[發明專利]一種快周期油菜在油菜功能基因研究領域的應用及方法

在審

• 申請號: 202010634394.1
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111778275A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 楊梅;楊銘浩;鄧揚菲;楊峻輝;孟冬林;楊峻燁;莫從古;許興旺;錢匯海
• 申請（專利權）人: 珠海市農騰樂油植物科技有限公司
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;A01H5/00;A01H6/20;A01H1/02;A01H1/04;A01H1/06
• 代理公司: 北京安度修典專利代理事務所(特殊普通合伙) 11424
• 代理人: 楊方成

本發明屬于植物基因工程領域，具體涉及一種快周期油菜在油菜功能基因組學研究領域的應用，并進一步公開一種基于快周期甘藍型油菜進行油菜功能基因編輯的方法以及通過化學誘變制備突變體的方法。本發明方案基于快周期油菜進行油菜功能基因突變的相關研究，具體包括油菜基因的編輯和/或油菜基因突變體的制備，基于所述生育期短且植株小的優勢，可以替代擬南芥實現短周期內對油菜基因的研究。

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域，具體涉及一種快周期油菜在功能基因組學研究領域的應用，并進一步公開一種基于快周期甘藍型油菜進行功能基因編輯的方法以及通過化學誘變制備功能基因突變體的方法。

背景技術

甘藍型油菜(Brassica napus L.)是我國廣泛種植的一種重要的油料作物，在我國長江流域、云貴高原和西北氣候冷涼區均有大面積種植，年種植總面積約1億畝。其基因組為AACC，染色體19對，大小約1200-1280Mb(Song Jia-Ming等，2020)，且結構復雜，同源片段較多。油菜喜冷涼，需一定時間的低溫處理才能開花(通常為4-10℃)，南方秋播生育期長達200余天，西北夏播也達120天左右，且株型高大。這些生物學特性，決定了油菜在組織培養、基因誘變、基因定位、組學特別是功能基因組學等研究中，難以實現高通量培養(即在有限的時間、空間內大規模種植)。因此，在現有技術條件下，研究人員在進行油菜基因功能驗證時，如果采用轉基因法，從T0代至T2代需2-3年才能獲得結果；即使采用基因編輯技術，從T0代至T1獲得表型驗證，也得1-2年。所以，為節省時間，研究人員經常不得不使用同為十字花科物種的擬南芥作為模式植物，替代油菜進行基因克隆或功能驗證。這主要是因為與油菜相比，擬南芥在長日照條件下生育期短，植株矮小利于高通量培養(實驗室內可大規模每年種植6代)，且基因組結構簡單也利于克隆基因。

然而，隨著油菜育種和基礎研究的發展，以擬南芥作為替代的局限性越來越明顯，這是因為:(1)擬南芥基因組小，油菜中存在很多擬南芥中沒有的基因，特別是與產量或雜種優勢利用相關的基因，如油菜顯性核不育基因MS5(Xin Qiang等2016)，只有以油菜為供體時才能獲得克隆或驗證；(2)擬南芥花蕾比油菜的小，雜交試驗有一定難度；(3)更重要的是，擬南芥本身是一種雜草，在大田生產實踐中無直接利用價值，其陽性試驗產物也就無法投入生產實踐。但用油菜作基因突變、轉基因或基因編輯等研究的受體時，陽性產物可能具有直接的大田推廣價值。

因此，開發一種直接利用油菜進行基因功能研究的高通量方法，對于油菜基因工程領域的發展具有積極的意義。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種用快周期甘藍型油菜作供體在油菜功能基因組學基因編輯方面和功能基因誘變方面的應用；

本發明所要解決的第一個技術問題在于提供一種基于快周期油菜進行油菜基因編輯的方法；

本發明所要解決的第二個技術問題在于提供一種基于快周期油菜制備功能基因突變體的方法。

為解決上述技術問題，本發明所述的一種快周期油菜在功能基因研究領域的應用：

所述快周期油菜為完成一個生命周期很短的一種甘藍型油菜(Brassica napus)，其在22℃、16小時光/8小時暗培養條件下，從出苗到成熟周期僅約60天；

所述功能基因研究包括基因編輯和/或基因突變體的制備。

本發明公開了一種基于快周期油菜進行油菜基因編輯的方法，所述方法采用所述快周期油菜作為供體進行目標基因的定向編輯，外植體接種后80天左右即可收獲基因編輯子代，具體包括如下步驟

(1)取所述快周期油菜的種子進行表面消毒后播種，制備得到外植體，備用；

(2)根據目標基因的序列結構，構建基因編輯載體，并轉化大腸桿菌感受態細胞；