CN108796108A - 水稻两系不育系系谱鉴定的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水稻两系不育系系谱鉴定的方法，包括水稻基因组DNA的提取、芯片杂交、高质量SNP标记的筛选、不育基因的基因型分析、聚类获得亚群结构、分析SNP的分布情况、鉴定遗传关系等步骤。本发明以水稻全基因组SNP芯片系统为基础，分析结果准确性高，可操作性强。通过分析待测材料的全基因组信息，可鉴定水稻两系不育系不同品种之间正确的遗传关系，有利于两系杂交稻中不育系亲本的选择和进一步发展。
Description
技术领域
本发明属于遗传育种技术领域，具体涉及一种水稻两系不育系系谱鉴定的方法。
背景技术
因为不育系的发现，使得大规模发展杂交水稻成为可能。而杂交水稻从最初的三系发展到两系，因为后者不需要保持系，操作更简便，配组更容易，使得两系杂交水稻获得了迅速的发展。水稻两系不育系是两系法杂交水稻的母本，因为其具有对光照和温度的敏感而表现出可育或不育的表型，从而应用于制种和杂交配组。自从石松明发现光敏不育系材料农垦58S和邓华凤发现温敏不育系材料安农S-1以后，新的水稻两系不育系材料的创制取得了长足进展，大量高产、优质和具有更强杂种优势和配合力的两系不育系品种得到了审定和大面积推广应用，由于商业利益等驱动，导致两系不育系出现了系谱关系和遗传背景不清晰的问题，这严重影响了两系杂交稻中不育系亲本的选择和进一步发展。
已有的对于水稻两系不育系系谱的研究主要基于两个方面：（1）现有的公开的系谱资料，（2）基于光敏或温敏不育基因的DNA序列开发的针对单位点的功能性标记，结合PCR和酶切及电泳技术来区分基因型。上述方法的缺点分别在于：（1）已有的研究结果标明：公开的系谱资料在很大程度上是错误的，或者是片面的，不能反映不同不育系材料之间真实的遗传关系；（2）基于不育基因的功能性标记进行的基因型分析，只能鉴定出功能不育基因在基因组中的存在与否及纯合/杂合的状态，但不能判断不育基因为核心的DNA序列（即与不育基因存在连锁关系的DNA序列）在不育系材料之间的遗传关系，因而也无法鉴定不育系的遗传和系谱关系。因而急需一种能确认不育系的系谱结构的系谱分析方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种水稻两系不育系系谱鉴定的方法，采用技术方案如下：
水稻两系不育系系谱鉴定的方法，包括以下步骤：
（1）利用水稻全基因组SNP芯片系统，对待测的水稻两系不育系材料的叶片组织进行基因组DNA的提取和芯片杂交；获得待测材料的SNP基因型数据，并筛选出高质量的SNP标记进入后续分析；
（2）选定至少一个不育基因，并分析该选定的不育基因在各个材料中的基因型，进行初步聚类，获得该选定的不育基因的亚群结构；
（3）以该选定的不育基因的SNP为核心，向侧翼扩展，利用Haploview软件分析侧翼SNP在各个材料中的分布情况；以此鉴定材料之间的遗传关系。
优选地，所述步骤（1）还可以是：对待测水稻两系不育系材料的叶片组织进行基因组DNA的提取和全基因组重测序，然后基于水稻参考基因组序列进行SNP标记，获得覆盖全基因组的高密度SNP标记和待测材料的基因型数据，并筛选出高质量的SNP标记进入后续分析。
优选地，所述步骤（1）中筛选方法为： MAF>0.05和最小缺失率<0.2。
优选地，选定的不育基因为pms3和/或tms5。
优选地，还包括步骤（4）：以该选定的不育基因的SNP为核心，向侧翼扩展，包括最长的一个区段，进行聚类分析，获得各个材料的亲缘关系结构图。
本发明的有益效果：
（1）本发明以现有的水稻全基因组SNP芯片系统为基础，分析不育基因的SNP在各个材料中的分布情况，以此鉴定材料之间的遗传关系，本发明分析结果准确性性高，可操作性强。
