育成品種的DNA身份鑒定是植物新品種保護(hù)、審定的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是種業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的有力工具。目前,水稻品種的分子鑒定主要以簡(jiǎn)單序列重復(fù)(SSR)標(biāo)記為主,然而SSR標(biāo)記分布不均勻,且成本相對(duì)較高,實(shí)驗(yàn)耗時(shí),精準(zhǔn)性不足。雖然近年來(lái)也開發(fā)了基于單核苷酸多態(tài)性(SNP)的基因芯片和簡(jiǎn)化基因組測(cè)序(GBS)等鑒定手段,但由于檢測(cè)成本過(guò)高、分析流程復(fù)雜等缺點(diǎn),在一定程度上限制了其推廣應(yīng)用。競(jìng)爭(zhēng)性等位基因特異性PCR (Kompetitive Allele-Specific PCR, KASP)是一類新型SNP基因分型標(biāo)記,因其超高的靈活性、準(zhǔn)確性和性價(jià)比迅速搶占市場(chǎng)。因此,開發(fā)一套代表性的KASP標(biāo)記,用最低的成本最大程度解決水稻品種鑒定的問題,對(duì)于保護(hù)種質(zhì)資源以及種業(yè)源頭創(chuàng)新、打贏種業(yè)“翻身仗”具有積極的意義。
近日,資源所水稻種質(zhì)資源團(tuán)隊(duì)和植物品種保護(hù)與鑒定團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在農(nóng)林科學(xué)一區(qū)期刊Rice上在線發(fā)表了題為“Selection and validation of 48 KASP markers for variety identification and breeding guidance in conventional and hybrid rice (Oryza sativa L.)”的研究論文。該研究利用包含水稻不同亞群的群體鑒定到331個(gè)有效的KASP標(biāo)記;進(jìn)一步利用檢測(cè)率、最小等位頻率等條件,篩選到48個(gè)染色體分布均勻、多態(tài)性高的KASP標(biāo)記。通過(guò)對(duì)群體進(jìn)行進(jìn)化樹,亞群以及PCA分析,發(fā)現(xiàn)篩選的48個(gè)KASP標(biāo)記可以有效替代331個(gè)標(biāo)記。為了驗(yàn)證篩選的48個(gè)KASP標(biāo)記對(duì)于水稻品種鑒定和育種指導(dǎo)的作用,利用518個(gè)測(cè)試品種(193個(gè)雜交稻品種和325個(gè)常規(guī)稻品種)對(duì)品種特性進(jìn)行分析。通過(guò)分析,發(fā)現(xiàn)該套標(biāo)記可有效區(qū)分品種秈、粳性。結(jié)合品種來(lái)源,可以有效區(qū)分90%的常規(guī)粳稻品種,在此基礎(chǔ)上增加少數(shù)標(biāo)記,可進(jìn)一步提高常規(guī)粳稻的區(qū)分率;而對(duì)于常規(guī)秈稻和雜交稻品種,該套標(biāo)記的區(qū)分率均達(dá)到了100%。在常規(guī)稻中,發(fā)現(xiàn)10號(hào)染色體中的標(biāo)記在秈、粳中多態(tài)性最高。而在雜交稻中,3, 6和11號(hào)染色體上具有更高的雜合度,這為秈粳雜種優(yōu)勢(shì)利用育種提供了分子標(biāo)記選擇的基礎(chǔ)。同時(shí),發(fā)現(xiàn)3個(gè)在雜交粳稻中具有更高雜合度的標(biāo)記在常規(guī)稻中具有明顯的秈粳分化,推測(cè)這3個(gè)標(biāo)記對(duì)雜交粳稻雜種優(yōu)勢(shì)的形成具有重要作用,可作為育種重要選擇依據(jù)。
江蘇省農(nóng)科院資源所水稻種質(zhì)資源創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)唐偉杰助理研究員為論文第一作者,張?jiān)戚x副研究員、方先文研究員和植物品種保護(hù)與鑒定團(tuán)隊(duì)李華勇副研究員為通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金和江蘇省農(nóng)業(yè)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接:https://doi.org/10.1186/s12284-022-00594-0