一种与玉米窄叶紧密连锁的InDel分子标记及其应用

本发明涉及分子遗传学，具体涉及一种与玉米窄叶紧密连锁的indel分子标记及其应用。

背景技术：

1、玉米是全球重要的粮食作物和经济作物，也是重要的能源和工业原料，随着畜牧业、工业及能源产业的不断发展，玉米需求量也在逐年增加。我国可耕地面积出现减少趋势，依靠增加种植面积来提高玉米产量的空间有限，提高单产成为增加我国玉米产量的重要措施，对于确保我国粮食安全具有重要作用。

2、近年来，玉米育种方向逐渐由追求单株产量向群体产量转变，增加种植密度来提高玉米单位面积产量，是解决我国耕地面积减少与玉米需求量增加这一问题的有效方法，而种植密度的增加需要耐密理想株型的改良。作物株型包括叶型、根型、茎型和穗型等几个方面，玉米理想株型要求植株的穗上叶较窄且上冲，穗下叶平展宽大且叶片厚实，叶脉坚挺以维持植株挺立姿态，因此玉米的叶片宽度和长度等特性是影响种植密度的重要农艺性状。

3、叶片是玉米进行光合作用的重要场所，也是进行蒸腾作用和抗逆作用的主要器官，高密度种植条件下，叶片较宽的群体容易出现叶片重叠相互遮荫的问题，造成冠层发育不良，通风透光性差，加剧病虫害发生的风险，最终影响玉米产量。合理的叶片宽度能够减少植株的避荫反应，改善植株形态和群体的光照分布及通风透气性，提高光合作用，有利于干物质的积累，使个体间竞争最小化。选育适宜高密度种植的窄叶品种是改善植株群体效应和提高玉米产量的一种重要途径。

4、分子标记具有数量大、简便快速、不受环境条件影响等优点，同时能提供丰富完整的遗传信息，广泛应用于种质资源鉴定、qtl定位和分子标记辅助选择等方面。其中，插入缺失(insertion deletion,indel)标记是一种常用的基于dna水平差异的分子标记，根据插入缺失位点可以设计扩增这些位点的pcr引物。利用与目的基因紧密连锁的indel标记，可以通过辅助回交选择及辅助系谱选择的方法，减轻连锁累赘，聚集优异基因，提高选择效率，推动育种工作的进展。

5、目前对玉米宽窄叶基因的研究还不多，有报道表明，叶宽基因zmnl4(gao et al.,2021)和叶窄基因dnl2(han et al.,2022)分别定位在玉米4号染色体和9号染色体上。专利cn111088389a在玉米4号染色体中发现了控制玉米窄叶基因型的ssr分子标记nl16-409和控制玉米宽叶基因型的ssr分子标记nl16-665。专利cn112029897a在玉米2号染色体中发现了与玉米雄穗下连续多叶位叶宽主效qtl紧密连锁的snp标记。但玉米6号染色体上控制窄叶的基因未见报道，且在zzy53和zzy78两个分子标记之间也没有与窄叶基因相关的报道。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的是提供与玉米窄叶紧密连锁的indel分子标记及其应用。利用本发明的indel分子标记可以检测鉴定玉米窄叶性状，可简便、快捷、高通量的用于育种实践，加速了玉米的育种进程。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供一种与玉米窄叶紧密连锁的indel分子标记，所述indel分子标记为分子标记indel-nr53；所述分子标记indel-nr53的核苷酸序列如seq id no.1所示。具体如下：

4、ctggagtagcgcagtagagtggctgccgtgtgcagcttataggcaggcaagca ggcaggcaggcagcctatataggtaacgcagctgtcgaatggaaggcgcaaatccct aattccagaatgaaccagcaagcacaact。(seq id no.1)

5、本发明的分子标记indel-nr53与野生型相比，存在2个位点的多态性和13个核苷酸的插入。

6、本发明的第二方面，提供上述indel分子标记在如下(1)或(2)中的应用：

7、(1)早期筛选或鉴定玉米种质资源的叶宽性状；

8、(2)玉米分子标记辅助育种。

9、进一步的，上述应用中，所述玉米玉米分子标记辅助育种具体为玉米窄叶耐密种质创新及杂交种选育。

10、本发明的第三方面，提供用于扩增上述分子标记indel-nr53的引物对，所述引物对的核苷酸序列分别如seq id no.2和seq id no.3所示；具体如下：

11、上游引物：5’-ctggagtagcgcagtagagtg-3’；(seq id no.2)

12、下游引物：5’-agttgtgcttgctggttcat-3’。(seq id no.3)

13、通过上述引物对扩增的与玉米窄叶紧密连锁的indel分子标记特征条带为139bp，其核苷酸序列如seq id no.1所示。

14、若通过上述引物对扩增的条带大小为126bp，其核苷酸序列如seq id no.4所示，表示叶片表型为正常叶宽。

15、ctggagtagcgcagtagagtggctgccgagtgcagctagaggcaggcagccag cctatataggtaacgcagctgtcgaatggaaggcgcaaatccctaattccagaatga accagcaagcacaact。(seq id no.4)

16、本发明的第三方面，提供含有上述引物对的试剂盒。

17、进一步的，所述试剂盒中还包括：dna模板、taq master mix和ddh2o。

18、本发明的第四方面，提供上述引物对或试剂盒在如下(1)或(2)中的应用：

19、(1)早期筛选或鉴定玉米种质资源的叶宽性状；

20、(2)玉米分子标记辅助育种。

21、进一步的，上述应用中，所述玉米玉米分子标记辅助育种具体为玉米窄叶耐密种质创新及杂交种选育。

22、本发明的第五方面，提供一种检测玉米窄叶性状的方法，包括以下步骤：

23、以待测玉米的基因组dna为模板，利用seq id no.2和seq id no.3所示的引物对进行pcr扩增，所得pcr产物序列为seq id no.1的纯合玉米的叶宽低于所得pcr产物序列为seq id no.4的纯合玉米的叶宽。

24、优选的，pcr扩增的反应体系为：0.5μl浓度为10μlmo1/l的seq id no.2所示的单链dna；0.5μl浓度为10μmo1/l的seq id no.3所示的单链dna；1μl浓度为100ng/μl的基因组dna；5μl 2×taq master mix；3μl ddh2o。

25、pcr扩增的反应条件为：94℃预变性10min；94℃变性30s，60℃退火30s，72℃延伸30s，35个循环；72℃延伸10min；10℃保存。

26、本发明的第六方面，提供一种鉴定与窄叶性状相关的玉米基因型的方法，包括以下步骤：

27、以待测玉米的基因组dna为模板，利用seq id no.2和seq id no.3所示的引物对进行pcr扩增，检测pcr扩增产物，若扩增出一条大小为139bp的条带，表明玉米为叶片表型为窄叶的纯合基因型；若扩增出一条大小为126bp的条带，表明玉米为叶片表型为正常叶宽的纯合基因型；若扩增出大小分别为139bp和126bp的条带，则表明玉米为杂合基因型。

28、本发明的有益效果：

29、本发明首次从玉米6号染色体上筛选鉴定出一个与玉米窄叶紧密连锁的indel分子标记，利用本发明的indel分子标记能够在早期准确的鉴定玉米的窄叶性状，具有简便快捷、高效准确、重复性好、特异性高等优点，可用于玉米分子标记辅助育种。