[发明专利]预测籼稻亚种穗粒数强优势杂交组合的SNP标记及其高通量检测方法

说明书

本发明涉及一种高通量检测用于预测籼稻亚种穗粒数强优势杂交组合的SNP标记的方法。本发明还涉及用于预测籼稻亚种穗粒数强优势杂交组合的标签SNP以及用于检测或扩增核心标签SNP的引物组。本发明进一步涉及评估和预测籼稻穗粒数强优势杂交组合的方法以及本发明的标签SNP和引物组在评估和预测籼稻穗粒数强优势杂交组合中的应用。

技术领域

本发明属于水稻生物技术与分子标记应用领域，具体地涉及用于预测籼稻亚种内(Oryza sativa L.ssp.Xian，Oryza sativa L.ssp.indica)穗粒数杂种F₁强优势杂交组合的标签SNP标记及其高通量检测方法。

背景技术

水稻是世界上主要的粮食作物之一，作为我国和东南亚国家的主要口粮，其产量的稳定和提高关系着我国乃至全世界的粮食安全。目前，杂交稻在我国种植面积占到一半以上，对粮食增产作用显著，但是自上世纪90年代以来，水稻单产遇到了瓶颈，我国南方的杂交籼稻产量徘徊不前,北方杂交粳稻在单产上也没有超过常规粳稻,其中最主要的原因是亲本的遗传基础狭窄,如三系杂交籼稻仍主要在利用我国南方的野败型不育细胞质类型与东南亚恢复系间的杂种优势。相比玉米杂种优势群的成功划分，水稻的现有研究主要针对一些常用的强优势组合，较少有从遗传多样性丰富的水稻种质资源的角度对杂种表现预测和亲本利用潜力进行研究。随着近些年大量水稻品种基因组测序的完成，以及成熟的全基因组关联分析方法的建立，利用核心种质鉴定杂种优势QTL已经成为可能。基于杂种QTL进行杂种F₁表现的预测不仅对于提高杂种优势利用效率具有着重要的理论意义，对拓宽籼稻种质资源，克服杂交配组的盲目性具有重要的指导意义。

穗粒数作为水稻产量三大因子之一，其杂种优势最为明显，对杂种产量的遗传贡献也最大。开展水稻杂种穗粒数QTL检测，杂种穗粒数QTL标记开发和杂种预测研究，有助于实现水稻杂种穗粒数的精准预测和强优势组合筛选，进而培育出高产杂交稻，避免大量盲目的测配工作，提高杂交组配亲本选择的质量和效率。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明利用水稻栽培稻微核心种质的籼稻与测验系(例如，9311)的杂交组合，通过全基因组关联分析检测与水稻杂种F₁穗粒数关联的SNP，并针对这些SNP开发了可用于MassARRAY平台检测的一套可预测籼稻杂种穗粒数的SNP标记组合及其扩增引物。

在第一个方面，本发明提供了一种用于预测籼稻亚种穗粒数强优势杂交组合的SNP标记的高通量检测方法(下文中有时简称为“本发明的检测方法”)，该方法包括以下步骤：

1)选择多份目标籼稻亲本材料分别与籼稻测验系材料杂交，得到一套含目标籼稻和籼稻测验系组合的杂种F₁群体；

2)将步骤1中获得的杂种F₁群体采用两个重复的随机区组种植，对所有籼稻亲本和杂种F₁进行穗粒数的田间考察，获得亲本和杂种F₁的穗粒数表型数据，所述穗粒数为每穗总颖花数；

3)利用高通量测序法完成对所述目标籼稻亲本材料的基因组测序，获得至少5X的测序深度(优选，15.2X的测序深度)，通过生物信息软件(例如，BWA或GATK)提取SNP，以MAF(最小等位基因频率)＝0.05和缺失率低于50％作为筛选条件，筛选获得多个SNP作为基础SNP库；通过目标籼稻亲本材料和籼稻测验系双亲的基因型派生出每个目标籼稻和籼稻测验系组合的F₁基因型；

4)利用步骤2)中获得的F₁穗粒数表型和步骤3)所得的SNP基因型，开展F₁穗粒数的全基因组关联分析(GWAS)，将相邻两个SNP间隔不超过170kb且至少3个以上SNP定义为一个QTL，据此获得F₁穗粒数QTL；