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【发明授权】香蕉枯萎病抗性分子标记及其应用_东莞市香蕉蔬菜研究所_201711087768.7 

申请/专利权人:东莞市香蕉蔬菜研究所

申请日:2017-11-07

公开(公告)日:2021-04-13

公开(公告)号:CN107653335B

主分类号:C12Q1/6895(20180101)

分类号:C12Q1/6895(20180101);C12N15/11(20060101)

优先权:["20171017 CN 2017109630096"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.04.13#授权;2018.03.02#实质审查的生效;2018.02.02#公开

摘要:本发明公开一种鉴定香蕉枯萎病抗性的SCAR分子标记,该分子标记具有如SEQID:4所示的核苷酸序列。本发明还公开一种用于扩增SCAR分子标记的引物、包含引物的试剂盒以及上述分子标记、引物、试剂盒在鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选抗枯萎病的香蕉中的应用。本发明还公开一种鉴定香蕉枯萎病抗性的方法,以香蕉叶片DNA为模板,采用上述引物进行PCR扩增反应并检测扩增产物,具体表现为检测296bp特异性条带的有无。本发明提供的SCAR分子标记,为香蕉抗病新品种选育提供分子辅助技术,进一步可用于以香蕉组培苗、香蕉田间变异株系以及物理化学诱变后代等为筛选群体的香蕉新品种系的辅助筛选。

主权项:1.一种鉴定香芽蕉香蕉枯萎病抗性的SCAR分子标记,其特征在于:所述SCAR分子标记的核苷酸序列如SEQID:4所示,为296bp;所述SCAR分子标记来源于如SEQID:1所示为384bp的SRAP分子标记;用于扩增所述SCAR分子标记的SCAR引物的核苷酸序列如SEQID:2和SEQID:3所示。

