基因OsBEAR1在培育早花早熟作物品种中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一个调控水稻开花成熟基因OsBEAR1的应用，该基因的MSU ID为“LOC_Os11g15210”，通过CRISPR技术将本发明专利技术所述的基因OsBEAR1敲除后，能够使敲除植物开花与成熟的时期提前，这有利于植物适应更高纬度更寒冷地区，扩大作物的可种植范围，增加作物种植次数和土地利用率，直接或间接的达到增加作物产量的目的。本发明专利技术为培育早花早熟作物品种提供了基础。供了基础。

【技术实现步骤摘要】
基因OsBEAR1在培育早花早熟作物品种中的应用


[0001]本专利技术属于生物
，涉及水稻开花成熟相关基因OsBEAR1和它在其他单子叶作物如玉米、小麦、大麦、高粱、燕麦等中的同源基因及其应用。

技术介绍

[0002]水稻、玉米、小麦等是人类重要的粮食作物，优质高产是人们一直不懈追求的目标，充足的粮食供应对于人类发展，社会稳定具有重要的意义。提高作物产量的方法很多，包括从育种的角度优化作物品种结合杂交育种来增加作物单株产量，扩大作物种植范围，缩短作物生育期和从温度、营养、供水、种植密度等改良生产环境等方法，从基因层面优化作物品种是推动粮食高产最本源的动力。
[0003]作物早花早熟对于提高粮食产量具有重要意义。首先，早花早熟可以缩短生产周期，减少生产占用土地时间，可以使作物一年中种植次数增加或者不同作物之间搭配种植使时间利用更加充分从而相同时间内生产更多粮食。然后，早花早熟可以扩大作物的种植范围，温度是影响植物开花成熟的重要因素，纬度高，温度低，限制了作物的生长生产范围，开花成熟时期的提前使作物能够在更高纬度寒冷季节到来之前完成生命周期，从而得以在更高纬度范围种植和生产并提高粮食产量。
[0004]随着以CRISPR为主流的基因编辑技术的成熟，从基因水平对作物性状进行改良成为了一种常用的手段，许多早花早熟的基因被发掘和应用，如水稻中的HD1、EHD1、GHD7、HD3A等。其中，HD1和GHD7的敲除能够使水稻早熟。从基因水平对作物进行改良从而获得早花早熟品种，对于作物育种及粮食生产具有重要意义。

