甘蔗屬植物的黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物及其利用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供在甘蔗屬植物的量的性狀中與黑穗病抵抗性相關(guān)的標(biāo)志物。甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物，其包含選自甘蔗的染色體中的由序列號(hào)1所示的堿基序列和序列號(hào)14所示的堿基序列所夾的區(qū)域及其他區(qū)域中的連續(xù)的核酸區(qū)域。
【專利說明】甘蔗屬植物的黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物及其利用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠篩選對(duì)黑穗病顯示抵抗性的甘蔗屬植物系統(tǒng)的黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物及其利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]甘蔗除了作為砂糖的原料、酒類原料等為了食用而栽培之外，還在包含作為生物燃料原料的利用的各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域被利用。在這樣的狀況下，有開發(fā)具有所需的特性(例如，糖含量、生長(zhǎng)力的增強(qiáng)、新芽形成能力、耐病性和蟲害抵抗性、耐寒性、葉長(zhǎng)的增大、葉面積的增大、莖長(zhǎng)的增大等)的甘蔗屬植物的新品種的需要。[0003]一般地，作為植物品種.系統(tǒng)的識(shí)別，有以下3種方法:比較特性數(shù)據(jù)的“特性比較”、在同一條件下栽培而比較的“比較栽培”、分析DNA的“DNA分析”。利用特性比較和比較栽培的系統(tǒng)識(shí)別存在由于栽培條件的不同而精度降低、需要巨大的生產(chǎn)成本的長(zhǎng)時(shí)間的農(nóng)場(chǎng)調(diào)查等大量問題。特別是，甘蔗與稻、玉米等其他禾本科作物相比，植物體極大，利用農(nóng)場(chǎng)調(diào)查的系統(tǒng)識(shí)別的實(shí)施困難。
[0004]另外，為了識(shí)別針對(duì)特定病害的抵抗性品種，將甘蔗長(zhǎng)時(shí)間栽培后，進(jìn)行接種病原微生物的試驗(yàn)，然后，通過觀察病斑等來收集抵抗性數(shù)據(jù)。但是，為了進(jìn)行該試驗(yàn)，必須確實(shí)地防止病原微生物對(duì)外部環(huán)境的傳播，需要大規(guī)模專用溫室和/或?qū)Ｓ棉r(nóng)場(chǎng)、與外部的隔離設(shè)施等設(shè)備。進(jìn)而，為了制作甘蔗的新品種，首先，通過雜交而制作數(shù)萬種的雜交種，從中進(jìn)行由種子發(fā)芽而生長(zhǎng)的篩選，進(jìn)而階段性地篩選出優(yōu)良的系統(tǒng)，最終獲得具有所需的特性的2~3種新品種。這樣，為了制作甘蔗的新品種，需要栽培.評(píng)價(jià)非常多的系統(tǒng)，準(zhǔn)備如上所述的溫室、農(nóng)場(chǎng)需要大量的工夫。
[0005]因此，要求開發(fā)使用存在于基因組中的標(biāo)志物來識(shí)別顯示病害抵抗性的甘蔗系統(tǒng)的方法。特別是，在制作甘蔗中的新品種時(shí)，如果能夠?qū)τ诟鞣N特性使用優(yōu)異的標(biāo)志物，則可以回避如上所述的甘蔗所特有的諸問題，成為非常有效的工具。然而，甘蔗屬植物由于高倍體性而染色體數(shù)較多(約100~130)，因而標(biāo)志物技術(shù)開發(fā)緩慢。對(duì)于甘蔗，雖然在USDA有關(guān)于使用SSR標(biāo)志物的基因型確定的報(bào)告(非專利文獻(xiàn)I)，但由于標(biāo)志物數(shù)和來自各標(biāo)志物的多態(tài)性數(shù)少而精度低、適用范圍限于美國(guó)、澳大利亞品種，因此不能在日本國(guó)內(nèi)和臺(tái)灣、印度等的主要品種和有用的遺傳資源的系統(tǒng)識(shí)別中利用。
[0006]另外，非專利文獻(xiàn)2啟示了通過增加標(biāo)志物數(shù)、比較、驗(yàn)證各個(gè)標(biāo)志物的特性關(guān)系來制作甘蔗中的基因圖譜的可能性。然而，非專利文獻(xiàn)2中沒有公開足夠數(shù)量的標(biāo)志物，也沒有發(fā)現(xiàn)與目的特性連鎖的標(biāo)志物。