全文数据:香蕉枯萎病抗性分子标记及其应用技术领域[0001]本发明涉及香蕉枯萎病抗性分子标记,具体涉及一种香蕉枯萎病抗性鉴定的SCAR分子标记、分子标记引物、试剂盒、应用及方法。背景技术[0002]香蕉是世界重要的一种水果,全世界栽培香蕉的国家达到130个。香蕉出口是热带亚热带地区创汇的主要手段,在其国民生产总值中占有相当的比重。我国是香蕉的主产国之一,香蕉产业在我国南亚热带地区农业产值中占有很重要的位置。[0003]香牙蕉MusaAAACavendishsubgroupCV.是世界第一大种植品种,也是我国主栽的香蕉类型。但是香牙蕉受到香蕉枯萎病4号生理小种的严重侵害,甚至是毁灭性的危害。目前,香蕉枯萎病已成为香蕉产业发展最大的障碍,受到国际广泛关注。该病害是一种土传病害,通过化学防治和农业防治尚不能有效地防控此病。种植香蕉枯萎病抗病品种是经济有效的途径,因此,香蕉枯萎病抗病品种选育是当前香蕉产业中重要的环节。[0004]目前生产上应用的栽培香蕉多数为三倍体2n=3x=33,具有单性结果、多倍性、高度不育、没有种子等特性,这为香蕉的常规杂交育种带来了极大的困难,抗病育种就更困难了。目前香蕉新品种选育途径主要是田间变异、组织培养变异利用、物理化学诱变等,但变异率较低,其中有用的变异率更低,并且筛选需要的人力物力大、选育周期长,造成了香蕉品种更新慢,病虫害高发的现状。[0005]随着当今生物技术的迅速发展,香蕉分子生物学技术逐步受到研究者重视。香蕉的抗病分子育种是研究热点和重点,但是还处于起步阶段,目前的研究主要集中在对香蕉的抗病基因类似物分析、香蕉抗病相关分子标记开发以及香蕉抗病机理等研究方面。孟祥春等2007,分子植物育种SI:57-60利用植物NBS类抗病基因保守氨基酸序列P-Ioop和疏水氨基酸GLPL保守序列设计简并引物,从香蕉抗枯萎病4号小种材料基因组中扩增,获得了4个抗病基因类似物RGAS,并发现均与已报道的植物抗病基因有不同程度的同源性。袁克华等2009,中国农学通报2505:271-274根据R基因结构域的保守序列设计引物,以外源水杨酸诱导的香蕉为材料,在香蕉的基因组中扩增,获得了与植物抗病基因同源的序列BRGAl,并发现BRGAl在香蕉中受水杨酸调控,属诱导型表达。曾蕊等2014,华中农业大学学报332:61-64利用香蕉组培苗人工接种试验研究香蕉被枯萎病菌4号小种侵染后防御酶活性的变化规律,发现苯丙氨酸解氨酶PAL、过氧化物酶POD、多酚氧化酶PPO、超氧化物歧化酶SOD这四种酶都积极参与了香蕉苗体内的抗病反应。李赤等2010,中国农学通报2617:251-255研究抗感香蕉品种在接种香蕉枯萎病菌后防御酶系的变化,PAL酶、β-1,3-葡聚糖酶和外切几丁质酶可以作为香蕉品种抗枯萎病一个重要的生物化学标。王卓等2013,中国农学通报2934:115-121通过随机克隆测序的方法从香蕉根系cDNA文库中获得1个过氧化物酶基因,命名为MaPODl。当受到枯萎病侵染时,耐病品种中该基因的表达高于感病品种,可以作为一个新的响应枯萎病侵染的标记基因。香蕉的抗病机理是一个复杂的过程,涉及的相关基因很多。谢江辉等2008等公开了两对引物,主要应用于“威廉斯”香蕉的芽变植株的抗病性鉴定。[0006]香蕉的枯萎病抗病机理较为复杂,抗病相关的基因较多,目前能够直接有效的用于香蕉育种中分子手段还比较少,因此急需对香蕉抗病机理进行多方面研究,开发多种抗枯萎病香蕉的鉴定方法,这方面的研究对香蕉的抗病育种具有重要意义。发明内容[0007]本发明的目的之一在于提供一种鉴定香蕉枯萎病抗性的SCAR分子标记、分子标记引物、试剂盒以及鉴定香蕉枯萎病抗性的方法。[0008]本发明的目的之二在于提供一种鉴定香蕉枯萎病抗性的SCAR分子标记、分子标记引物以及试剂盒在鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选能够抗枯萎病的香蕉中的应用。[0009]为实现上述目的,本发明提供一种鉴定香蕉枯萎病抗性的SCAR分子标记,其特征在于:所述SCAR分子标记具有如SEQID:4所示的296bp核苷酸序列。[0010]具体地,所述SCAR分子标记来源于如SEQID:1所示的SRAP分子标记。[0011]具体地,所述SCAR分子标记具有296bp的特异性条带,所述特异性条带的核苷酸序列如SEQID:4所示。