玉米第3号染色体穗行数主效qtl的分子标记及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物技术领域，涉及一种玉米第3号染色体穗行数主效QTL的分子标 记及其应用。
【背景技术】
[0002] 玉米已成为我国第一大粮食作物，国家统计局统计数据显示，其播种面积从2004 年的2544. 6万公顷到2014年的3707. 6万公顷，总产量也从2004年的13028. 71万吨上升 到2014年的21567. 3万吨，均呈现连续性增产的趋势，在粮食生产中起着重要的作用。但 近年来，国内玉米的消费需求快速增长，供求处于"紧平衡"状态。随着人口的不断增加和 耕地资源的不断减少，提高单位面积籽粒产量已成为我国玉米生产上越来越迫切的任务。
[0003] 产量性状是一个非常复杂的性状，将产量性状分解成各个产量组成因子分别研究 无疑是一个较好的选择。穗行数是一个重要的产量组成因子，与产量显著正相关，探明穗行 数形成的遗传机理有助于阐明玉米产量性状形成的遗传机理。穗行数相关QTL/基因的发 掘是研究其形成机制，实现高效常规和分子选择，提高育种效率和效果的关键。
[0004] 玉米穗行数是数量性状，受多基因控制，与其他产量组成因子间也存在复相互作 用，且性状的表现也容易受到环境的影响。传统育种因育种群体的规模较大，需要引进新的 方法来提高育种效率，而结合分子标记辅助育种进行的产量及相关性状QTL的研究成为近 年来研究玉米产量性状形成的遗传机理的热点。
【发明内容】
[0005] 本发明的第一个目的是提供一种用于鉴定或辅助鉴定玉米穗行数性状的引物对。
[0006] 本发明所提供的用于鉴定或辅助鉴定玉米穗行数性状的引物对，为能够扩增得到 如下DNA片段的引物对：所述DNA片段是以玉米基因组DNA为模板，采用序列表中序列1和 序列2所示引物对进行PCR扩增所得的DNA片段。
[0007] 在本发明中，所述引物对具体由序列表中序列1和序列2所示的两条单链DNA组 成。
[0008] 所述引物对的制备方法也属于本发明的保护范围。
[0009] 所述引物对的制备方法，包括将所述两条单链DNA分别单独包装的步骤。
[0010] 本发明的第二个目的是提供一种用于鉴定或辅助鉴定玉米穗行数性状的试剂盒。
[0011] 本发明所提供的用于鉴定或辅助鉴定玉米穗行数性状的试剂盒，含有所述引物对 和如下中的至少一种：dNTP、DNA聚合酶和PCR扩增缓冲液。
[0012] 所述试剂盒的制备方法也属于本发明的保护范围。
[0013] 所述试剂盒的制备方法，包括将引物对和如下中的至少一种分别单独包装的步 骤：dNTP、DNA聚合酶和PCR扩增缓冲液。
[0014] 本发明的第三个目的是提供一种鉴定或辅助鉴定玉米杂交后代的穗行数性状的 方法。
[0015] 本发明所提供的鉴定或辅助鉴定玉米杂交后代的穗行数性状的方法，具体可包括 如下步骤：
[0016] (al)分别以玉米A、玉米B以及由所述玉米A和所述玉米B杂交而来的玉米杂交 后代群体中的每个个体的基因组DNA为模板，采用所述引物对（序列1和序列2)分别进行 PCR扩增，得到所述玉米A的PCR产物、所述玉米B的PCR产物以及所述玉米杂交后代群体 中的每个个体的PCR产物；
[0017] 所述玉米A的穗行数多于所述玉米B的穗行数；
[0018] (a2)将所述玉米A的PCR产物、所述玉米B的PCR产物以及所述玉米杂交后代群 体中的每个个体的PCR产物分别进行电泳，根据电泳结果按照如下确定所述玉米杂交后代 的穗行数性状：与所述玉米A的PCR产物的电泳条带的带型相同的所述玉米杂交后代的穗 行数多于或候选多于与所述玉米B的PCR产物的电泳条带的带型相同的所述玉米杂交后 代。
[0019] 本发明的第四个目的是提供一种从玉米杂交后代群体中获得穗行数相对较高的 个体的方法。
[0020] 本发明所提供的从玉米杂交后代群体中获得穗行数相对较高的个体的方法，具体 可包括如下步骤：
[0021] (bl)分别以玉米A、玉米B以及由所述玉米A和所述玉米B杂交而来的玉米杂交 后代群体中的每个个体的基因组DNA为模板，采用所述引物对（序列1和序列2)分别进行 PCR扩增，得到所述玉米A的PCR产物、所述玉米B的PCR产物以及所述玉米杂交后代群体 中的每个个体的PCR产物；
[0022] 所述玉米A的穗行数多于所述玉米B的穗行数；
[0023] (b2)将所述玉米A的PCR产物、所述玉米B的PCR产物以及所述玉米杂交后代群 体中的每个个体的PCR产物分别进行电泳，选取所述玉米杂交后代群体中与所述玉米A的 PCR产物的电泳条带的带型相同的个体，即为或候选为所述玉米杂交后代群体中所述穗行 数相对较高的个体。
