本發(fā)明屬于分子生物學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種劃分玉米優(yōu)勢(shì)群體的snp分子標(biāo)記及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

玉米是典型的異交作物表現(xiàn)極端的近交衰退和雜種優(yōu)勢(shì)。雜種優(yōu)勢(shì)利用是大幅度提高玉米產(chǎn)量和改良品質(zhì)的有效途徑。合理劃分自交系優(yōu)勢(shì)類(lèi)群是構(gòu)建玉米雜種優(yōu)勢(shì)利用模式，有效指導(dǎo)玉米自交系的選育和提高組配玉米雜交種效率的重要基礎(chǔ)性研究。

隨著基因芯片技術(shù)和測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，snp標(biāo)記成為繼rflp和ssr之后最有前途的第三代分子標(biāo)記。目前在玉米中應(yīng)用比較廣泛的snp芯片有56k、1k左右等不同密度的snp位點(diǎn)，它們可以用來(lái)鑒定不同玉米材料的品種真實(shí)性和劃分雜種優(yōu)勢(shì)群。研究發(fā)現(xiàn)利用56ksnp芯片對(duì)367份自交系進(jìn)行基因型檢測(cè)，經(jīng)質(zhì)量控制，得到了41819個(gè)高質(zhì)量的snp位點(diǎn)雜種優(yōu)勢(shì)群的劃分，結(jié)果分別為瑞德群，溫?zé)釒?，p群，tspt群，蘭卡斯特群。利用1031個(gè)snp標(biāo)記的基于neighbor-joining(nj)聚類(lèi)分析的方法將39份甜玉米自交系劃分為5個(gè)類(lèi)群，分別為華珍母本群、京甜糯2群、彩甜糯群、溫帶種質(zhì)群和華珍父本群。還有研究發(fā)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)上篩選了48個(gè)玉米核心snp位點(diǎn)對(duì)105份自交系進(jìn)行基因分型數(shù)據(jù)信息分析，得到42個(gè)高質(zhì)量的snp位點(diǎn)，且利用這些位點(diǎn)得到的基因分型數(shù)據(jù)信息可以將105份自交系材料區(qū)分開(kāi)。這些研究表明了利用不同密度snp標(biāo)記在玉米種質(zhì)資源遺傳多樣性分析和雜種優(yōu)勢(shì)群劃分上的可行性。

然而，上述研究中采用的snp標(biāo)記數(shù)量在56k-1k范圍內(nèi)，數(shù)量多、成本高，目前市場(chǎng)上未見(jiàn)到用幾百個(gè)snp分子標(biāo)記對(duì)玉米優(yōu)勢(shì)群體進(jìn)行劃分的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供的一種劃分玉米優(yōu)勢(shì)群體的snp分子標(biāo)記及其應(yīng)用，利用101個(gè)snp分子標(biāo)記對(duì)玉米優(yōu)勢(shì)群體進(jìn)行劃分，成本低。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種劃分玉米優(yōu)勢(shì)群體的snp分子標(biāo)記，所述分子標(biāo)記包括101個(gè)snp標(biāo)記，覆蓋了玉米10條染色體，其中第1號(hào)染色體有22個(gè)，第2號(hào)染色體有13個(gè)，第3號(hào)染色體有3個(gè)，第4號(hào)染色體有9個(gè)，第5號(hào)染色體有6個(gè)，第6號(hào)染色體有5個(gè)，第7號(hào)染色體有22個(gè)，第8號(hào)染色體有8個(gè)，第9號(hào)染色體有5個(gè)，第10號(hào)染色體有8個(gè)，具體101個(gè)snp標(biāo)記的基因型信息見(jiàn)下表：

表101個(gè)snp的基因型信息

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種上述的劃分玉米優(yōu)勢(shì)群體的snp分子標(biāo)記，在遼寧省常用玉米自交系雜種優(yōu)勢(shì)群體劃分中的應(yīng)用。

本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種上述的劃分玉米優(yōu)勢(shì)群體的snp分子標(biāo)記，在玉米分子標(biāo)記輔助育種中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種劃分玉米優(yōu)勢(shì)群體的snp分子標(biāo)記及其應(yīng)用，具有以下有益效果：

1、本研究利用玉米56ksnp芯片對(duì)遼寧省常用玉米自交系進(jìn)行基因型分型，估算自交系間的遺傳距離。利用聚類(lèi)分析的方法預(yù)測(cè)玉米雜種優(yōu)勢(shì)群，為遼寧省玉米雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)和相應(yīng)的雜交優(yōu)勢(shì)利用模式建立提供參考。同時(shí)篩選不同密度的snp標(biāo)記進(jìn)行聚類(lèi)分析比較，成功篩選出101個(gè)核心snp分子標(biāo)記，它能夠經(jīng)濟(jì)高效地對(duì)玉米育種材料進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)群劃分，指導(dǎo)育種雜優(yōu)模式的建立，有效地降低成本。

