[發明專利]獲得喪失遺傳干涉的水稻突變體的方法及其應用

有效

• 申請號: 201810355193.0
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108728479B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 王克劍;華宇峰;劉慶;王春
• 申請（專利權）人: 中國水稻研究所
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;金田蘊

本發明公開了一種獲得喪失遺傳干涉的水稻突變體的方法及其應用。其中，該方法包括以下步驟：采用基因工程手段使ZEP1蛋白的前350個氨基酸不表達或者蛋白活性/功能喪失。應用本發明的技術方案，改造水稻ZEP1基因，改造后的植株雄性不育，雌性可育，改造后的水稻植株可用于雜交育種，由于經過改造的水稻細胞核不育，當其用于育種時，不需要配套的保持系，又因為改造之后的水稻的遺傳干涉喪失，也可以用作育種的中間材料，加快染色體片段的交換，提高育種效率。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，具體而言，涉及一種獲得喪失遺傳干涉的水稻突變體的方法及其應用。

背景技術

1916年，Muller在研究果蠅的遺傳規律時發現染色體上一次交換降低了鄰近區間再次發生交換的概率，這種現象被他命名為遺傳干涉。經過百余年的研究發現，除了極少數生物如裂殖酵母、蘭綠藻以外，遺傳干涉現象普遍存在于真核生物中。由于遺傳干涉的存在，染色體上發生雙交換的物理距離通常較大，同一條染色體上的基因偏向于連鎖遺傳，染色體的遺傳物質的交流也因此而受到嚴格的控制，出現新的基因組合個體的頻率低。如果能找到一種遺傳干涉喪失的突變體，那么就會增加親本間的遺傳物質的交流機會。如果將這種材料用于育種，就會提高育種效率，縮短育種周期，節省人力成本。

Wang等從Tos17突變體庫中篩選到4個ZEP1基因突變體，其中兩個突變體的突變位點位于第8外顯子的末尾，位置均在CDS序列的1150bp(對應于第384個氨基酸)之后，另兩個突變體的突變位點分別位于第12外顯子和12內含子上，按照突變位置的先后順序分別命名為zep1-1，zep1-2，zep1-3，zep1-4。對zep1-1的研究發現，其育性降低到野生型的32％左右，其重組頻率提高。對zep1-3的研究發現，其育性大約為野生型的48％左右，其遺傳重組頻率提高，遺傳干涉強度降低到野生型的20-30％之間。

目前作物育種大多數通過雜交育種(種內雜交或者種間雜交)進行，需要經過多代雜交或者回交使遺傳物質進行充分的交流，才能篩選到符合預期的目的植株。遺傳物質的交換是作物遺傳育種的基礎，由于遺傳干涉的存在，限制了遺傳物質的交換，因此阻礙了育種前進的步伐，但是到目前為止也沒有利用遺傳干涉喪失的突變體材料來提高育種效率的先例。

水稻三系雜交育種的不育系通常是細胞質雄性不育，屬于核質互作型，需要配套的保持系和恢復系，不育系的繁種和雜交種的制備過程是分開的，操作復雜，耗費人力大。如果用細胞核不育的材料作為不育系，將不需要配套的保持系，因此會簡化育種的過程。

發明內容

本發明旨在提供一種獲得喪失遺傳干涉的水稻突變體的方法及其應用，以解決現有技術中水稻雜交育種操作復雜的技術問題以及加快水稻染色體片段的代換。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種獲得喪失遺傳干涉的水稻突變體的方法。該方法包括以下步驟：采用基因工程手段使ZEP1蛋白的前350個氨基酸不表達或者蛋白活性/功能喪失。

進一步地，采用CRISPR-Cas9、ZFN、TALEN或CRISPR-cpf1基因編輯工具使ZEP1蛋白的前350個氨基酸不表達或者蛋白活性/功能喪失。

進一步地，采用移碼突變手段使ZEP1蛋白的前350個氨基酸不表達或者蛋白活性/功能喪失。

進一步地，采用CRISPR-Cas9對水稻的聯會復合體基因ZEP1進行基因編輯，編輯位點位于ATG起始密碼子下游第37bp處。

進一步地，采用RNA干擾ZEP1蛋白的表達。

根據本發明的另一方面，提供了一種上述任一種方法獲得的喪失遺傳干涉的水稻突變體在雜交育種中的應用。

進一步地，喪失遺傳干涉的水稻突變體為細胞核不育，用于育種時，不需要配套的保持系。