大麥籽粒蛋白質含量主效qtl的分子標記及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種大麥籽粒蛋白質含量主效QTL的分子標記及其應用。
【背景技術】
[0002] 大麥（Hordeumvulgare L.)是全球栽培的谷類作物，在耕作栽培中具有重要地位。 首先，大麥生長期相對較短，在復種指數高的地區，為達到全年高產，各作物均要求早熟，以 利于品種的搭配和勞動力的調劑。其次，大麥品種一般具有較強的耐瘠、抗旱、抗寒和耐鹽 堿能力，在各種逆境生長仍能獲得一定的產量。
[0003] 我國早在五千多年前就種植大麥，從東部沿海地區到西藏地區均有種植。大麥的 利用價值也非常廣泛，因籽粒蛋白質含量（grain protein content，GPC)不同而用作飼 料、保健食品和制啤原料。20世紀80年代以前，我國大麥主要作為飼料和食用，要求蛋白 質含量較高，優質飼用和食用大麥的籽粒蛋白質含量一般要求大于13.0%。80年代以后， 隨著啤酒工業的迅速發展，大麥也逐漸成為重要的啤用作物，啤用大麥要求蛋白質含量在 9. 0%-12. 0%之間為宜，籽粒蛋白質含量太高大麥芽的浸出率低。由此可以看出，無論是在 飼用、食用還是啤用品種中，大麥籽粒蛋白質含量都是主要的品質性狀，大麥籽粒蛋白質含 量的多少也成為選育優質大麥的重要指標。
[0004] 隨著分子數量遺傳學的誕生，結合分子標記技術定位控制籽粒蛋白質含量的基因 位點并對所定位的QTL進行遺傳效應分析，使得從分子水平上理解控制GPC的遺傳基礎成 為可能。對控制籽粒蛋白質含量QTL的定位研究，對于通過標記輔助育種等途徑選育不同 蛋白質含量的大麥品種也具有重要意義。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種大麥籽粒蛋白質含量主效QTL的分子標記及其應用。
[0006] 本發明首先提供了一種特異引物對，由序列表的序列1所示的單鏈DNA分子和序 列表的序列2所示的單鏈DNA分子組成；所述特異引物對的功能為如下（a)或（b)或（c): (a)鑒定或輔助鑒定待測大麥的籽粒蛋白質含量性狀；(b)篩選或輔助篩選具有高籽粒蛋 白質含量性狀的大麥；（c)篩選或輔助篩選具有低籽粒蛋白質含量性狀的大麥。所述（a) 中，所述籽粒蛋白質含量性狀為高籽粒蛋白質含量性狀或低籽粒蛋白質含量性狀，所述高 籽粒蛋白質含量為籽粒蛋白質含量高于12 %，所述低籽粒蛋白質含量為籽粒蛋白質含量為 12%以下。所述（b)中，所述高籽粒蛋白質含量為籽粒蛋白質含量高于12%。所述（c)中， 所述低籽粒蛋白質含量為籽粒蛋白質含量為12%以下。
[0007] 本發明還保護所述特異引物對在制備試劑盒中的應用；所述試劑盒的功能為如下 (a)或（b)或（c) : (a)鑒定或輔助鑒定待測大麥的籽粒蛋白質含量性狀；(b)篩選或輔助 篩選具有高籽粒蛋白質含量性狀的大麥；（c)篩選或輔助篩選具有低籽粒蛋白質含量性狀 的大麥。所述（a)中，所述籽粒蛋白質含量性狀為高籽粒蛋白質含量性狀或低籽粒蛋白質 含量性狀，所述尚軒粒蛋白質含量為軒粒蛋白質含量尚于12 %，所述低軒粒蛋白質含量為 軒粒蛋白質含量為12%以下。所述（b)中，所述尚軒粒蛋白質含量為軒粒蛋白質含量尚于 12%。所述（c)中，所述低籽粒蛋白質含量為籽粒蛋白質含量為12%以下。
[0008] 本發明還保護一種試劑盒，含有所述特異引物對；所述試劑盒的功能為如下（a) 或（b)或（c) : (a)鑒定或輔助鑒定待測大麥的籽粒蛋白質含量性狀；(b)篩選或輔助篩選 具有高籽粒蛋白質含量性狀的大麥；（c)篩選或輔助篩選具有低籽粒蛋白質含量性狀的大 麥。所述（a)中，所述籽粒蛋白質含量性狀為高籽粒蛋白質含量性狀或低籽粒蛋白質含量 性狀，所述高籽粒蛋白質含量為籽粒蛋白質含量高于12%，所述低籽粒蛋白質含量為籽粒 蛋白質含量為12%以下。所述（b)中，所述尚軒粒蛋白質含量為軒粒蛋白質含量尚于12%。 所述（c)中，所述低籽粒蛋白質含量為籽粒蛋白質含量為12%以下。
[0009] 本發明還保護所述試劑盒的制備方法，包括將所述特異引物對中的各條引物進行 獨立包裝的步驟。