2、本發(fā)明分別篩選了46899個(gè)snp分子標(biāo)記，1008個(gè)snp分子標(biāo)記和101個(gè)核心的snp分子標(biāo)記，利用三種密度的snp分子標(biāo)記進(jìn)行聚類(lèi)分析，分別把44份玉米自交系劃分為四個(gè)相同的雜種優(yōu)勢(shì)群，且每個(gè)雜種優(yōu)勢(shì)群內(nèi)的自交系的數(shù)量與類(lèi)別完全相同，說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)篩選的101個(gè)核心的snp分子標(biāo)記能夠高效精確地對(duì)待測(cè)玉米自交系進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)群的劃分，替代高密度的snp分子標(biāo)記。通過(guò)類(lèi)群劃分指導(dǎo)雜交種組配，可以避免大量盲目的測(cè)配工作，提高新系利用效率。

附圖說(shuō)明

圖1是46899個(gè)snp分子標(biāo)記構(gòu)建的進(jìn)化樹(shù)；

圖2是1008個(gè)snp分子標(biāo)記構(gòu)建的進(jìn)化樹(shù)；

圖3是101個(gè)snp分子標(biāo)記構(gòu)建的進(jìn)化樹(shù)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)理解為本發(fā)明的限制。下述實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法，下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。

一、試驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)采用44份玉米自交系作為研究試材，材料來(lái)源包括經(jīng)典雜種優(yōu)勢(shì)群的對(duì)照材料8份和遼寧省育種自交系36份，參見(jiàn)表1。主要為遼寧省育種公司服務(wù)，提供基礎(chǔ)的親緣關(guān)系數(shù)據(jù)。

表1試驗(yàn)材料名稱及來(lái)源

二、snp基因分型

用ctab法提取44個(gè)玉米樣品的dna并進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。利用illumina公司開(kāi)發(fā)的包含56110個(gè)snp標(biāo)記的玉米商用snp標(biāo)記(illumina,sandiego,california,u.s.a)進(jìn)行基因型檢測(cè)，基因檢測(cè)后用genomestudio軟件進(jìn)行snp聚類(lèi)的基因分型。

用tassel5.0對(duì)基因型進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)，包括每個(gè)樣品的缺失率、雜合率以及snp的最小等位基因頻率(minorallelefrequency，maf)、缺失率、雜合率。選取maf>0.05，缺失率<0.2的46899個(gè)snp標(biāo)記用于后續(xù)分析。

對(duì)全基因組56110個(gè)snp位點(diǎn)進(jìn)行基因型檢測(cè)，最終得到46899個(gè)高質(zhì)量的snp位點(diǎn)的基因型，44個(gè)玉米樣品的snp基因型總體分析參見(jiàn)表2。snp的缺失率變幅為0～0.14301％，平均值為0.01531％。本實(shí)驗(yàn)得到的46899個(gè)snp的缺失率低，芯片獲得的snp質(zhì)量較好。snp的雜合率的變異幅度為0～0.0989％，平均值為0.03958％。雜合率比較低，可看出材料均為純合自交系。

表244個(gè)玉米樣品的snp基因型總體分析

三、snp分子標(biāo)記的篩選

根據(jù)46899個(gè)snp分子標(biāo)記構(gòu)建的進(jìn)化樹(shù)可分為4個(gè)群，然后篩選與分群極相關(guān)和與分群極不相關(guān)的snp各一半，并使這些snp分子標(biāo)記均勻分布在染色體上。我們分別篩選了1008個(gè)分子標(biāo)記和101個(gè)核心的snp分子標(biāo)記，并用核心的snp分子標(biāo)記構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。用r語(yǔ)言的lm函數(shù)檢測(cè)分群與snp相關(guān)性的顯著性。

分別利用46899個(gè)snp分子標(biāo)記(高密度)，1008個(gè)snp分子標(biāo)記(中密度)，101個(gè)核心的snp分子標(biāo)記(低密度)三個(gè)密度的snp分子標(biāo)記對(duì)44個(gè)樣品進(jìn)行聚類(lèi)分析，得到三個(gè)進(jìn)化樹(shù)，分別如圖1、圖2和圖3所示。結(jié)果顯示：三個(gè)密度的snp分子標(biāo)記都將44份自交系劃分為相同的四個(gè)雜種優(yōu)勢(shì)群，分別是：以b73和ph6wc為代表的瑞德群，以mo17為代表的蘭卡斯特群，以dan340和chang7-2為代表的旅大紅骨與唐四平頭混合群，以ph4cv為代表的類(lèi)ph4cv群。其中101個(gè)snp(低密度)的分子標(biāo)記的基因型信息參見(jiàn)表3。不同樣品的基因型參見(jiàn)表4、表5和表6。

