一种检测甜玉米籽粒alpha-生育酚含量的shki1基因变异位点及其应用

本发明属于基因工程领域，具体涉及一种检测甜玉米籽粒alpha-生育酚含量的shki1基因变异位点及其应用。

背景技术：

1、甜玉米是一种水果和蔬菜兼用农作物，是微量营养素摄入的重要膳食来源。甜玉米粒中富含的维生素e，是人体摄入生育酚和生育三烯醇途径之一。所有维生素e化合物的结构仅在2,3-二氢苯并呋喃环上的位置和甲基取代基数量上有所不同，但它们的生物活性却有着巨大的差异。维生素e包括8种脂溶性异构体(包括生育酚和生育三烯酚)，其中alpha-生育酚具有最高的维生素e活性，对人体健康最为重要。然而，大多数作物种子alpha-生育酚含量较低。通过遗传育种手段，提高甜玉米籽粒组织中alpha-生育酚的含量则显得尤为重要。

2、基于基因组和群体遗传学的方法为解析生育酚合成的遗传基础提供了重要机会。甜玉米群体丰富的遗传变异为关键基因的利用提供了有利条件。为在作物中有针对性地操纵生育酚和生育三烯酚的水平和种类创造了条件。前期研究中，对玉米籽粒中生育酚含量的连锁和关联分析为生育酚合成和代谢的遗传调控提供了大量重要信息。然而，大多数影响生育酚组成的主要数量性状遗传位点通常指向vte4，即vte4是玉米中维生素e合成的关键位点,对于其他位点的研究较少，能用于分子标记辅助选择的位点更少。研究结果显示，甜玉米与拟南芥有着相似的生育酚和生育三烯酚生物合成途径，因此借鉴拟南芥中的研究结果，研究者初步解析了玉米中维生素e合成途径及相关基因。根据先前的报道，vte4的序列变异解释了部分alpha-生育酚的表型变异，vte1和hggt1参与了甜玉米粒中生育三烯酚的遗传调控。vte4启动子和5’utr区域的两个分子标记indel7和indel118已被用于甜玉米育种项目中高alpha-生育酚含量筛选。然而，除vte4，其他用于高alpha-生育酚含量筛选的基因/位点很少应用。因此，迫切需要阐明玉米籽粒中维生素e含量的遗传调控特点，特别是alpha-生育酚。

3、目前通过遗传标记对甜玉米中alpha-生育酚含量的预测分子标记较少。不同的甜玉米种质间，alpha-生育酚含量有着丰富的遗传变异，随着全基因组测序价格的降低，使得利用群体遗传学的分析方法(关联分析，连锁分析等)获得有效的alpha-生育酚相关的遗传标记成为可能。在专利“调控玉米生育酚合成的核苷酸序列及其应用”中发明人在玉米基因组1号染色体上鉴定到一个控制生育酚含量的基因zmpor1,并设计分子标记用于玉米生育酚含量的筛选，然而由于甜玉米种质资源的限制，该分子标记在甜玉米中并不适用。

4、玉米基因组中snp和indel标记基本均匀覆盖整个基因组，密度高。可以鉴定到与功能变异足够近的snp或indel标记，而避免了标记因重组等原因失效。对于snp和indel的检测，kasp检测技术具有操作简单，成本低、周期短等有利特点，非常适合作为分子标记分型的技术手段。通过关联分析挖掘出甜玉米基因组中1个和alpha-生育酚含量显著相关的遗传变异位点。并开发了相应的kasp分子检测标记。基于此，本发明是基于全基因组关联分析和kasp技术开发检测甜玉米籽粒中alpha-生育酚含量的分子标记，对于甜玉米维生素e遗传改良具有重要意义。因此需要一种检测甜玉米籽粒alpha-生育酚含量的shki1基因变异位点及其应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种检测甜玉米籽粒alpha-生育酚含量的shki1基因。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、所述甜玉米基因组为基因组b73，v5版本，甜玉米基因组2号染色体shki1基因上游indel位点的应用，包括以下indel位点：

