一种与油菜籽粒含油量氮高效相关基因BnaLACS及其优异单倍型与应用

本发明涉及农业分子生物学领域，尤其涉及一种与油菜籽粒含油量氮高效相关基因bnalacs及其优异单倍型与应用。

背景技术：

1、油菜是(brassica napus)十字花科(brassicaceae)芸薹属(brassica)的一年生植物，是世界上主要的油料作物之一，也是中国种植面积最大的油料作物。提高菜籽油生产对保障我国食用油供给安全具有重要的意义。油菜产油量是由油菜单位面积产量和籽粒含油量两个因子决定。氮肥对植物的生长发育至关重要，对油菜增施氮肥能增加产量，但会降低籽粒含油量。与玉米、水稻等禾本科作物聚焦于产量不同，油菜生产的最终目标产物是油脂，生产上既要提高产量又要提高籽粒的含油量。因此，解析油菜含油量氮效率的遗传基础，发掘施氮后油菜含油量不下降或下降不显著的含油量氮高效种质资源，培育含油量氮高效新品种对油菜生产意义重大。

2、目前，相关研究报道仍然停留在基于传统育种手段对油菜籽含油量氮高效的种质资源进行选育的阶段，但利用传统手段进行育种具有选择效率低、育种难度大、育种周期长等缺点。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种与油菜籽粒含油量氮高效相关的基因bnalacs及其优异单倍型及其应用，只需通过基因分型检测，就可以对油菜样本的含油量氮效率表型进行快速鉴定，进而挑选含油量氮高效的油菜样本，并实现含油量氮高效种质资源的快速选育。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供了基因bnalacs在油菜籽粒含油量氮高效的优异单倍型鉴定中的应用，包括：基因bnalacs上含有8个突变位点，所述突变位点分别为位于油菜a09染色体的8416147bp位c/t碱基突变、8416322bp位a/g碱基突变、8416337bp位g/a碱基突变、8416403bp位a/g碱基突变、8416529bp位g/a碱基突变、8416532bp位t/c碱基突变、8416544bp位a/g碱基突变和8416625bp位t/c碱基突变；当单倍型为c+a+g+a+g+t+a+t时，鉴定为油菜籽粒含油量氮高效的优异单倍型。

4、第二方面，本发明提供了一种油菜籽粒含油量氮高效/含油量氮低效表型的检测方法，包括：检测油菜a09染色体8416147bp、8416322bp、8416337bp、8416403bp、8416529bp、8416532bp、8416544bp和8416625bp这8个突变位点的基因型；当分别为cc、aa、gg、aa、gg、tt、aa和tt时，鉴定为油菜籽粒含油量氮高效表型；当分别为tt、gg、aa、gg、aa、cc、gg和cc时，则鉴定为油菜籽粒含油量氮低效表型。

5、在一些优选的实施例中，所述检测方法包括测序、pcr扩增、特异性探针杂交法、特异性引物延伸法或基因芯片法。

6、第三方面，本发明提供了一种检测油菜籽粒含油量氮高效的试剂盒，所述试剂盒包括检测油菜a09染色体8416147bp、8416322bp、8416337bp、8416403bp、8416529bp、8416532bp、8416544bp和8416625bp这8个突变位点的基因型的试剂。

7、第四方面，本发明还提供了所述试剂盒在油菜籽粒含油量氮高效/含油量氮低效表型鉴定中的应用。

8、第五方面，本发明还提供了所述试剂盒在油菜籽粒含油量氮高效育种中的应用，包括：基于所述试剂盒对所述8个突变位点基因型的检测结果，选择基因型为cc、aa、gg、aa、gg、tt、aa和tt的纯合型样本进行育种。

9、第六方面，本发明提供了所述试剂盒在如下(a1)-(a3)中的任一种应用：(a1)制备油菜育种或辅助育种的产品；(a2)制备鉴定或辅助鉴定油菜籽粒含油量氮高效表型的产品；(a3)制备选育或辅助选育油菜籽粒含油量氮高效表型的产品。

10、第七方面，本发明提供了一种鉴定油菜籽粒含油量氮高效的优异单倍型的方法，包括如下步骤：

11、s1获取油菜自然群体的全基因组snp数据，以及所述自然群体籽粒含油量氮高效表型数据；

12、s2结合所述全基因组snp数据和所述自然群体籽粒含油量氮高效表型数据，进行全基因组关联分析，获得显著关联的峰值snp，选取所述峰值snp的上下游各200kb区段，进行ld分析；

13、s3基于与所述峰值snp连锁的ld区段内显著关联的snp信息，鉴定油菜自然群体中的籽粒含油量氮高效的优异单倍型。

14、在一些优选的实施例中，所述自然群体籽粒含油量氮高效表型数据包括：不同氮水平下成熟期的油菜籽粒含油量的差值。

15、在一些优选的实施例中，所述不同氮水平具体包括：将样本分为高氮处理组和低氮处理组，对高氮处理组的样本施加氮含量高的氮肥，对低氮处理组的样本施加氮含量低的氮肥。

16、在一些优选的实施例中，所述高氮处理组中氮的施加量相对于培养基质的质量比为0.3g·kg-1，所述低氮处理组中氮的施加量相对于培养基质的质量比为0.1g·kg-1。

