水稻中胚軸延長特性相關的分子標記及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于農業生物技術領域，涉及與水稻中胚軸延長特性相關的分子標記，具 體涉及到水稻3號染色體上一個與水稻中胚軸延長特性相關的分子標記。
【背景技術】
[0002] 隨著旱直播水稻在雨育田和缺水地區的推廣應用，具有抗旱能力的水稻品種可以 采用機械化旱直播、免耕直播等環保、節約生產成本的新型栽培方式（Bhushan2007)。由于 直播用種量大，造成成本上升，尤其是雜交稻組合的種子價格較高，制約了機械化旱直播的 進一步推廣應用。旱直播水稻出苗是否快速整齊，是制約產量潛力和田間管理的因素之一， 而機械化直播中覆土深度的控制有重要作用同時也有技術難度。水稻種子在黑暗條件下萌 發時，除胚芽鞘伸長外，中胚軸的延長是影響深直播水稻種子頂土出苗能力的主要因素之 一（張光恒2005)。中胚軸是指胚根著生點到胚芽鞘節之間的部分，中胚軸延長的品種，出 苗速度快，出苗率高。研究表明水稻中胚軸延長特性有助于種子從較深土層下快速、整齊地 出面。
[0003] 水稻中胚軸延長受多個遺傳因子和環境因子的影響。中胚軸延長能力在半矮桿水 稻品種中能夠穩定的遺傳（Dildayetal. 1990)。林建榮等（2006)發現水稻中胚軸伸長 特性受2對隱性基因控制。隨著以分子標記連鎖圖譜為基礎的QTL分析技術的發展，該技 術已成為研究復雜性狀遺傳機制的主要手段之一。Redona和Mackill(1996)利用Labelle 和BlackGora秈粳交F2群體構建的連鎖圖譜共檢測到控制中胚軸長度的5個QTL，位于第 1、3、5、7號染色體上，并認為該性狀存在基因型與環境互作。Katsuta-Seki等（1996)利用Daorenqiao和Surjumkhi的F2:3家系，在第3、6、11號染色體上定位了 3個控制中胚軸長 度的QTL。曹立勇等（2002)利用秈稻IR64與粳稻Azucena雜交的F1代花粉離體培養獲 得的DH群體定位了控制中胚軸長度的8個QTL，分別位于第1、3、6、7、8、12染色體上，也認 為該性狀存在基因型與環境互作。黃成等（2010)利用沈農265 (長中胚軸）和麗江新團黑 谷（短中胚軸）的RIL群體構建的連鎖圖譜，對水和赤霉素兩種培養條件下的中胚軸長度 進行QTL定位，共檢測到控制中胚軸長度的5個QTL，分布在第1、2、3、6、11號染色體上；與 其他研究比較發現，主效基因qML3可以在不同群體和不同環境下穩定表達。Lee等（2012) 在兩次獨立的試驗中利用Kasalath和日本晴的BIL群體構建的連鎖圖譜，定位了 5個控制 中胚軸長度的QTL，分別位于第1、3、7、9、12號染色體上，并精細定位了在這兩次試驗中都 能檢測到qMel-Ι和qMel-3。
[0004] 近年來，隨著新一代高通量測序技術的發展，利用重測序技術對種質資源的基因 型進行鑒定更加方便、快捷、成本低，關聯分析在水稻研究中也取得很大進步。特別是中國 科學家（黃學輝等2010, 2011，2012)已經完成上千份水稻種質資源的重測序工作，并且用 這些種質資源組成的自然群體進行全基因組關聯分析（GWAS)，獲得許多重要性狀的關聯位 點，同時也驗證了關聯分析方法可靠性。
[0005] 本發明選擇的全基因組重測序群體材料由270份水稻微核心種質資源和旱稻種 質資源合并組成。從中篩選出與水稻中胚軸延長特性相關的SNPs(singlenucleotide polymorphisms，單核苷酸多態性）位點作為遺傳標記用于水稻遺傳育種，以增加短中胚軸 水稻品種的中胚軸延長長度，進而提高水稻旱直播的出苗率。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一個與水稻中胚軸延長特性相關的分子標記。
[0007] 技術方案為，一種水稻中胚軸延長特性相關的分子標記，SNP位點以日本晴序列水 稻基因組為基準，位于3號染色體上第315682836個核苷酸位點，等位基因為A和G，發生 G>A突變，該位點的突變與水稻中胚軸延長特性有顯著的相關性。
[0008] 本發明選擇的全基因組重測序群體材料由230份水稻微核心種質資源和旱稻 種質資源合并組成。重測序數據參考日本晴基因組（RiceGenomeAnnotationProject Release6. 1)進行比對，利用SAMTools軟件進行SNPs位點的提取，共獲得10198834個 SNPs位點。群體材料在兩種培養條件下測定水稻中胚軸延長長度，一種是在25度、水培黑 暗條件下發芽10天；另外一種是沙培條件下種子上面覆蓋5cm厚的沙子。黑暗水培發芽全 基因組關聯共獲得13個顯著性關聯位點，3個位于1號染色體、3個位于3號染色體、1個 位于4號染色體、2個位于5號染色體、2個位于6號染色體、2個位于9號染色體；沙培有 4個顯著性關聯位點，分別位于3、6以及10號染色體。在這兩種培養環境都檢測到的關聯 位點有2個位于3號染色體、1個位于6號染色體。
[0009] 但是在這三個顯著性關聯位點中，230份水稻品種檢測結果顯示，凡是在3號染色 體上這個位點Chr3:315682836發生G>A突變的水稻品種的中胚軸延長長度均大于0. 95cm， 尤其是中胚軸延長長度最長的5個品種（扎西馬、云陸8號、麻谷子、八月糯以及豪海）中 都具有該位點，而延長長度小于〇. 95cm的203份品種中都沒有該突變位點，因此該位點與 水稻中胚軸延長特性有關，其等位基因為A和G，因此該位點可以作為短中胚軸水稻品種的 中胚軸遺傳改良的分子標記，中胚軸延長最長5個水稻品種可以作為水稻中胚軸遺傳改良 的親本。
[0010] 本發明的有益效果在于：運用全基因重測序的方法，能夠快速地篩選與水稻中胚 軸延長性狀相關的分子標記，這個位點能夠作為遺傳標記用于水稻中胚軸延長特性的遺傳 改良。
[0011] 本發明的有益效果在于：運用全基因組重測序方法，能夠快速、批量地篩選與性狀 相關的分子標記或候選基因，基因版本參考日本晴序列Chr3 :315682836這個位點能夠作 為遺傳標記用于水稻中胚軸遺傳改良，從而提高水稻旱直播出苗率。
【附圖說明】
[0012] 圖1為實施例2水稻品種群體黑暗發芽中胚軸延長特性的全基因組關聯定位分析 結果
[0013] 圖2為實施例2水稻品種群體沙培中胚軸延長特性的全基因組關聯定位分析結果
[0014] 圖3為實施例3水稻品種群體的第1、2主成分分析結果 具體實施方案
[0015] 實施例1水稻中胚軸長度測定
[0016] 本發明所選擇的水稻中胚軸長度測定的230份品種是由水稻微核心種質資源和 旱稻種質資源合并組合。群體材料在兩種培養環境下測定中胚軸的延長長度。
[0017] -是挑選飽滿一致的水稻種子20粒，先用3%