[0007]另一方面，作為與病害抵抗性相關(guān)的標(biāo)志物，如專利文獻(xiàn)I所示，已知甜菜中的黑根病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物。另外，如專利文獻(xiàn)2所示，在玉米中開發(fā)了利用與目的性狀連鎖的標(biāo)志物來篩選品種的技術(shù)。
[0008]另一方面，甘蔗的黑穗病，病原微生物的感染力強(qiáng)，一旦發(fā)病則感染在整個(gè)農(nóng)場(chǎng)擴(kuò)大。患了黑穗病的甘蔗不但不能作為制糖用原料利用，而且還會(huì)枯死。因此，黑穗病的發(fā)生會(huì)引起次年以后的大幅減收。黑穗病的受害在巴西、美國(guó)、澳大利亞、中國(guó)、印度尼西亞等28個(gè)以上的國(guó)家有報(bào)告。黑穗病的防除方法有種植時(shí)的殺菌處理，但效果僅限于初期生長(zhǎng)時(shí)。因此，要求育成賦予了黑穗病的抵抗性的甘蔗品種。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]非專利文獻(xiàn)
[0011]非專利文獻(xiàn)1:Maydica48 (2003) 319-329 “Molecular genotyping of sugarcaneclones with microsatellite DNA markers，，
[0012]非專利文獻(xiàn)2:Nathalie Piperidis et al.,MolecularBreeding, 2008, Vol21, 233-247
[0013]專利文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)1:W02007/125958
[0015]專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-516236號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0016]發(fā)明要解決的課題
[0017]因而，本發(fā)明的目的是提供在甘蔗的量的性狀中與黑穗病抵抗性相關(guān)的標(biāo)志物。
[0018]用于解決課題的方法
[0019]本
【發(fā)明者】們?yōu)榱私鉀Q上述課題而反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果，準(zhǔn)備甘蔗屬植物中的多個(gè)標(biāo)志物，通過雜交后代系統(tǒng)中的量的性狀與標(biāo)志物的連鎖分析，發(fā)現(xiàn)了與黑穗病抵抗性這樣的量的性狀連鎖的標(biāo)志物，從而完成了本發(fā)明。
[0020]本發(fā)明包含以下(I)~(6)。
[0021](I)甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物，其包含選自甘蔗的染色體中的由序列號(hào)I所不的喊基序列和序列號(hào)14所不的喊基序列所夾的區(qū)域、由序列號(hào)15所不的喊基序列和序列號(hào)22所不的喊基序列所夾的區(qū)域、由序列號(hào)23所不的喊基序列和序列號(hào)32所不的喊基序列所夾的區(qū)域、由序列號(hào)33所示的堿基序列和序列號(hào)51所示的堿基序列所夾的區(qū)域、由序列號(hào)52所不的喊基序列和序列號(hào)62所不的喊基序列所夾的區(qū)域、由序列號(hào)63所不的喊基序列和序列號(hào)72所不的喊基序列所夾的區(qū)域、或由序列號(hào)73所不的喊基序列和序列號(hào)85所示的堿基序列所夾的區(qū)域中的連續(xù)的核酸區(qū)域。
[0022](2)根據(jù)(I)所述的甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物，其特征在于，所述核酸區(qū)域包含選自由序列號(hào)I~85組成的群組中的任一堿基序列或該堿基序列的一部分。
[0023](3)根據(jù)(I)所述的甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物，其特征在于，所述核酸區(qū)域位于甘蔗的染色體中的由序列號(hào)5所示的堿基序列和序列號(hào)9所示的堿基序列所夾入的區(qū)域、由序列號(hào)18所不的喊基序列和序列號(hào)22所不的喊基序列所夾入的區(qū)域、由序列號(hào)25所不的喊基序列和序列號(hào)32所不的喊基序列所夾入的區(qū)域、由序列號(hào)33所不的喊基序列和序列號(hào)42所不的喊基序列所夾入的區(qū)域、由序列號(hào)57所不的喊基序列和序列號(hào)59所不的喊基序列所夾入的區(qū)域、由序列號(hào)64所不的喊基序列和序列號(hào)66所不的喊基序列所夾入的區(qū)域、或由序列號(hào)72所示的堿基序列和序列號(hào)80所示的堿基序列所夾入的區(qū)域中。
