本發(fā)明涉及生物,特別是與檢測(cè)或輔助檢測(cè)小麥株高的物質(zhì)及其應(yīng)用相關(guān)的領(lǐng)域。
背景技術(shù):
1、小麥的株高是影響其生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的重要性狀之一。近年來(lái),隨著對(duì)小麥株高調(diào)控機(jī)制的深入研究,科學(xué)家們逐步揭示了各種基因與激素信號(hào)在這一過(guò)程中的關(guān)鍵作用。這些研究不僅為小麥育種提供了理論基礎(chǔ),也為提高作物抗逆性和產(chǎn)量開(kāi)辟了新的途徑。
2、在小麥中,節(jié)間數(shù)量與長(zhǎng)度的變化直接關(guān)系到植物整體高度的形成。影響株高的重要因子包括 rht基因和激素信號(hào)通路。例如,通過(guò)引入赤霉素(ga)不敏感的矮化基因 rht- b1b和 rht-d1b,小麥的株高顯著降低,從而增強(qiáng)了小麥的抗倒伏性,這是“綠色革命”成功的重要因素之一(peng?et?al.,?1999)。這些矮化基因通過(guò)抑制赤霉素信號(hào)通路,降低植物的生長(zhǎng)高度,優(yōu)化了資源的利用。
3、近期研究發(fā)現(xiàn), gsk3在調(diào)控小麥株高方面發(fā)揮了重要作用。gsk3可以磷酸化rht-b1b蛋白,這種磷酸化調(diào)節(jié)了rht-b1b的功能,進(jìn)而影響了植物的高度(dong?et?al.,2023)。此外,gsk3還與taarf12及其他基因共同調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)素、赤霉素等激素信號(hào)之間的互作,形成了一套復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)(li?et?al.,?2022)。
4、除了rht基因,其他基因如 dense?and?erect?panicle?1( tadep1)也在株高調(diào)控中起著重要作用。通過(guò)對(duì)這些基因的功能研究,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)不同基因間的相互作用,可以共同影響小麥的生長(zhǎng)發(fā)育。此外,最近研究還發(fā)現(xiàn)與 rht8相關(guān)的等位基因變體(如 rht8-2和 rht8-3)能夠有效降低小麥株高(xiong?et?al.,?2022),為育種提供了新的選擇。
5、除了基因因素外,植物生長(zhǎng)素、油菜素類(lèi)固醇等植物激素在株高調(diào)控中也扮演著重要角色。水稻中的 dwarf?and?low‐tillering( dlt)與 oryza?sativa?homeobox?15( osh15)相互作用,通過(guò)協(xié)調(diào)油菜素類(lèi)固醇信號(hào)和代謝來(lái)調(diào)整節(jié)間伸長(zhǎng)。這一機(jī)制同樣適用于小麥,揭示了激素在調(diào)控株高中的重要性(niu?et?al.,?2022)。
6、近年來(lái),更多的研究聚焦于控制小麥株高的其他基因,例如 tacry1a,研究發(fā)現(xiàn)其過(guò)表達(dá)可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制ga-insensitive?dwarf?1(gid1)與della的相互作用,降低胚芽鞘生長(zhǎng)并抑制株高(yan?et?al.,?2021)。
7、盡管對(duì)小麥株高調(diào)控的研究取得了重要進(jìn)展,但在小麥育種中可用的矮化基因資源仍相對(duì)有限。未來(lái),隨著基因組學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我們有望識(shí)別更多影響株高的基因,并了解它們?cè)趶?fù)雜遺傳背景中的作用。這將為小麥的耐倒伏、抗逆性及高產(chǎn)育種提供新的思路與途徑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何快速準(zhǔn)確對(duì)小麥株高性狀進(jìn)行鑒定和篩選。
