一种农业分子育种精准辅助系统

本发明属于农业，尤其涉及一种农业分子育种精准辅助系统。

背景技术：

1、甜玉米是一种广受欢迎的作物，它不仅在味道上与普通甜玉米有所不同，还在营养成分上有其独特之处。甜玉米中含有较高的糖分，这是由于其遗传特性使得糖分转化为淀粉的过程受到了抑制。同时，甜玉米也富含多种维生素和矿物质，对人体健康有益。

2、在传统的甜玉米育种技术中，常规的方法包括选择性杂交和回交。这些方法基于遗传学原理，通过选择具有理想特性的个体进行杂交，以期培育出集多种优良特性于一体的新品种。这一过程往往需要多代的选择和繁殖，耗时较长。

3、近年来，随着分子生物学的发展，分子标记辅助育种(mas)成为提高育种效率的重要手段。在甜玉米的育种过程中，研究人员通过分析甜玉米的基因组，识别与甜味、产量、病害抗性等相关的分子标记。这种方法能够在甜玉米植株还未成熟时就预测其将来的性状，从而大大加快育种进程。

4、然而，尽管mas在理论上具有显著优势，但在实际操作中仍面临一些挑战。首先，分子标记的开发需要精确的基因组信息和复杂的生物信息学分析，这在技术和成本上都有一定的要求。其次，目前对甜玉米的分子标记研究还不够全面，需要更多的研究来识别更多与关键性状相关的标记。因此，尽管分子标记辅助育种在甜玉米的育种中展现出巨大潜力，但它的广泛应用还需要克服一系列科技和实际操作上的挑战。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种农业分子育种精准辅助系统。

2、本发明是这样实现的，一种农业分子育种精准辅助系统，该系统包括：

3、亲本1选择模块，用于从多个甜玉米品种中选择出具有抗南方锈病的分子标记的甜玉米作为亲本1；

4、亲本2选择模块，用于选择选择综合性状优良的甜玉米，作为亲本2；

5、杂交模块，用于两个亲本进行杂交，收获一代籽粒；一代籽粒自交后，收获二代籽粒；

6、筛选模块，用于二代籽粒经过多堆柄锈菌菌液浸泡1318h，进行抗病筛选，选择未感病的健康种子进行育种；

7、基因鉴定模块，用于抽取100粒播种用的健康种子进行基因鉴定。

8、进一步，所述多堆柄锈菌菌液为孢子悬浮液；

9、所述病菌抑制剂为亚硒酸钠或者水溶性镧系化合物；

10、所述病菌抑制剂与孢子悬浮液的质量比例为0.32：100。

11、进一步，所述所述分子标记由引物phi118和p2两个引物检测得到。

12、进一步，所述亲本1选择模块从多个甜玉米品种中选择出具有抗南方锈病的分子标记的甜玉米作为亲本，具体包括：

13、s1：提取待测多个甜玉米品种的基因组dna；

14、s2：将序列引物phi118和p2两个引物扩增得到162bp的目的片段；

15、s3：目的片段经限制性内切酶bbvi酶切，凝胶电泳后用银染显色，得到dna的酶切图谱；

16、s4：根据图谱中条带的数量和大小对待测样本的抗南方锈病特性进行判断并选留符合育种目的的个体。

17、进一步，所述s1具体包括：

18、取待检多个甜玉米品种样本1ml加入到9ml灭菌lb液体培养基中37℃，120r/min振荡培养，6h后，取1ml培养液用dna提取液提取dna，得到样本基因组dna。

19、进一步，所述s3中，凝胶电泳具体包括：制胶、电泳、检测步骤；

20、所述制胶过程如下：

21、s31：准备好胶模，凝胶托盘的规格25×20cm，等距离平行插四排梳子；

22、s32：称取7.5g琼脂糖粉末至500ml的三角锥瓶中，加入250ml 0.5×tbe电泳缓冲溶液中，摇匀；

23、s33：在微波炉中加热至琼脂糖完全熔化成为溶胶，冷却至60℃以下，再在瓶中加入50μl终浓度为0.5μg/ml的eb，充分混匀，将溶胶倒入胶模，凝固后即成为凝胶。

24、所述电泳过程如下，小心拔出插在凝胶中的梳子，将凝胶放入电泳槽中，加入0.5×tbe电泳缓冲溶液至液面覆盖凝胶12mm，用移液排枪吸取4.5μl的含上样缓冲液的pcr产物小心加入梳子孔，待所有样品上完样后，接通电源，调节电压至45v/cm，核酸分子从负极移到正极，待上样缓冲液跑到合适位置时，停止电泳，约需4560min。