（2）结合全基因组重测序的方法，还可进一步提高准确性。
附图说明
图1为对不育基因SNP侧翼标记进行扫描比较分析示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种水稻两系不育系系谱鉴定的方法，包括以下步骤：
（1）利用水稻全基因组SNP芯片系统（带有56891个SNP标记），对待测的水稻两系不育系材料的叶片组织进行基因组DNA的提取和芯片杂交；获得待测材料的SNP基因型数据，通过MAF>0.05和最小缺失率<0.2来筛选得到2000个高质量的SNP标记进入后续分析；
（2）分析不育基因pms3（所在染色体位置）和/或tms5（所在染色体位置）在各个材料中的基因型，进行初步聚类，获得pms3和/或tms5的亚群结构；
（3）分别以pms3和/或tms5的SNP为核心，向侧翼扩展，利用Haploview软件分析侧翼SNP在各个材料中的分布情况（见图1），以此鉴定材料之间尤其是衍生不育系与第一代不育系之间的遗传关系；
（4）分别以pms3和/或tms5的SNP为核心，向侧翼扩展，包括最长的一个区段，进行聚类分析，获得各个材料的亲缘关系结构图。
本发明以不育基因核心，向两侧DNA序列和标记进行扩展，观察衍生不育系与第一代不育系之间的共有序列或标记，以此确定不育系之间的遗传关系，并基于进化树分析，进一步确认不育系的系谱结构。
本发明以现有的水稻全基因组SNP芯片系统为基础，通过分析待测材料目前的水稻全基因组信息，可鉴定得出水稻两系不育系不同品种之间正确的遗传关系，有利于两系杂交稻中不育系亲本的选择和进一步发展。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，步骤（1）是对待测水稻两系不育系材料的叶片组织进行基因组DNA的提取和全基因组重测序，然后基于水稻参考基因组序列进行SNP标记，获得覆盖全基因组的高密度SNP标记和待测材料的基因型数据，并筛选出高质量的SNP标记进入后续分析。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.水稻两系不育系系谱鉴定的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）利用水稻全基因组SNP芯片系统，对待测的水稻两系不育系材料的叶片组织进行基因组DNA的提取和芯片杂交；获得待测材料的SNP基因型数据，并筛选出高质量的SNP标记进入后续分析；
（2）选定至少一个不育基因，并分析该选定的不育基因在各个材料中的基因型，进行初步聚类，获得该选定的不育基因的亚群结构；
（3）以该选定的不育基因的SNP为核心，向侧翼扩展，利用Haploview软件分析侧翼SNP在各个材料中的分布情况；以此鉴定材料之间的遗传关系。
2.根据权利要求1所述的水稻两系不育系系谱鉴定的方法，其特征在于，所述步骤（1）还可以是：对待测水稻两系不育系材料的叶片组织进行基因组DNA的提取和全基因组重测序，然后基于水稻参考基因组序列进行SNP标记，获得覆盖全基因组的高密度SNP标记和待测材料的基因型数据，并筛选出高质量的SNP标记进入后续分析。
3.根据权利要求1或2任一项所述的水稻两系不育系系谱鉴定的方法，其特征在于， 所述步骤（1）中筛选方法为： MAF>0.05和最小缺失率<0.2。
4.根据权利要求1所述的水稻两系不育系系谱鉴定的方法，其特征在于，选定的不育基因为pms3和/或tms5。
5.根据权利要求1、2、4任一项所述的水稻两系不育系系谱鉴定的方法，其特征在于，还包括步骤（4）：以该选定的不育基因的SNP为核心，向侧翼扩展，包括最长的一个区段，进行聚类分析，获得各个材料的亲缘关系结构图。
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