2、為了解決上述問(wèn)題,本發(fā)明首先提供了檢測(cè)小麥基因組中snp位點(diǎn)的多態(tài)性或基因型的物質(zhì)的應(yīng)用,所述snp位點(diǎn)為小麥基因組中的一個(gè)位點(diǎn),其核苷酸種類(lèi)為t或g,為序列表中序列3的第366位核苷酸;所述應(yīng)用為下述任一種:
3、a1)所述物質(zhì)在鑒定或輔助鑒定小麥株高中的應(yīng)用,
4、a2)所述物質(zhì)在小麥育種中的應(yīng)用,
5、a3)所述物質(zhì)在制備鑒定或輔助鑒定小麥株高的產(chǎn)品中的應(yīng)用,
6、a4)所述物質(zhì)在制備小麥育種的產(chǎn)品中的應(yīng)用。
7、所述物質(zhì)可為如下b1)、b2)或b3):
8、b1)所述物質(zhì)為擴(kuò)增包括所述snp位點(diǎn)在內(nèi)的小麥基因組dna片段的引物組合物,
9、b2)所述物質(zhì)為含有b1)所述引物組合物的pcr試劑,
10、b3)所述物質(zhì)為含有b1)所述引物組合物或b2)所述pcr試劑的試劑盒。
11、所述snp單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)是小麥基因組的一個(gè)snp,為序列表中seq?id?no:3的第366位核苷酸,其為t或g;位于小麥7a染色體上的 taft-a1基因中, taft-a1基因與小麥株高有關(guān)。
12、所述小麥株高指的是植株根頸部到頂部之間的距離,其中頂部是指主莖頂部。
13、上述應(yīng)用中,所述引物組合物可被標(biāo)記物標(biāo)記也可不被標(biāo)記物標(biāo)記。所述標(biāo)記物指可用于提供可檢測(cè)的效果且可以連接至核酸的任何原子或分子。標(biāo)記物包括但不限于染料;放射性標(biāo)記,諸如32p;結(jié)合部分,諸如生物素(biotin);半抗原,諸如地高辛(dig);發(fā)光、發(fā)磷光或發(fā)熒光部分;和單獨(dú)的熒光染料或與可以通過(guò)熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)抑制或移動(dòng)發(fā)射光譜的部分組合的熒光染料。標(biāo)記可以提供可通過(guò)熒光、放射性、比色、重量測(cè)定、x射線(xiàn)衍射或吸收、磁性、酶活性等檢測(cè)的信號(hào)。標(biāo)記可以是帶電荷的部分(正電荷或負(fù)電荷)或可選地,可以是電荷中性的。標(biāo)記可以包括核酸序列或蛋白序列或由其組合,只要包含標(biāo)記的序列是可檢測(cè)的。在一些實(shí)施方案中,核酸在沒(méi)有標(biāo)記的情況下直接檢測(cè)(例如,直接讀取序列)。
14、本發(fā)明還提供一種鑒定或輔助鑒定小麥株高的方法,所述方法包括檢測(cè)待測(cè)小麥基因組中上述snp位點(diǎn)的基因型,根據(jù)所述基因型鑒定或輔助鑒定小麥株高。
15、上述鑒定或輔助鑒定小麥株高的方法中,所述基因型為tt或gg,所述tt是所述snp位點(diǎn)為t的純合型,所述gg是所述snp位點(diǎn)為g的純合型,根據(jù)所述基因型鑒定或輔助鑒定小麥株高可為所述基因型為tt的待測(cè)小麥平均株高低于所述基因型為gg的待測(cè)小麥。
16、本發(fā)明還提供了小麥育種的方法,所述方法包括檢測(cè)小麥基因組中上述snp位點(diǎn)的基因型,選擇所述snp位點(diǎn)的基因型為tt或gg的小麥作為親本進(jìn)行育種,所述tt是所述snp位點(diǎn)為t的純合型,所述gg是所述snp位點(diǎn)為g的純合型。
17、上述小麥育種的方法中,所述小麥育種的指標(biāo)包括小麥株高。
18、進(jìn)一步地,所述小麥育種的目的包括培育小麥株高低的小麥。所述小麥株高低是指小麥平均株高低于親本。
19、上述鑒定或輔助鑒定小麥株高的方法和上述小麥育種的方法中,所述小麥可為自交系或純系。
20、本發(fā)明還提供了上述方法在小麥育種中的應(yīng)用。
21、本發(fā)明還提供了用于檢測(cè)小麥基因組中snp位點(diǎn)的多態(tài)性或基因型的產(chǎn)品,所述snp位點(diǎn)為上述snp位點(diǎn),所述產(chǎn)品含有上文中所述物質(zhì),所述產(chǎn)品可為下述任一種:
22、c1)檢測(cè)或輔助檢測(cè)小麥株高相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性或基因型的產(chǎn)品,
23、c2)鑒定或輔助鑒定小麥株高的產(chǎn)品,
24、c3)用于小麥育種的產(chǎn)品。
25、具體的,所述產(chǎn)品可為如下d1)、d2)或d3):
26、d1)所述產(chǎn)品為擴(kuò)增包括所述snp位點(diǎn)在內(nèi)的小麥基因組dna片段的引物組合物,
27、d2)所述產(chǎn)品為含有d1)所述引物組合物的pcr試劑,
28、d3)所述產(chǎn)品為含有d1)所述引物組合物或d2)所述pcr試劑的試劑盒。
29、上文中,所述引物組合物可為如下e1)、e2)或e3):
30、e1)所述引物組合物為一輪pcr引物,
31、e2)所述引物組合物為二輪pcr引物,
32、e3)所述引物組合物為一輪pcr引物和二輪pcr引物;
33、所述一輪pcr引物由正向引物ft-a1-f1和反向引物ft-a1-r1組成,所述正向引物ft-a1-f1是序列表中序列1的單鏈dna分子,所述反向引物ft-a1-r1是序列表中序列2的單鏈dna分子;具體序列為:
34、ft-a1-f1:5’-cgatgcttctgttgacatgtttt-3’;
35、ft-a1-r1:5’-acgtgggccatgggtagg-3’。
36、所述二輪pcr引物由正向引物ft-a1-f2和反向引物ft-a1-r2組成,所述正向引物ft-a1-f2是序列表中序列4的單鏈dna分子,所述反向引物ft-a1-r2是序列表中序列5的單鏈dna分子;具體序列為:
37、ft-a1-f2:5’-ggtgcctcgttcgggcaggaaggga-3’;
38、ft-a1-r2:5’-cgaagtccctggtgttga-3’。
39、上述應(yīng)用、方法中,所述檢測(cè)snp多態(tài)性或基因型的物質(zhì)可為通過(guò)下述至少一種方法確定上述小麥基因組中snp位點(diǎn)的核苷酸種類(lèi):dna測(cè)序、限制性酶切片段長(zhǎng)度多態(tài)性、單鏈構(gòu)象多態(tài)性、變性高效液相色譜和snp芯片。其中,snp芯片包括基于核酸雜交反應(yīng)的芯片、基于單堿基延伸反應(yīng)的芯片、基于等位基因特異性引物延伸反應(yīng)的芯片、基于“一步法”反應(yīng)的芯片、基于引物連接反應(yīng)的芯片、基于限制性?xún)?nèi)切酶反應(yīng)的芯片、基于蛋白dna結(jié)合反應(yīng)的芯片,及基于熒光分子dna結(jié)合反應(yīng)的芯片。
40、本發(fā)明還提供了dna分子,所述dna分子的核苷酸序列是序列表中的序列3。
41、上述dna分子的應(yīng)用也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi),所述應(yīng)用可為如下任一種:
42、f1)所述dna分子在鑒定或輔助鑒定小麥株高的應(yīng)用,
43、f2)所述dna分子在小麥育種中的應(yīng)用,
44、f3)所述dna分子在制備鑒定或輔助鑒定小麥株高的產(chǎn)品中的應(yīng)用,
45、f4)所述dna分子在制備小麥育種的產(chǎn)品中的應(yīng)用。
46、本發(fā)明以群體遺傳學(xué)和關(guān)聯(lián)分析為基礎(chǔ),通過(guò)中國(guó)春cdna克隆獲得 taft-a1。通過(guò)對(duì)不同小麥材料中 taft-a1編碼區(qū)的序列多態(tài)性分析發(fā)現(xiàn),在 taft-a1編碼區(qū)“atg”下游+314?bp位置存在一個(gè)snp位點(diǎn)(t/g),導(dǎo)致編碼區(qū)氨基酸改變,從而影響了taft-a1蛋白的功能。利用該snp位點(diǎn)開(kāi)發(fā)了dcaps標(biāo)記,形成兩種等位基因,并同時(shí)對(duì)348份小麥材料進(jìn)行掃描。基因型與多年多點(diǎn)的株高數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,發(fā)現(xiàn) taft-a1_snp+314-dcaps標(biāo)記與小麥株高呈顯著相關(guān),表明該標(biāo)記能夠輔助小麥株高的分子設(shè)計(jì)育種。