17、本发明的有益效果至少包括如下：

18、(1)本发明提供的与油菜籽粒含油量氮高效相关的基因bnalacs及其优异单倍型的鉴定方法，不仅为筛选和选育油菜含油量氮高效品种提供了有利基因资源和优异单倍型种质，还显著缩短了育种周期，降低了选育过程中的时间与工作量。bnalacs基因及其优异单倍型的应用，使得选育出的油菜品种在氮肥施用增加时，能够展现出更高的氮利用效率，有效避免了氮肥对含油量的潜在负面影响，因此，在保障或提升油菜产量的同时，也进一步优化了籽粒的品质，满足了现代农业对高效、环保、优质农产品的迫切需求。

19、(2)本发明提出了一种鉴定油菜籽粒含油量氮高效优异单倍型的方法，首先通过全基因组关联分析，精确定位与油菜籽粒含油量氮高效显著相关的snp位点。随后，利用连锁不平衡(ld)分析，在峰值snp附近区段鉴定出潜在的油菜含油量氮效率候选基因bnalacs3。进一步，通过与已知同源基因的比对及在不同氮水平下籽粒中的表达量验证，确认了bnalacs3基因参与氮肥调控油菜油脂合成与代谢。基于对bnalacs3基因的单倍型分析，发现其cds序列存在8处碱基突变，并成功鉴定出油菜籽粒含油量氮高效的优异单倍型。上述分析方法也为其他相关基因的挖掘与应用提供了重要的理论和技术支持。

技术特征：

1.基因bnalacs在油菜籽粒含油量氮高效的优异单倍型鉴定中的应用，其特征在于，包括：基因bnalacs上含有8个突变位点，所述突变位点分别为位于油菜a09染色体的8416147bp位c/t碱基突变、8416322bp位a/g碱基突变、8416337bp位g/a碱基突变、8416403bp位a/g碱基突变、8416529bp位g/a碱基突变、8416532bp位t/c碱基突变、8416544bp位a/g碱基突变和8416625bp位t/c碱基突变；当单倍型为c+a+g+a+g+t+a+t时，鉴定为油菜籽粒含油量氮高效的优异单倍型。

2.一种油菜籽粒含油量氮高效/含油量氮低效表型的检测方法，其特征在于，包括：检测油菜a09染色体8416147bp、8416322bp、8416337bp、8416403bp、8416529bp、8416532bp、8416544bp和8416625bp这8个突变位点的基因型；当分别为cc、aa、gg、aa、gg、tt、aa和tt时，鉴定为油菜籽粒含油量氮高效表型；当分别为tt、gg、aa、gg、aa、cc、gg和cc时，则鉴定为油菜籽粒含油量氮低效表型。

3.根据权利要求2所述检测方法，其特征在于，所述检测方法包括测序、pcr扩增、特异性探针杂交法、特异性引物延伸法或基因芯片法。

4.一种检测油菜籽粒含油量氮高效的试剂盒，其特征在于，所述试剂盒包括检测油菜a09染色体8416147bp、8416322bp、8416337bp、8416403bp、8416529bp、8416532bp、8416544bp和8416625bp这8个突变位点的基因型的试剂。

5.权利要求4所述试剂盒在油菜籽粒含油量氮高效/含油量氮低效表型鉴定中的应用。

6.权利要求4所述试剂盒在油菜籽粒含油量氮高效育种中的应用，其特征在于，包括：基于所述试剂盒对所述8个突变位点基因型的检测结果，选择基因型为cc、aa、gg、aa、gg、tt、aa和tt的纯合型样本进行育种。

7.权利要求4所述试剂盒在如下(a1)-(a3)中的任一种应用：(a1)制备油菜育种或辅助育种的产品；(a2)制备鉴定或辅助鉴定油菜籽粒含油量氮高效表型的产品；(a3)制备选育或辅助选育油菜籽粒含油量氮高效表型的产品。

8.一种鉴定油菜籽粒含油量氮高效的优异单倍型的方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述自然群体籽粒含油量氮高效表型数据包括：不同氮水平下成熟期的油菜籽粒含油量的差值。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述不同氮水平具体包括：将样本分为高氮处理组和低氮处理组，对高氮处理组的样本施加氮含量高的氮肥，对低氮处理组的样本施加氮含量低的氮肥。

技术总结本发明涉及农业分子生物学领域，尤其涉及一种与油菜籽粒含油量氮高效相关基因BnaLACS及其优异单倍型与应用。本发明发现油菜A09染色体BnaLACS基因上有8处碱基突变与油菜籽粒含油量氮高效紧密相关，通过检测其基因型，能够有效区分油菜籽粒含油量氮高效/含油量氮低效表型的种质。本发明为筛选和选育油菜含油量氮高效品种提供了有利基因资源和优异单倍型种质，并显著缩短了育种周期，降低了选育过程中的时间与工作量。此外，本发明融合了OC<subgt;LN</subgt;‑OC<subgt;HN</subgt;表型分析、全基因组关联分析、LD分析、单倍型分析等多元化综合手段，不仅挖掘到与油菜籽粒含油量氮效率相关基因BnaLACS，并鉴定了其优异单倍型，更为其他相关基因的挖掘与应用提供了新思路，为后续相关研究奠定了理论基础与技术框架。技术研发人员：闫贵欣,伍晓明,朱佳荣,蔡光勤,陈碧云,管文杰受保护的技术使用者：中国农业科学院油料作物研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/29