qtl，经鉴定为ostb1(teosinte branched1)基因，能够有效增加茎秆机械强度和小穗数，但会导致分蘖数有所减少。分子遗传学研究表明，水稻抗倒伏表现为受多个qtl控制的数量性状。这些基因通过植物激素或表达调控通路的信号对植株形态具有复杂的多效性从而影响植株的抗倒伏能力，这也反应了作物抗倒伏能力相关的生理机制的复杂性，很难发现有主效基因能够直接调控作物的抗倒伏能力，而是通过调控植株形态结构和化学物质积累的方式间接地对作物抗倒伏能力产生影响，以及通过多种微效基因的积累从不同方面提升作物的抗倒伏能力。因此，从水稻种质资源中挖掘更多的抗倒伏基因并实现不同基因的聚合，是提高水稻抗倒伏能力的一个重要途径。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供与水稻抗倒伏相关的qtl分子标记，该qtl分子标记与水稻抗倒伏性状显著相关；

2、本发明的目的之二是提供检测所述与水稻抗倒伏相关的qtl分子标记的pcr引物对；

3、本发明的目的之三将所述的pcr引物对应用于检测水稻中是否含有所述qtl分子标记并应用于水稻抗倒伏性品种的辅助选择或水稻抗倒伏育种。

4、本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：

5、为实现上述目的，本发明所采取的技术方案包括：

6、本发明首先提供了水稻抗倒伏qtl qpr7.3分子标记，其位于水稻基因组第7染色体上28.88-29.37mb(497kb)区间内，该qtl qpr7.3能显著提高水稻抗倒伏能力。

7、本发明的另一方面是提供了检测水稻抗倒伏qtl qpr7.3分子标记的pcr引物对，所述pcr引物对由核苷酸序列为seq id no.1所示的正向引物和核苷酸序列为seq id no.2所示的反向引物组成。

8、本发明的再一方面是应用所述的pcr引物对检测水稻中是否含有水稻抗倒伏qtlqpr7.3分子标记，包括：(1)提取待检测水稻材料的dna；(2)以seq id no.1所示的正向引物和seq id no.2所示的反向引物为对pcr引物，以提取的待检测水稻材料的dna为模板建立pcr扩增体系进行pcr扩增反应；如果扩增出125bp大小的片段，则该待检测水稻样品带有抗倒伏qtl qpr7.3分子标记，该待检测水稻材料具有抗倒伏性能；如果未能扩增出125bp大小的片段，则该待检测水稻材料不带有抗倒伏qtl qpr7.3分子标记。

9、本发明的一种优选的具体实施方案，所述的pcr扩增体系组成为：2μldna样品，0.5μl10μmol/l正向引物，0.5μl10μmol/l反向引物，2μl2.5mmol/l10x buffer缓冲液，1.6μl2.5mmol/l dntp mix，0.2μl 5u/μl taq dna聚合酶，13.2μl的超纯水。

10、本发明的一种优选的具体实施方案，所述的pcr扩增反应的条件包括：94℃预变性5min，94℃变性25s，56℃退火25s，72℃延伸30s，循环35次，72℃最终延伸5min，4℃保存。

11、本发明的再一方面是提供一种检测水稻是否带有抗倒伏qtl qpr7.3分子标记的pcr试剂盒，包括：pcr引物对，taq酶，dntps，pcr扩增缓冲液和双蒸水；其中，所述的pcr引物对由核苷酸序列为seq id no.1所示的正向引物和核苷酸序列为seq id no.2所示的反向引物组成。

12、本发明所提供的pcr试剂盒可应用于检测水稻样品中是否含有抗倒伏的qtlqpr7.3分子标记，并根据检测水稻样品中是否含有抗倒伏的qtl qpr7.3分子标记进一步应用于水稻抗倒伏性品种的辅助选择或水稻抗倒伏育种。

13、本发明以395份不同国家地域、不同年代育成的北方粳稻种质资源为材料，在北方粳稻主产区黑龙江省哈尔滨市连续种植两年，鉴定与水稻茎倒伏相关的主要性状，结合重测序得到的4603707个snp数据，经过过滤后进行全基因组关联分析(genome-wideassociation study，gwas)，鉴定到一个影响水稻抗倒伏性状的qtl qpr7.3。同时，通过根据与目标qtl紧密连锁的snp标记设计由核苷酸序列为seq id no.1所示的正向引物和核苷酸序列为seq id no.2所示的反向引物组成的pcr引物dj919，为进一步的分子标记辅助选择育种提供有效的分子标记；本发明提供的抗倒伏新qtl qpr7.3及其紧密连锁的分子标记dj919能够应用于水稻抗倒伏标记辅助选择育种。

14、与现有技术相比，本发明主要具有以下有益效果：

15、1、qpr7.3是利用具有广泛差异性的来自全球不同国家地域、不同年代育成的北方粳稻种质资源，通过抗倒伏表型及snp关联分析，检测到的一个新qtl，该qtl与水稻抗倒伏性状显著相关。

16、2、与抗倒伏qtl紧密关联分子标记的确定为分子标记辅助选择抗倒伏水稻提供了有效信息，能够获得抗倒伏的水稻材料。本发明的分子标记可用于筛选水稻抗倒伏育种群体的有利qtl型，有效鉴别带有该qtl的抗倒伏个体，加快育种进程。