[0024](4)黑穗病抵抗性提高了的甘蔗系統(tǒng)的制造方法，其包括以下工序，
[0025]提取工序:提取至少一方親本是甘蔗屬植物的后代植物的染色體和/或該親本的染色體，和[0026]測(cè)定工序:測(cè)定上述(I)~(3)的任一項(xiàng)所述的甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物在上述所得的染色體中的存在或不存在。
[0027](5)根據(jù)(4)所述的甘蔗系統(tǒng)的制造方法，其特征在于，在所述測(cè)定工序中，使用具備與所述甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物對(duì)應(yīng)的探針的DNA芯片。
[0028](6)根據(jù)(4)所述的甘蔗系統(tǒng)的制造方法，其特征在于，所述后代植物是種子或幼苗，由該種子或幼苗提取染色體。
[0029]本說明書包含作為本申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)的日本專利申請(qǐng)2011-101050號(hào)和日本專利申請(qǐng)2012-94995號(hào)的說明書和/或附圖所記載的內(nèi)容。
[0030]發(fā)明的效果
[0031]根據(jù)本發(fā)明，可以提供在甘蔗中的量的性狀中與黑穗病抵抗性連鎖的新的甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物。通過利用本發(fā)明的甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物，可以檢定甘蔗的雜交系統(tǒng)中的黑穗病抵抗性。由此，可以非常低成本地識(shí)別具有黑穗病抵抗性提高了的特性的甘蔗系統(tǒng)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1是顯示在獲得甘蔗染色體的標(biāo)志物時(shí)使用的DNA微陣列的制造流程的示意圖。
[0033]圖2是顯示使用DNA微陣列的信號(hào)檢出的工序的示意圖。
[0034]圖3是顯示對(duì)于實(shí)施例中使用的甘蔗品種?系統(tǒng)群于2010年6月23日調(diào)查的黑穗病抵抗性數(shù)據(jù)的特性圖。
[0035]圖4是顯示對(duì)于實(shí)施例中使用的甘蔗品種?系統(tǒng)群于2010年7月21日調(diào)查的黑穗病抵抗性數(shù)據(jù)的特性圖。
[0036]圖5是顯示對(duì)于實(shí)施例中使用的甘蔗品種?系統(tǒng)群于2010年8月18日調(diào)查的黑穗病抵抗性數(shù)據(jù)的特性圖。
[0037]圖6是顯示對(duì)于實(shí)施例中使用的甘蔗品種.系統(tǒng)群于2010年9月2日調(diào)查的黑穗病抵抗性數(shù)據(jù)的特性圖。
[0038]圖7是顯示關(guān)于黑穗病抵抗性的QTL分析的結(jié)果(NiF8中的第5連鎖群)的特性圖。
[0039]圖8是顯示關(guān)于黑穗病抵抗性的QTL分析的結(jié)果(NiF8中的第17連鎖群)的特性圖。
[0040]圖9是顯示關(guān)于黑穗病抵抗性的QTL分析的結(jié)果(NiF8中的第40連鎖群)的特性圖。
[0041]圖10是顯示關(guān)于黑穗病抵抗性的QTL分析的結(jié)果(Ni9中的第I連鎖群)的特性圖。
[0042]圖11是顯示關(guān)于黑穗病抵抗性的QTL分析的結(jié)果(Ni9中的第13連鎖群)的特性圖。
[0043]圖12是顯示關(guān)于黑穗病抵抗性的QTL分析的結(jié)果(Ni9中的第14連鎖群)的特性圖。[0044]圖13是顯示各系統(tǒng)中的N802870的信號(hào)值的特性圖。
[0045]圖14是顯示各系統(tǒng)中的N827136的信號(hào)值的特性圖。
[0046]圖15是顯示各系統(tǒng)中的N812680的信號(hào)值的特性圖。
[0047]圖16是顯示各系統(tǒng)中的N916081的信號(hào)值的特性圖。
[0048]圖17是顯示各系統(tǒng)中的N919839的信號(hào)值的特性圖。
[0049]圖18是顯示各系統(tǒng)中的N918761的信號(hào)值的特性圖。