技术实现思路

[0005]OsBEAR1，一个bHLH家族的转录因子，其编码的蛋白GenBank: ABA92524.1，通过基因编辑的方法在日本晴水稻中将该基因敲除，我们发现其较野生型日本晴开花至成熟的时期提前，早熟了约10天。本专利技术获得了一个开花至成熟时期提前的水稻株系，并对改良和培育早花早熟作物品种提供了基础。
[0006]本专利技术的目的是提供一个来源于水稻的转录因子基因OsBEAR1，在不同水稻品种及玉米、小麦、大麦、高粱、燕麦等单子叶作物中敲除该基因或其同源基因，进而获得早花早熟的作物品种。
[0007]因此，本专利技术提供基因OsBEAR1在培育早花早熟作物品种中的应用。
[0008]所述基因OsBEAR1核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。
[0009]所述的应用，所述作物品种是单子叶作物，所述单子叶作物选自水稻、玉米、小麦、大麦、高粱或/和燕麦。
[0010]所述的应用，进一步地，其是下调或敲除作物品种中所述转录因子基因OsBEAR1的表达。
[0011]所述的应用，进一步地，基因OsBEAR1敲除针对的靶序列为：“5
′-
GGCTCTCGTCGACCGTATCA-3
′”
。
[0012]上述的应用，采取基因编辑的方法敲除作物品种中所述转录因子基因OsBEAR1的表达。
[0013]同时，本专利技术还提供一种培育早花早熟作物品种的方法，该方法是将不同作物品种中的OsBEAR1基因进行敲除或下调其表达。
[0014]所述的方法，基因OsBEAR1核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示；作物品种是单子叶作物，所述单子叶作物选自水稻、玉米、小麦、大麦、高粱和燕麦等。
[0015]所述的方法，所述基因敲除后的全基因序列是在原始序列的第821个碱基T后插入了一个A。
[0016]本专利技术提供一个开花至成熟时期提前的水稻株系，该水稻品种背景是粳稻日本晴，其基因OsBEAR1被敲除，成熟时期较野生型提前了10天左右。
[0017]本专利技术提供的水稻转录因子基因OsBEAR1，来源于日本晴水稻,其基因全长序列如SEQ ID NO：1所示，由2346个核苷酸组成；其编码蛋白的cDNA序列如SEQ ID NO：2所示，由1377个核苷酸组成；其编码蛋白质氨基酸序列如SEQ ID NO：3所示，由458个氨基酸残基组成。
[0018]本专利技术方法，将不同水稻品种中的OsBEAR1基因进行敲除或将其它作物中OsBEAR1的同源基因敲除，经过筛选获得稳定可遗传的早花早熟的水稻或其它作物植株。
[0019]进一步地，所述的方法，还包括收集遗传转化获得的T0代植株的种子播种获得T1代种子，通过测序验证获得纯合突变的敲除植株或种子。
[0020]所述测序验证的方法是，提取T1代植株的基因组DNA，并用下述特异性引物进行PCR扩增并测序：F:CGTCGGGACTAGCTGAAA，R:ATTGCTCTGCCTAAACATACA。
[0021]本专利技术还提供所述基因的CRISPR基因编辑重组载体。
[0022]在本专利技术的一个具体实例中，通过基因编辑方法在日本晴中将该基因突变敲除，敲除OsBEAR1后的水稻在对产量影响不明显的前提下，开花至成熟的时期提前，较野生型日本晴成熟提前了10天左右，体现出显著的早花早熟表型。本专利技术实验表明，通过CRISPR技术将本专利技术所述的基因OsBEAR1敲除后，能够使敲除植物开花与成熟的时期提前，这有利于植物适应更高纬度更寒冷地区，扩大作物的可种植范围，增加作物种植次数和土地利用率，直接或间接的达到增加作物产量的目的。本专利技术为培育早花早熟作物品种提供了基础。
[0023]附图说明
[0024]图1. 基因编辑植株PCR鉴定电泳图；图2. 敲除植株靶位点的测序峰图；图3. 敲除前后靶位点的序列比对图（图中sbjct表示原受体植物的参考序列，Query表示敲除植物的测序序列。如图所示，OsBEAR1基因敲除植物的基因组序列，在原参考序列的第821个碱基T后插入了一个A。这个碱基A的插入达到了该基因敲除的效果。）；图4. 早花表型图（注：图中WT表示野生型受体水稻，CRI-BEAR表示敲除后的水稻，a图
onphosphomannose isomerase positive selection in Japonica rice(Oryza sativa L.) [J].Plant Cell Report，2012.DOI10.1007/s00299-012-1275-3.）等提出的方法。
[0034]本专利技术所使用的遗传转化流程如下：1、水稻种子（在本实施列中是日本晴）愈伤组织在N6D培养基上，32℃全光照诱导培养15天。
[0035]2、愈伤组织在N6D培养基上，32℃全光照继代培养5天。
[0036]3、将活化扩大培养的转化有CRISPR重组质粒的农杆菌与愈伤组织共培养，在2N6-AS培养基中25℃暗培养3天。
[0037]4、将共培养后的愈伤组织于筛选培养基上32℃暗培养并筛选60天。
[0038]5、将筛选到的优良的愈伤组织于分化培养基上25℃光照培养及分化30天。
[0039]6、将分化培养得到的幼苗转移到生根培养基25℃光照培养7天。至此，遗传转化完成。
[0040]7、将转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基因OsBEAR1在培育早花早熟作物品种中的应用。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述基因OsBEAR1核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，编码序列如SEQ ID NO：2所示，并编码如SEQ ID NO:3所示的氨基酸序列。3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，作物品种是单子叶作物，所述单子叶作物选自水稻、玉米、小麦、大麦、高粱或/和燕麦。4.如权利要求1至3任一项所述的应用，其特征在于，其是下调或敲除作物品种中所述转录因子基因OsBEAR1或OsBEAR1同源基因的表达。5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，基因OsBEAR1敲除针对的靶序列为：5
′-
GGCTCT...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，滕炎桐，
申请(专利权)人：中国农业科学院生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：