C2H2型锌指蛋白基因HSTL在调控水稻抽穗时间中的应用制造技术

本发明专利技术属于基因工程领域，尤其涉及C2H2型锌指蛋白基因HSTL和/或编码转录因子HSTL在调控水稻抽穗时间和培育高效高质水稻中的应用。C2H2型锌指蛋白基因HSTL和/或编码转录因子HSTL在调控水稻抽穗时间和培育高效高质水稻中的应用；所述C2H2型锌指蛋白基因HSTL的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示；其编码转录因子HSTL的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。本发明专利技术利用CRISPR/Cas9技术构建了hstl单突变体和hstl/hst双突变体，通过敲除HSTL基因，得到了一种高效高质的水稻新品种，不仅提高了水稻产量，同时还加快了水稻的抽穗时间，进一步提高了水稻的培育效率。了水稻的培育效率。了水稻的培育效率。

【技术实现步骤摘要】
C2H2型锌指蛋白基因HSTL在调控水稻抽穗时间中的应用


[0001]本专利技术属于基因工程领域，尤其涉及C2H2型锌指蛋白基因HSTL和/或编码转录因子HSTL在调控水稻抽穗时间和培育高效高质水稻中的应用。

技术介绍

[0002]对于人类来说农作物在维系生命，提高生活品质和质量方面是不可或缺的主要来源。随着人类的不断进化，农作物也伴随着人类的发展进程。随着世界人口的持续增长，粮食需求日益扩大，很显然提高产量仍是目前世界农业的重中之重。面对全球有限的土地和资源，如何充分利用现有资源并使得产量提高成为了育种家们关注的焦点。对于各类农作物育种来说，如何充分利用各地的光照和温度条件来培育适应性较强的品种是目前面对的共同问题。
[0003]世界上主要的谷类作物有水稻、玉米、小麦、大麦等。抽穗期作为水稻生长发育过程中的重要的农艺性状，而控制水稻的开花时间或开花期是粮食生产成功的关键步骤。近十几年来，水稻中广泛的数量性状位点(QTL)研究已经确定了与光周期开花时间有关的基因，并揭示了开花时间调控的一些分子机制。随着这些基因功能方面的研究越来越深入透彻，使得水稻无论是在产量还是在品质上都有了很大改观。但是，由于我国地域差异显著，现有的水稻品种是否达到了最大产量潜力尚未可知。通过研究抽穗期基因及其调控机理，来保证水稻在不同地区的高产稳产，以及在高纬度地区的水稻育种都有着重要的作用。
[0004]恰当的抽穗期是平衡营养生长和生殖生长的关键，对水稻产量的高低有着决定性的作用。水稻抽穗时间过早时，由于光照与温度水平均未达要求，水稻还未生长到一定的营养生长水平就转为了生殖生长，会导致植株矮小早熟，穗小结实少，抽穗不整齐，造成经济性状差，水稻减产(苗昌泽，2001)；抽穗时间过晚时，水稻极易受低温等自然条件的影响导致无法完成授粉，灌浆、成熟等过程均会受到影响，导致水稻空瘪粒、减产甚至绝收。因此，水稻只有在适宜的时间抽穗才能达到最优的产量状态。

