專利名稱:用于鑒定小麥春化基因vrn-a1和vrn-d1的pcr體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于鑒定或輔助鑒定小麥春化基因VRN-Al和VRN-Dl的PCR體系及其應(yīng)用,特別涉及一種用于鑒定或輔助鑒定小麥春化基因VRN-Al和VRN-Dl的PCR引物對(duì)組、試劑盒及其應(yīng)用。
背景技術(shù):
春化階段是小麥生長(zhǎng)發(fā)育的基本階段之一。小麥的春化反應(yīng)與其生育期及適應(yīng)性密切相關(guān),是指導(dǎo)小麥區(qū)劃和新品種推廣的主要依據(jù)之一,受春化基因控制。春化基因決定小麥全生育周期長(zhǎng)短的7(T75%。Iwaki和Van Beem等研究表明,世界不同地區(qū)小麥品種的春化基因組成存在差異,反映了不同生態(tài)類型對(duì)品種春化反應(yīng)的要求不同。春化基因VRN-I編碼的蛋白為MADS-box轉(zhuǎn)錄因子,受低溫誘導(dǎo)促進(jìn)開(kāi)花,是普通小麥春化作用的一類主要基因,包括3個(gè)位點(diǎn)VRN-A1、VRN-Bl和VRN-D1,分別位于5A、5B和染色體長(zhǎng)臂上。3個(gè)基因位點(diǎn)不同的等位變異對(duì)春化作用的效應(yīng)不同,顯性等位變異Vm-Al的效應(yīng)最強(qiáng),表現(xiàn)為對(duì)春化作用高度不敏感,同時(shí)對(duì)Vrn-Bl和Vrn-Dl位點(diǎn)基因具有上位性效應(yīng);顯性等位變異Vrn-Bl和Vrn-Dl對(duì)春化作用的敏感性較弱,兩者之間未發(fā)現(xiàn)彼此間的上位作用。Yan和Fu等發(fā)現(xiàn),VRN-I春化基因變異類型受其啟動(dòng)子區(qū)和第一個(gè)內(nèi)含子區(qū)決定。在普通小麥中,VRN-Al位點(diǎn)有4種變異類型,分別為Vrn-Ala、Vrn-Alb、Vrn-Alc和vrn-Al,其中 Vrn-Ala、Vrn-Alb 和 Vrn-Alc 表現(xiàn)為顯性,vrn-Al 為隱性;VRN_B1 和 VRN-Dl位點(diǎn)一般通常存在兩種等位變異類型,即顯性和隱性等位變異。與隱性等位變異類型相比,顯性等位變異Vrn-Ala和Vrn-Alb分別在啟動(dòng)子區(qū)域插入和缺失了一定數(shù)量的堿基序列,而顯性Vrn-Alc、Vrn-Bl和Vrn-Dl在第一個(gè)內(nèi)含子序列出現(xiàn)了大片段堿基的缺失。在普通小麥中,VRN-Al位點(diǎn)存在4種等位變異,需要用3對(duì)引物分別進(jìn)行3次PCR檢測(cè);VRN-B1和VRN-Dl位點(diǎn)兩種等位變異,需要用兩對(duì)引物分別進(jìn)行兩次PCR檢測(cè)。為此,檢測(cè)I個(gè)小麥材料春化基因VRN-I的3個(gè)位點(diǎn)等位變異組成,需要連續(xù)進(jìn)行7次PCR檢測(cè),檢測(cè)程序繁瑣,實(shí)驗(yàn)成本高。多重PCR這一概念自1988年由Chambercian等提出后,由于其快速、高效、低成本等一系列的優(yōu)點(diǎn),使得這項(xiàng)技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,如植物種質(zhì)純度鑒定、植物分子育種、植物病蟲害檢測(cè)等。利用多重PCR技術(shù),在同一個(gè)PCR反應(yīng)體系中加入兩對(duì)或兩對(duì)以上特異性引物進(jìn)行擴(kuò)增,可以同時(shí)檢測(cè)出多個(gè)等位變異類型,降低檢測(cè)成本,提高效益。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于鑒定或輔助鑒定待測(cè)小麥春化基因的多重PCR引物對(duì)組、試劑盒,以及利用所述多重PCR引物對(duì)組鑒定或輔助鑒定待測(cè)小麥春化基因的方法。本發(fā)明所提供的用于鑒定或輔助鑒定待測(cè)小麥春化基因的多重PCR引物對(duì)組,由引物對(duì)組A和引物對(duì)組B組成;所述引物對(duì)組A由特異于所述VRN-Al基因的兩個(gè)引物對(duì)組成;所述引物對(duì)組B由特異于所述VRN-Dl基因的兩個(gè)引物對(duì)組成;
