[發(fā)明專利]一種誘導(dǎo)產(chǎn)生玉米母本單倍體的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810023202.6
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108192912B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳紹江;劉晨旭;鐘裕;陳琛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N9/22;A01H1/06;A01H1/02;A01H6/46
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢;白艷

本發(fā)明公開了一種誘導(dǎo)產(chǎn)生玉米母本單倍體的方法。本發(fā)明提供一種生產(chǎn)植物母本單倍體的方法，包括如下步驟：沉默或抑制目的植物基因組中ZmPLA基因的表達(dá)或敲除PLA基因，得到轉(zhuǎn)基因植株或其后代；在自交或作為父本與其他材料雜交的過程中即可得到玉米母本單倍體。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)證明，ZmPLA的突變能夠?qū)е掠衩啄副締伪扼w的產(chǎn)生，對于揭示玉米母本單倍體產(chǎn)生的遺傳學(xué)和生物學(xué)機(jī)理奠定了重要的基礎(chǔ)。同時(shí)，利用本實(shí)驗(yàn)或本方法所獲得的突變單株，具有玉米母本的單倍體誘導(dǎo)能力，對于選育新型的誘導(dǎo)系，進(jìn)一步提高誘導(dǎo)率，以及提高玉米單倍體育種效率方面具有重要的意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種誘導(dǎo)產(chǎn)生玉米母本單倍體的方法。

背景技術(shù)

玉米是世界上第一大作物，具有食用、飼用和工業(yè)加工等多方面用途。玉米的增產(chǎn)對于供應(yīng)當(dāng)前食用、飼用和工業(yè)加工需求具有十分重要的意義。在當(dāng)前耕地面積逐漸減少的情況下，培育高產(chǎn)、多抗和廣適的玉米雜交種是關(guān)鍵。玉米雜交種的育成依賴于優(yōu)良自交系的選育。傳統(tǒng)選育自交系的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，常常需通過7代以上方能育成一個(gè)穩(wěn)定的自交系。近年來，單倍體育種技術(shù)具有育種周期短、效率高、易于結(jié)合分子標(biāo)記輔助育種方法等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為選育玉米自交系的主要技術(shù)。目前，玉米中單倍體主要來源于玉米孤雌生殖誘導(dǎo)系的誘導(dǎo)，即Stock6或其衍生的誘導(dǎo)系作為父本，與其他材料雜交后產(chǎn)生的。由于大多數(shù)誘導(dǎo)系導(dǎo)入了R1-nj標(biāo)記，因而可以使用胚和胚乳顏色標(biāo)記進(jìn)行玉米單倍體的鑒別。因而大大提高了玉米單倍體育種的效率。

由于誘導(dǎo)系通過生產(chǎn)孤雌生殖而產(chǎn)生母本單倍體的方法具有廣泛的應(yīng)用前景和價(jià)值，因此，全球多家科研單位對于Stock6及其衍生系誘導(dǎo)產(chǎn)生母本單倍體的遺傳基礎(chǔ)和生物學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行了大量的研究。結(jié)果表明，玉米孤雌生殖誘導(dǎo)能夠產(chǎn)生玉米母本單倍體這一性狀是可遺傳的，并受到多個(gè)遺傳位點(diǎn)的控制。(1999)等檢測到2個(gè)控制誘導(dǎo)率性狀的遺傳位點(diǎn)，分別位于1號染色體和2號染色體。能夠解釋約17％的表型變異。Barrant等(2008)也檢測到位于1號染色體的遺傳位點(diǎn)，驗(yàn)證了前人研究的結(jié)果。Prigge等(2012)利用多個(gè)群體進(jìn)行全基因組掃描，共發(fā)現(xiàn)8個(gè)控制誘導(dǎo)率的遺傳位點(diǎn)，其中包括位于1號染色體1.04bin的主效遺傳位點(diǎn)，并命名為qhir1。因此，位于qhir1是多個(gè)控制單倍體誘導(dǎo)率相關(guān)QTL中的效應(yīng)最大、功能最為重要的QTL。董昕等(2014)對qhir1進(jìn)行了精細(xì)定位，并成功將定位區(qū)間縮小至243Kb的范圍。研究qhir1的候選基因?qū)τ谛滦驼T導(dǎo)系的選育及孤雌生殖誘導(dǎo)系誘導(dǎo)產(chǎn)生母本單倍體的遺傳學(xué)及生物學(xué)機(jī)理尤為重要，鑒于目前育種行業(yè)中單倍體育種技術(shù)利用的廣泛性，該發(fā)明具有十分廣泛的應(yīng)用空間和市場前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)植物母本單倍體的方法。

本發(fā)明提供的方法，包括如下步驟：

1)沉默或抑制目的植物基因組中ZmPLA基因的表達(dá)或活性或敲除ZmPLA基因，得到轉(zhuǎn)基因植株；

2)將所述轉(zhuǎn)基因植株或其后代進(jìn)行自交或者作為父本與其他材料雜交，得到自交后代或雜交后代，即為植物母本單倍體。

上述方法中，所述沉默或抑制目的植物基因組中ZmPLA基因的表達(dá)或活性或敲除ZmPLA基因，為突變目的植物基因組中ZmPLA基因使目的植物基因組中ZmPLA基因表達(dá)量降低或使目的植物基因組中ZmPLA基因發(fā)生缺失突變或發(fā)生插入突變。

上述方法中，所述使目的植物基因組中ZmPLA基因發(fā)生缺失或插入突變?yōu)樗鍪鼓康闹参锘蚪M中PLA基因第一外顯子和/或第二外顯子和/或第三外顯子和/或第四外顯子發(fā)生缺失和/或插入突變和/或能夠?qū)е禄蚬δ軉适У腟NP突變。

上述方法中，所述使目的植物基因組中ZmPLA基因發(fā)生缺失或插入突變的方式為CRISPER/Cas9和/或TELLEN技術(shù)和/或T-DNA插入和/或EMS誘變。