一个与小麦籽粒硬度相关的主效QTL及其KASP检测标记及应用

本发明属于农业领域，具体涉及一个与小麦籽粒硬度相关的主效qtl及其kasp检测标记及应用。

背景技术：

1、小麦籽粒硬度与胚乳中的淀粉颗粒和蛋白质基质之间的相互作用有关，是决定小麦加工工艺及加工用途的品质指标之一。硬质小麦由于淀粉颗粒和蛋白质基质之间有很强的粘附性，因此具有很强的抗压性，其出粉率、蛋白质含量和面粉吸水性均高于软质小麦，通常适合制作面包和面条，而软质小麦则更适合制作饼干、蛋糕和糕点。在白酒酿造产业，小麦是白酒酒曲最主要的制作原料，对曲块品质、白酒风味有重要影响。前人发现：软质率高的小麦更利于酒曲的发酵和生物酶的积累。因此，小麦籽粒硬度的改良对小麦加工产品多样化的促进非常重要。

2、受制于已知的硬度基因资源非常有限，小麦籽粒硬度的遗传改良发展缓慢。目前，较为著名的籽粒硬度基因为小麦基因组5d染色体短臂上的两个puroindoline(pin)基因(pina-d1和pinb-d1)，分别编码puroindoline a(pina)和puroindoline b(pinb)蛋白，它们调控胚乳质地，并影响淀粉颗粒表面蛋白含量。具有野生型pina-d1a和pinb-d1a基因型的小麦籽粒软质率提高，而pina-d1a或pinb-d1a基因突变为其等位基因pina-d1b或pinb-d1b则可导致籽粒硬度提升。pin基因已广泛应用于小麦硬度改良，但除了pin基因外，其它控制小麦籽粒硬度的遗传因素还了解较少，缺乏新的基因资源。

3、籽粒硬度是由多基因控制的数量性状，遗传基础复杂，并受到环境条件影响。因此，在不同环境条件下均可稳定表达的遗传位点具有更高的应用价值。qtl定位是研究数量性状遗传基础的重要方法，可有效将控制目标性状的基因位点定位在一个候选区段内。该候选区段对应连锁的分子标记可作为该位点的检测标记，可在苗期就用于籽粒性状的筛选，从而大幅提高早期世代对目标位点的筛选效率，可用于分子标记辅助选择育种，缩短育种进程，提高遗传改良效率。目前很少有qtls可在多种环境下稳定表达且一直具有较高的表型变异解释率，及其相关的可应用于分子标记辅助选择育种的分子标记，也罕见开发或实际应用于育种评价。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一个与小麦籽粒硬度相关的主效qtl及其应用。

2、为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一个qtl位点，qgh.cib-7d，位于小麦7d染色体短臂，在所有检测环境均可稳定表达，且可同时被传统双亲群体qtl定位和bse-seq方法检测到，解释了高的表型变异率(pve＝13.47％)，平均lod值高达7.13，为稳定的主效qtl。

3、相应的，一组qtl位点的kasp引物，kasp-7dgh，位于所述qtl置信区间，即7d染色体短臂58644053位，为t/c单核酸多态性位点所述kasp引物包括正向引物kasp-7dgh-t，f探针，序列如seq id no:1所示，结合荧光基团1；正向引物kasp-7dgh-c，h探针，序列如seq idno:2所示，结合荧光基团2；反向引物，序列如seq id no:3所示。

4、相应的，所述qtl位点和/或所述kasp引物在鉴定、预测小麦籽粒硬度性状、小麦籽粒硬度相关性状上的应用。

5、优选的，检测的snp位点基因型为tt，kasp引物检测结果为携带f探针上的荧光基团时，鉴定、预测为硬籽粒小麦；检测的位点基因型为cc，kasp检测结果为携带h探针上的荧光基团时，鉴定、预测为软籽粒小麦。

6、相应的，所述qtl位点和/或所述kasp引物在筛选、改良小麦籽粒硬度性状、小麦籽粒硬度相关性状上的应用。

7、优选的，通过物理诱变或化学诱变或航天诱变或rna干扰或组织特异性rna干扰分子标记辅助选择控制小麦所述qtl位点表现为tt或cc；或直接用于自然种质资源的筛选，将该位点及其kasp检测标记用于硬、软质材料的分子标记辅助选择；或用于该位点在杂交后代、育种后代中的分子跟踪、分子检测。

8、优选的，所述小麦籽粒硬度相关性状包括小麦籽粒吸水率、含水量。

9、优选的，将所述qtl位点(qgh.cib-7d)与pina和pinb进行联合应用。当检测到小麦品种含有qgh.cib-7d硬质基因型(tt)时，鉴定小麦为较硬籽粒小麦，小麦籽粒硬度高于不含qgh.cib-7d(tt)、pina、pinb上述三种任意一项硬质基因型的品种/家系。当检测到小麦品种含有qgh.cib-7d的kasp检测标记(kasp-7dgh)tt基因型，同时为pina-d1b或pinb-d1b中任意一项基因型时，鉴定小麦为硬籽粒小麦，小麦籽粒硬度高于不含上述三种任意一项硬质基因型或只含其中一种硬质基因型的品种/家系。当qgh.cib-7d的kasp检测标记(kasp-7dgh)为cc基因型，同时为pina-d1a或pinb-d1a中任意一项基因型时，鉴定小麦为软质小麦，小麦籽粒硬度低于含上述三种硬质基因型的品种/家系。