[0050]圖19是顯示各系統(tǒng)中的N901160的信號(hào)值的特性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]以下，對(duì)于本發(fā)明的甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物及其利用方法、特別是使用甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物的甘蔗系統(tǒng)的制造方法進(jìn)行說明。
[0052]<甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物>
[0053]本發(fā)明的甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物是存在于甘蔗的染色體上的特定區(qū)域，與甘蔗的黑穗病抵抗性這樣的性狀的應(yīng)答基因(群)連鎖，具有能夠辨別甘蔗黑穗病抵抗性這樣的性狀的功能。即，在使用已知的甘蔗系統(tǒng)得到的后代系統(tǒng)中，可以通過確認(rèn)甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物的存在或不存在，來判斷是具有黑穗病抵抗性提高這樣的性狀的系統(tǒng)。此外，在本發(fā)明中，黑穗病是指由于黑粉菌屬(Ustilago)的微生物感染而形成病斑的疾病。作為黑粉菌屬的微生物，可列舉甘蔗黑穗病菌(Ustilago scitaminea)作為一例。
[0054]另外，甘蔗黑穗病抵抗性`相關(guān)標(biāo)志物是包含與黑穗病抵抗性提高的性狀連鎖的標(biāo)志物、和與黑穗病抵抗性降低的性狀連鎖的標(biāo)志物兩者的含義。例如，在特定的甘蔗品種中，如果存在前者的標(biāo)志物，則可判定為黑穗病抵抗性提高了的品種。進(jìn)而，在特定的甘蔗品種中，存在前者的標(biāo)志物、且不存在后者的標(biāo)志物的情況下，可以更高精度地判斷為黑穗病抵抗性提高了的品種。此外，在特定的甘蔗品種中，也可以僅憑后者的標(biāo)志物不存在而判斷為黑穗病抵抗性提高了的品種。
[0055]這里，甘蔗是指屬于禾本科甘蔗屬的植物。另外，甘蔗是包含所謂高貴種(學(xué)名:甘鹿(Saccharum officinarum))和野生種(學(xué)名:甜根子草(Saccharum spontaneum))、細(xì)桿甘鹿種(Saccharum barberi)、竹鹿種(Saccharum sinense)、作為高貴種的祖先種的大莖野生種(Saccharum robustum)的任一者的含義。作為已知的甘鹿品種?系統(tǒng)不特別限定，是包含日本國(guó)內(nèi)可使用的所有品種?系統(tǒng)、日本以外的國(guó)家使用的品種?系統(tǒng)等的含義。例如，作為甘蔗的日本國(guó)內(nèi)育成品種不特別限定，可列舉Nil、NiN2、NiF3、NiF4、NiF5、Ni6、NiN7、NiF8、Ni9、NiTnl0、Nill、Nil2、Nil4、Nil5、Nil6、Nil7、NiTnl9、NiTn20、Ni22 和Ν?23等。另外，作為甘蔗日本國(guó)內(nèi)主要品種不特別限定，可列舉NiF8、Ni9、NiTnlO和Nil5等。進(jìn)而，作為甘蔗日本國(guó)內(nèi)引入主要品種不特別限定，可列舉F177、Nco310和F172等。
[0056]另外，后代系統(tǒng)既可以是通過母本和父本兩方都是甘蔗品種.系統(tǒng)的同種雜交而得的系統(tǒng)，也可以是任一方是甘蔗品種.系統(tǒng)、另一方是親緣的斑茅(Erianthusarundinaceus)那樣的雜交系統(tǒng)。另外，后代系統(tǒng)可以通過所謂回交來獲得。
[0057]甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物是使用由甘蔗的染色體獨(dú)自獲得的包含3004個(gè)和4569個(gè)標(biāo)志物的基因連鎖圖譜、以及甘蔗黑穗病抵抗性數(shù)據(jù)通過QTL(數(shù)量性狀位點(diǎn)，Quantitative Trait Loci)分析而新鑒定的。此外，甘鹿黑穗病抵抗性被認(rèn)為與多個(gè)基因相關(guān)，是采取連續(xù)分布的量的性狀。即，甘蔗黑穗病抵抗性基于采取連續(xù)分布的對(duì)黑穗病的摧患率來評(píng)價(jià)。QTL分析使用遺傳分析軟件QTL Cartographer (Wang S., C.J.Basten, andZ.-B.Zeng(2010).Windows QTL Cartographer2.5.Department ofStatistics, NorthCarolina State University, Raleigh, NC),應(yīng)用 Composite interval mapping (復(fù)合區(qū)間作圖法，CIM)法。