技术实现思路

[0005]为了改善水稻的抽穗时间，同时保持较优的产量质量，为培育高效高质的水稻品种提供基础，本专利技术提供了C2H2型锌指蛋白基因HSTL及其编码转录因子HSTL在调控水稻抽穗时间和培育高效高质水稻品种中的应用。本申请利用CRISPR/Cas9技术构建了hstl单突变体和hstl/hst双突变体，通过敲除HSTL基因，得到了一种高效高质的水稻新品种，不仅提高了水稻产量，同时还加快了水稻的抽穗时间，进一步提高了水稻的培育效率。
[0006]为了实现上述的专利技术目的，本专利技术采用了以下的技术方案：
[0007]C2H2型锌指蛋白基因HSTL和/或编码转录因子HSTL在调控水稻抽穗时间和培育高效高质水稻中的应用；所述C2H2型锌指蛋白基因HSTL的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示；其编码转录因子HSTL的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。
[0008]作为优选，C2H2型锌指蛋白基因HSTL及其编码转录因子HSTL通过负调控作用影响
水稻的抽穗时间。
[0009]作为优选，C2H2型锌指蛋白基因HSTL及其编码转录因子HSTL通过调控OsCKX2的表达来影响水稻的分枝数和每穗粒数。
[0010]作为优选，所述高效高质水稻为通过CRISPR/Cas9技术，在HSTL基因内选取靶位点将该基因敲除所获得的水稻突变体；作为优选，所述的水稻突变体为hstl单突变体或hstl/hst双突变体；最优选hstl单突变体为hstl 3
‑
1和hstl 12
‑
1，hstl/hst双突变体为hstl/hst 15
‑
2和hstl/hst 3
‑
2。
[0011]进一步，本申请提供了一种基因敲除载体，为C2H2型锌指蛋白基因HSTL的CRISPR/Cas9基因敲除载体，包含SEQ ID NO：3
‑
6所示的核苷酸序列。
[0012]进一步，本申请提供了一种重组菌和/或转基因细胞系，包含所述的基因敲除载体。
[0013]进一步，本申请提供了所述的基因敲除载体、重组菌和/或转基因细胞系在调控水稻抽穗时间中的应用。
[0014]进一步，本申请提供了所述高效高质水稻的培育方法，包括以下步骤：通过CRISPR/Cas9技术，设计特异性靶向HSTL基因编码序列的sgRNA，构建得到基因敲除载体，将其转化入水稻，对获得的植株进行鉴定以获得水稻突变体。
[0015]作为优选，所述sgRNA表达框的引物序列如SEQ ID NO：7
‑
10所示。
[0016]作为优选，所述水稻突变体鉴定的引物序列如SEQ ID NO：11和SEQ ID NO：12所示。
附图说明
[0017]图1：采用CRISPR/Cas9技术构建基因敲除载体的流程图；
[0018]图2：基因敲除载体的电泳图；
[0019]图3：基因敲除载体的测序结果；
[0020]图4：CRISPR/Cas9突变位点序列比对；
[0021]图5：HSTL在野生型水稻不同时期不同器官的表达特征；
[0022]图6：OsCKXs在野生型WT、突变体hst、hstl和双突变体hstl/hst的表达特征；
[0023]图7：野生型WT、突变体hst、hstl和双突变体hstl/hst的20d苗期表型；
[0024]图8：野生型WT、突变体hst、hstl和双突变体hstl/hst 15
‑
2的20d苗期的株高、根长、鲜重和最大叶宽(n＝20)；
[0025]图9：野生型WT、突变体hst、hstl和双突变体hstl/hst的70d苗龄的表型(n＝9)；
[0026]图10：野生型WT、突变体hst、hstl和双突变体hstl/hst的70d苗龄的株高和总节间长(n＝9)；
[0027]图11：野生型WT、突变体hst、hstl和双突变体hstl/hst成熟期的表型(n＝12)；
[0028]图12：野生型WT、突变体hst、hstl和双突变体hstl/hst成熟期的株高、穗长度、分枝数、每穗粒数和抽穗时间(n＝12)。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的实施和保护范围不限于
此。
[0030]实施例1实验材料及其获得过程：
[0031]实验材料：野生型水稻中花11(OryzasativaL.ssp.Japonicacv.ZH11)、突变体hst、hstl3
‑
1、hstl12
‑
1、双突变体hstl/hst3
‑
2、hstl/hst15
‑
2。
[0032]获得过程：hstl单突变体和hstl/hst双突变体的构建和鉴定
[0033]从NCBI中下载HSTL基因(LOC_Os12g42250)cDNA序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.C2H2型锌指蛋白基因HSTL和/或编码转录因子HSTL在调控水稻抽穗时间和培育高效高质水稻中的应用；所述C2H2型锌指蛋白基因HSTL的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示；其编码转录因子HSTL的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，C2H2型锌指蛋白基因HSTL及其编码转录因子HSTL通过负调控作用影响水稻的抽穗时间。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，C2H2型锌指蛋白基因HSTL及其编码转录因子HSTL通过调控OsCKX2的表达来影响水稻的分枝数和每穗粒数。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述高效高质水稻为通过CRISPR/Cas9技术，在HSTL基因内选取靶位点将该基因敲除所获得的水稻突变体；作为优选，所述的水稻突变体为hstl单突变体或hstl/hst双突变体；最优选hstl单突变体为hstl 3
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1和hstl 12
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1，hstl/hst双突变体为hstl/hst 15
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2和h...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁艳菲，朱诚，周媚，王飞娟，贺希格都楞，江琼，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：