[发明专利]一种控制高粱芒有无基因SbAn-1以及SNP突变位点和应用

说明书

本发明公开了一种控制高粱有芒无芒基因SbAn‑1的功能，属于分子生物学和高粱育种领域，本发明的控制高粱有无基因SbAn‑1是通过全基因组关联分析所获得，该技术能够一次性检测到多个核苷酸多态位点，从而有利于大批量地挖掘与简单性状的基因。选择基因以PCR技术为基础，可以直接用于高粱芒的有无基因SbAn‑1及其等位基因的鉴别，从而实现分子标记辅助育种。

技术领域

本发明属于分子生物学领域，具体涉及保护控制高粱有芒无芒基因SbAn-1和该基因的应用，属于分子生物学和高粱育种领域。

背景技术

高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)属于单子叶植物纲禾本科高粱属，是一年生高大草本植物，表皮覆盖蜡质，具典型的C₄植物特化光合作用器官、高光合效率功能和高产潜力，具有耐旱、耐涝、耐贫瘠、耐盐碱，种植面积在世界粮食作物中占第5位(前4位依次为玉米、小麦、水稻、大麦)，主要分布在非洲、亚洲、美洲的干旱和半干旱地区，是世界上最古老的栽培作物之一。高粱的主要产物籽粒除用作食品和饲料外，还可以制酒、制淀粉、制醋、制饴糖等。因为穗的各项表型特征都有可能影响到高粱籽粒的产量，所以与穗型相关的研究在高粱各项研究中占很大比例。芒是高粱上的性状之一，并且高粱芒位于小花内稃顶端中肋延伸而成，位于籽粒最顶部，接受充足的光能和CO₂，并且防止鸟类的侵害，可间接提高籽粒的收获量。

全基因组关联分析(Genome-wideAssociationStudy，GWAS)是一种对全基因组范围内的常见遗传变异(单核苷酸多态性和拷贝数)总体关联分析的方法，它能够在全基因组范围内进行整体研究，能够一次性对疾病进行轮廓性概览，适用于复杂疾病的研究。在全基因组层面上，开展大样本、反复验证的基因与疾病的关联研究，可以全面揭示疾病发生、发展与治疗相关的遗传基础。与图位克隆法(map-basedcloning)相比，全基因组关联分析具有以下几个方面优点：1)GWAS研究不再需要在研究之前构建任何假设；2)可用自然群体，无需一定是遗传群体，大大缩短了研究年限；3)能够一次性通过监测成千上万个SNPs，对全基因组范围内整体研究；4)GWAS研究的精度大大提高，例如由玉米的作图精度10-30cM(Salvi，2005)提高到GWAS的精度1500bp(Remington，2001)。随着基因组测序技术的提高及测序成本的降低，并结合生物信息学的高度发展，GWAS成为挖掘和剖析高粱有无芒基因及其相关遗传机制最有效的方法之一。

芒是禾本科植物主要性状之一，基因组内发生何种变化导致芒的有无及长短等的变化呢？早在1898年，就有人对禾谷类作物的芒进行过研究，发现其具有气孔且可以固定CO₂，相继禾谷类作物中大麦和水稻的芒基因研究则较多。2011年，Hu等精细定位水稻芒相关基因Awn4.1到第4号染色体一个330kb的区间范围内；2013年，Luo等克隆到基因SbAn-1，并证实该基因不仅控制水稻芒的有无，还影响水稻籽粒的数量和形状。2015年孙传清教授课题组发现，控制野生稻长、刺芒的基因LABA1(LONG AND BARBED AWN 1)，位于水稻第4染色体长臂上，编码一个细胞分裂素激活酶。该基因在芒原基的特异表达提高了芒原基活性细胞分裂素含量，增强了芒原基细胞分裂活性，最终引起芒的伸长和芒刺形成。高粱芒基因的精细定位国内外均鲜见报道，在2014年翟国伟等精细定位在第3条染色体115Kb范围内，但没有克隆到基因。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供一种控制高粱芒的有无基因SbAn-1功能。

本发明的另一目的在于提供上述控制高粱有芒或无芒的SbAn-1基因的检测方法。

本发明的再一目的在于提供上述控制高粱芒的有无基因SbAn-1的应用。

本发明目的是通过如下技术方案来实现的：