用于小麦穗长和小穗密度性状鉴定的分子标记及其应用

本发明属于小麦育种，涉及用于小麦穗长和小穗密度性状鉴定的分子标记及其应用。

背景技术：

1、普通小麦是世界上最重要的主粮作物之一，其产量占了全球谷物产量的近30％，提供了约20％的人类能量需求，养活了约40％的世界人口。随着世界人口的不断增加，预计在本世纪中叶人口将达到90亿人，为满足人类粮食需求，小麦产量应从目前的每公顷3吨提升到每公顷5吨，即每年小麦产量应该以2％的速度增加。中国是全球最大的小麦生产国之一，小麦是中国最重要的粮食作物之一，小麦的产量直接影响着国家的粮食安全。由于气候变化等因素的影响，小麦等作物的产量增长速度远远达不到此目标。

2、在上个世纪，小麦产量的增加主要是将来源于日本品种的矮杆基因(rht)转移到其他地区的品种中，即“绿色革命”形成的。株高的降低很大程度上提升了小麦的抗倒伏特性，加上农药和化肥的广泛使用，使得小麦产量得以迅速提高。但是进入新世纪后，继续利用“绿色革命”矮杆基因来大幅增加小麦产量的潜力明显不足，人们需要注重更加核心和有效的方法来提升小麦产量。

3、小麦三大产量因素，千粒重、每穗粒数和单位面积穗数，都与穗部紧密联系，穗部发育影响着最后收获的籽粒状态，穗部形态的改善将直接提升小麦产量，所以穗形一直是小麦育种工作中重要的选择性状。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供用于小麦穗长和小穗密度性状鉴定的分子标记及其应用。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、1、用于小麦穗长和小穗密度性状鉴定的分子标记，即xcau.indeltatpr-b1，其鉴定的差异核苷酸序列位于tatpr-b1基因的第380和411bp之间，tatpr-b1基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。

4、作为优选的技术方案之一，所述的分子标记鉴定的的差异核苷酸序列为：cggtcggagaccgcatgttcttcgccatgtcc，如seq id no.2所示。

5、2、用于小麦穗长和小穗密度性状鉴定的引物组合物，包括：

6、上游引物xcau.indeltatpr-b1-f：gagggagtggaagtggaaccc，如seq id no.3所示；

7、下游引物xcau.indeltatpr-b1-r：aggggccgctgctgcaga，如seq id no.4所示。

8、3、用于鉴定小麦穗长和小穗密度性状的试剂盒，包含前述的引物组合物。

9、作为优选的技术方案之一，所述试剂盒还包含pcr扩增所需的成分，如taq dna聚合酶、dntp、pcr缓冲液以及mg2+等。

10、4、前述分子标记、引物组合物或试剂盒在小麦穗长和小穗密度性状鉴定中的应用。

11、5、前述分子标记、引物组合物或试剂盒在小麦育种中的应用。

12、6、一种鉴定小麦穗长和小穗密度性状的方法，使用待测小麦的基因组dna作为模板，采用前述的引物组合物进行pcr扩增，然后对pcr产物经过10％的聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，鉴定扩增条带的大小，从而鉴定小麦穗长和小穗密度性状。

13、作为优选的技术方案之一，pcr扩增体系总体积为10μl：100ng/l模板dna 1.0μl，2×pcr反应混合液5.0μl，引物组合物2.0μl，双蒸水2.0μl；其中2×pcr反应混合液为康润生物的2×taq预混液(染料，page专用)。

14、作为优选的技术方案之一，pcr扩增程序如下：首先，在94℃下进行5分钟的预变性；接着，进行循环程序，包括：在94℃下进行30秒的变性，在54℃下进行30秒的退火，在72℃下进行30秒的延伸，循环执行35次；最后，在72℃下进行5分钟的延伸；pcr产物需要在4℃保存。