所述引物對(duì)組A中,所述特異于VRN-Al基因的兩個(gè)引物對(duì)分別為序列表中序列I 和序列2所示的兩條單鏈DNA組成的引物對(duì)1,以及序列3和序列4所示的兩條單鏈DNA組成的引物對(duì)2 ;
所述引物對(duì)組B中,所述特異于VRN-Dl基因的兩個(gè)引物對(duì)分別為序列表中序列5 和序列6所示的兩條單鏈DNA組成的引物對(duì)3,以及序列5和序列7所示的兩條單鏈DNA組成的引物對(duì)4。
其中,序列I由20個(gè)核苷酸組成;序列2由20個(gè)核苷酸組成;序列3由20個(gè)核苷酸組成;序列4由20個(gè)核苷酸組成;序列5由21個(gè)核苷酸組成;序列6由19個(gè)核苷酸組成;序列7由21個(gè)核苷酸組成。
本發(fā)明中,所述VRN-Al基因有四個(gè)等位基因,分別是Vrn-Ala、Vrn-Alb, Vrn-Alc 和vrn-Al (前三個(gè)表現(xiàn)為顯性,最后一個(gè)表現(xiàn)為隱性);所述VRN-Dl基因有兩個(gè)等位基因, 分別是Vrn-Dl和vrn-Dl (前一個(gè)表現(xiàn)為顯性,后一個(gè)表現(xiàn)為隱性)。
所述引物對(duì)組A中,所述序列I、所述序列2、所述序列3和所述序列4共四條單鏈 DNA在PCR反應(yīng)體系中的摩爾 比為f I. 5 Γ . 5 Γ . 5 Γ . 5 ;所述引物對(duì)組B中,所述序列5、所述序列6和所述序列7共三條單鏈DNA在PCR反應(yīng)體系中的摩爾比為f I. 5 Γ . 5 Γ . 5。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,所述引物對(duì)組A中,所述序列I、所述序列2、所述序列 3和所述序列4共四條單鏈DNA在PCR反應(yīng)體系中的摩爾比為I : I I I ;所述引物對(duì)組B 中,所述序列5、所述序列6和所述序列7共三條單鏈DNA在PCR反應(yīng)體系中的摩爾比為I : I :1。
含有所述引物對(duì)組的試劑盒也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
所述引物對(duì)組的制備方法也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
該引物對(duì)組的制備方法可包括將所述引物對(duì)組中各序列所示單鏈DNA分別單獨(dú)包裝的步驟。
所述試劑盒的制備方法也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
該試劑盒的制備方法可包括如下步驟將所述引物對(duì)組中各序列所示單鏈DNA分別單獨(dú)包裝后,與下述物質(zhì)中的至少一種包裝在同一試劑盒內(nèi)PCR反應(yīng)緩沖液、DNA聚合酶和4種dNTP。
鑒定或輔助鑒定待測(cè)小麥含有Vrn-Ala、Vrn-Alb、Vrn-Alc和vrn-Al這四種基因中哪一種,以及含有Vrn-Dl和vrn-Dl這兩種基因中哪一種的方法也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
該方法具體可包括如下(I)和(2)步驟
所述(I)為如下bl)和b2):
bl)以待測(cè)小麥的基因組DNA為模板,用所述引物對(duì)組中的所述引物對(duì)組A進(jìn)行 PCR反應(yīng),所述PCR反應(yīng)的退火溫度為60°C ;