该SCAR分子标记扩增出的目的条带为单条带,条带稳定性好,重现性高,分析简单快速,且其核苷酸序列较短,PCR扩增所需时间更少,操作更加简单,可更快速、更高效地实现对香蕉枯萎病抗性的鉴定。[0012]本发明还提供一种用于扩增上述所述分子标记的引物。[0013]具体地,所述引物的核苷酸序列如SEQID:2和SEQID:3所示,利用该引物对可扩增获得如SEQID:4所示的核苷酸序列。[0014]本发明还提供一种鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选抗枯萎病的香蕉的试剂盒,所述试剂盒包括上述所述的引物。[0015]具体地,所述试剂盒除包含上述引物外,还包括10XPCRbuffer含Mg2+,dNTPs及TaqDNA聚合酶。[0016]更具体地,所述试剂盒包括10XPCRbuffer含Mg2+lmL,SCAllΙΟμΜ300μ1,SCA12ΙΟμΜ300μ1,dNTPs2·5ηΜ600μ1,TaqDNA5υμ1ΙΟΟμΙ以及CldH2O5mL。[0017]本发明还提供一种所述引物在制备鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选抗枯萎病的香蕉的试剂盒中的应用。[0018]以及,所述分子标记、所述引物、或所述试剂盒在鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选抗枯萎病的香蕉中的应用。[0019]具体地,所述香蕉为香牙蕉。[0020]本发明还提供一种鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选抗枯萎病的香蕉的方法,所述方法包含以下步骤:[0021]1提取香蕉叶片DNA;[0022]2以香蕉叶片DNA为模板,用所述引物进行PCR扩增反应;[0023]⑶检测扩增产物,具体表现为检测296bp特异性条带的有无。[0024]此鉴定方法只需提取香蕉叶片DNA即可对香蕉枯萎病进行鉴定,包括香蕉吸芽苗与组培苗,可实现在任何生长期对香蕉枯萎病抗性的鉴定。[0025]具体地,若检测到所述的296bp的特异性条带,则香蕉枯萎病抗性为感病,若未检测到所述的296bp的特异性条带,则香蕉枯萎病抗性为抗病。[0026]具体地,所述的鉴定香蕉枯萎病抗性的方法,所述PCR扩增反应体系包括,PCRbuffer、dNTPs、SCAR特异性引物SCAlISCAl2、DNA及TaqDNA聚合酶。[0027]较佳地,在步骤⑵中,所述PCR扩增反应为20μ1体系,10XPCRbuffer含Mg2+2μl,dNTPs2·5ηΜ2yl,SCAR特异性引物SCA11SCA12ΙΟμΜ分别lyl,DNA50ngLΙμΐ,TaqDNA聚合酶5υμ10.3μ1及灭菌的ddH2012.7μ1;所述PCR扩增反应程序为,94°C预变性5min,94°C变性30s,60°C退火30s,72°C延伸45s,循环35次,72°C延伸lOmin。[0028]具体地,所述检测扩增产物的方法为在1.2%的琼脂糖凝胶,IlOv电压电泳25分钟,在凝胶成像仪观察照相,若检测到所述的296bp的特异性条带,则香蕉枯萎病抗性为感病,若未检测到所述的296bp的特异性条带,则香蕉枯萎病抗性为抗病。[0029]本发明提供的鉴定香蕉枯萎病抗性的SCAR分子标记解决了现有技术中香蕉枯萎病传统盆栽接种鉴定、水培接种鉴定与病地种植鉴定的局限性和复杂性。本发明提供的香蕉枯萎病抗性的SCAR分子标记,只需提取香蕉叶片DNA以及一个简单的PCR实验即可对香蕉的枯萎病抗性进行鉴定,可满足在任何生长期对香蕉的枯萎病抗性进行鉴定的实际需求,鉴定结果稳定可靠,不易受外界环境的影响,为香蕉枯萎病病害的防控提供技术支持。与现有技术中已公开的其他的分子标记相比,本发明提供的SCAR分子标记扩增出的目的条带为单条带,表现为目的条带的有无,具有分析简单,扩增的稳定性好,重现性高等优点;且本发明提供的SCAR分子标记核苷酸序列短,PCR程序简单,扩增所需时间更少,操作更加简单。相比其他鉴定方法,该SCAR分子标记可以快速检测大量个体,可更快速、更高效地实现对香蕉枯萎病抗性的鉴定。香蕉枯萎病抗病基因较多,本发明提供的SCAR分子标记特异性序列,有助于对香蕉枯萎病抗病基因的研究,为香蕉抗枯萎病机理研究提供技术基础。