一種玉米油份含量相關(guān)的SNP位點(diǎn)及其應(yīng)用制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種玉米油份含量相關(guān)的SNP位點(diǎn)及其應(yīng)用，屬于植物分子育種領(lǐng)域。玉米參考基因組(www.maizesequence.org，5a.60版)位于chr3.S_166664152的SNP與玉米三酰甘油酯酶(TAGL)基因緊密連鎖，并且與玉米油份含量顯著相關(guān)。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的位點(diǎn)可用于高油玉米分子標(biāo)記輔助育種，克服了常規(guī)育種周期長(zhǎng)、后期篩選工作量大、對(duì)品種或品系進(jìn)行鑒定的效率低等缺陷和不足。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種玉米油份含量相關(guān)的SNP位點(diǎn)及其應(yīng)用，屬于玉米育種和分子生物學(xué)領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
高油玉米的籽粒油份含量超過(guò)6%，高油玉米不僅是人類(lèi)健康食品與優(yōu)質(zhì)動(dòng)物飼料，而且還是重要的工業(yè)原料。玉米油富含較多的油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸，對(duì)人體健康具有重要作用，因此又稱(chēng)為健康油。油份在玉米籽粒中以三酰甘油的形式存在，包括軟脂酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:l)、亞油酸(C18:2)、亞麻酸(C18:3)、月桂酸(C12:l)、豆蘧酸(C14:l)、棕櫚油酸(C16:l)、花生酸(C20:l)、三崳酸(C22:l)、芥子酸(C22:2)、甘四烷酸(C24:l)。其中最具商品價(jià)值的脂肪酸組分為軟脂酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸。玉米油的品質(zhì)主要由飽和(C16:0、C18:0)與不飽和脂肪酸(C18:1、C18:2、C18:3)的比例決定。玉米籽粒油脂常以三酰甘油(TAG)即在甘油骨架上附連三個(gè)脂肪酸的形式存在。其基本過(guò)程乙酰輔酶A經(jīng)乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)催化形成丙二酰單酰輔酶A.這是脂肪酸合成的第一關(guān)鍵步驟，也是調(diào)控整個(gè)脂肪酸合成的限速步驟。然后脂肪酸合成酶(FAS)以丙二酰單酰輔酶A為底物進(jìn)行連續(xù)的聚合反應(yīng)，以每次循環(huán)增加2個(gè)碳鏈的頻率合成酰基碳鏈。而不斷增加的酰基碳鏈又與酰基載體蛋白(ACP)結(jié)合，ACP負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸合成途徑中的中間產(chǎn)物。經(jīng)過(guò)數(shù)次聚合反應(yīng)后，脂肪酸的合成在酰基-ACP硫酯酶或酰基轉(zhuǎn)移酶的作用下終止。終止聚合反應(yīng)后，不同碳鏈長(zhǎng)度的酰基ACP，在酰基輔酶A合成酶的作用下生成酰基輔酶A，并從質(zhì)體轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或胞質(zhì)中。最后利用儲(chǔ)存在胞質(zhì)中的酰基輔酶A，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中通過(guò)3種不同的酰基轉(zhuǎn)移酶(甘油-3-磷酸酰基轉(zhuǎn)移酶GPAT、溶磷脂酸酰基轉(zhuǎn)移酶LPAAT、二酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶DGAT)。在甘油上附連脂肪酸以合成三酰甘油，并儲(chǔ)存在不連續(xù)分布的亞細(xì)胞器油體中。另外，脂肪酸合成后經(jīng)過(guò)不同的修飾方式合成長(zhǎng)鏈脂肪酸和多不飽和脂肪酸。植物的脂肪酸的合成發(fā)生在質(zhì)體中，有乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)和脂肪酸合成酶(FAS)催化合成。植物FAS是一個(gè)由多個(gè)獨(dú)立蛋白構(gòu)成的酶體系。其中酮酰-ACP合成酶III (KASIII)催化C4酰基的形成，C4 C16的聚合由酮酰-ACP合成酶I (KASI)催化，C16 C18最后2個(gè)碳的聚合由酮酰-ACP合成酶II (KASII)催化。植物TAG的合成主要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，由甘油-3-磷酸酰基轉(zhuǎn)移酶GPAT、溶磷脂酸酰基轉(zhuǎn)移酶LPAAT、二酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶DGAT催化合成。植物脂肪酸的修飾主要指脂肪酸的鏈延長(zhǎng)延伸和脫飽和。脂肪酸每2個(gè)碳的延伸由4步催化完成，其中脂肪酸延伸酶(FAE)是脂肪酸眼神的第一關(guān)鍵限速酶。植物中飽和脂肪酸的主要成分是棕櫚酸(C16:0)。棕櫚酰ACP在脂肪酸代謝途徑中是一關(guān)鍵物，其碳鏈既能被KASII進(jìn)一步延長(zhǎng)，也可以在乙酰ACP硫酯酶(TE)作用下脫ACP形成棕櫚酸并轉(zhuǎn)化為貯存態(tài)油。植物不飽和脂肪酸的主要成分是油酸和亞油酸。油酸是硬脂酸脫飽和酶以硬脂酸為底物催化形成，發(fā)生在植物質(zhì)體中，是植物不飽和脂肪酸合成的第一步。植物從油酸——亞油酸——亞麻酸的脫飽和在質(zhì)體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)兩個(gè)細(xì)胞器中完成。在質(zhì)體中分別由Ψ-6油酸脫飽和酶(FAD6)和Ψ-3油酸脫飽和酶(FAD7/FAD8)催化完成，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中分別由Λ-12油酸脫飽和酶(FAD2)和Λ-15油酸脫飽和酶(FAD3)催化完成。