b2)以待測(cè)小麥的基因組DNA為模板,用所述引物對(duì)組中的所述引物對(duì)組B進(jìn)行 PCR反應(yīng),所述PCR反應(yīng)的退火溫度為65°C ;
(2)檢測(cè)步驟(I)得到的PCR產(chǎn)物的大小,按照如下方法根據(jù)PCR產(chǎn)物確定所述待測(cè)小麥含有Vrn-Ala、Vrn-Alb、Vrn-Alc和vrn-Al這四種基因中哪一種,以及含有Vrn-Dl和vrn-Dl這兩種基因中哪一種以所述引物對(duì)組A進(jìn)行PCR反應(yīng),若所述PCR產(chǎn)物中同時(shí)含有715bp和624bp的兩個(gè)DNA片段,則所述待測(cè)小麥含有或候選含有Vrn-Ala基因;若所述PCR產(chǎn)物中含有473bp 的DNA片段,則所述待測(cè)小麥含有或候選含有Vrn-Alb基因;若所述PCR產(chǎn)物中含有493bp的DNA片段、同時(shí)不含有1068bp的DNA片段,則所述待測(cè)小麥含有或候選含有Vrn-Alc基因;若所述PCR產(chǎn)物中同時(shí)含有493bp和1068bp的兩個(gè)DNA片段,則所述待測(cè)小麥含有或候選含有vrn-Al基因;以所述引物對(duì)組B進(jìn)行PCR反應(yīng),若所述PCR產(chǎn)物中含有1671bp的DNA片段,則所述待測(cè)小麥含有或候選含有Vrn-Dl基因;若所述PCR產(chǎn)物中含有997bp的DNA片段,則所述待測(cè)小麥含有或候選含有vrn-Dl基因。本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種培育半冬性小麥品種的方法。所述半冬性小麥品種對(duì)溫度要求介于冬性和春性之間,在O 7°C條件下,經(jīng)過(guò)15 35天,可以通過(guò)春化階段。沒(méi)有經(jīng)過(guò)春化的種子在春季播種不能抽穗或延遲抽穗,抽穗不整齊,產(chǎn)量很低。遺傳學(xué)上認(rèn)為,半冬性小麥品種含有VRN-Al以外的一個(gè)或者多個(gè)顯性等位變異。因此,培育半冬性小麥品種的方法具體可包括采用同時(shí)含有或候選含有vrn-Al基因和Vrn-Dl基因的小麥作為親本進(jìn)行育種的步驟。從眾多小麥品種中選擇同時(shí)含有或候選含有vrn-Al基因和Vrn-Dl基因的小麥的方法,即為上述鑒定或輔助鑒定待測(cè)小麥含有Vrn-Ala、Vrn-Alb、Vrn-Alc和vrn-Al這四種基因中哪一種,以及含有Vrn-Dl和vrn-Dl這兩種基因中哪一種的方法。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種培育春性小麥品種的方法。所述春性小麥品種通過(guò)春化階段時(shí)對(duì)溫度要求范圍較寬,經(jīng)歷時(shí)間也較短。一般在秋播地區(qū)要求O 12°C,北方春播地區(qū)要求在O 20°C,經(jīng)過(guò)15天的時(shí)間可以通過(guò)春化階段。培育春性小麥品種的方法具體可包括采用含有Vrn-Ala基因、Vrn-Alb基因和Vrn-Alc基因中至少一種的小麥作為親本進(jìn)行育種的步驟。從眾多小麥品種中選擇滿足上述條件的小麥的方法,即為上述鑒定或輔助鑒定待測(cè)小麥含有Vrn-Ala、Vrn-Alb、Vrn-Alc和vrn-Al這四種基因中哪一種,以及含有Vrn-Dl和vrn-Dl這兩種基因中哪一種的方法。本發(fā)明根據(jù)春化基因VRN-Al和VRN-Dl的STS標(biāo)記,基于目標(biāo)基因組成已知材料的驗(yàn)證結(jié)果,分別建立檢測(cè)2個(gè)春化基因位點(diǎn)等位變異的多重PCR體系,以期為春化基因VRN-I的快速檢測(cè)提供更加簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的方法。