【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于植物分子育種，具體涉及一種與楊樹氣孔形態和抗旱性相關的基因和分子標記、引物組、試劑盒及其應用。
技術介紹
1、在過去的十年中，全基因組關聯分析(gwas)已經成功地鑒定了數千種與逆境反應/適應調控相關的遺傳變異，如耐寒、干旱、耐鹽和耐熱性，極大地促進了人們對常見變異-非生物逆境耐受性性狀關聯的理解。然而，植物對生物脅迫反應的分子機制是一個復雜的網絡調控過程，迄今為止發現的遺傳變異通常只能解釋給定性狀估計遺傳力的一小部分或中等部分。具有強烈風險傾向的等位基因可能通過純化選擇保持在低頻率，因此在以前的gwas中被忽略。這些低頻率/稀有的遺傳變異被認為是數量性狀“缺失遺傳力”的原因之一(rare?and?low-frequency?coding?variants?alter?human?adult?height.nature542,186-190(2017))。
2、與經過反復人工選擇的作物相比，天然林樹種進化速率低，遺傳變異豐富，是稀有變異關聯研究的理想候選者。因此，鑒定森林樹種自然種群中的稀有變異有助于了解缺失的遺傳力，并更好地量化適應性狀的遺傳結構。先前的研究已經通過全外顯子組測序(wes)揭示了p.deltoides中生物能源性狀的推定調節因子，顯示了稀有多態性在生物能源專用植物原料開發中的重要性(genome-wide?association?study?reveals?putativeregulators?of?bioenergy?traits?in?populus?deltoides.new?p
3、迄今為止，大多數稀有變異關聯研究都是通過單一值將一個區域內的稀有變異分解或匯總，如負擔和方差成分(如skat)檢驗(rare-variant?studies?to?complementgenome-wide?association?studies.annu.rev.genom.hum.genet.19,97-112(2018)；sequence?kernel?association?tests?for?the?combined?effect?of?rare?and?commonvariants.the?american?journal?of?human?genetics?92,841-853(2013))。他們主要關注通過提高稀有變異效應和降低常見變異效應來測試稀有變異的影響，解決了檢測和估計稀有和低頻變異對表型貢獻的有限統計能力。隨著高通量基因表達譜技術的應用，表達數量性狀位點(expression?quantitative?trait?locus,eqtl)定位技術已成為研究表達變異的遺傳結構和提供遺傳變異與表型多樣性之間的分子聯系的有力手段(geneticeffects?on?gene?expression?across?human?tissues.nature?550,204-213(2017)；leveraging?molecular?quantitative?trait?loci?to?understand?the?geneticarchitecture?of?diseases?and?complex?traits.nat?genet?50,1041-1047(2018))。通過建立骨干親本雜交群體，可以實現遺傳位點的分離，放大稀有等位基因的頻率，實現對其分離規律和遺傳效應的分析。因此，將雜交群體的eqtn結合到稀有變異關聯研究中，可能有助于評估影響多基因性狀遺傳景觀的稀有和低頻編碼變異。
4、毛白楊是中國特有的鄉土樹種，分布廣泛，在林業生產和生態環境建設中占有重要地位，是北方地區森林培育的先鋒樹種。氣孔作為協調葉片光合效率和水分利用效率的重要器官，與植物在水分脅迫下的抗旱性和環境適應機制密切相關(stomata?conductanceas?a?goalkeeper?for?increased?photosynthetic?efficiency.current?opinion?inplant?biology?70,102310(2022))。開發提高楊樹抗旱性氣孔基因標記的定向分子輔助育種技術可以為抗旱性科學研究提供良好的材料，提高楊樹優異種質資源選育效率。
技術實現思路