本发明提供的SCAR分子标记,为香蕉抗病新品种选育提供分子辅助技术,进一步可用于以香蕉组培苗、香蕉田间变异株系以及物理化学诱变后代等为筛选群体的香蕉新品种系)的辅助筛选。附图说明[0030]图1为香牙蕉样品引物me9em5的PCR扩增图;[0031]图2为香牙蕉样品L3-3、巴西BX、G30序列比对结果图;[0032]图3为特异性引物SCAllSCAl2PCR最优条件扩增图;[0033]图4为特异性引物SCAllSCAl2扩大群体扩增图;[0034]图5为特异性引物SCAllSCAl2扩大群体扩增图。具体实施方式[0035]为更好地说明本发明的目的、技术方案和有益效果,下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。需说明的是,下述实施所述方法是对本发明做的进一步解释说明,不应当作为对本发明的限制。本发明的实施例中所用的材料、试剂若无特殊说明皆可从商业途径获得。[0036]实施例1香蕉叶片的DNA提取[0037]选取香蕉枯萎病抗性不同的香牙蕉基因型为AAA品种表1,分别进行DNA提取。[0038]DNA提取方法采用改良CTAB法,具体操作如下:[0039]1提取香蕉叶片中的DNA,选取没有病虫害的新抽出的嫩叶,用水冲洗干净,瞭干后取0.2g,用液氮进行研磨,研磨的过程中加入少量交联聚乙烯吡咯烷酮PVPP,将叶片快速研磨至粉末状。[0040]2在研磨好的样品中加入800μ1预热好的4XCTAB,混匀,65°C水浴30min,期间轻摇样品3次,12000rpm离心lOmin。[0041]3加入600μ1氯仿-异戊醇(24:1,混勾,12000rpm离心6min。[0042]⑷吸取上清,重复步骤3,进行第二次抽提。[0043]5吸取上清,加入等体积的异丙醇(_20°C预冷),室温静置5min,12000rpm离心IOmin0[0044]⑹弃上清,用75%预冷的乙醇漂洗2次。[0045]⑺真空抽干,加入50μ1TE缓冲液,常温溶解,-20°C冰箱保存备用。[0046]通过以上改良CTAB法提取香蕉叶片DNA,采用BioDropyLite超微量蛋白核酸分析仪检测其浓度和纯度,DNA浓度可达到80〜1501^41^0026000280=1.8〜2.0,质量较好,符合试验要求。[0047]表1香牙蕉AAA抗感病品种资源表[0048][0049][0050]注:“田间香蕉枯萎病抗性表现”为本单位在田间多年种植后田间观察的结果。[0051]实施例2香蕉枯萎病抗性SRAP标记与检测[0052]选取10个香蕉品种,分别为农科1号、南天黄、东蕉1号、BMX51、抗枯1号、G30、威廉斯、东莞中把、巴西、L3-3。采用SRAP引物me9em5,以这10个香蕉品种的DNA为模板进行PCR扩增,并对扩增产物进行检测。[0053]1香蕉枯萎病SRAP标记[0054]采用SRAP引物me9em5对10个香蕉品种进行PCR扩增,将所得到的扩增产物进行凝胶电泳检测,在凝胶成像仪中观察并照相。结果如图1所示,M:2000bpmarker:I-10号样品:农科1号、南天黄、东蕉1号、BMX51、抗枯1号、G30、威廉斯、东莞中把、巴西、L3-3。其中,G30、威廉斯、东莞中把、巴西、L3-3五个感病品种产生400bp左右的特异条带。[0055]采用的SRAP引物序列为:me95’-3’):如SEQID:5所示,[0056]em55’-3’):如SEQID:6所示。[0057]PCR扩增反应在Bio-IePCR扩增仪上进行:PCR反应体系如表2所示,PCR反应程序如表3所示,扩增反应结束后,加入4μ16Xloadingbuffer,取8〜ΐομΐ扩增产物在1.8%琼脂糖凝胶中电泳,电极缓冲液为〇.5XTBE,在凝胶成像仪观察照相。[0058]表2:PCR反应体系[0059][0060]表3:PCR反应程序[0061][0062]⑵香蕉枯萎病感病品种特异条带的回收测序[0063]将400bp左右的特异条带在紫外灯下切下,采用TiangelMidipyrificationkit试剂盒进行产物回收。将回收产物送样至赛墨飞世尔科技(中国)有限公司广州分公司进行纯化、测序。测序后得到三个品种:巴西、G30、L3-3的该片段的核苷酸序列如SEQID:1所示。