[0058]具體地，通過上述的QTL分析，發(fā)現(xiàn)了 7個(gè)優(yōu)勢(shì)對(duì)數(shù)分值(LOD score)為規(guī)定的閾值(例如2.5)以上的包含在上述基因連鎖圖譜中的區(qū)域。即，特定了包含該區(qū)域的約18.7cM(分摩爾根)區(qū)域、包含該區(qū)域的約39.2cM區(qū)域、包含該區(qū)域的約19.2cM區(qū)域、包含該區(qū)域的約32.0cM區(qū)域、包含該區(qū)域的約39.5cM區(qū)域、包含該區(qū)域的約53.4cM區(qū)域、和包含該區(qū)域的約38.0cM區(qū)域的7個(gè)區(qū)域。這里，“摩爾根(M) ”是相對(duì)地顯示染色體上的基因間的距離的單位，是將交叉值作為百分?jǐn)?shù)而得的值。在甘蔗的染色體上，IcM相當(dāng)于約2000kb。此外，顯示該峰位置或其附近存在用于提高黑穗病抵抗性的性狀的應(yīng)答基因(群)。
[0059]上述18.7cM的區(qū)域是依次包含上述標(biāo)志物中表1所示的14種標(biāo)志物的區(qū)域，是與黑穗病抵抗性降低的性 狀連鎖的區(qū)域。
[0060]表1
【權(quán)利要求】
1.甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物，其包含選自甘蔗的染色體中的由序列號(hào)I所示的堿基序列和序列號(hào)14所不的喊基序列所夾的區(qū)域、由序列號(hào)15所不的喊基序列和序列號(hào)22所不的喊基序列所夾的區(qū)域、由序列號(hào)23所不的喊基序列和序列號(hào)32所不的喊基序列所夾的區(qū)域、由序列號(hào)33所示的堿基序列和序列號(hào)51所示的堿基序列所夾的區(qū)域、由序列號(hào)52所不的喊基序列和序列號(hào)62所不的喊基序列所夾的區(qū)域、由序列號(hào)63所不的喊基序列和序列號(hào)72所不的喊基序列所夾的區(qū)域、或由序列號(hào)73所不的喊基序列和序列號(hào)85所不的堿基序列所夾的區(qū)域中的連續(xù)的核酸區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物，其特征在于，所述核酸區(qū)域包含選自由序列號(hào)I~85組成的群組中的任一堿基序列或該堿基序列的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物，其特征在于，所述核酸區(qū)域位于甘蔗的染色體中的由序列號(hào)5所示的堿基序列和序列號(hào)9所示的堿基序列所夾入的區(qū)域、由序列號(hào)18所不的喊基序列和序列號(hào)22所不的喊基序列所夾入的區(qū)域、由序列號(hào)25所不的喊基序列和序列號(hào)32所不的喊基序列所夾入的區(qū)域、由序列號(hào)33所不的喊基序列和序列號(hào)42所不的喊基序列所夾入的區(qū)域、由序列號(hào)57所不的喊基序列和序列號(hào)59所不的喊基序列所夾入的區(qū)域、由序列號(hào)64所不的喊基序列和序列號(hào)66所不的喊基序列所夾入的區(qū)域、或由序列號(hào)72所示的堿基序列和序列號(hào)80所示的堿基序列所夾入的區(qū)域中。
4.黑穗病抵抗性提高了的甘蔗屬系統(tǒng)的制造方法，其包括以下工序， 提取工序:提取至少一方親本是甘蔗屬植物的后代植物的染色體和/或該親本的染色體，和 測(cè)定工序:測(cè)定權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)標(biāo)志物在上述所得的染色體中的存在或不存在。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的甘蔗屬系統(tǒng)的制造方法，其特征在于，在所述測(cè)定工序中，使用具備與所述甘蔗黑穗病抵抗性相關(guān)`標(biāo)志物對(duì)應(yīng)的探針的DNA芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的甘蔗屬系統(tǒng)的制造方法，其特征在于，所述后代植物是種子或幼苗，由該種子或幼苗提取染色體。
【文檔編號(hào)】C12N15/09GK103502447SQ201280020649
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月28日
【發(fā)明者】榎宏征, 木村達(dá)郎, 西村哲, 村上亞矢, 寺內(nèi)方克, 境垣內(nèi)岳雄, 服部太一朗, 石川葉子, 寺島義文 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社