15、7、一种小麦育种方法，利用待鉴定小麦的基因组dna为模板，通过pcr扩增，获得pcr产物，然后选择包含前述分子标记的pcr产物，将其作为亲本进行育种。

16、本发明的有益效果在于：

17、本发明涉及用于小麦穗长和小穗密度性状鉴定的分子标记及其应用，本发明公开了一个与小麦穗长和小穗密度性状相关的变异位点，并通过该位点开发了indel标记。采用这一indel标记，可以确定待测小麦的基因型，即tatpr-b1ky5214基因型(变异位点含有32bp碱基)或tatpr-b1w8762基因型(变异位点缺少32bp碱基)。对432份小麦样本的单倍型分析结果表明，根据待测小麦的基因型，可以确定具有优异单倍型tatpr-b1w8762基因型的小麦植株成熟后的穗长小于具有tatpr-b1ky5214基因型的小麦植株，并且小穗密度高于具有tatpr-b1ky5214基因型的小麦植株。这一发现有助于筛选出穗长小、小穗密度大的小麦品种，为培育密穗、高产的小麦品种提供了理论基础，并提供了分子辅助选择的工具。

18、基于序列indel的普通pcr技术可以实现对基因型的高精度分析，同时还具备高产能、成本低、准确性高以及遗传稳定性强的特点。因此，基于具体序列indel的普通pcr可以为培育密穗、高产的小麦品种之用，对于小麦高产育种的辅助选择具有重要的战略意义。

技术特征：

1.用于小麦穗长和小穗密度性状鉴定的分子标记，其特征在于，即xcau.indeltatpr-b1，其鉴定的差异核苷酸序列位于tatpr-b1基因的第380和411bp之间，tatpr-b1基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。

2.根据权利要求1所述的分子标记，其特征在于，所述的分子标记鉴定的差异核苷酸序列为：cggtcggagaccgcatgttcttcgccatgtcc，如seq id no.2所示。

3.用于小麦穗长和小穗密度性状鉴定的引物组合物，其特征在于，包括：

4.用于鉴定小麦穗长和小穗密度性状的试剂盒，其特征在于，包含权利要求3所述的引物组合物。

5.权利要求1所述分子标记、权利要求3所述引物组合物或权利要求4所述试剂盒在小麦穗长和小穗密度性状鉴定中的应用。

6.权利要求1所述分子标记、权利要求3所述引物组合物或权利要求4所述试剂盒在小麦育种中的应用。

7.一种鉴定小麦穗长和小穗密度性状的方法，其特征在于，使用待测小麦的基因组dna作为模板，采用权利要求3所述的引物组合物进行pcr扩增，然后对pcr产物经过10％的聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，鉴定扩增条带的大小，从而鉴定小麦穗长和小穗密度性状。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，pcr扩增体系总体积为10μl：100ng/l模板dna 1.0μl，2×pcr反应混合液5.0μl，引物组合物2.0μl，双蒸水2.0μl。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，pcr扩增程序如下：首先，在94℃下进行5分钟的预变性；接着，进行循环程序，包括：在94℃下进行30秒的变性，在54℃下进行30秒的退火，在72℃下进行30秒的延伸，循环执行35次；最后，在72℃下进行5分钟的延伸；pcr产物需要在4℃保存。

10.一种小麦育种方法，其特征在于，利用待鉴定小麦的基因组dna为模板，通过pcr扩增，获得pcr产物，然后选择包含权利要求1所述分子标记的pcr产物，将其作为亲本进行育种。

技术总结本发明涉及用于小麦穗长和小穗密度性状鉴定的分子标记及其应用，公开了一个与小麦穗长和小穗密度性状相关的变异位点，并通过该位点开发了InDel标记。采用这一InDel标记，可以确定待测小麦的基因型，即TaTPR‑B1<supgt;KY5214</supgt;基因型或TaTPR‑B1<supgt;W8762</supgt;基因型。研究发现，具有优异单倍型TaTPR‑B1<supgt;W8762</supgt;基因型的小麦植株成熟后的穗长小于具有TaTPR‑B1<supgt;KY5214</supgt;基因型的小麦植株，并且小穗密度高于具有TaTPR‑B1<supgt;KY5214</supgt;基因型的小麦植株。这一发现有助于筛选出穗长小、小穗密度大的小麦品种，为培育密穗、高产的小麦品种提供了理论基础，并提供了分子辅助选择的工具。技术研发人员：倪中福,朱军,黄峰,梁荣奇,孙其信受保护的技术使用者：中国农业大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10