目前隨著基因組測(cè)序技術(shù)、生物信息學(xué)的高速發(fā)展，全基因組關(guān)聯(lián)分析成為挖掘和剖析玉米油份相關(guān)基因及其遺傳基礎(chǔ)是最有效的方法之一。玉米遺傳學(xué)家在全基因水平上挖掘玉米油分相關(guān)基因，開(kāi)發(fā)功能分子標(biāo)記，加快高油玉米的定向遺傳改良。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的之一是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的AM508群體由473個(gè)普通玉米自交系和35個(gè)高油玉米自交系組成(所述的群體材料，均為常見(jiàn)的玉米市售材料，可通過(guò)常規(guī)商業(yè)渠道購(gòu)買(mǎi)得到)。候選基因重測(cè)序材料 155份我國(guó)骨干自交系材料。從授粉15天后的AM508份自交系中隨機(jī)選擇368份自交系，構(gòu)建200bp大小插入片段文庫(kù)，采用90bp末端配對(duì)的RNA測(cè)序技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。每個(gè)個(gè)體的reads數(shù)為73. 8±0. 7百萬(wàn)堿基，共產(chǎn)生了 2445. 9Gb的原始數(shù)據(jù)。全基因關(guān)聯(lián)分析以AM508群體為材料,利用Illumina MaizeSNP50BeadChip對(duì)56，110個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行了基因型檢測(cè)。從授粉15天后的508份材料中隨機(jī)選擇的368份材料則構(gòu)建200bp大小插入片段文庫(kù)，采用90bp末端配對(duì)的RNA測(cè)序技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，每個(gè)個(gè)體的reads數(shù)為73. 8±0. 7百萬(wàn)堿基，共產(chǎn)生了 2445. 9Gb的原始序列。使用高質(zhì)量的SNP，分別對(duì)這兩個(gè)群體采用線性混合模型校正群體層化效應(yīng)和親緣關(guān)系后與油脂相關(guān)性狀進(jìn)行了高密度標(biāo)記的全基因組關(guān)聯(lián)分析。為了綜合這兩個(gè)群體的結(jié)果，本研究研究使用了統(tǒng)一的閾值篩選顯著性的位點(diǎn)(建議水平顯著性閾值為1/N =1. 78X IO-6以及5%基因組顯著性閾值為0. 05/N = 8. 94X10^)。為了在較多的顯著關(guān)聯(lián)信號(hào)中鑒定到唯一可能的因果突變基因，計(jì)算同一染色體上的顯著性信號(hào)位點(diǎn)間兩兩的連鎖不平衡，過(guò)濾掉r2小于O. 02的標(biāo)記。在定位到的單一的顯著性信號(hào)中。利用368份材料關(guān)聯(lián)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其位于玉米基因組chr3. S_166664152的SNP位點(diǎn)，突變?yōu)镃/G。其中C為主要等位基因，G為最小等位基因，最小等位基因頻率為O. 08，該位點(diǎn)與玉米油分含量顯著相關(guān)，解釋7. 43%的表型變異。具體實(shí)施例方式AM508群體由473個(gè)普通玉米自交系和35個(gè)高油玉米自交系組成，已在參考文獻(xiàn) Yang, X. H. et al. Characterization of a global germplasm collection and itspotential utilization for analysis of complex quantitative traits in maize. Mol.Breeding 121，417-431 公開(kāi)過(guò)。候選基因重測(cè)序材料155份我國(guó)骨干自交系材料，已在參考文獻(xiàn)Yang，X. H. et al. Genetic analysis and characterization of a new maize associationmapping panel for quantitative trait loci dissection. Theor. Appl. Genet. 121，417-431 (2010a).公開(kāi)過(guò)。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序材料從授粉15天后的AM508份自交系中隨機(jī)選擇368份自交系，構(gòu)建200bp大小插入片段文庫(kù)，采用90bp末端配對(duì)的RNA測(cè)序技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。每個(gè)個(gè)體的reads數(shù)為73. 8±0. 7百萬(wàn)堿基，共產(chǎn)生了 2445. 9Gb的原始數(shù)據(jù)。表型變異AM508群體包含508個(gè)自交系(其中包括35個(gè)高油品系)油含量相關(guān)的變異豐富，軟脂肪酸含量差異2. 3倍，硬脂肪酸含量差異達(dá)8倍。軟脂肪酸(16: 0，15. 7% )、硬本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種玉米油份含量相關(guān)的SNP位點(diǎn)，其特征在于，所述的SNP位點(diǎn)與玉米油份含量相關(guān)，與玉米三酰甘油酯酶(TAGL)基因緊密連鎖，位于玉米參考基因組(www.maizesequence.org，5a.60版)chr3.S_166664152上，該位點(diǎn)突變?yōu)镃/G。

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：嚴(yán)建兵，楊小紅，李建生，李慧，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：