[发明专利]一种鉴定耐淹乔木抗逆性的分子标记，引物及其筛选方法

说明书

本发明提供了一种鉴定耐淹乔木抗逆性的分子标记，引物及其筛选方法，通过5个驯化培育的耐淹乔木品种的质体基因组进行从头组装和13种野外原生种的重新注释、质体基因组的比对及系统发育分析，发现其具有非典型质体基因组结构，增进了对耐淹乔木物种间进化关系和杂交育种的研究。通过对耐淹乔木质体基因组的sIR评估、SNP及InDel分析，发现了耐淹乔木全质体基因组序列中的高度突变的区域，从而筛选出了5个分子标记，进而开发了5对引物，这5对引物可以用于鉴定耐淹乔木的抗逆性，有利于对耐淹乔木的遗传多样性和分子育种的研究。

技术领域

本发明属于林业分子生物技术领域，具体涉及一种鉴定耐淹乔木抗逆性的分子标记，引物及其筛选方法。

背景技术

耐淹乔木植物种类繁多，主要有水杉属(Metasequoia)，柳杉属(Cryptomeria)，杉木属(Cunninghamia)，落羽杉属(Taxodium)，台湾杉属(Taiwania)，北美红杉属(Sequoia)，巨杉属(Sequoiadendron)，金松属(Sciadopitys)，水松属(Glyptostrobus)等。大部分分布于北温带，起源于早侏罗纪东亚中高纬度的东北地区。耐淹乔木植物喜温暖潮湿环境，树型挺拔美观，叶色有明显的季相变化，观赏价值高，在现代园林观赏及绿化应用树种中的作用较大。其中，水杉(Metasequoia glyptostroboides)是中国特有的独属独种，国家Ⅰ级保护孑遗植物，适应性强，喜湿润生长快，材质轻软，树姿优美，可供建筑、板料、造纸及庭园观赏树等用。台湾杉(Taiwania cryptomerioides)是国家Ⅱ级野生保护植物，台湾杉属的2种均系高大乔木，林木数量较少，宜加强繁殖保护力度。杉木(Cunninghamia lanceolata)和柳杉(Cryptomeria japonica var.sinensis)栽培较广，品种繁多用途多样，是长江流域以南特有的乡土树种和主要的造林树种，许多山区尚有数百年生的古树名木。水松(Glyptostrobus pensilis)野生林木少，根部木质轻松，浮力大，可为救生工具及软木制品。落羽杉属(Taxodium)种间杂交成功育种“中山杉”(Taxodium sp.Zhongshanshan)，是中国国家级的园林绿化优秀的新品种，耐湿、耐腐蚀和耐盐碱，树冠优美，在园林绿化、生态修复和河滩造林等领域中发挥着重要作用。但是目前对耐淹乔木的研究主要集中在生理生化、表型及抗逆性的研究，从基因层面揭示其抗逆性的研究较少。为了充分利用耐淹乔木的种质资源，加快人工育种中抗逆性物种的筛选，分子标记的筛选就显得尤为重要。

质体是一种陆地植物细胞特有的结构，含有独立于细胞核的质体基因组，质体基因组是植物三大遗传系统之一，并且具有的基因组成和结构保守性等不同于核基因组的特性，因而已经被越来越多的用于研究植物进化和系统发育研究。除少数例外情况，种子植物的质体基因组在结构、基因和内含子含量、基因顺序方面呈总体稳定状态，且植物的质体基因组具有典型的四分体结构，通常有一个大单拷贝区(Large single-copy regions，LSC)和一个小单拷贝区(Small single-copy regions，SSC)组成，它们之间被两个反向重复序列(Inverted repeats，IRa/b)隔开。而裸子植物相对而言质体基因组的遗传变异更加显著，其中IR区可能因普遍缺失形成了一种具有重组变异频率更大的小IR区(Smallinverted repeats，sIRs)，形成了一种比其他高等植物变异频率更高的非典型质体基因组结构，可以用于揭示特异性分化和抗逆性差异。此外质体基因组存在操纵子结构，以单亲遗传为主，比核基因更加保守和稳定，有研究表明其进化速率约为核DNA进化速率的1/5，因此质体基因组被广泛用于物种的起源、分类研究以及开发植物鉴定的DNA条形码。因此通过对耐淹乔木的非典型质体基因组的研究，筛选出分子标记并开发引物，可以鉴定耐淹乔木的抗逆性进化程度，辅助分子育种，培育出新的耐淹乔木品种。

发明内容