导致小麦籽粒增大的基因tags2-2b-a、其分子标记、检测引物及其应用
技术领域
1.本发明涉及分子生物技术领域，具体涉及一种导致小麦籽粒增大的基因tags2-2b-a、其分子标记、检测引物及其应用。


背景技术：

2.小麦是全球最重要的粮食作物之一，是世界上40%人口的主要食物来源。但随着人口数量的不断增长和耕地面积的逐年萎缩，粮食需求量日益增加，而小麦总产量则难以有较大幅度的提高，存在潜在的粮食安全隐患。因此，提高小麦产量对保障粮食安全具有重要的意义。
3.小麦产量主要由亩穗数、穗粒数和千粒重三要素决定。已有研究表明，千粒重对小麦产量有重要影响，其主要由籽粒大小和籽粒灌浆程度来控制，籽粒大小主要通过粒长、粒宽、粒厚、面积等影响小麦的千粒重，最终影响小麦产量。因此，从事籽粒大小的相关研究对小麦粒重改良有重要应用价值，而开展小麦籽粒大小关键基因挖掘、开发相应的功能标记可为剖析产量相关重要农艺性状形成的分子机制提供重要信息，并对小麦高产育种提供具有优良基因型的育种材料。
4.目前，小麦籽粒大小或者产量相关基因也已被广泛研究。但因小麦具有庞大的基因组，根据比较基因组学，许多学者主要通过同源克隆的方法成功地从小麦中分离了一些籽粒大小相关基因。例如，负调控小麦粒宽和千粒重的tagw2同源子首先得到广泛的研究。而小麦中克隆的另一个小麦籽粒大小的负调控因子tada1基因 (da1
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related 1)被证实可与tagw2相互作用影响小麦籽粒重量，两者之间具有加性遗传效应。随后又成功克隆了编码假定细胞分裂素氧化酶的基因tackx、编码丝氨酸羧肽酶基因tags5、与小麦淀粉合成有关的基因(taagp-s1和taagp-l)、e3泛素连接酶基因tasdir1。另外，还有tacyp78a3、tags3、tagw7、tagw8等基因。研究结果表明，这些基因均参与小麦籽粒大小或者粒重的调控。
5.另外，为了进一步理解小麦籽粒大小基因功能，并对其多态性也做了大量的探索，开发了相应的功能性标记并应用于与小麦高产有关的分子标记辅助育种当中。例如2011和2014年，控制小麦粒宽和粒重的基因tagw2及其同源子（tagw2-6a、tagw2-6b、tagw2-6d）先后被克隆出来，并通过对其进行多态性筛选，在tagw2-6a和tagw2-6b的启动子区域都发现了多态性，并开发了caps、dcaps和acaps功能性标记。进一步的关联分析发现：tagw2-6b比 tagw2-6a和tagw2-6d对千粒重的影响都大。而tagw2-6d的编码区和启动子区域没有发现多态性。小麦tags5-a1基因为水稻osgs5基因的同源基因，主要编码丝氨酸羧肽酶，属于s
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10蛋白家族。研究结果证实，该基因与籽粒大小、千粒重和株高等有关联，并挖掘了能使小麦籽粒增大的优良基因型tags5-a1b或tags5-3a-t可应用于小麦高产育种中。yang等也从普通小麦长治6406中分离了3个与水稻osgs3的3个同源的基因tags3-4a、tags3-7a和tags3-7d，这些基因编码蛋白均含有gγ亚基保守结构域。通过关联分析挖掘了具有高千粒重的优良基因型tags3-7a-a可应用于改善千粒重的育种方案中。
2b-a基因型小麦。
18.与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：1. 本发明公开了一个能导致小麦籽粒增大的基因tags2-2b-a及其在小麦产量性状改良中的应用，含有tags2-2b-a基因的小麦品种主要表现在能够促使小麦籽粒较非tags2-2b-a基因的小麦品种的籽粒更加膨大。例如，在同样栽培管理条件下，与非tags2-2b-a基因的小麦品种金城8号相比，具有tags2-2b-a基因的小麦品种漯麦18籽粒千粒重要增加4～5g左右，面积增加2mm2左右，周长增加1mm左右，粒长增加0.6mm左右，粒宽增加0.1mm左右。因此，tags2-2b-a基因功能的发现能对利用基因工程技术改良小麦农艺性状和培育高产小麦品种起到十分重要作用，同时也有助于产量性状的遗传和分子生物学的进一步研究。
19.2. 本发明提供的检测引物及方法可以应用于高产小麦新品种培育和优异种质资源的创制，实现早期筛选，加快高产小麦分子标记辅助育种的进程，以节省时间和资源。
附图说明
20.图1为本发明tags2-2b-a基因的外显子位置分布示意图；图2为本发明tags2-2b-a基因的外显子位置分布示意图（续接图1）。
具体实施方式
21.下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
