一種普通小麥高千粒重基因及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于基因工程領(lǐng)域，設(shè)及一種控制小麥巧粒大小的基因，尤其設(shè)及一種普 通小麥高千粒重基因（TaGS5-A化-b)及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物之一，但隨著人口數(shù)量的快速增長(zhǎng)，糧食的產(chǎn)量 已經(jīng)漸漸不能滿足人類(lèi)日益增長(zhǎng)的需求。因此，小麥產(chǎn)量的提高已成為解決糧食問(wèn)題的關(guān) 鍵。到目前為止，許多與產(chǎn)量相關(guān)的QTL位點(diǎn)，如株高、穗長(zhǎng)、每穗粒數(shù)、每穗粒重、粒長(zhǎng)、粒寬 和千粒重等已經(jīng)從普通小麥中被識(shí)別出來(lái)。
[0003] 由于普通小麥基因組龐大（a 17.9加），因此，直接從小麥中克隆與產(chǎn)量相關(guān)的基 因是一件很困難的事情。比較基因組學(xué)證實(shí)了小麥和其它作物之間基因的共線性，因此，有 一些與產(chǎn)量相關(guān)的基因通過(guò)同源克隆的方法逐漸從普通小麥中分離出來(lái)，例如，薦糖合酶2 基因 TaSus2、細(xì)胞分裂素氧化酶TaCKX2.1和TaCKX2.2、細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶基因 TaCwi-Al和 化Cwi-4A、控制小麥粒重的基因化GW2、小麥體外水解酶w3變異株1-陽(yáng)Η w3 variant和小麥 轉(zhuǎn)錄延伸因子基因1-FEH-6B等。其中，控制小麥粒重的基因研究最為深刻，研究表明：控制 小麥粒重的基因和千粒重、抽穗期、成熟期密切相關(guān)，在種子育種過(guò)程中通過(guò)控制基因表達(dá) 負(fù)調(diào)控粒重。
[0004] 為了進(jìn)一步理解普通小麥的基因功能，科研人員對(duì)許多與產(chǎn)量相關(guān)基因的多態(tài)性 做了大量的探索，也開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的功能性標(biāo)記W便用于進(jìn)一步分子標(biāo)記輔助育種當(dāng)中。例 如張等利用Westonia和Kauz兩個(gè)材料對(duì)小麥體外水解酶w3基因啟動(dòng)子進(jìn)行多態(tài)性篩選發(fā) 現(xiàn):在小麥體外水解酶w3基因啟動(dòng)子上游279bp的位置有一個(gè)SNP位點(diǎn)的差異。進(jìn)一步的分 析發(fā)現(xiàn):該SNP位點(diǎn)在干旱條件下與莖中的果聚糖的再活化有重要關(guān)系，并可W促使巧粒 千粒重增加。因此，在極度干旱的條件下，可通過(guò)選擇一些莖中富含果聚糖再活化能力強(qiáng)的 株系來(lái)促進(jìn)小麥育種的進(jìn)程(Zhang et al. 2015)。另外，控制小麥粒重的基因先后在2011 和2014年分別從普通小麥的6A和6B、6D染色體組中被克隆出來(lái)（TaGW2-6A、TaGW2-6B和 化GW2-抓），然后分別對(duì)運(yùn)個(gè)Ξ個(gè)基因進(jìn)行多態(tài)性篩選，結(jié)果發(fā)現(xiàn):TaGW2-6A和化GW2-6B的 啟動(dòng)子區(qū)域都發(fā)現(xiàn)了多態(tài)性，并開(kāi)發(fā)了 CAPS、dCAPS和ACAI^功能性標(biāo)記。更進(jìn)一步的關(guān)聯(lián)分 析發(fā)現(xiàn)：TaGW2-6B比TaGW2-6A和TaGW2-抓對(duì)千粒重的影響都大。而TaGW2-抓的編碼區(qū)和啟 動(dòng)子區(qū)域沒(méi)有發(fā)現(xiàn)多態(tài)性。
[0005] 最近，產(chǎn)量相關(guān)基因化GS5-A1被報(bào)道與巧粒大小、千粒重和株高等有關(guān)聯(lián)(Ma et al. 2015; Wang et al. 2015)。并在該基因的編碼區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)SNP的等位變異，分別命 名為T(mén)aGS5-Ala和TaGS5-Alb兩種基因型，在馬等的報(bào)道中該SNP位點(diǎn)分別被命名為 TaGS5-3Al-G和TaGS5-3A-T，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)：含有TaGS5-A化（或者TaGS5-3A-T，Ma et al. 2015)基因型的材料具有較低的株高和較大的千粒重?？蒞知曉:TaGS5-A化是一種較 為優(yōu)質(zhì)的基因型，可W應(yīng)用于小麥高產(chǎn)育種中。因此，在上述研究結(jié)果的基礎(chǔ)上為了更深入 的了解化GS5-A1基因的功能，應(yīng)該探尋更為優(yōu)質(zhì)的基因型將更快的推進(jìn)高產(chǎn)小麥育種的進(jìn) 程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)致小麥粒重增加的基因（TaGS5-A化-b)、其檢 測(cè)引物及檢測(cè)方法，可用于檢測(cè)導(dǎo)致粒重增加的基因型小麥和小麥分子標(biāo)記輔助選擇育種 等方面，可直接在巧粒上進(jìn)行該基因型的檢測(cè)，對(duì)小麥產(chǎn)量基因的改良及優(yōu)良品種的培育 起到重要作用。
