[發(fā)明專利]一種通過基因組編輯提高水稻抗病性的方法及其使用的sgRNA

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010098739.6
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111154764B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏蘭琴;田金福;郝澤蕓;寧約瑟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46;A01H1/02
• 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: 閆書寧

本發(fā)明公開了一種通過基因組編輯提高水稻抗病性的方法及其使用的sgRNA。本發(fā)明提供了一種通過基因編輯技術(shù)提高水稻抗病性的方法，為降低水稻中OsVQ25蛋白活性和/或表達(dá)量。“降低水稻中OsVQ25蛋白活性和/或表達(dá)量”具體可通過對OsVQ25基因進(jìn)行基因編輯實現(xiàn)。本發(fā)明的發(fā)明人利用CRISPR/Cas9技術(shù)，定點編輯OsVQ25基因，通過造成移碼突變，敲除了水稻OsVQ25基因，獲得了稻瘟病和白葉枯病抗性明顯提高的水稻新種質(zhì)。本發(fā)明對于水稻育種具有重大的應(yīng)用推廣價值。

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提高水稻抗病性的方法及其使用的sgRNA，尤其涉及一種通過基因組編輯提高水稻稻瘟病和/或白葉枯病抗性的方法及其使用的sgRNA。

背景技術(shù)

水稻(Oryza sativa L.)是一種二倍體單子葉植物，是世界上最重要的糧食作物之一。水稻稻瘟病和白葉枯病是全球范圍內(nèi)嚴(yán)重影響稻米品質(zhì)及產(chǎn)量的主要病害，給糧食生產(chǎn)帶來重大損失，嚴(yán)重威脅世界糧食安全。

稻瘟病由絲狀子囊真菌稻瘟病菌(Magnaportheoryzae)引起，常常發(fā)生在各個稻區(qū)，具有流行速度極快等特點，是世界各稻區(qū)最嚴(yán)重和最具危害性的水稻病害之一，嚴(yán)重影響水稻的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和抗病適應(yīng)性。在稻瘟病流行發(fā)病年份，重病區(qū)稻瘟病所造成的產(chǎn)量損失一般為10％～20％，嚴(yán)重發(fā)病時可達(dá)到40％～50％，較嚴(yán)重的局部稻田甚至顆粒無收。

白葉枯病是由革蘭氏陰性菌黃單胞桿菌水稻變種(Xanthomonasoryzaepv.Oryzae，Xoo)引起的細(xì)菌性病害。白葉枯病突發(fā)、突變性強，傳播侵染的速度非常快，一旦暴發(fā)很難控制水稻的受害程度。白葉枯病發(fā)生時一般減產(chǎn)10％～20％，嚴(yán)重時達(dá)到50％，甚至顆粒無收。白葉枯病嚴(yán)重制約著水稻的產(chǎn)量。

稻瘟病和白葉枯病在導(dǎo)致水稻減產(chǎn)的同時也會造成稻米品質(zhì)下降，一直是阻礙水稻優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和保收的最主要因素。目前，稻瘟病的防治措施主要有噴施化學(xué)藥劑，但是使用化學(xué)藥劑進(jìn)行防治存在危害環(huán)境、增加農(nóng)業(yè)成本等問題。而白葉枯病是維管束病害，使用一般化學(xué)藥劑的防治效果很差，花費成本很高。實踐證明，培育和種植抗病品種是控制稻瘟病和白葉枯病的最經(jīng)濟(jì)有效的方法之一，而培育抗病品種的關(guān)鍵在于挖掘并利用優(yōu)良的抗病基因資源。

傳統(tǒng)雜交育種耗時長、工作量大，且難以做到狀定向改良；物理、化學(xué)、生物等誘變手段很難做到精確定點突變。近年來，以CRISPR/Cas9技術(shù)為代表的基因組定點編輯技術(shù)成為植物育種和直接研究基因功能的新手段。它的基本原理是，利用設(shè)計的一段sgRNA(single-guide RNA)介導(dǎo)Cas9核酸酶對靶標(biāo)位點進(jìn)行特異性識別和靶向切割，并利用胞內(nèi)易錯修復(fù)機制引入突變。操作簡單，實驗周期短，費用低，后期還可以甩掉載體序列得到不含標(biāo)記基因的種質(zhì)資源，已經(jīng)發(fā)展成為了高效、便捷的獲得特定基因突變體的技術(shù)，對種質(zhì)資源創(chuàng)新和基因功能研究有重大意義。

VQ蛋白是一類植物特異性蛋白。2002年，VQ蛋白在擬南芥中被首次發(fā)現(xiàn)；隨后，該類蛋白在水稻、棉花、玉米、葡萄、大豆等植物中也被發(fā)現(xiàn)并鑒定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提高水稻的抗病性，具體可為稻瘟病抗性和/或白葉枯病抗性。

本發(fā)明首先保護(hù)提高水稻抗病性的方法。

本發(fā)明所保護(hù)的提高水稻抗病性的方法，具體可為方法一，可包括如下步驟：降低水稻中OsVQ25蛋白活性和/或表達(dá)量。

上述方法一中，所述“降低水稻中OsVQ25蛋白活性和/或表達(dá)量”可通過RNA干擾、同源重組、基因定點編輯等本領(lǐng)域熟知的方法，達(dá)到降低水稻中OsVQ25蛋白活性和/或表達(dá)量的目的。

上述方法一中，所述“降低水稻中OsVQ25蛋白活性和/或表達(dá)量”具體可通過抑制OsVQ25基因表達(dá)實現(xiàn)。所述“降低水稻中OsVQ25蛋白活性和/或表達(dá)量”具體可通過敲除OsVQ25基因?qū)崿F(xiàn)。所述敲除包括敲除整個基因，也包括敲除基因的部分區(qū)段。