[發明專利]創制番茄果實色澤材料的多基因編輯載體及方法

在審

• 申請號: 202010747466.3
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111979261A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 歐陽波;羅金英;姚紫蕾;賈罕澤布·加法爾;盧永恩;葉志彪;鄭偉;謝勇;李漢霞
• 申請（專利權）人: 武漢楚為生物科技股份有限公司;華中農業大學
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/29;A01H5/08;A01H6/82
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 嚴超

本發明涉及一種創制番茄果實色澤材料的多基因編輯載體及方法，該多基因編輯載體采用CRISPR/Cas9介導的基因編輯體系，能夠實現同時對番茄PSY1基因、SGR基因和SlMYB12基因進行精確編輯，利用農桿菌介導的轉化技術快速得到相關變異材料，豐富番茄育種資源，為番茄品種選育提供新思路。

技術領域

本發明涉及植物基因工程技術領域，尤其涉及一種創制番茄果實色澤育種材料的多基因編輯載體及方法。

背景技術

番茄(Solanumlycopersicum)是全球廣泛種植的蔬菜作物之一，營養豐富，可以用作烹飪和調料，受到廣大消費者的喜愛。我國是世界上番茄生產和出口大國，番茄產量居世界第一。

我國番茄育種工作開始較晚，但經過科研者三十多年的努力也取得了豐富的成果，先后育成了一系列優良品種。傳統的植物遺傳育種方法一般是基于現有的種質資源，后代優良農藝性狀的選擇效率偏低且周期較長，遺傳改良的效率偏低。目前研究人員通過現代生物技術與傳統育種方法結合，創新種質資源，提高了遺傳改良效率、縮短了育種年限，在提高產量、改善品質、增強抗性等方面已顯示出巨大潛力，成為現代作物育種的主要方向。如何培育優質高產多抗的番茄品種受到廣大研究者的關注。

分子育種主要分為兩類：一類是分子標記育種，又稱分子標記輔助選擇(MAS)，通過構建分子遺傳圖譜實現基因/QTL定位甚至克隆，獲得與目標基因緊密連鎖的分子標記，利用分子標記作為選擇標記，在育種選育過程中，以標記信息為輔助信息，通過分子標記的篩選快速、準確地完成目標性狀的選擇并用于遺傳改良；另一類是基因工程育種，主要以轉基因、定向誘導基因組局部突變(TILLING)和基因組編輯等技術為代表，可以打破傳統育種存在的生殖隔離、連鎖累贅等因素的限制，實現對目標性狀的高效精準遺傳改良。近年來，基于CRISPR/Cas系統的基因組編輯日益受到重視。由于編輯效率高、操作簡便、成本低等特點，CRISPR/Cas9迅速成為當前最為主流的基因組編輯技術。目前CRISPR/Cas9系統已經在動物、植物、微生物及各種細胞中實現了應用。

在針對番茄的研究中，研究人員大部分采用CRISPR/Cas單基因編輯系統，多基因編輯技術應用較少，難度較大。如何創建一個系統簡單、操作便捷且編輯效率高的多基因編輯系統，以達到利用一個載體同時敲除多個基因的目的，在基因家族、通路的研究、作物改良等方面發揮著重要作用，因此多基因編輯系統的建立及優化對植物的研究具有重要意義。

果實顏色是影響番茄外觀品質的重要因素，番茄果實顏色的改良是番茄品種選育的最重要目標之一。目前，南方番茄市場絕大部分栽培番茄為紅色，北方粉果番茄較多，難以滿足消費者對果實顏色的多樣性需求。

發明內容

基于此，有必要提供一種創制番茄果實色澤材料的多基因編輯載體及方法，經一次試驗可同時獲得多種色澤的番茄育種材料，豐富番茄種質資源，實現番茄果色的高效遺傳改良，滿足番茄果實顏色的多樣性需求。

發明人團隊通過研究發現利用番茄體內的內含子剪切系統和tRNA加工系統，構建串聯排列的tRNA-gRNA構架，能夠高效、精確串聯多個gRNA指導Cas9蛋白進行多基因編輯，并應用于番茄育種和基礎研究中。

本發明的技術方案如下：

本發明提供一種創制番茄果實色澤材料的多基因編輯載體，其采用CRISPR/Cas9介導的基因編輯體系實現同時編輯番茄PSY1基因、SGR基因和SlMYB12基因，所述PSY1基因的序列如SEQ ID NO.1所示，所述SGR基因的序列如SEQ ID NO.2所示，所述SlMYB12基因的序列如SEQ ID NO.3所示。