[發(fā)明專利]創(chuàng)制矮桿直立株型的水稻種質(zhì)的方法及其應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010731014.6
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN113999871A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 李弘婧;陳雅;成雄峰;王文舒;譚超;徐念;張子琦;丁琦;馬崇烈
• 申請（專利權）人: 中國種子集團有限公司
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/113;A01H5/10;A01H6/46
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;洪欣

本申請公開了創(chuàng)制矮桿直立株型的水稻種質(zhì)的方法，其包括修飾水稻中的OsSMG1(OsMKK4)基因，使其功能減弱或喪失。本申請還公開了通過所述方法創(chuàng)制的水稻用于育種或改良種質(zhì)資源的用途，能夠靶向水稻OsSMG1(OsMKK4)基因的sgRNA，以及能夠靶向水稻OsSMG1(OsMKK4)基因的CRISPR/Cas9編輯載體。本申請為水稻育種改良提供了一種新的方法，特別是對于一些其它性狀良好，株型和粒型產(chǎn)量尚需改良的品種，提供了一種便捷高效的改良策略。本申請所述的OsSMG1(OsMKK4)基因及靶向該基因的方法為水稻制種提供了一個可利用的基因資源和改良策略。

技術領域

本申請涉及基因編輯技術領域，尤其涉及一種以CRISPR/Cas9基因編輯技術創(chuàng)制OsSMG1(OsMKK4)基因突變體來改變水稻株型的方法。

背景技術

水稻是中國主要的糧食作物，全國60％以上的人口以稻米為主食。水稻株型是水稻重要農(nóng)藝性狀，矮桿直立株型有利于密植及抗倒伏。水稻籽粒形狀是影響產(chǎn)量的重要性狀之一，不同的消費者對粒型也有不同的要求。通常情況下產(chǎn)量性狀與粒型直接相關，但小粒型水稻也有獲得高產(chǎn)的可能性。含有小粒型基因的種質(zhì)可以用于制種，包括機械化制種。例如可以將小粒型不育系和大粒型恢復系進行雜交，從而產(chǎn)生小粒型的有效雜交后代。可以進行機械化制種，以便于篩選并提高制種效率。

以Cas9為代表的基因編輯技術是近年來分子育種領域的熱點技術，它能夠實現(xiàn)親本目標性狀的快速精準改良，且不涉及轉基因安全問題。該技術在育種中的應用大多數(shù)是通過對目標基因進行堿基的添加或刪除，從而使基因功能失活，獲得相應的目標性狀。目前還沒有利用CRISPR技術編輯OsSMG1(OsMKK4)基因，創(chuàng)制矮桿直立株型的水稻種質(zhì)的相關研究。

發(fā)明內(nèi)容

本申請涉及一種以CRISPR/Cas9基因編輯技術創(chuàng)制OsSMG1(OsMKK4)基因突變體來改良水稻株型的方法。最終獲得了株型矮桿直立的水稻品種。為實現(xiàn)上述目的，本申請采用如下技術方案。

在第一方面，本申請?zhí)峁┝藙?chuàng)制矮桿直立株型的水稻種質(zhì)的方法，其包括修飾水稻中的OsSMG1(OsMKK4)基因，使其功能減弱或喪失。

在一些實施方案中，所述修飾通過基因編輯進行。

在一些實施方案中，所述OsSMG1(OsMKK4)基因包含以下序列或由以下序列組成：SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列或與其具有至少90％、95％、99％或更高的序列同一性并編碼相同功能的蛋白質(zhì)的活性變體序列，或者編碼SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列或與其具有至少90％、95％、99％或更高的序列同一性的保留其功能的活性變體序列的核苷酸序列。

在優(yōu)選的實施方案中，所述水稻為秈稻或粳稻。

在一些實施方案中，所述基因編輯通過選自以下的序列特異性核酸酶中的一種或多種進行：CRISPR/Cas9、CRISPR/Cpf1、CRISPR/Cas12a、TALEN、大范圍核酸酶和ZFN。優(yōu)選地，所述基因編輯通過CRISPR/Cas9進行。

在一些實施方案中，所述CRISPR/Cas9包含Cas9，其中所述Cas9包含SEQ ID NO：5所示的核苷酸序列或與其具有至少90％、95％、99％或更高的序列同一性并編碼相同功能的蛋白質(zhì)的活性變體序列。

在一些實施方案中，所述CRISPR/Cas9包含導向RNA(sgRNA)，其中所述sgRNA靶向OsSMG1(OsMKK4)基因。

在一些具體的實施方案中，所述sgRNA靶向SEQ ID NO:3所示的核苷酸序列。

在一些具體的實施方案中，所述sgRNA包含SEQ ID NO:4所示的核苷酸序列或與其具有至少90％、95％、99％或更高的序列同一性的保留其功能的活性變體序列。