[0064]3香蕉枯萎病感病品种特异条带的序列分析[0065]将回收测序获得的巴西、G30、L3-3的序列在聚类分析软件MAGE6.0中进行序列比对。结果如图2所示,L3-3、巴西BX、G30的序列一致。[0066]实施例3香蕉枯萎病抗性SCAR分子标记特异性引物设计及其鉴定方法[0067]利用引物在线设计工具NCBIprimer-BLAST,进行引物设计,共设计了8对引物(弓丨物序列见表4,利用农科1号、南天黄、东蕉1号、抗枯1号、G30、东莞中把、L1N2这7个品种进行引物筛选及条件优化。[0068]表4SCAR引物序列表[0069][0070]结果如图3所不,M:2000bpmarker:1-7号样品分别为:农科1号、南天黄、东蕉1号、抗枯1号、G30、东莞中把、L1N2。经过PCR程序及PCR体系的优化,其中引物SCAlISCAl2,扩增条带长度为296bp,从SRAP引物me9em5扩增特异条带的第5bp至第300bp。引物SCAl1SCA12扩增产物目的条带清晰,结果准确。其中,感病品种G30、东莞中把、L1N2扩增产物为296bp的特异性条带,抗病品种农科1号、南天黄、东蕉1号、抗枯1号无特异性条带,且无其他杂带,符合试验要求。[0071]?0?最优反应体系如表5所示,其中10\卩0?1311打6以含]\%2+,5〇厶111^]\〇,5〇八1210μΜ,dNTPs2.5nM,ddH20可选用上述鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选抗枯萎病的香蕉的试剂盒。PCR最优反应程序如表6所示。PCR反应结束后,PCR反应产物在1.2%的琼脂糖凝胶,IlOv电压电泳25分钟,在凝胶成像仪观察照相。[0072]本实施例中,SCAR分子标记扩增出的目的条带为单条带,目的性更强,分析简单、快捷;该SCAR分子标记为296bp的特异性条带,目的条带序列较短,在实际反应中,可根据扩增目的条带的序列长短来确定PCR反应程序中延伸时间。一般情况下TaqDNA聚合酶Imin扩增的条带长度是一定的,扩增目的条带的长度越短,PCR反应程序中所需的延伸时间就越短。从表6可以看出,在本实施例中,PCR反应程序的延伸时间是45s,该延伸时间较短,可降低PCR反应过程中出现错配、扩增不完整等的几率,提高PCR扩增反应的成功率。相比其他,该SCAR分子标记稳定性更高,可更快速、更高效地实现对香蕉枯萎病抗性的鉴定。[0073]表5:PCR最优反应体系[0074][0075]表6:PCR最优反应程序[0078]实施例4香蕉枯萎病抗性SCAR分子标记的应用[0079]采用选定的SCAR引物SCA11SCA12,采用实施例3中的PCR扩增程序与扩增体系,对香蕉群体枯萎病抗性进行鉴定。供试的香牙蕉品种:农科1号、粵科1号、南天黄、南天青、龙州中把、NK4、齐尾、G30、北大矮、红河矮、浦北矮蕉、威廉斯、墨西哥、东莞中把、河口高把、荷兰香蕉、BXM51、东蕉1号、G6-2、抗枯1号、那龙中把、漳选8-1、定安高把、索马里、巴西、WS2、L1N2、G20_5、那坡高把、L3-3等30个品种(品种对香蕉枯萎病的抗性见表1。鉴定结果如图4、图5所示:[0080]图4:M:2000bpmarker:1-16号样品分别为:农科1号、粵科1号、南天黄、南天青、龙州中把、NK4、齐尾、G30、北大矮、红河矮、浦北矮蕉、威廉斯、墨西哥、东莞中把、河口高把、荷苎香萑.[0081]图5:M:2000bp11^迚6〇1-14号样品分别为:8乂]\151、东蕉1号、66-2、抗枯1号、那龙中把、漳选8-1、定安高把、索马里、巴西、胃32、1^謂2、620-5、那坡高把、1^3-3。[0082]从图4、图5看检测结果:农科1号、粵科1号、南天黄、南天青、BXM51、东蕉1号、G6-2、抗枯1号等8个品种未有296bp的目标条带的扩增,为抗病;龙州中把、NK4、齐尾、G30、北大矮、红河矮、浦北矮蕉、威廉斯、墨西哥、东莞中把、河口高把、荷兰香蕉、那龙中把、漳选8-1、定安高把、索马里、巴西、152丄1呢、620-5、那坡高把丄3-3等22个品种有296?的目标条带的扩增,为感病。该结果与品种田间种植的香蕉枯萎病抗性是一致的,因此,该香蕉枯萎病抗性SCAR分子标记具有一定的应用价值。[0083]最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