本發(fā)明所提供的PCR引物對(duì)組中各引物對(duì)之間不存在相互抑制作用和錯(cuò)配,檢測(cè)品種的結(jié)果可靠、重復(fù)性好,成本低。本發(fā)明所提供的PCR引物對(duì)組中的各引物對(duì)均選用同樣的退火溫度,實(shí)現(xiàn)了相同溫度一次PCR完成一組基因的鑒別,且特異性強(qiáng),檢測(cè)過(guò)程耗時(shí)短。本發(fā)明對(duì)檢測(cè)小麥品種的冬春性,進(jìn)而提高育種的效率,加強(qiáng)對(duì)育種高代的選擇具有重要意義;另外,本發(fā)明使得在小麥推廣和引種過(guò)程中,有更強(qiáng)的目標(biāo)性。
圖I為12個(gè)小麥品種春化基因VRN-I的位點(diǎn)VRN-Al的多重PCR擴(kuò)增圖譜。其中,泳道M為標(biāo)準(zhǔn)分子量DL2000 ;泳道I為新春16 ;泳道2為龍輻麥I號(hào);泳道3為中國(guó)春;泳道4為北京10號(hào);泳道5為甘麥8號(hào);泳道6為大白皮;泳道7為龍輻麥3號(hào);泳道8為遼春10號(hào);泳道9為龍麥20 ;泳道10為皖麥33 ;泳道11為寧春37 ;泳道12為德麥3號(hào)。
圖2為12個(gè)小麥品種春化基因VRN-I的位點(diǎn)VRN-Dl的多重PCR擴(kuò)增圖譜。其中, 泳道M為標(biāo)準(zhǔn)分子量DL2000 ;泳道I為中國(guó)春;泳道2為西農(nóng)1376 ;泳道3為寧春37 ;泳道4為北京10號(hào);泳道5為新春16 ;泳道6為皖麥33 ;泳道7為龍輻麥3號(hào);泳道8為農(nóng)大139 ;泳道9為大白皮;泳道10為豫麥7號(hào);泳道11為隴春8號(hào);泳道12為德麥3號(hào)。
具體實(shí)施方式
下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明,均為常規(guī)方法。
下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等,如無(wú)特殊說(shuō)明,均可從商業(yè)途徑得到。
本發(fā)明所涉及的小麥品種新春16、龍福麥I號(hào)、中國(guó)春、北京10號(hào)、甘麥8號(hào)、大白皮、龍輻麥3號(hào)、遼春10號(hào)、龍麥20、皖麥33、寧春37、德麥3號(hào)、農(nóng)大139、豫麥7號(hào)和隴春 8號(hào)均為市面常售品種,均可從商業(yè)途徑獲得。
實(shí)施例I、小麥春化基因VRN-Al的多重PCR檢測(cè)
本實(shí)施例的多重PCR引物對(duì)組由特異于VRN-Al基因的兩個(gè)引物對(duì)組成。所述特異于VRN-Al基因的兩個(gè)引物對(duì)分別為序列表中序列I和序列2所示的兩條單鏈DNA組成的引物對(duì)1,以及序列3和序列4所示的兩條單鏈DNA組成的引物對(duì)2。
本實(shí)施例的多重PCR引物對(duì)組可同時(shí)檢測(cè)VRN-Al基因位點(diǎn)的4種基因型,即三個(gè)顯性等位變異基因Vrn-Ala、Vrn-Alb、Vrn-Alc和一個(gè)隱性等位變異基因vrn-Al。含有 Vrn-Ala基因的材料,PCR同時(shí)擴(kuò)增出715bp和624bp的兩個(gè)條帶;含有Vrn-Alb基因的材料,PCR擴(kuò)增出473bp的條帶;含有Vrn-Alc基因的材料,PCR擴(kuò)增出493bp的條帶,同時(shí)擴(kuò)增不出1068bp的條帶;含有vrn-Al基因的材料,PCR同時(shí)擴(kuò)增出493bp和1068bp的兩個(gè)條帶。
一、小麥春化基因VRN-Al的多重PCR擴(kuò)增
I、小麥基因組的制備