1、為解決上述問題，本專利技術旨在提供一種與楊樹氣孔形態和抗旱性相關的候選基因和分子標記，可直接應用于楊樹的分子標記輔助育種。此外，還提供了用于擴增所述分子標記的引物對、分子標記的應用、楊樹遺傳改良方法，能夠在分子水平上對楊樹的氣孔形態做出精準評價，以此為基礎，精準、高效地篩選出具有顯著抗旱性的樹種，有效縮短楊樹育種周期，從而完成了本專利技術。
2、具體來說，本專利技術的目的在于提供以下方面：
3、第一方面的目的在于提供一種新的與楊樹氣孔形態和抗旱性相關的基因ptorsz21，其基因序列為seq?id?no.0。
4、第二方面的目的在于提供所述楊樹氣孔形態和抗旱性相關的基因編碼得到的蛋白。
5、第三方面的目的在于提供一種與楊樹氣孔形態和抗旱性相關的分子標記組合，其中，所述分子標記組合由snp1、snp2和snp3組合而成。所述分子標記snp1位于楊樹基因組ptorsz21基因上游第1118位堿基，具有tt、cc、tc三種基因型；所述分子標記snp2位于楊樹基因組ptorsz21基因上游第1120位堿基，具有gg、tt、gt三種基因型；所述分子標記snp3其位于楊樹基因組ptorsz21基因上游第1163位堿基，具有tt、cc、tc三種基因型。
6、第四方面的目的在于提供用于擴增所述基因ptorsz21和分子標記組合的引物組合，擴增所述基因ptorsz21的引物為p1和p2，其核苷酸序列分別如seq?id?no.1和seq?idno.2所示。擴增所述分子標記組合的引物為p3和p4，其核苷酸序列分別如seq?id?no.3和seq?id?no.4所示。基于該引物組提供了含有所述引物組合的檢測試劑或試劑盒。
7、第五方面的目的在于提供所述基因ptorsz21和snp分子標記組合的獲得方法，所述方法包括以下步驟：
8、步驟1.選擇毛白楊群體，進行表型性狀測定；
9、步驟2.對毛白楊群體進行基因組dna提取；
10、步驟3.獲得與毛白楊氣孔形態和抗旱性相關的基因和snp分子標記。
11、第六方面的目的在于提供一種楊樹遺傳改良方法，優選地，所述方法包括繼代選育所述分子標記組合的tt-gg-tt基因型組合的個體，淘汰該標記組合的所有其他基因型組合個體的步驟。
12、所述楊樹遺傳改良方法包括以下步驟：
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【技術保護點】
1.一種與楊樹氣孔形態和抗旱性相關的基因PtoRSZ21，其基因序列為SEQ?ID?NO.0。
2.一種根據權利要求1所述的與楊樹氣孔形態和抗旱性相關的基因PtoRSZ21編碼得到的蛋白，具有如SEQ?ID?NO.5所示氨基酸序列。
3.一種與楊樹氣孔形態和抗旱性相關的分子標記組合，其特征在于，所述分子標記組合由SNP1、SNP2和SNP3組合而成，
4.一種用于擴增根據權利要求1所述的基因PtoRSZ21的引物組合，其特征在于，擴增所述基因PtoRSZ21的引物為P1和P2，其核苷酸序列分別如SEQ?ID?NO.1和SEQ?ID?NO.2所示。
5.一種用于擴增根據權利要求3所述的分子標記組合的引物組合，其特征在于，擴增所述分子標記組合的引物為P3和P4，其核苷酸序列分別如SEQ?ID?NO.3和SEQ?ID?NO.4所示。
6.一種根據權利要求1所述的基因PtoRSZ21和根據權利要求3所述的SNP分子標記組合的獲得方法，所述方法包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟1中，
...【技術特征摘要】
1.一種與楊樹氣孔形態和抗旱性相關的基因ptorsz21，其基因序列為seq?id?no.0。
2.一種根據權利要求1所述的與楊樹氣孔形態和抗旱性相關的基因ptorsz21編碼得到的蛋白，具有如seq?id?no.5所示氨基酸序列。
3.一種與楊樹氣孔形態和抗旱性相關的分子標記組合，其特征在于，所述分子標記組合由snp1、snp2和snp3組合而成，
4.一種用于擴增根據權利要求1所述的基因ptorsz21的引物組合，其特征在于，擴增所述基因ptorsz21的引物為p1和p2，其核苷酸序列分別如seq?id?no.1和seq?id?no.2所示。
5.一種用于擴增根據權利要求3所述的分子標記組合的引物組...
【專利技術屬性】
技術研發人員：杜慶章，黃瑞，李連政，金卓穎，張東海，權明洋，張德強，
申請(專利權)人：北京林業大學，
類型：發明
國別省市：
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