[發(fā)明專利]一種通過基因組編輯創(chuàng)制番茄雄性不育系的方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710514085.9
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN109207505B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李常保;杜敏敏;李傳友;鄧磊;周明;溫常龍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市農(nóng)林科學(xué)院;中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/29
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

本發(fā)明公開了一種利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)快速創(chuàng)制番茄雄性不育系的方法及其應(yīng)用。本發(fā)明利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)對番茄Solyc03g053130基因進行編輯，進而通過自交獲得純合且不含CAS9轉(zhuǎn)基因的雄性不育突變體。本發(fā)明還公開了一種輔助鑒定雄性不育株的方法，該方法是檢測番茄基因組中Solyc03g053130基因中SNP1606的基因型，若待測番茄基因組SNP1606的基因型為T/T純合，則待測番茄為或候選為雄性不育株。本發(fā)明創(chuàng)制番茄雄性不育系和檢測雄性不育株的方法，可應(yīng)用于其他番茄品系，具有極大的育種應(yīng)用前景和經(jīng)濟價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過基因組編輯創(chuàng)制番茄雄性不育系的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

番茄(Solanum lycopersicum)，屬茄科番茄屬，是一種世界范圍廣泛種植的重要蔬菜作物，也是人們?nèi)粘Ｉ钪邢矏鄣囊环N水果替代品，在我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中占有重要地位。番茄作為一種嚴格的自花授粉作物，其雜種優(yōu)勢明顯，雜種整齊度高、抗逆性強，因此在生產(chǎn)上主要以雜交種為主。目前番茄的雜交制種主要以人工去雄授粉的方式進行，這種方式勞動力成本較高，且易發(fā)生種子不純等種子安全問題。在制種時引入雄性不育系可以優(yōu)化制種程序，降低勞動力成本，提高雜種種子純度以及避免親本流失。因此番茄雄性不育系的選育意義重大。

雄性不育(Male sterility)指有性繁殖過程中，由于生理或遺傳上的原因造成植物的雌性器官正常，雄性器官不正常，不能產(chǎn)生花粉或花粉敗育而不能授粉的現(xiàn)象。雄性不育主要分為細胞質(zhì)不育和和細胞核不育兩種類型(王超等，2013；楊莉芳等，2013；馬西青等，2013)。早在上世紀30年代開始，人們就開始了番茄雄性不育的相關(guān)研究。迄今為止，全世界范圍內(nèi)共報道了60余份番茄雄性不育材料，均屬于細胞核基因控制的“核不育類型”(Susan et al.,1997；陳玉輝等，2004；邢虎成等，2004)。這其中包括至少3份功能不育類型(花藥不開裂或柱頭外露)，6份結(jié)構(gòu)不育類型(雄蕊退化或無雄蕊)和40余份花粉敗育類型(花粉發(fā)育缺陷)。人們在自然資源中沒有發(fā)現(xiàn)細胞質(zhì)不育類型的番茄雄性不育材料，但通過用遠緣雜交或基因工程等手段獲得了一些細胞質(zhì)雄性不育類型。自然資源中現(xiàn)有的各類番茄雄性不育材料各有優(yōu)缺點,限制了在雜交制種中的應(yīng)用。(1)柱頭外露類型雖自花傳粉有困難,但在群體種植情況下,容易發(fā)生鄰株、鄰花之間的傳粉，從不育系應(yīng)用與制種生產(chǎn)的角度分析，這種不育類型不能避免自交的可能性，容易發(fā)生種子事故；并且此類型的不育性易受環(huán)境影響，導(dǎo)致不育性穩(wěn)定性差。(2)花藥不開裂類型基本上可避免自交的可能性，但因花柱短于雄蕊花藥筒,不能夠直接進行授粉，仍需要進行去雄，操作復(fù)雜，而且部分組合表現(xiàn)為配合力低、熟期較晚等缺點，此類不育系僅在保加利亞、捷克等東歐國家有應(yīng)用。(3)無雄蕊或雄蕊退化類型也可完全避免自交，但這類材料的結(jié)實率較低，果實內(nèi)種子含量少，農(nóng)藝性狀一般較差,很難應(yīng)用(Susan et al.,1997；陳玉輝等，2004；邢虎成等，2004)。(4)人們在自然資源中發(fā)現(xiàn)的40余份花粉敗育類型在番茄雜交制種中具有較大的應(yīng)用潛力，這類材料一般受一對隱性核基因控制，需要緊密連鎖的分子標記輔助不育性狀的鑒定和轉(zhuǎn)育。由于目前絕大多數(shù)不育基因尚未克隆，這類不育材料在雜交制種中的應(yīng)用受到很大限制。