[0024] 对于上述两种方法，在本发明中，所述玉米A具体为玉米自交系郑58 ;所述玉米B 具体为玉米自交系昌7-2。相应的，所述玉米杂交后代群体具体为由玉米自交系郑58和玉 米自交系昌7-2杂交而来的玉米杂交后代群体。
[0025] 当然，所述玉米A也可为除玉米自交系郑58外符合条件A的任一类型的玉米；所 述条件A为：以基因组DNA为模板，采用所述引物对（序列1和序列2)进行PCR扩增，将所 得PCR产物进行电泳，电泳条带的带型与参照带型A相同；所述参照带型A为以玉米自交系 郑58的基因组DNA为模板，采用所述引物对（序列1和序列2)进行PCR扩增，将所得PCR 产物进行电泳所得的带型。如目标区段（以基因组DNA为模板，采用所述引物对（序列1 和序列2)进行PCR扩增的扩增产物）与玉米自交系郑58相同的RIL系。
[0026] 相应的，所述玉米B也可为除玉米自交系昌7-2外符合条件B的任一类型的玉米； 所述条件B为：以基因组DNA为模板，采用所述引物对（序列1和序列2)进行PCR扩增，将 所得PCR产物进行电泳，电泳条带的带型与参照带型B相同；所述参照带型B为以玉米自交 系昌7-2的基因组DNA为模板，采用所述引物对（序列1和序列2)进行PCR扩增，将所得 PCR产物进行电泳所得的带型。如目标区段（以基因组DNA为模板，采用所述引物对（序列 1和序列2)进行PCR扩增的扩增产物）与玉米自交系昌7-2相同的RIL系。
[0027] RIL系为RIL (Recombinant Inbred Lines)重组自交系，生物学中用于遗传分析及 作图的一类群体，由杂交后的材料经多代自交产生，群体中每个株系都是纯合的。
[0028] 所述玉米A和所述玉米B中，任一为母本，另一为父本。
[0029] 在上述两种方法中，所述玉米杂交后代具体可为纯合的玉米杂交后代，如RIL系、 DH系，或者纯合的F2代、纯合的BC代等。
[0030] 本发明的第五个目的是提供一种培育穗行数增加的玉米品种的方法。
[0031] 本发明所提供的培育穗行数增加的玉米品种的方法，是选取符合如下条件的玉米 作为亲本进行育种：以基因组DNA为模板，采用所述引物对（序列1和序列2)进行PCR扩 增，将所得PCR产物进行电泳，电泳条带的带型与参照带型A相同；
[0032] 所述参照带型A为以玉米自交系郑58的基因组DNA为模板，采用所述引物对（序 列1和序列2)进行PCR扩增，将所得PCR产物进行电泳所得的带型。
[0033] 在前述三种方法中，所述PCR扩增时采用的退火温度具体可为58°C。
[0034] 进一步，所述PCR扩增的反应条件具体为：94 °C 5min ;94 °C 30s，58 °C 30s， 72°C 40s，35 个循环；72°C IOmin ;12°C保存。
[0035] 在前述三种方法中，所述电泳具体可为聚丙烯酰胺凝胶电泳，所述聚丙烯酰胺凝 胶电泳中，所述聚丙烯酰胺凝胶的浓度为8% (质量百分含量）。所述聚丙烯酰胺凝胶电泳 为非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳。
[0036] 本发明的第六个目的是提供一种与玉米穗行数性状相关的分子标记。
[0037] 本发明所提供的与玉米穗行数性状相关的分子标记，具体为以玉米基因组DNA为 模板，采用所述引物对（序列1和序列2)进行PCR扩增所得的DNA片段。
[0038] 其中，所述PCR扩增时采用的退火温度具体可为58°C。进一步，所述PCR扩增的反 应条件具体为 ：941€5111丨11;941€3〇8,581€3〇8,72 1€4〇8,35个循环；72°(：1〇111丨11;12°(：保存。
[0039] 所述引物对（序列1和序列2)或所述试剂盒或所述分子标记在如下任一中的应 用也属于本发明的保护范围：
[0040] (1)鉴定或辅助鉴定玉米穗行数性状；
[0041] (2)玉米育种。
[0042] 本发明首先通过QTL初定位，在玉米第3号染色体上检测到一个穗行数QTL qKRN3,其加性效应为0. 88行-1. 60行，可解释穗行数变异为6. 73 % -17. 19 %，位于两个 SNP标记NP 15917和NP 15989之间且该区间内暂无其他标记的报道。在此基础上，针对目标 区间NP15917-NP15989,继续开发新的分子标记，本发明为该穗行数主效QTL qKRN3的精细 定位及分子标记辅助育种奠定了坚实的基础。
【附图说明】
[0043] 图1为穗行数主效QTL qKRN3区段的分子标记遗传连锁图谱。
[0044] 图2为利用jsr20561对ZC16X昌7-2的F2分离群体中部分单株的基因型检测 结果。其中，A表示与母本郑58基因型相同（电泳带型相同）表示与父本昌7-2基因型 相同（电泳带型相同）表示杂合带型；扩增片段大小为190bp左右。
[0045] 图3为ZC16X昌7-2的？2群体的