权利要求:1.一种鉴定香蕉枯萎病抗性的SCAR分子标记,其特征在于:所述SCAR分子标记具有如SEQID:4所示的296bp的核苷酸序列。2.如权利要求1所述的鉴定香蕉枯萎病抗性的SCAR分子标记,其特征在于:所述SCAR分子标记来源于如SEQID:1所示的SRAP分子标记。3.—种用于扩增如权利要求1所述SCAR分子标记的引物。4.如权利要求3所述的引物,其特征在于:所述引物的核苷酸序列如SEQID:2和SEQID:3所示。5.—种鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选抗枯萎病的香蕉的试剂盒,其特征在于:所述试剂盒包括如权利要求3〜4任一项所述的引物。6.如权利要求3〜4任一项所述引物在制备鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选抗枯萎病的香蕉的试剂盒中的应用。7.如权利要求1〜2任一项所述分子标记、如权利要求3〜4任一项所述引物、或如权利要求5所述试剂盒在鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选抗枯萎病的香蕉中的应用。8.如权利要求6或7所述的应用,其特征在于:所述香蕉为香牙蕉。9.一种鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选抗枯萎病的香蕉的方法,其特征在于,所述方法包含以下步骤:1提取香蕉叶片DNA;⑵以香蕉叶片DNA为模板,用如权利要求3〜4任一项所述引物进行PCR扩增反应;⑶检测扩增产物,具体表现为检测296bp特异性条带的有无。10.如权利要求9所述的鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选抗枯萎病的香蕉的方法,其特征在于:所述的PCR扩增反应体系为:20μ1的反应体系含有10X缓冲液2μ1,dNTPs2.5ηΜ2μ1,SCAR特异性引物SCA11SCA12ΙΟμΜ分别Ιμΐ,DNA50ngLΙμΐ及TaqDNA5υμ10·3μ1聚合酶,灭菌的11!12012.7以1;所述的?0財广增反应程序为:94°:预变性51^11;94°:变性308,601€退火30s,72°C延伸45s,循环35次;72°C延伸lOmin。11.如权利要求9所述的鉴定香蕉枯萎病抗性或筛选抗枯萎病的香蕉的方法,其特征在于:所检测扩增产物的方法为采用1.2%的琼脂糖凝胶,IlOv电压电泳25分钟,在凝胶成像仪观察,若检测到所述的296bp特异性条带,则香蕉枯萎病抗性为感病,若未检测到所述的296bp特异性条带,即香蕉枯萎病抗性为抗病。

百度查询: 东莞市香蕉蔬菜研究所 香蕉枯萎病抗性分子标记及其应用

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