4、1)甜玉米基因组2号染色体的6672723-6672725位置的indel位点，多态性为agc/-；

5、2)甜玉米基因组2号染色体的6672770-6672773位置的indel位点，多态性为ggag/-；

6、所述位点位于玉米基因shki1 5’utr区域两个连锁的indel位置处，所述位点与shki1基因表达相关。

7、进一步地，当包含所述indel位点序列时的甜玉米籽粒alpha-生育酚含量相关的莽草酸激酶基因高表达，鉴定为甜玉米籽粒中高alpha-生育酚含量；当缺失所述indel位点序列时的甜玉米籽粒alpha-生育酚含量相关的莽草酸激酶基因低表达，鉴定为甜玉米籽粒中低alpha-生育酚含量。

8、在另外一个方面，一种indel变异位点检测引物组，包括如seq id no：1所示的正向引物；如seq id no：2所示的反向引物。

9、在另外一个方面，一种检测甜玉米高alpha-生育酚含量的试剂盒，包括权利要求3所述的变异位点检测引物组。

10、在另外一个方面，一种高alpha-生育酚含量的甜玉米的筛选方法，包括以下步骤：

11、对位于甜玉米基因组2号染色体的6672723-6672725位置及6672770-6672773位置的indel位点的基因型进行鉴定，选择具有插入序列基因型的甜玉米进行分子辅助育种，实现高alpha-生育酚含量甜玉米的选育。

12、本发明采用上述技术方案与现有技术相比，最大的特点在于：

13、本发明利用关联分析技术，新挖掘和鉴定了甜玉米籽粒中控制alpha-生育酚相关的indel位点和相关的shki1基因，补充和丰富了甜玉米籽粒alpha-生育酚含量分子鉴定的遗传位点。

14、本发明基于莽草酸激酶(shki1)基因5’utr区域中两个序列变异位点开发的相应sanger测序分子标记。可以快速对甜玉米进行基因分型，适合高通量检测，该位点将极大地促进未来高alpha-生育酚含量的甜玉米生物强化育种。

技术特征：

1.甜玉米基因组2号染色体上基因shki1位点的应用，所述甜玉米基因组为基因组b73，v5版本，其特征在于：同时包括以下两个indel位点：

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：当包含所述indel序列时，基因shki1高表达，鉴定为甜玉米籽粒中高alpha-生育酚含量；当不包含所述indel序列时，基因shki1低表达，鉴定为甜玉米籽粒中低alpha-生育酚含量。

3.一种变异位点检测引物组，其特征在于：包括如seq id no：1所示的正向引物；如seqid no：2所示的反向引物。

4.一种检测甜玉米籽粒组织中高alpha-生育酚含量的试剂盒，其特征在于：包括权利要求3所述的变异位点检测引物组。

5.一种高alpha-生育酚含量的甜玉米的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种检测甜玉米籽粒alpha‑生育酚含量的shki1基因变异位点及其应用，同时包括以下两个InDel位点：1)甜玉米基因组2号染色体的6672723‑6672725位置的InDel位点，多态性为AGC/‑；2)甜玉米基因组2号染色体的6672770‑6672773位置的InDel位点，多态性为GGAG/‑；所述位点位于玉米基因shki1 5’UTR区域两个连锁的InDel位置处，所述位点与alpha‑生育酚含量相关。本发明利用关联分析技术，新挖掘和鉴定了甜玉米籽粒中控制alpha‑生育酚相关的序列变异位点和相关的基因，并开发了相应的检测方法，补充和丰富了甜玉米籽粒alpha‑生育酚含量分子鉴定的遗传位点。技术研发人员：李坤,朱文广,李高科,祁喜涛,谢利华,文天祥,于永涛,胡建广受保护的技术使用者：广东省农业科学院作物研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/10