一种普通小麦高千粒重基因及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于基因工程领域，设及一种控制小麦巧粒大小的基因，尤其设及一种普 通小麦高千粒重基因（TaGS5-A化-b)及其应用。
【背景技术】
[0002] 小麦是世界上最重要的粮食作物之一，但随着人口数量的快速增长，粮食的产量 已经渐渐不能满足人类日益增长的需求。因此，小麦产量的提高已成为解决粮食问题的关 键。到目前为止，许多与产量相关的QTL位点，如株高、穗长、每穗粒数、每穗粒重、粒长、粒宽 和千粒重等已经从普通小麦中被识别出来。
[0003] 由于普通小麦基因组庞大（a 17.9加），因此，直接从小麦中克隆与产量相关的基 因是一件很困难的事情。比较基因组学证实了小麦和其它作物之间基因的共线性，因此，有 一些与产量相关的基因通过同源克隆的方法逐渐从普通小麦中分离出来，例如，薦糖合酶2 基因 TaSus2、细胞分裂素氧化酶TaCKX2.1和TaCKX2.2、细胞壁转化酶基因 TaCwi-Al和 化Cwi-4A、控制小麦粒重的基因化GW2、小麦体外水解酶w3变异株1-阳Η w3 variant和小麦 转录延伸因子基因1-FEH-6B等。其中，控制小麦粒重的基因研究最为深刻，研究表明：控制 小麦粒重的基因和千粒重、抽穗期、成熟期密切相关，在种子育种过程中通过控制基因表达 负调控粒重。
[0004] 为了进一步理解普通小麦的基因功能，科研人员对许多与产量相关基因的多态性 做了大量的探索，也开发了相应的功能性标记W便用于进一步分子标记辅助育种当中。例 如张等利用Westonia和Kauz两个材料对小麦体外水解酶w3基因启动子进行多态性筛选发 现:在小麦体外水解酶w3基因启动子上游279bp的位置有一个SNP位点的差异。进一步的分 析发现:该SNP位点在干旱条件下与茎中的果聚糖的再活化有重要关系，并可W促使巧粒 千粒重增加。因此，在极度干旱的条件下，可通过选择一些茎中富含果聚糖再活化能力强的 株系来促进小麦育种的进程(Zhang et al. 2015)。另外，控制小麦粒重的基因先后在2011 和2014年分别从普通小麦的6A和6B、6D染色体组中被克隆出来（TaGW2-6A、TaGW2-6B和 化GW2-抓），然后分别对运个Ξ个基因进行多态性筛选，结果发现:TaGW2-6A和化GW2-6B的 启动子区域都发现了多态性，并开发了 CAPS、dCAPS和ACAI^功能性标记。更进一步的关联分 析发现：TaGW2-6B比TaGW2-6A和TaGW2-抓对千粒重的影响都大。而TaGW2-抓的编码区和启 动子区域没有发现多态性。
[0005] 最近，产量相关基因化GS5-A1被报道与巧粒大小、千粒重和株高等有关联(Ma et al. 2015; Wang et al. 2015)。并在该基因的编码区发现了一个SNP的等位变异，分别命 名为TaGS5-Ala和TaGS5-Alb两种基因型，在马等的报道中该SNP位点分别被命名为 TaGS5-3Al-G和TaGS5-3A-T，进一步的研究发现：含有TaGS5-A化（或者TaGS5-3A-T，Ma et al. 2015)基因型的材料具有较低的株高和较大的千粒重。可W知晓:TaGS5-A化是一种较 为优质的基因型，可W应用于小麦高产育种中。因此，在上述研究结果的基础上为了更深入 的了解化GS5-A1基因的功能，应该探寻更为优质的基因型将更快的推进高产小麦育种的进 程。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明提供了一种导致小麦粒重增加的基因（TaGS5-A化-b)、其检 测引物及检测方法，可用于检测导致粒重增加的基因型小麦和小麦分子标记辅助选择育种 等方面，可直接在巧粒上进行该基因型的检测，对小麦产量基因的改良及优良品种的培育 起到重要作用。
