一种直立穗型粳稻品质改良的方法和分子标记与流程

本发明属于水稻育种技术领域，具体涉及一种直立穗型粳稻品质改良的方法和分子标记。

背景技术：

据统计，到2050年世界人口将超过90亿，世界人口爆炸式上升，可耕种土地日益减少，全球气候急剧变化，世界粮食安全正面临着前所未有的挑战。水稻(oryzasatival.)是中国乃至世界范围内最重要的粮食作物之一，对于保障粮食安全具有举足轻重的作用。近十几年来，直立、半直立穗型品种的推广和应用使我国粳稻单产上了一个新台阶，尤其是对于我国的东北稻区。但是，对于直立穗型品种的稻米品质被普遍认为较差，尤其是在外观品质和稻米适口性方面，与日本品种存在较大的差距，这一方面既满足不了我国消费者对优质粳米日益增长的消费需求，同时也是严重制约直立穗型水稻品种发展的关键因素。因此，如何改良直立穗型粳米的品质，一直是水稻育种工作者所关注的问题。

食用稻米主要是种子的胚乳部分，构成胚乳的主要成分是淀粉(一般占胚乳重量的90％)。因而稻米的蒸煮食味品质的优劣被认为主要是由沉积于胚乳中的淀粉的品质所决定的。所以，近年来研究者们将目光主要集中在淀粉品质的遗传机制研究和育种利用上。然而已有研究表明，仅仅考虑稻米中的淀粉性质，并不能完全解决稻米品质的问题，其中一个重要的原因即是稻米胚乳中蛋白质含量的高低严重影响稻米的食味品质。大量研究表明，籽粒蛋白质含量越高，籽粒越硬，稻米的适口性越差。本团队前期鉴定了一个控制稻米蛋白质含量的主效qtlqpc-1。qpc-1的habataki等位基因导入到粳稻背景中，导致籽粒蛋白含量下降，而稻米适口性得到增强。其实，在水稻育种实践中，适口性好的品种往往要求籽粒蛋白质含量较低，如日本的koshihikari和中国北方的kongyu131，籽粒蛋白质含量通常低于7％。

技术实现要素：

目的：为解决现有技术的不足，本发明提供一种直立穗型粳稻品质改良的方法和分子标记，以改良直立穗型粳稻品种稻米品质较差，稻米品质改良选育方法费时费力等技术难题。

本发明的目的是利用qpc-1籼型等位基因能有效降低籽粒蛋白质含量从而提高稻米食味品质的遗传特性，借助分子标记辅助选择技术，提供一种有效地改良直立穗型粳稻品质的方法和分子标记。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种分子标记，所述分子标记为与控制稻米蛋白质含量主效qtlqpc-1紧密连锁的分子标记g1，其特异引物对核苷酸序列为：

正向引物g1-f:5’-ggacgcaagaacagcc-3’；

反向引物g1-r:5’-ttccaccatagaaatcaacc-3’。

第二方面，提供所述的分子标记，应用于水稻种质资源进行低籽粒蛋白质含量qtl的鉴定、标记辅助选择育种。

一种稻种质资源进行低籽粒蛋白质含量qtl的鉴定方法，包括：

a、提取供试水稻样品基因组dna：

b、将所述的分子标记引物g1-f、g1-r加入到同一pcr反应体系，对步骤a中提取的基因组进行pcr扩增，获得pcr扩增产物；

c、用限制性内切酶酶切pcr扩增产物，鉴定供试水稻样品基因组dna中是否含有所述分子标记。

在一些实施例中，提取供试水稻样品基因组以水稻叶片总dna为模板。

在一些实施例中，所述限制性内切酶为taqi。

在一些实施例中，所述鉴定供试水稻样品基因组dna中是否含有所述分子标记，包括：

如果条带为816bp，则该水稻样品为不含所述分子标记的纯合体；

如果条带包括499bp和317bp两条特征条带，则该水稻样品为含有所述分子标记的纯合体；

如果条带同时包括816bp、499bp和317bp三条特征条带，则该水稻样品为含有所述分子标记的杂合体。

第三方面，提供一种直立穗型粳稻品质改良的方法，包括：

(1)利用携带有qpc-1籼型等位基因的csslsl402与直立穗型亲本南粳46杂交，获得杂交种f1；

(2)利用杂交种f1与南粳46回交得到bc1f1，根据所述的稻种质资源进行低籽粒蛋白质含量qtl的鉴定方法进行基因型鉴定，选择基因型为含有所述分子标记的杂合体且具有优良农艺性状的单株；

(3)利用步骤(2)选择出的单株继续与南粳46回交，根据所述的稻种质资源进行低籽粒蛋白质含量qtl的鉴定方法进行单株选择，再连续回交3代，得到基因型均为杂合体且具有优良农艺性状的bc5f1单株；

(4)选择步骤(3)得到的bc5f1单株自交获得bc5f2，根据所述的稻种质资源进行低籽粒蛋白质含量qtl的鉴定方法进行基因型鉴定，选择基因型为sl402型纯合基因型且具有优良农艺性状的单株；

