[发明专利]一种玉米全基因组SNP芯片及其应用

说明书

本发明涉及分子生物学和基因组育种领域，具体公开了一种玉米全基因组SNP芯片及其应用。本发明收集了覆盖基因表达区域的SNP位点及全基因组均匀分布的SNP位点，筛选后制备了高通量Illumina的Infinium SNP芯片，包括检测表1所示的500个SNP标记的探针。本发明所选择的SNP位点基于大规模测序结果，获得了频率分布合理、缺失率低、假阳性低的特异信号；其中2/3的SNP位点在玉米温带和热带材料中均有分布，可以有效用于热带材料的选择和利用；其中426个SNP位点为功能标记，与籽粒物质积累基因表达显著关联；Illumina的Infinium平台具有SNP分型检出率高、重复率高、检测简便、准确性好的特点。可用于玉米种质资源分子标记指纹分析，玉米连锁图谱构建和QTL定位以及玉米育种材料背景选择等。

技术领域

本发明涉及分子生物学和基因组育种领域，具体地说，涉及一种玉米全基因组SNP芯片。

背景技术

DNA分子标记是利用DNA水平上的遗传多态性标识生物个体间遗传变异的技术。传统DNA分子标记技术，如RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism，限制性长度片段多态性)和SSR(Simple Sequence Repeat，简单重复序列)在过去的几十年中得到了广泛的应用。特别是SSR标记，以其多态性高、检测方便等优点，在过去相当长的时期都是我国农作物分子鉴定的主流技术。但由于SSR标记不稳定且分布密度较低，难以实现规模化自动化检测的特点，限制了其在作物分子育种中的大规模应用。SNP(Single NucleotidePolymorphism，单核苷酸多态性)是近年发展起来的新一代分子标记技术，SNP在基因组中分布及其丰富，具有二态性，易于自动化检测，单个SNP位点突变率低，由于受到选择压，编码区的SNP更加稳定。现今，SNP的高通量检测技术主要有四大类：1)基于高通量PCR的分子标记技术；2)基于质谱技术的分子标记技术；2)基于第二代测序的分子标记技术；3)基于DNA芯片技术的分子标记技术。前两类方法主要用于少量SNP位点在大量样品材料中的分型。利用测序技术对样品材料进行DNA重测序可以获得高密度的SNP图谱，但测序的高成本难以满足大规模育种需求；而简化基因组测序，例如GBS(Genotyping by sequencing，基因分型测序)，SNP分型结果中含有大量的缺失值，限制了该类技术的应用范围。DNA芯片技术用于SNP分型，具有价格低、准确度高、缺失率低等特点，是最适合大规模育种应用的SNP分型技术。

在玉米遗传育种相关研究和应用中，DNA分子标记有四个方面的重要用途：1)玉米质量和数量性状基因的定位；2)玉米品种和亲本自交系的鉴定；3)玉米农艺性状的关联分析和进化选择分析；4)玉米标记辅助育种。

Illumina公司的Infinium SNP芯片技术是目前比较成熟和应用广泛的全基因组SNP检测平台。它应用激光共聚焦光纤微珠芯片技术和独特的微珠阵列BeadArray技术生产的芯片，可以承载巨大的微珠——SNP数目。目前该公司生产的人类SNP芯片最多可容纳110万个SNP标记(http：//www.illumina.com)。在芯片制作时，每个包含50个脱氧核苷酸的SNP探针序列与特定的微珠耦联，微珠种类根据承载的SNP数目决定，从几千至百万以上，每类微珠由其特定的地址序列和SNP探针序列进行编码和检测。每种类型的微珠在每张芯片上平均重复30次，从而保证每个SNP被检测的成功率和可重复性。

为了更好地促进玉米遗传研究和育种应用，亟需开发一种覆盖全基因组、通量高、重复性好、适用性广的玉米全基因组SNP芯片。

发明内容

本发明旨在提供一种中等密度的SNP集合，该集合包含500个缺失率低、假阳性低的频率分布合理的特异性SNP位点，适合与玉米分子育种功能基因定位及DNA指纹图谱鉴定。

该500个SNP序列如表1所示，SNP标记是指序列中方括号([])中的核苷酸，在第51bp位点上表现为核苷酸的多态性。