[發明專利]一種谷子單倍體誘導基因SiMTL及其應用

在審

• 申請號: 202110252647.3
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112795576A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 隋毅;吳傳銀;程子祥;孫堯;智慧;刁現民
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院作物科學研究所
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/113;C12N15/82;C12N15/11;C12Q1/6895;A01H1/02;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 龍濤

本發明公開了一種谷子單倍體誘導基因SiMTL及其應用。本發明首次通過分析玉米單倍體誘導基因ZmPLA1/ZmMATL在谷子中獲得同源基因SiMTL，通過定點敲除SiMTL獲得了轉基因突變植株，并通過自交或與其他材料雜交成功誘導產生了谷子單倍體。該研究表明敲除谷子SiMTL可以使其具有單倍體誘導能力。為進一步解析SiMTL誘導單倍體產生的分子基礎與提高育種效率提供了材料與技術支持。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，具體涉及一種谷子單倍體誘導基因SiMTL及其應用。

背景技術

谷子屬于禾本科家族的一種C4植物，在干旱和半干旱地區生長，具有基因組小，生長周期短等諸多有點，同時也是是印度和中國等數十個國家的糧食和飼料作物。它是從8000多年前的野生狗尾草馴化而來的，與幾種主要的作物，飼料和生物能源草密切相關，包括玉米，高粱，甘蔗和柳枝稷。最近已經對其二倍體基因組進行了測序和注釋，從而成為研究C4植物的模型[Yang,Z.et al.Nature plants 2020,6,(9),1167-1178；Doust,A.N.etal.Plant physiology 2009,149,(1),137-141.]。雙單倍體(DH)技術可在固定的遺傳背景下加速重組單倍型的純合。盡管目前已經在玉米、水稻、小麥等作物上實現了基于突變一個磷脂酶基因(MATL/ZmPLA1/NLD)來誘導產生單倍體植株[Gilles,L.M.et al.The EMBOjournal 2017,36,(6),707-717；Kelliher,T.et al.NATURE 2017,542,(7639),105-109；Liu,C.et al.MOLECULAR PLANT 2017,10,(3),520-522.]。但是對于谷子這一C4模式作物，尚未報道。

由于單倍體育種方法能顯著提高育種效率，鑒于谷子已經發展成為C4模式作物，因此有必要在谷子中建立DH誘導體系，不僅可以節省育種過程的時間和成本，而且可以用來研究與C4作物相關的復雜性狀，進一步來解析單倍體誘導產生的分子機制。

發明內容

本發明的目的是提供一種谷子單倍體誘導基因SiMTL及其應用，以解決現有谷子育種效率低的技術問題。

具體而言，本發明首次發現了一種谷子單倍體誘導基因SiMTL，其核苷酸序列如：SEQ ID NO.1所示，其中CDS序列如：SEQ ID NO.2所示，其編碼的蛋白的氨基酸序列如：SEQID NO.3所示。

具體而言，本發明首次提供了一種谷子母本單倍體誘導系的制備方法，具體是沉默或抑制谷子父本基因組中SiMTL基因的表達和/或活性或敲除SiMTL基因，并將用于沉默或抑制谷子父本基因組中SiMTL基因的表達和/或活性或敲除SiMTL基因的物質導入備選谷子中，得到轉基因谷子，即為谷子母本單倍體誘導系。

更進一步地，所述沉默或抑制谷子父本基因組中SiMTL基因的表達和/或活性或敲除SiMTL基因是以突變為目的，具體是使谷子父本基因組中SiMTL基因表達量降低或使SiMTL基因發生缺失突變或插入突變或堿基替換。

更進一步地，所述使谷子父本基因組中SiMTL基因發生缺失突變或插入突變或堿基替換的方式為CRISPR/Cas9。

更進一步地，所述CRISPR/Cas9的靶序列為SEQ ID NO.1第1135-1154位和/或第1980-1999位。更進一步地，所述谷子雄性不育系682A，由中國農科院作物科學研究所刁現民實驗室提供。

具體而言，本發明還提供了一種谷子母本單倍體的制備方法，具體包括如下步驟：將由上述方法制備的谷子母本單倍體誘導系或其后代進行自交或者作為父本與其他谷子材料雜交，得到自交后代或雜交后代，即為所述谷子母本單倍體的制備方法。

更進一步地，所述方法還包括如下步驟：將所述自交后代或所述雜交后代單株進行表型鑒定和/或葉片倍性鑒定，選取至少一種方法鑒定為單倍體的后代單株為谷子母本單倍體。