本研究介绍了一种新型引物，专门用于检测水稻OsSTP14基因中的特异性InDel标记，该技术属于植物分子生物学领域。该引物包括正向引物OsSTP14-F和反向引物OsSTP14-R，能够准确识别水稻OsSTP14基因中的插入或缺失变异。本技术的应用有助于水稻遗传研究和分子辅助育种，通过快速、准确地检测InDel变异，为水稻品种改良提供分子标记支持。
背景技术
糖类是生物体重要的碳和能量来源，也是重要的信号分子，主要包括单糖、二糖和多糖。其中，单糖是活细胞主要的能量来源和新陈代谢的中间产物，植物可以通过光合作用产生单糖，再在单糖转运蛋白(Monosaccharide transporters,MSTs)的协助下，被转运到“库”器官中吸收利用(Doidy et al.,2012)。
植物中介导各种单糖膜跨转运的蛋白统称为单糖转运蛋白(MSTs)，其中己糖转运蛋白(Sugar transporterproteins,STPs)是单糖转运蛋白家族的主要成员，它具备广谱的底物糖吸收特性，对葡萄糖、果糖、戊糖、核糖和半乳糖等己糖都有转运功能(Julius etal.,2017；Johnson andThomas,2007)。
目前，水稻中共鉴定出28个STPs基因，OsSTP1-OsSTP28(Geiger,2020)。已报道的OsSTPs基因在水稻的各个库器官中特异表达，主要通过调控水稻库器官糖分吸收利用的速率和效率，影响糖类在水稻花器官、种子、根部等异养器官中的分配(Toyofuku et al.,2000；Li et al.,2024；Ngampanya et al.,2003)。其中，OsSTP14作为OsSTPs基因家族的重要成员，主要在灌浆期(乳熟期)的穗部高度表达，对籽粒发育过程中单糖的跨膜运输有调控作用，是水稻籽粒饱满程度和结实率的重要决定因子(Kong et al.,2019)。因此，OsSTP14基因与水稻的结实率密切相关。同时OsSTP14及其直系同源基因也是植物在抗寒、抗旱等多种抗性育种中的重要候选基因(Deng et al.,2019)。
近年来，随着人口增长、土地退化，粮食安全保障问题日益凸显，水稻高产育种仍是现代农业发展的必然趋势。目前对水稻粒重、有效穗数等产量性状的调控基因及机理的研究已经比较深入。然而，结实率作为产量的重要构成要素，由于其复杂的调控网络，关于它的研究还亟待推进。在水稻传统育种中，对于结实率高低的调查选育只能通过考种统计，且只能在水稻成熟期才能进行，导致育种时间、人工成本较高。然而，通过发掘和开发与水稻结实率相关的分子标记，可在水稻生长的任一时期和部位进行分子标记筛选，大幅度提升了高结实率水稻品种选育的效率，也为发掘和克隆更多结实率相关基因并解析其遗传机制提供理论依据，对水稻高产育种具有重要的意义。
本发明基于对OsSTP14基因的研究中发现OsSTP14基因的第二内含子区域，存在一个287bp的InDel序列，并发现含有287bp片段的水稻材料的OsSTP14基因在穗部(乳熟期)相对表达量较高，穗部葡萄糖含量较高，结实率也相对较高；相反，缺失287bp片段的水稻材料的OsSTP14基因在穗部(乳熟期)相对表达量较低，其穗部的葡萄糖含量和结实率也相对较低。因此，通过NCBI(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)水稻基因组数据库，查找OsSTP14基因序列，用软件Primer 5.0设计能扩增该InDel序列片段的特异性引物OsSTP14-iF和OsSTP14-iR。然后利用PCR技术对该InDel标记扩增，就可准确快速鉴别水稻材料的结实率高低。
参考文献
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Doidy J,Grace E,Kühn C,et al.Sugar transporters in plants and intheir interactions with fungi[J].Trends Plant Sci,2012,17(7):413-422.
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Li M,Li H,Zhu Q,et al.Knockout ofthe sugar transporter OsSTP15enhances grain yield by improving tiller number due to increased sugarcontent in the shoot base ofrice(Oryza sativa L.)[J].New Phytol,2024,241(3):1250-1265.
Toyofuku K,Kasahara M,Yamaguchi J.Characterization and expression ofmonosaccharide transporters(OsMSTs)in rice[J].Plant Cell Physiol,2000,41(8):940-947.
实现思路