10、本发明具有以下有益效果：

11、本发明基于由中科麦138和川麦44构建的重组自交系群体(bc-rils)，同时通过qtl定位和bse-seq方法，在小麦7d染色体短臂上位置定位到了一个控制小麦籽粒硬度的稳定主效qtl位点(qgh.cib-7d)。其中，利用qtl定位的方法，该位点能在所有7组检测环境全部稳定表达，且能解释很高的表型变异率(pve＝13.47％)，lod值7.13，候选区间的遗传位置为64.5～77.5cm，对应物理区间54～65mb。而基于bse-seq方法，候选区间为46.05～60.55mb。两种遗传定位方法峰值基本重合，证明该位点具有遗传效应有效性、真实性。

12、本发明进一步提供了与该位点紧密连锁的kasp标记kasp-7dgh，可用于鉴别小麦籽粒硬度和小麦籽粒硬度的育种选择。

13、本发明为不同籽粒硬度小麦的筛选、鉴定、育种提供了一种高效、简便、可靠的参考标记，可在早期世代或者籽粒未结实的苗期就高通量的、通过基因型检测完成对优异基因型材料的筛选，提高小麦籽粒硬度的遗传改良效率。

技术特征：

1.一个qtl位点，其特征在于：所述qtl位点，qgh.cib-7d，位于小麦7d染色体短臂置信区间7ds的58644053bp，为t/c单核酸多态性位点。

2.一组qtl位点的kasp引物，其特征在于：所述kasp引物包括正向引物kasp-7dgh-t，f探针，序列如seq id no:1所示，结合荧光基团1；正向引物kasp-7dgh-c，h探针，序列如seqid no:2所示，结合荧光基团2；反向引物，序列如seq id no:3所示。

3.权利要求1所述qtl位点和/或权利要求2所述kasp引物在鉴定、预测小麦籽粒硬度性状中的应用。

4.根据权利要求3所述应用，其特征在于：检测的snp位点基因型为tt时，kasp引物检测结果为携带f探针上的荧光基团时，鉴定、预测为硬籽粒小麦；检测的snp位点基因型为cc时，kasp检测结果为携带h探针上的荧光基团时，鉴定、预测为软籽粒小麦。

5.权利要求1所述qtl位点和/或权利要求2所述kasp引物在筛选、改良小麦籽粒硬度性状中的应用。

6.根据权利要求3～5任意一项所述应用，其特征在于：通过基因编辑或物理诱变或化学诱变或航天诱变或rna干扰或组织特异性rna干扰分子标记辅助选择控制小麦所述qtl位点表现为tt或cc；或通过分子跟踪、分子检测小麦所述qtl位点的基因型。

7.根据权利要求3～5任意一项所述应用，其特征在于：将所述qtl位点与pina和pinb进行联合应用。

8.权利要求1所述qtl位点和/或权利要求2所述kasp引物在鉴定、预测、筛选、改良小麦籽粒硬度相关性状中的应用。

9.根据权利要求8所述应用，其特征在于：所述小麦籽粒硬度相关性状包括小麦籽粒的含水量、吸水率。

10.根据权利要求8所述应用，其特征在于：通过基因编辑或物理诱变或化学诱变或航天诱变或rna干扰或组织特异性rna干扰分子标记辅助选择控制小麦所述qtl位点表现为tt或tc或cc；或通过分子跟踪、分子检测小麦所述qtl位点的基因型。

技术总结
本发明属于农业领域，具体涉及一个与小麦籽粒硬度相关的主效QTL及其应用。具体技术方案为：一个主效稳定的控制籽粒硬度的新QTL位点(QGh.cib‑7D)，所述QTL位点位于小麦7D染色体短臂，在其置信区间，发现7DS的58644053bp，为T/C单核酸多态性位点。开发一组QTL位点的KASP引物(KASP‑7DGH)，所述KASP引物包括正向引物KASP‑7DGH‑T的F探针，序列如SEQ ID NO:1所示，结合荧光基团1；正向引物KASP‑7DGH‑C的H探针，序列如SEQ ID NO:2所示，结合荧光基团2；反向引物，序列如SEQ ID NO:3所示。本发明为不同籽粒硬度小麦的筛选、鉴定、育种提供了一种高效、简便、可靠的参考标记，可在早期世代或者籽粒未结实的苗期就高通量的、通过基因型检测完成对优异基因型材料的筛选，提高小麦籽粒硬度的遗传改良效率。

技术研发人员：樊小莉,王涛,刘小凤,徐智斌,冯波,周强
受保护的技术使用者：中国科学院成都生物研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15