[0007] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 分離鑒定出了一種普通小麥高千粒重基因（暫定名TaGS5-A化-b)，包括SEQ ID N0.1所 示的核巧酸序列。
[000引設(shè)計(jì)一種上述導(dǎo)致小麥粒重增加的基因化GS5-A化-b的檢測(cè)引物，包括W下引物 對(duì)： 上游引物:5 ' - TCATACACACATAATCCAGTCGA -3 ' ； 下游引物:5'- GATCGTGGGTGTTGCATCTAT -3'。
[0009] 設(shè)計(jì)一種普通小麥高千粒重基因 TaGS5-A化-b的檢測(cè)方法，包括W下步驟： 1) W待測(cè)小麥的基因組DNA為模板，用上述檢測(cè)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增； 2) 檢測(cè)所得擴(kuò)增產(chǎn)物，將條帶大小約為80化P的片段進(jìn)行測(cè)序，若在化GS5-A化基因啟 動(dòng)子的上游-192化P有G的插入，則該待測(cè)小麥具有化GS5-A化-b基因，為化GS5-A化-b基因 型，該小麥的基因組DNA中具有SEQ ID NO. 1所示核巧酸序列，其啟動(dòng)子上游-192化P位點(diǎn)插 入的單堿基G，即SEQ ID NO. 1的第35化P所示核巧酸序列；檢測(cè)所得擴(kuò)增產(chǎn)物，將條帶大小 約為8(K)bp的片段進(jìn)行測(cè)序，若在該基因啟動(dòng)子的上游-192化P無(wú) G的插入，則該待測(cè)小麥不 具有化655-4化-6基因，為非化655-4化-6基因型小麥，其基因組0魁中具有沈9 10^.2所 示核巧酸序列。
[0010] 對(duì)于上述的檢測(cè)方法，所述PCR擴(kuò)增中的反應(yīng)體系由W下試劑組成：1.5mmol/L(終 濃度)MgCl2,0.3mmol/L(終濃度）dNTP，上、下游引物各lOpmol，模板DNA 200ng，0.抓 Taq 酶，加1 XPCR緩沖液定容至25yL。
[OCm] 對(duì)于上述的檢測(cè)方法，所述PCR擴(kuò)增中反應(yīng)程序?yàn)椋合?5°C預(yù)變性5min，然后94°C 變性30s、55°C退火30s、72°C延伸40s，如此進(jìn)行35個(gè)循環(huán);最后，72°C延伸10 min。
[0012]對(duì)于上述的檢測(cè)方法，所述擴(kuò)增產(chǎn)物的檢測(cè)方法為:取所得擴(kuò)增產(chǎn)物10化進(jìn)行瓊 脂糖凝膠電泳，電泳結(jié)束后用凝膠成像系統(tǒng)掃描成像并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析后進(jìn)行測(cè)序。 [OOU] 小麥TaGS5-A化-b基因型的鑒定方法，包括W下步驟： (1) W待測(cè)小麥的基因組DNA為模板，用權(quán)利要求2所述檢測(cè)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增； (2) 檢測(cè)所得擴(kuò)增產(chǎn)物并進(jìn)行測(cè)序，若在該基因啟動(dòng)子上游-192化P位置有G插入的，貝U 待測(cè)小麥為T(mén)aGS5-A化-b基因型小麥，反之，則為非TaGS5-A化-b基因型小麥。
[0014] 所述基因 TaGS5-A化-b在小麥育種中的應(yīng)用。
[0015] 本發(fā)明具有積極有益的技術(shù)效果： 1.本發(fā)明公開(kāi)了一個(gè)能導(dǎo)致小麥粒重增加的基因 TaGS5-Alb-b及其在小麥產(chǎn)量性狀 改良中的應(yīng)用，含有TaGS5-Alb-b基因的小麥品種主要表現(xiàn)在能夠促使小麥巧粒較非 TaGS5-Alb-b基因的小麥品種的巧粒千粒重增加。例如，在同樣栽培管理?xiàng)l件下，與非 TaGS5-A化-b基因的小麥品種晉麥47相比，具有化GS5-A化-b基因的小麥品種內(nèi)鄉(xiāng)184巧粒 千粒重要增加2~3克左右。因此，TaGS5-A化-b基因功能的發(fā)現(xiàn)能對(duì)利用基因工程技術(shù)改良 小麥農(nóng)藝性狀和培育高產(chǎn)小麥品種起到十分重要作用，同時(shí)也有助于產(chǎn)量性狀的遺傳和分 子生物學(xué)的進(jìn)一步研究。
[0016] 2.本發(fā)明提供的檢測(cè)引物及方法可W應(yīng)用于高產(chǎn)小麥新品種培育和優(yōu)異種質(zhì)資 源的創(chuàng)制，實(shí)現(xiàn)早期篩選，節(jié)省時(shí)間和資源。
【具體實(shí)施方式】
[0017] W下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于下述具 體實(shí)施例。下述實(shí)施例中的試驗(yàn)方法，如無(wú)特別說(shuō)明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的 試驗(yàn)材料，如無(wú)特別說(shuō)明，均購(gòu)自常規(guī)生化試劑商店。
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