22.下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特别说明，均购自常规生化试剂商店。
23.实施例1：黄淮麦区常见小麦品种子粒性状的调查发明人课题组于2019-2020、2020-2021每年4～6月对来自黄淮麦区的121份有代表性的当地大规模种植的普通小麦品种进行了田间调查，测量采集到的各个品种千粒重、籽粒面积、粒长、粒宽、籽粒周长等性状数据见表1至表3。
24.表1黄淮麦区代表性品种的千粒重、籽粒面积、粒长、粒宽、籽粒周长等性状数据
。
25.表2黄淮麦区代表性品种的千粒重、籽粒面积、粒长、粒宽、籽粒周长等性状数据（续表1）
。
26.表3黄淮麦区代表性品种的千粒重、籽粒面积、粒长、粒宽、籽粒周长等性状数据（续表2）
h2o将pcr反应体系补足至25 μl。
30.pcr反应程序：先94℃预变性5min，然后94℃变性30s、57℃退火30s、72℃延伸45s，如此进行35个循环；最后，72℃延伸10 min。
31.pcr扩增结束后，取上述四种pcr扩增产物各10μl分别进行1.5%琼脂糖凝胶电泳（采用1
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tae缓冲液；溴化乙锭（eb）染色，160v，0.5小时），电泳结束后用凝胶成像系统（multigenius gel documentation and analysis system）扫描成像并用计算机进行分析，最后将四种pcr扩增产物进行测序。
32.测序结果进行分析，结果表明：2个小麦品种（华育116和泛麦803）中tags2-2b-a基因组dna第四个外显子区域3002bp位置无ctt缺失，则为tags2-2b-a基因型小麦，而小麦品种百农307和扬麦13号该基因组dna第四个外显子区域3002bp位置有ctt缺失，则为非tags2-2b-a基因型小麦。从表1至表3可知（两年平均值），华育116的千粒重为56.73g，面积21.41mm2，周长19.44mm左右，粒长7.68mm，粒宽3.63mm；泛麦803的千粒重为57.24g，面积22.06mm2，周长19.38mm左右，粒长7.63mm，粒宽3.75mm；而百农307的千粒重为46.41g，面积17.15mm2，周长16.79mm左右，粒长6.41mm，粒宽3.43mm；扬麦13的千粒重为45.07g，面积17.96mm2，周长17.15mm左右，粒长6.67mm，粒宽3.36mm；也即tags2-2b-a基因型小麦的籽粒大于非tags2-2b-a基因型小麦的籽粒，因此，该检测结果与调查结果相符。
33.实施例3：部分小麦品种tags2-2b-a基因型鉴定采用实施案例2相同方法分别对西农916、轮选66、内乡188和晋麦72进行检测，结果表明：内乡188和晋麦72扩增产物测序后在tags2-2b基因组dna第四个外显子区域3002bp位置有ctt缺失，为非tags2-2b-a基因型小麦；西农916和轮选66扩增产物测序后在该基因组dna第四个外显子区域3004bp位置无ctt缺失，其为tags2-2b-a基因型小麦。
34.从表1至表3可知，西农916的千粒重为55.22g，面积20.00mm2，周长18.02mm左右，粒长6.85mm，粒宽3.74mm；轮选66的千粒重为57.85g，面积21.44mm2，周长19.04mm左右，粒长7.52mm，粒宽3.67mm。而内乡188的千粒重为43.53g，面积18.04mm2，周长17.61mm左右，粒长6.99mm，粒宽3.34mm；轮选66的千粒重为57.85g，面积21.44mm2，周长19.04mm左右，粒长7.52mm，粒宽3.67mm；而晋麦72的千粒重为45.01g，面积18.98mm2，周长18.41mm左右，粒长7.35mm，粒宽3.30mm；即tags2-2b-a基因型小麦的籽粒大于非tags2-2b-a基因型小麦的籽粒，因此，检测结果与调查结果相符。
35.实施例4：黄淮区大规模种植小麦品种tags2-2b-a基因型鉴定发明人对上述来自黄淮麦区的121份有代表性的当地大规模栽培种植的普通小麦品种和高代品系按照本发明前述方法进行了籽粒增大基因型的检测，检测结果见表1至表3，对比千粒重数据发现：在田间栽培条件基本一致的情况下，tags2-2b-a基因型小麦籽粒的千粒重以及与其它籽粒大小相关性状的数据普遍高于非tags2-2b-a基因型小麦籽粒的千粒重以及其它与籽粒大小相关性状的数据；因此，tags2-2b-a基因型能够导致籽粒的膨大。
36.上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的替代方式，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围。