[發(fā)明專利]一種水稻矮化、多分蘗基因Os11g0587000突變體及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010185814.2
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN111378672A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林智敏;顏靜宛;王鋒;蘇軍;宋亞娜
• 申請（專利權(quán)）人: 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 饒文君;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種水稻矮化、多分蘗基因Os11g0587000突變體及其應(yīng)用。所述突變體的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，編碼的蛋白其氨基酸序列如SEQ ID No.3所示，基因具有如SEQ ID No.2所示的核苷酸序列，該蛋白質(zhì)源于水稻基因組中一段基因序列，通過破壞其編碼蛋白的生物學(xué)功能降低其株高、分蘗表型。本發(fā)明通過CRISPR/Cas9技術(shù)定點(diǎn)敲除了水稻矮化、多分蘗基因Os11g0587000，獲得了該基因功能缺失突變體種質(zhì)，該突變體不僅分蘗數(shù)多，而且單蘗分生能力強(qiáng)，可以用于解決水稻基礎(chǔ)研究受自然環(huán)境制約，建立室內(nèi)大規(guī)模種植的研究體系，同時(shí)水稻矮化育種，能夠解決抗倒性、耐密性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水稻Os11g0587000基因突變體，、其編碼的氨基酸序列、植株及該突變體的創(chuàng)制方法。

背景技術(shù)

隨著基因組學(xué)和功能基因組學(xué)研究的深入進(jìn)展，與雙子葉模式植物擬南芥相比，水稻作為單子葉模式植物，它的研究一直需要依賴于大空間的田間大田或溫度，同時(shí)還受自身較長的生長周期和自然環(huán)境的影響，大大制約了水稻分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究的快速發(fā)展。因此開展矮化、多分蘗基因資源的挖掘及其分子遺傳機(jī)制的研究，對打破自然環(huán)境對水稻基礎(chǔ)研究的束縛將起著至關(guān)重要的作用。

水稻株高和分蘗是水稻株型的兩個(gè)重要組成部分，也是決定雜種產(chǎn)量優(yōu)勢形成的主要因素。當(dāng)前研究主要基于突變體的圖位克隆、QTL定位或BSA性狀分析克隆獲得重要基因，但是通常由于多個(gè)遺傳通路參與水稻分蘗生長發(fā)育的調(diào)控，其遺傳機(jī)制還不明晰。因此，對于開展水稻矮化、分蘗基因的克隆和功能研究，將對創(chuàng)制新的種質(zhì)資源和研究“理想株型”具有重要的意義。

隨著分子生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)等學(xué)科的迅速發(fā)展，大規(guī)?；蛸Y源挖掘和利用得以開展，分子設(shè)計(jì)育種催生大量新品種的產(chǎn)生，尤其是利用CRISPR/Cas9技術(shù)突破了原有的技術(shù)瓶頸，改變作物產(chǎn)量、抗性等農(nóng)藝性狀?；蚪M編輯技術(shù)就是利用位點(diǎn)特異性核酸酶在特異性靶位點(diǎn)處打斷染色體DNA序列，當(dāng)DNA雙鏈斷裂發(fā)生后，植物細(xì)胞會(huì)采用DNA修復(fù)機(jī)制對斷裂點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)，隨機(jī)對目的基因發(fā)生特定類型的突變或插入，從而實(shí)現(xiàn)基因定點(diǎn)編輯。基因組定點(diǎn)編輯技術(shù)作為分子育種的重要手段，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)快速改良品種的目標(biāo)性狀，對水稻品種的定向改良方面具有非常巨大的潛力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是一種水稻Os11g0587000基因突變體，、其編碼的氨基酸序列、植株及該突變體的創(chuàng)制方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案：

一種水稻矮化、多分蘗基因Os11g0587000突變體，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

所述的水稻矮化、多分蘗基因Os11g0587000突變體編碼的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示；或該序列經(jīng)替換、缺失或添加個(gè)或幾個(gè)氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列。

上述水稻粒型相關(guān)蛋白或編碼基因在控制水稻株高矮化、增加水稻分蘗方面的應(yīng)用。

所述水稻矮化、多蘗基因Os11g0587000突變體的創(chuàng)制方法，包括以下步驟：

（1） RNA靶點(diǎn)序列設(shè)計(jì)：根據(jù)水稻水稻矮化、多分蘗基因Os11g0587000的基因組序列和CRISP/Cas9技術(shù)的設(shè)計(jì)靶位點(diǎn)的原則，設(shè)計(jì)1個(gè)引導(dǎo)RNA靶點(diǎn)序列，其序列為5’-CATCTCAAGAATCTTCAGTC -3’；

（2）CRISPR/Cas9-gRNA載體的構(gòu)建：

（3）農(nóng)桿菌介導(dǎo)水稻愈傷組織遺傳轉(zhuǎn)化：把步驟（2）構(gòu)建好的CRISPR/Cas9-gRNA載體轉(zhuǎn)化到水稻品種明恢86中，獲得了不含有CRISPR元件T-DNA成分的純合Os11g0587000基因突變體。

所述步驟（1）中，靶位點(diǎn)設(shè)計(jì)在基因的第一個(gè)外顯子上；所述的引導(dǎo)RNA靶點(diǎn)序列的寡核苷酸序列為：