[0007] 为解决上述问题，本发明通过W下技术方案实现： 分离鉴定出了一种普通小麦高千粒重基因（暂定名TaGS5-A化-b)，包括SEQ ID N0.1所 示的核巧酸序列。
[000引设计一种上述导致小麦粒重增加的基因化GS5-A化-b的检测引物，包括W下引物 对： 上游引物:5 ' - TCATACACACATAATCCAGTCGA -3 ' ； 下游引物:5'- GATCGTGGGTGTTGCATCTAT -3'。
[0009] 设计一种普通小麦高千粒重基因 TaGS5-A化-b的检测方法，包括W下步骤： 1) W待测小麦的基因组DNA为模板，用上述检测引物进行PCR扩增； 2) 检测所得扩增产物，将条带大小约为80化P的片段进行测序，若在化GS5-A化基因启 动子的上游-192化P有G的插入，则该待测小麦具有化GS5-A化-b基因，为化GS5-A化-b基因 型，该小麦的基因组DNA中具有SEQ ID NO. 1所示核巧酸序列，其启动子上游-192化P位点插 入的单碱基G，即SEQ ID NO. 1的第35化P所示核巧酸序列；检测所得扩增产物，将条带大小 约为8(K)bp的片段进行测序，若在该基因启动子的上游-192化P无 G的插入，则该待测小麦不 具有化655-4化-6基因，为非化655-4化-6基因型小麦，其基因组0魁中具有沈9 10^.2所 示核巧酸序列。
[0010] 对于上述的检测方法，所述PCR扩增中的反应体系由W下试剂组成：1.5mmol/L(终 浓度)MgCl2,0.3mmol/L(终浓度）dNTP，上、下游引物各lOpmol，模板DNA 200ng，0.抓 Taq 酶，加1 XPCR缓冲液定容至25yL。
[OCm] 对于上述的检测方法，所述PCR扩增中反应程序为：先95°C预变性5min，然后94°C 变性30s、55°C退火30s、72°C延伸40s，如此进行35个循环;最后，72°C延伸10 min。
[0012]对于上述的检测方法，所述扩增产物的检测方法为:取所得扩增产物10化进行琼 脂糖凝胶电泳，电泳结束后用凝胶成像系统扫描成像并用计算机进行分析后进行测序。 [OOU] 小麦TaGS5-A化-b基因型的鉴定方法，包括W下步骤： (1) W待测小麦的基因组DNA为模板，用权利要求2所述检测引物进行PCR扩增； (2) 检测所得扩增产物并进行测序，若在该基因启动子上游-192化P位置有G插入的，贝U 待测小麦为TaGS5-A化-b基因型小麦，反之，则为非TaGS5-A化-b基因型小麦。
[0014] 所述基因 TaGS5-A化-b在小麦育种中的应用。
[0015] 本发明具有积极有益的技术效果： 1.本发明公开了一个能导致小麦粒重增加的基因 TaGS5-Alb-b及其在小麦产量性状 改良中的应用，含有TaGS5-Alb-b基因的小麦品种主要表现在能够促使小麦巧粒较非 TaGS5-Alb-b基因的小麦品种的巧粒千粒重增加。例如，在同样栽培管理条件下，与非 TaGS5-A化-b基因的小麦品种晋麦47相比，具有化GS5-A化-b基因的小麦品种内乡184巧粒 千粒重要增加2~3克左右。因此，TaGS5-A化-b基因功能的发现能对利用基因工程技术改良 小麦农艺性状和培育高产小麦品种起到十分重要作用，同时也有助于产量性状的遗传和分 子生物学的进一步研究。
[0016] 2.本发明提供的检测引物及方法可W应用于高产小麦新品种培育和优异种质资 源的创制，实现早期筛选，节省时间和资源。
【具体实施方式】
[0017] W下结合具体实施例进一步阐述本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述具 体实施例。下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例中所用的 试验材料，如无特别说明，均购自常规生化试剂商店。
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