玉米抗大斑病qtl的分子標記及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種玉米抗大斑病QTL的分子標記及其應用，特別是涉及一種玉米抗 大斑病主效位點Ht409的SNP分子標記及其應用。
【背景技術】
[0002] 由真菌大斑突臍懦孢菌(Exserohilum turcicum)引起的玉米大斑病是世界玉米 種植區域的流行病害，可以對玉米的產量造成中等到嚴重損失。在我國，大斑病是東北、華 北和西南春玉米區的主要病害，以東北春玉米區最為嚴重。據報道，大斑病發病一般年份， 可造成減產5-10%;嚴重年份減產可高達30-50%。近年來，我國東北春玉米主產區的大斑 病發病率大幅上升，根本原因在于主栽玉米品種的大斑病抗性較差且種植品種過于單一， 且已嚴重影響了玉米產量。因此，選育和種植抗大斑病品種是控制大斑病流行和減少產量 損失的有效途徑。
[0003] 玉米對大斑病的抗性機制主要有兩種類型，分別為質量抗性遺傳和數量抗性遺 傳。在質量抗性遺傳方面，目前至少有4個抗病基因被發現和定位:Bentolila等（1991)將 Htl基因定位于2號染色體上，緊密連鎖標記為umcl50B;Zaitlin等（1992)將Ht2基因定位于 8號染色體長臂上，與兩側標記umc48和umc89緊密連鎖;尹小燕等（2002)對Ht2基因進行了 精細定位，確定3個SSR標記umcl202、bnlgll52和umcll49和1個SCAR標記SD-06633與Ht2基因 緊密連鎖。Chung等(2010)用兼抗多種病害的雜交種DK888作為抗源與感病親本S11雜交構 建近等基因系發現，來自于DK888的等位基因 qNLB8.06DK888對玉米大斑病2號生理小種具有 小種專化抗性。通過等位性分析發現這個抗性基因即Ht2基因，并進一步將Ht2基因精細定 位于染色體8 · 06上143 · 92-144 · 38Mb約0 · 46Mb的區域內。Van Staden等（2001)將Ht3基因定 位于7號染色體上，與標記bnlgl666緊密連鎖；Simcox等（1993)用RFLP探針umcl 17將HtNl基 因定位于8號染色體的長臂上。Hurni等（2015)通過圖位克隆方法將HtNl基因精細定位于8 號染色體131.7kb的物理區間內，與SNP標記MA0024和MA0013緊密連鎖。在數量抗性遺傳方 面，不同研究者定位的結果不盡一致 :Zw〇nitzer等(2010)利用具有熱帶來源的抗病自交系 Ki 14和感病自交系B73雜交發展的109個重組自交系群體進行QTL分析，共發現6個QTL與大 斑病抗性相關，其中3個主效QTL分別位于染色體1.06、8.02和8.05上，能夠分別解釋表型變 異的18.7%、12.8%和8.3%。8&111^-1(1^^等（2010)利用抗病自交系1〇17和感病自交系 B73發展的302個重組自交系群體進行大斑病抗性QTL分析，共定位到2個QTL，分別位于染色 體2.00/2.01和4.08上。Poland等（2011)利用4630個重組自交系組成的巢氏關聯作圖群體 (Nested Association Mapping,ΝΑΜ)進行全基因組關聯分析(Genome-wide Association Study，GWAS)，共發現29個抗病QTL，其中大多數QTL都有多個等位基因 。Chung等(2011)利用 熱帶抗病自交系CML52和感病自交系B73發展的異質自交系家系（Heterogeneous Inbred ?&1^17，!11?)和重組自交系群體進行0幾分析，共發現4個0幾，分別位于染色體的1.06- 1.07、5.03、6.05和8.05-8.06上。￥&111即1161311肚等（2012)以1487個歐洲玉米自交系為研 究材料，通過全基因組關聯分析發現4個與大斑病抗性相關聯的SNP位點，分別位于染色體 2.08、5.03、6.05和7.02，能夠解釋表型變異的3.32-4.78%。0丨即等(2015)在多環境下評估 了 999個自交系的大斑病抗性，通過全基因組關聯分析發現大斑病抗性是一個非常復雜的 性狀，由多個微效基因控制。基于單標記和單倍型關聯分析，分別發現12個和10個位點（或 基因）與大斑病抗性相關。
[0004] 從以上研究報道可以看出，大斑病抗性是非常復雜的性狀，既有質量抗病基因存 在，也有大量的數量抗病位點在起作用。質量抗病基因由于定位精度不夠且存在小種專化 抗性限制了其在育種上的應用;數量抗病位點大都基于特定抗感親本組配的分離群體定位 到的，不同試驗材料定位的結果不同，也難以在育種上應用。雖然，Poland等（2011)、Van Inghelandt等(2012)和Ding等(2015)都對玉米大斑病抗性進行了全基因組關聯分析，挖掘 了一些與大斑病抗性相關的位點，但是他們研究的試驗材料以熱帶和歐洲自交系為主，且 大斑病生理小種與我國的也存在差異。基于以上原因，玉米大斑病抗性的分子標記輔助改 良并未在育種實踐中有效運用。因此，挖掘和利用在多環境下表現抗性穩定的抗病位點對 于選育抗病品種非常重要。