采用CTAB法對(duì)12份已知基因型的小麥品種進(jìn)行基因組DNA的提取,得到對(duì)應(yīng)于 12份已知基因型的小麥品種的基因組DNA,作為春化基因VRN-Al多重PCR擴(kuò)增的模板。其中,12份已知基因型的小麥品種為新春16、龍福麥I號(hào)、中國(guó)春、北京10號(hào)、甘麥8號(hào)、大白皮、龍輻麥3號(hào)、遼春10號(hào)、龍麥20、皖麥33、寧春37和德麥3號(hào)。Zhang等(Zhang X-K, Xiao Y-G. ,Zhang Y,Xia X-Cj Dubcovsky Jj He Z-H. Allelic Variation at the Vernalization Genes Vrn-Alj Vrn-Blj Vrn-Dlj and Vrn_B3 in Chinese Wheat Cultivars and Their Association with Growth Habit. Crop Science,2008,48:458-471.)披露了這 12 個(gè)小麥品種的春化基因VRN-I的基因位點(diǎn)VRN-Al的具體基因型,詳見(jiàn)表I。
表I已知基因型小麥品種春化基因VRN-I的基因位點(diǎn)VRN-Al的基因型
權(quán)利要求
1.用于鑒定或輔助鑒定待測(cè)小麥春化基因的多重PCR引物對(duì)組,所述小麥春化基因?yàn)閂RN-Al基因和VRN-Dl基因,其特征在于所述多重PCR引物對(duì)組由引物對(duì)組A和引物對(duì)組B組成;所述引物對(duì)組A由特異于所述VRN-Al基因的兩個(gè)引物對(duì)組成;所述引物對(duì)組B由特異于所述VRN-Dl基因的兩個(gè)引物對(duì)組成;所述引物對(duì)組A中,所述特異于VRN-Al基因的兩個(gè)引物對(duì)分別為序列表中序列I和序列2所示的兩條單鏈DNA組成的引物對(duì)1,以及序列3和序列4所示的兩條單鏈DNA組成的引物對(duì)2 ;所述引物對(duì)組B中,所述特異于VRN-Dl基因的兩個(gè)引物對(duì)分別為序列表中序列5和序列6所示的兩條單鏈DNA組成的引物對(duì)3,以及序列5和序列7所示的兩條單鏈DNA組成的引物對(duì)4。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的引物對(duì)組,其特征在于所述引物對(duì)組A中,所述序列I、所述序列2、所述序列3和所述序列4共四條單鏈DNA在PCR反應(yīng)體系中的摩爾比為f I. 5 Γ1. 5 Γ1. 5 Γ1. 5 ;所述引物對(duì)組B中,所述序列5、所述序列6和所述序列7共三條單鏈DNA在PCR反應(yīng)體系中的摩爾比為I I. 5 Γ . 5 Γ . 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的引物對(duì)組,其特征在于所述引物對(duì)組A中,所述序列I、所述序列2、所述序列3和所述序列4共四條單鏈DNA在PCR反應(yīng)體系中的摩爾比為1:1:1:1;所述引物對(duì)組B中,所述序列5、所述序列6和所述序列7共三條單鏈DNA在PCR反應(yīng)體系中的摩爾比為I :1 :1。
4.含有權(quán)利要求1-3中任一所述引物對(duì)組的試劑盒。
5.權(quán)利要求1-3中任一所述引物對(duì)組的制備方法,其特征在于所述制備方法包括將權(quán)利要求1-3中任一所述引物對(duì)組中各序列所示單鏈DNA分別單獨(dú)包裝的步驟。
6.權(quán)利要求4所述PCR試劑盒的制備方法,包括如下步驟將權(quán)利要求1-3中任一所述的引物對(duì)組中各序列所示單鏈DNA分別單獨(dú)包裝后,與下述物質(zhì)中的至少一種包裝在同一試劑盒內(nèi)=PCR反應(yīng)緩沖液、DNA聚合酶和4種dNTP。