(5)将步骤(4)中获得的基因型为sl402型纯合基因型且具有优良农艺性状的单株继续自交2代，结合农艺性状选择，优中选优，最终获得稻米品种优良的bc5f4改良水稻材料。

有益效果：本发明提供的一种直立穗型粳稻品质改良的方法和分子标记，通过本发明的选育方法和分子标记所得到的水稻新材料的稻米品质较对照直立穗型粳稻亲本显著得到改良，性状稳定。具有以下优点：

(1)本发明提供了一种帮助直立穗型粳稻品质改良的分子标记，通过g1的分子标记辅助选择，结合农艺性状及目标改良性状筛选的方式，能够高效地、快速地、经济实惠地选育稻米品质得到改良的粳稻新材料，为生产实践提供帮助；

(2)本发明提供了一种利用分子标记辅助选择技术获得稻米品质得到改良的粳稻新品种的方法，常规稻米品质改良育种易受环境和材料遗传背景的影响，本方法利用分子标记辅助选择结合传统育种方法，可以迅速准确地获得稻米品质优良的水稻新材料，目标明确，育种周期短，节约成本，育种过程更为高效。

附图说明

图1是本发明实施例1的利用分子标记辅助选择的示意图。

图2是本发明实施例2的分子标记辅助选择g1的电泳图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例只是用于更加清楚地说明本发明的性能，而不能仅局限于下面的实施例。

实施例1：一种直立穗型粳稻品质改良的方法

如图1所示，本发明实施例提供的一种直立穗型粳稻品质改良的分子标记辅助育种方法包括：

s1:利用携带有qpc-1籼型等位基因的csslsl402与南粳46杂交，获得f1杂交种；

s2:选择目标基因型为杂合且具有优良农艺性状的f1单株与南粳46回交，获得bc1f1杂交种；

s3选择目标基因型为杂合且具有优良农艺性状的bc1f1单株与南粳46回交获得bc2f1杂交种；

s4:选择目标基因型为杂合且具有优良农艺性状的bc2f1单株与南粳46回交，获得bc3f1杂交种；

s5:选择目标基因型为杂合且具有优良农艺性状的bc3f1单株与南粳46回交，获得bc4f1杂交种；

s6:选择目标基因型为杂合且具有优良农艺性状的bc4f1单株与南粳46回交，获得bc5f1杂交种；

s7:选择目标基因型为杂合且具有优良农艺性状的bc5f1单株自交，获得bc5f2；

s8:利用分子标记g1筛选基因型，在bc5f2群体获得基因型为sl402型纯合基因型的bc5f3单株，并就其中农艺性状相似的3株进行混收，形成bc5f3群体；

s9:bc5f3群体农艺性状稳定，测定目标相关农艺性状和籽粒品质性状。

s10:继续自交1代，重复测定目标农艺性状和籽粒蛋白质性状，性状在两年间均稳定，最终稻米品质得到改良的粳稻新材料。

实施例2：

一种直立穗型粳稻品质改良的分子标记和pcr电泳检测分析方法：

(1)dna提取

利用ctab法提取水稻叶片dna。

(2)引物设计

利用dcaps软件设计引物，所述标记引物的核苷酸序列为：

正向引物g1-f:5’-ggacgcaagaacagcc-3’；

反向引物g1-r:5’-ttccaccatagaaatcaacc-3’

(3)pcr扩增体系：

水稻基因组dna20ng/ul1.0ul，10×pcrbuffer2.0ul，25mmmgcl22.0ul，2mmdntp2.0ul，10um引物2.0ul，5u/ultaqdna聚合酶0.2ul，ddh2o10.8ul，总体系20ul。

(4)pcr反应程序：

95℃预变性5分钟；94℃变性1分钟，55℃退火1分钟，72℃延伸1分钟，35个循环；72℃延伸10分钟。

(5)酶切体系：

10×buffer1.2ul，pcr产物5ul，限制性内切酶0.3ul，ddh2o补足12ul，酶切2小时。

(6)电泳分析：

将pcr产物或者酶切产物用3.5％的聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，电压为110v，最后在紫外凝胶成像仪上观察。

(7)结果分析：

g1分子标记辅助选择的电泳图部分结果如图2所示。其中p1、1、3、5、9、10为不含有所需目标位点的纯合带型；p2为含有所需目标位点的纯合带型；2、4、6、7、8为含有所需目标位点的杂合带型。

下面结合具体实验结果对本发明的技术效果进行验证。

本发明按照上述实施例1的育种方法以及实施例2的分子标记检测分析获得了稳定的稻米品质得到改良的粳稻新品系。获得的水稻材料较对照亲本稻米蛋白质含量显著降低，食味品质显著上升，其部分结果如表1所示。

表1本研究具体稻米品质具体实验结果

以上实施例所用方法如无特别说明均为本领域的技术人员所知晓的常规方法，所用试剂等材料，如无特别说明，均为市售购买产品。应当理解，上述所描述的具体实例积极用以解释本发明的原理及功效，并非是对本发明的限制。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下对上述实施例做出各种修改或改进。因此，凡所述技术领域中具有通常知识者在不脱离本发明的基本技术思想下完成的一切等效修饰或修改，均在本发明的保护范围之内。