[0005] 此外，常規的分子標記輔助育種通量低、成本高、耗時長，無法有效地支持育種選 擇。以常規SSR分子標記檢測為例，完成1000株回交群體2個分子標記的檢測和數據分析時 間約為3-4天。
[0006]本發明提供的主效位點Ht409位于玉米4號染色體bin 4.09上，能夠顯著提高大斑 病的抗性水平，且在多年多環境下表現穩定。與Ht409緊密連鎖的分子標記MC141021C49A、 MC1008L044A和MC1106C066A都是基于道格拉斯高通量SNP分子標記檢測平臺（Douglas Sdentifie" Array Tape?)開發的，能夠快速低成本的對育種群體進行選擇，極大提高了育 種效率。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是提供一種玉米抗大斑病QTL的分子標記及其應用，首次發現了玉 米抗大斑病主效位點Ht409的SNP(Single Nucleotide Polymorphisms)分子標記，其可以 實現大斑病抗性的精準改良，減少連鎖累贅對農藝性狀的負面影響。
[0008] 為實現上述目的，本發明提供了一種玉米抗大斑病QTL的SNP分子標記，包括 MC141021C49A、MC1008L044A和/或MC1106C066A。
[0009] 具體地，所述MC141021C49A的抗病等位基因位點為A、和/或所述MC1008L044A的抗 病等位基因位點為C、和/或所述MC1106C066A的抗病等位基因位點為A。
[0010] 為實現上述目的，本發明還提供了一種選擇具有增強的大斑病抗性的玉米植物的 方法，包括：
[0011]檢測玉米植物的基因型；
[0012]選擇具有抗病主效位點Ht409的玉米植株。
[0013] 進一步地，所述抗病主效位點Ht409包括標記MC141021C49A、MC1008L044A和/或 MC1106C066A。
[0014] 更進一步地，所述MC141021C49A的抗病等位基因位點為A、和/或所述MC1008L044A 的抗病等位基因位點為C、和/或所述MCI 106C066A的抗病等位基因位點為A。
[0015]為實現上述目的，本發明還提供了一種鑒定玉米植物具有增強的大斑病抗性的方 法，包括:檢測玉米植物中標記位點MC141021C49A、MC1008L044A和/或MC1106C066A的等位 基因型，所述等位基因型與增強的大斑病抗性相關。
[0016] 進一步地，所述MC141021C49A的抗病等位基因位點為A、和/或所述MC1008L044A的 抗病等位基因位點為C、和/或所述MC1106C066A的抗病等位基因位點為A。
[0017] 為實現上述目的，本發明還提供了一種獲得具有增強的大斑病抗性的玉米植物的 方法，包括：
[0018] 獲得基因組中含有增強的大斑病抗性的標記位點的第一玉米植物；
[0019] 所述第一玉米植物與第二玉米植物雜交；
[0020] 對子代植物中上述等位基因位點進行評估；
[0021] 選擇具有所述等位基因的子代植物；
[0022] 所述增強的大斑病抗性的標記位點包括此141021049六、1(：10081^444和/或 MC1106C066A;所述MC141021C49A的抗病等位基因位點為A、和/或所述MC1008L044A的抗病 等位基因位點為C、和/或所述MCI 106C066A的抗病等位基因位點為A。
[0023]為實現上述目的，本發明還提供了一種預測具有增強的大斑病抗性的玉米植物的 方法，包括：
[0024]檢測玉米植物的基因型；
[0025]所述玉米植物的基因組中含有增強的大斑病抗性的標記位點；
[0026] 所述增強的大斑病抗性的標記位點包括此141021049六、1(：10081^444和/或 MC1106C066A;所述MC141021C49A的抗病等位基因位點為A、和/或所述MC1008L044A的抗病 等位基因位點為C、和/或所述MCI 106C066A的抗病等位基因位點為A。
[0027]為實現上述目的，本發明還提供了一種所述的玉米抗大斑病QTL的SNP分子標記在 玉米育種中的應用。
[0028] 本文所用術語"等位基因"指在特定基因座處發生的兩個或更多個不同核苷酸序 列的其中一個。
[0029] 本文所用術語"等位基因頻率"指等位基因存在于個體、品系、或一組品系中的基 因座上的頻率(比例或百分比）。例如，就等位基因"A"而言，基因型"AA"、"Aa"或"aa"的二倍 體個體分別具有l.〇、〇.5或0.0的等位基因頻率。人們能夠通過平均化來自品系的個體樣品 的等位基因頻率來估計該品系中的等位基因頻率。同樣地，人們能夠通過平均化構成種群 的品系的等位基因頻率來計算該種群品系中的等位基因頻率。就一組限定數目的個體或品 系而言，可將所有等位基因頻率表示為包含等位基因的個體或品系(或任何其他指定組)的 計數。
[0030] "擴增子"是被擴增的核酸，例如使用任何可用的擴增方法(例如PCR、LCR、轉錄等） 通過擴增模板核酸制備的核酸。
[0031] 在核酸擴增的情況下術語"擴增"是其中產生附加拷貝的選擇核酸（或其轉錄形 式）的任何過程。一般的擴增方法包括基于多種聚合酶的復制方法，包括聚合酶鏈反應 (PCR)、連