7.鑒定或輔助鑒定待測(cè)小麥含有Vrn-Ala、Vrn-Alb、Vrn-Alc和vrn_Al這四種基因中哪一種,以及含有Vrn-Dl和vrn_Dl這兩種基因中哪一種的方法,包括如下(I)和(2)的步驟所述(I)為如下bl)和b2)bl)以待測(cè)小麥的基因組DNA為模板,用權(quán)利要求1-3中任一所述引物對(duì)組中的所述引物對(duì)組A進(jìn)行PCR反應(yīng),所述PCR反應(yīng)的退火溫度為60°C ;b2)以待測(cè)小麥的基因組DNA為模板,用權(quán)利要求1-3中任一所述引物對(duì)組中的所述引物對(duì)組B進(jìn)行PCR反應(yīng),所述PCR反應(yīng)的退火溫度為65°C ;(2)檢測(cè)步驟(I)得到的PCR產(chǎn)物的大小,按照如下方法根據(jù)PCR產(chǎn)物確定所述待測(cè)小麥含有Vrn-Ala、Vrn-Alb、Vrn-Alc和vrn_Al這四種基因中哪一種,以及含有Vrn-Dl和vrn-Dl這兩種基因中哪一種以所述引物對(duì)組A進(jìn)行PCR反應(yīng),若所述PCR產(chǎn)物中同時(shí)含有715bp和624bp的兩個(gè)DNA片段,則所述待測(cè)小麥含有或候選含有Vrn-Ala基因;若所述PCR產(chǎn)物中含有473bp的DNA片段,則所述待測(cè)小麥含有或候選含有Vrn-Alb基因;若所述PCR產(chǎn)物中含有493bp的DNA片段、同時(shí)不含有1068bp的DNA片段,則所述待測(cè)小麥含有或候選含有Vrn-Alc基因;若所述PCR產(chǎn)物中同時(shí)含有493bp和1068bp的兩個(gè)DNA片段,則所述待測(cè)小麥含有或候選含有vrn-Al基因;以所述引物對(duì)組B進(jìn)行PCR反應(yīng),若所述PCR產(chǎn)物中含有1671bp的DNA片段,則所述待測(cè)小麥含有或候選含有Vrn-Dl基因;若所述PCR產(chǎn)物中含有997bp的DNA片段,則所述待測(cè)小麥含有或候選含有vrn-Dl基因。
8.一種培育半冬性小麥品種的方法,包括采用通過(guò)權(quán)利要求7的方法鑒定得到的同時(shí)含有或候選含有vrn-Al基因和Vrn-Dl基因的小麥作為親本進(jìn)行育種的步驟。
9.一種培育春性小麥品種的方法,包括采用通過(guò)權(quán)利要求7的方法鑒定得到的含有Vrn-Ala基因、Vrn-Alb基因和Vrn-Alc基因中至少一種的小麥作為親本進(jìn)行育種的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于鑒定或輔助鑒定小麥春化基因VRN-A1和VRN-D1的引物對(duì)組及其應(yīng)用。本發(fā)明所提供的引物對(duì)組由引物對(duì)組A和引物對(duì)組B組成;所述引物對(duì)組A中的四條引物由序列1、序列2、序列3和序列4所示DNA單鏈組成;所述引物對(duì)組B的三條引物由序列5、序列6和序列7所示DNA單鏈組成。本發(fā)明所提供的引物對(duì)組中各引物對(duì)之間不存在相互抑制作用和錯(cuò)配,檢測(cè)結(jié)果可靠、重復(fù)性好,成本低,且特異性強(qiáng),檢測(cè)過(guò)程耗時(shí)短;本發(fā)明對(duì)檢測(cè)小麥品種的冬春性,進(jìn)而提高育種的效率,加強(qiáng)對(duì)育種高代的選擇具有重要意義;另外,本發(fā)明使得在小麥推廣和引種過(guò)程中,有更強(qiáng)的目標(biāo)性。
文檔編號(hào)C12Q1/68GK102925572SQ20121043696
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者穆培源, 張曉科, 相吉山, 張影全, 桑偉, 徐紅軍, 韓新年, 聶迎彬, 崔鳳娟, 鄒波 申請(qǐng)人:新疆農(nóng)墾科學(xué)院