表3101個(gè)snp的基因型信息

表4序號(hào)為1-15的樣品基因型

表5序號(hào)為16-30樣品的基因型

表6序號(hào)為31-44樣品的基因型

其中，表4、表5和表6中snp序號(hào)分別對(duì)應(yīng)表3中的snp序號(hào)，樣品序號(hào)分別對(duì)應(yīng)表1中44個(gè)樣品的序號(hào)；0/0表示樣品中該位點(diǎn)為純合的，且與參考序列的堿基(ref)的基因型一致；0/1表示樣品中該位點(diǎn)為雜合的，且有參考序列的堿基(ref)和變異的堿基(alt)兩個(gè)基因型；1/1表示樣品中該位點(diǎn)為純合的，且與變異的堿基(alt)的基因型一致；./.表示樣品中未檢測(cè)到該snp。

蘭卡斯特群包括8個(gè)自交系：ph4cv-12、pingan169-m、dmy2-f、hm1-m、dk517-m、shennongb2、mo17。與46899個(gè)snp分子標(biāo)記劃分的蘭卡斯特群相比：1008個(gè)snp分子標(biāo)記劃分的蘭卡斯特群中只有dk517和hm1-m的位置發(fā)生了交換；101個(gè)snp分子標(biāo)記劃分的蘭卡斯特群內(nèi)所有自交系在進(jìn)化樹(shù)上的位置都發(fā)生了改變。

瑞德群包括10個(gè)自交系：hm1-f、d913-m、b73、d123-m、dedan1299-f、shennongb1、ph6wc-1、l-ph6wc-r、l-ph6wc、shennonga1。與46899個(gè)snp分子標(biāo)記劃分的瑞德群相比：1008個(gè)snp分子標(biāo)記劃分的瑞德群中ph6wc-1、l-ph6wc-r、l-ph6wc、shennonga1在進(jìn)化樹(shù)上的位置發(fā)生了改變；101個(gè)snp分子標(biāo)記劃分的瑞德群內(nèi)所有自交系的位置都發(fā)生了變化。

旅大紅骨與唐四平頭混合群包括16個(gè)自交系：test7、test8、test6、test9、test5、ming2325、d123-f、d501-m、ming71、chang7-2、ming984、qi319、h88、ming84、ye478、dan340。與46899個(gè)snp分子標(biāo)記劃分的旅大紅骨與唐四平頭混合群相比：1008個(gè)snp分子標(biāo)記劃分的旅大紅骨與唐四平頭混合群中test7、test8、test6、test9、test5、ming2325在進(jìn)化樹(shù)上的位置發(fā)生了改變；101個(gè)snp分子標(biāo)記劃分的旅大紅骨與唐四平頭混合群內(nèi)所有自交系的位置都發(fā)生了變化。

類(lèi)ph4cv群包括11個(gè)自交系：test2、test1、test3、test4、test10、test11、ph4cv-11、ph4cv、ly981-f、d913-f、yr101。與46899個(gè)snp分子標(biāo)記劃分的類(lèi)ph4cv群相比：1008個(gè)snp分子標(biāo)記劃分的類(lèi)ph4cv群中test10，test11在進(jìn)化樹(shù)上的位置發(fā)生了改變，101snp分子標(biāo)記劃分的類(lèi)ph4cv群中test2、test1、test3、test4、test10、test11的位置發(fā)生了改變。

根據(jù)遺傳相似度分析，test7、test8、test6、test9、test5、ming2325之間的遺傳相似度近似為1，所以這些自交系位置的改變對(duì)分析自交系的親緣關(guān)系無(wú)影響。進(jìn)一步比較不同密度snp分子標(biāo)記劃分雜種優(yōu)勢(shì)群的效果時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)利用不同密度snp分子標(biāo)記劃分的相同雜種優(yōu)勢(shì)群內(nèi)的自交系的數(shù)量與玉米自交系的種類(lèi)完全相同，只是與高密度snp分子標(biāo)記聚類(lèi)結(jié)果相比，中、低密度snp分子標(biāo)記劃分的雜種優(yōu)勢(shì)群內(nèi)個(gè)別自交系在進(jìn)化樹(shù)上的位置發(fā)生了改變，發(fā)生變化的個(gè)別自交系的遺傳相似度近似為1，不影響整體優(yōu)勢(shì)群劃分結(jié)果。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。