[0010] 本發明還保護一種鑒定或輔助鑒定待測大麥的籽粒蛋白質含量性狀的方法（簡 稱方法甲），包括如下步驟：以待測大麥的基因組DNA為模板，采用所述特異引物對進行PCR 擴增，如果PCR擴增產物中具有220bp±2bp的特異DNA片段、待測大麥為或候選為具有高 籽粒蛋白質含量性狀的大麥，如果PCR擴增產物中具有214bp±2bp的特異DNA片段，待測 大麥為或候選為具有低籽粒蛋白質含量性狀的大麥；所述高籽粒蛋白質含量為籽粒蛋白質 含量高于12%，所述低籽粒蛋白質含量為籽粒蛋白質含量為12%以下。
[0011] 本發明還保護一種篩選或輔助篩選具有高籽粒蛋白質含量性狀的大麥的方法 (簡稱方法乙），包括如下步驟：
[0012] (1)按照所述方法甲鑒定待測大麥的籽粒蛋白質含量性狀；
[0013] (2)基于步驟（1)的結果篩選或輔助篩選具有高籽粒蛋白質含量性狀的大麥；所 述尚軒粒蛋白質含量為軒粒蛋白質含量尚于12%。
[0014] 本發明還保護一種篩選或輔助篩選具有低籽粒蛋白質含量性狀的大麥的方法 (簡稱方法丙），包括如下步驟：
[0015] (1)按照所述方法甲鑒定待測大麥的籽粒蛋白質含量性狀；
[0016] (2)基于步驟（1)的結果篩選或輔助篩選具有低籽粒蛋白質含量性狀的大麥；所 述低籽粒蛋白質含量為籽粒蛋白質含量為12%以下。
[0017] 本發明還保護一種大麥育種方法，是將所述方法乙篩選得到的具有高籽粒蛋白質 含量性狀的大麥作為育種材料。
[0018] 本發明還保護一種大麥育種方法，是將所述方法丙篩選得到的具有低籽粒蛋白質 含量性狀的大麥作為育種材料。
[0019] 本發明的發明人首先利用籽粒蛋白質含量不同的兩個大麥材料紫光芒裸二棱、澳 選3號及其衍生的RIL群體，通過兩年三點實驗，在大麥6H染色體上檢測到一個控制大麥 籽粒蛋白質含量的主效QTL QGpc-6H. 1。在此基礎上，利用比較基因組學的方法，通過大 麥-水稻和大麥-二穗短柄草的比對分析找出目標區間的共線性區域，設計開發了目標區 間內的8對新標記。結合這些標記，繼續對紫光芒裸二棱/澳選3號的RIL群體進行基因 分型，利用JionMap 4. 0,構建了目標區間內的分子標記遺傳連鎖圖譜。繼而，結合籽粒蛋白 質含量的表型數據，同樣通過復合區間作圖法，對目標QTL進行再次定位發現，目標QTL的 區間縮小到新標記6L160和6L103之間，且與SSR標記6L160緊密連鎖。最后，通過對紫光 芒裸二棱/澳選3號的F2:s群體進行檢測和分析的結果表明，利用該緊密連鎖標記6L160， 可有效篩選出含有目標QTL QGpc-6H. 1的籽粒蛋白質含量高的大麥株系，加速大麥的品質 育種；同時也為大麥籽粒蛋白質含量的精細定位和標記輔助育種奠定了標記基礎。
[0020] 本發明提供的特異引物對和方法可對于大麥的品種育種具有重大的應用價值。
【附圖說明】
[0021] 圖1為大麥GPC主效QTL QGpc-6H. 1區間與水稻、短柄草的同源性關系比對結果。
[0022] 圖2為大麥GPC主效QTL QGpc-6H. 1區段的分子標記遺傳連鎖圖譜（注：左側數 字表示各分子標記間的相對遺傳距離，單位為cM)。
[0023] 圖3為紫光芒裸二棱/澳選3號的F2:s群體的部分樣本的電泳圖。
[0024] 圖4為2014年寧夏種植的紫光芒裸二棱/澳選3號的F2:s群體籽粒蛋白質含量 分布圖。
[0025] 圖5為部分地方大麥的電泳圖。
【具體實施方式】
[0026] 以下的實施例便于更好地理解本發明，但并不限定本發明。下述實施例中的實驗 方法，如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的試驗材料，如無特殊說明，均為自 常規生化試劑商店購買得到的。以下實施例中的定量試驗，均設置三次重復實驗，結果取平 均值。籽粒蛋白質含量即籽粒中的蛋白質總量占籽粒干重的質量百分比含量。利用半微量 凱氏定氮方法測定籽粒蛋白質含量，具體方法見文獻：王玉賢，強洪等，國產凱氏定氮儀測 定食品中蛋白質的研究。
[0027] 紫光芒裸二棱（唐俊杰，普曉英，曾亞文，等.云南大麥地方品種子粒的功能成 分含量差異分析.植物遺傳資源學報2013,14(4) :647-652):紫光芒裸二棱為籽粒蛋白質 含量高的親本。澳選3號（曾亞文，普曉英，楊樹明，杜娟，等.優質啤酒大麥澳選3號 系統選育及配套技術推廣.農業科技通訊2014, 4:95-97):澳選3號是由優質高檔啤酒大 麥"Schooner"品種選育而成的籽粒蛋白質含量低的親本。