25、所述检测过程如下，将电泳完毕的琼脂糖凝胶置于凝胶自动成像系统的平台中间，打开紫外光，可见到发出荧光的dna条带，在电脑中观察并保存图像。

26、进一步，所述s3中，所述抗病筛选的步骤如下：捞出浸泡后的种子，清洗干净，无菌室室温摊放2天，摊放厚度25cm，筛选出无病斑的种子，作为健康种子。

27、本发明另一目的在于提供一种实施如权利要求17任意一项所述农业分子育种精准辅助系统的农业分子育种精准辅助方法，其特征在于，该方法包括：

28、s41：利用亲本1选择模块，从多个甜玉米品种中选择出具有抗南方锈病的分子标记的甜玉米作为亲本；利用亲本2选择模块，选择选择综合性状优良的甜玉米，作为亲本2；

29、s42：利用杂交模块，将两个亲本进行杂交，收获一代籽粒；一代籽粒自交后，收获二代籽粒；利用筛选模块，将二代籽粒经过多堆柄锈菌菌液浸泡1318h，进行抗病筛选，选择未感病的健康种子进行育种；

30、s43：利用基因鉴定模块，抽取100粒播种用的健康种子进行基因鉴定。

31、本发明另一目的在于提供一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求8所述农业分子育种精准辅助方法的步骤。

32、本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求8所述农业分子育种精准辅助方法的步骤。

33、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

34、第一、本发明选择抗南方锈病的甜玉米亲本时，可以是从抗病性未知品种或者抗病性已知品种/株系，扩大了亲本筛选范围，给筛选出高抗南方锈病品种提供了性；本发明的方法将分子标记与杂交育种相结合，在杂交二代中即可筛选出抗病品种，减少后续杂交育种步骤，也减少了非抗病品种的干扰，缩短了育种进程，提高了育种效率。

35、本发明选择综合性状优良的甜玉米品种，将优良性状与抗南方锈病性状相结合，筛选出高抗南方锈病且其它性状也优良的综合性高抗病品种，提高新品种的推广应用价值；将分子标记与杂交育种相结合，在杂交二代中即可筛选出抗病品种，减少后续杂交育种步骤，也减少了非抗病品种的干扰，缩短了育种进程，提高了育种效率。

36、第二，本发明提供的农业分子育种精准辅助系统的实施，提供了多个显著的技术进步，特别是在精准育种和病害抗性方面。以下是其主要的1.精准的亲本选择

37、通过亲本1选择模块和亲本2选择模块，精确选择具有特定分子标记(如抗南方锈病)的甜玉米作为亲本1，以及综合性状优良的甜玉米作为亲本2。这种策略能够保证杂交后代集成了所需的抗性和优良的农艺性状。

38、2.高效的杂交和自交程序

39、杂交模块使得选定的亲本能够有效杂交，进而通过一代籽粒自交收获二代籽粒。这一过程确保了遗传材料的有效组合和性状的稳定遗传。

40、3.精准抗病筛选

41、筛选模块通过将二代籽粒浸泡在菌液中的方法进行抗病筛选，可准确挑选出未感病的健康种子。这一步骤直接影响育种的成功率，提高了抗病性状的筛选效率。

42、4.基因鉴定的精准性

43、基因鉴定模块使得育种者能够对播种用的健康种子进行精确的基因鉴定。通过这种方法，可以确保所选种子确实携带所需的遗传特性，如特定的病害抗性。

44、综合提升育种效率和精度：通过整合先进的分子育种技术，这种系统能够显著提高育种的效率和成功率，尤其在培育具有特定病害抗性和优良农艺性状的作物方面。

45、降低育种周期和成本：准确的亲本选择和快速的筛选过程大幅缩短了育种周期，同时降低了因错误选择或低效筛选带来的额外成本。

46、本发明提供的农业分子育种精准辅助系统在提高育种精度、效率以及在培育抗病作物方面取得了显著的技术进步。

47、第三，本发明提供的农业分子育种精准辅助系统通过在凝胶电泳过程中引入具体的操作参数和步骤，实现了显著的技术进步，具体表现在：

48、1.凝胶制备的精确控制

49、通过规定凝胶托盘的规格和梳子的排列，确保了凝胶的均匀性和实验的可重复性，提高了电泳结果的准确性。

50、琼脂糖的准确称量和溶解，以及eb(乙啶溴化物)的精确加入，确保了凝胶的稳定性和荧光检测的敏感性，从而提高了分子标记检测的精确度。

51、2.电泳过程的优化

52、通过设定电泳缓冲溶液的浓度和电泳电压，实现了核酸分子的有效分离，增强了分离效果，减少了电泳时间，提高了工作效率。

53、上样量的精确控制和电泳时间的优化保证了dna条带的清晰度和分辨率，有利于后续的基因分析和鉴定。

54、3.检测过程的自动化和标准化

55、使用凝胶自动成像系统进行荧光检测，不仅提高了dna条带观察的准确性，也实现了数据的数字化处理和保存，便于长期跟踪和比较分析。

56、紫外光的使用使得dna条带的荧光信号得到有效激发，增强了信号的强度和检测的灵敏度。

57、通过上述具体的参数和操作步骤，该系统能够有效地提高分子育种过程中分子标记检测的准确性、重复性和效率，为育种研究提供了强有力的技术支持，显著提高了育种的精准度和效率，为培育新品种提供了可靠的分子工具。