制备小麦湿度敏感雄性不育材料的方法及其相关基因技术

技术编号：43776868 阅读：2 留言：0更新日期：2024-12-24 16:14

本发明专利技术涉及生物技术领域，具体涉及一种制备小麦湿度敏感雄性不育材料的方法及其相关基因。该方法包括：降低小麦中蛋白质的活性、降低小麦中蛋白质的含量、抑制小麦中蛋白质的编码基因的表达或敲除小麦中蛋白质的编码基因，得到湿度敏感型雄性不育小麦；所述蛋白质为TaUGT‑A、TaUGT‑B和TaUGT‑D，其中TaUGT‑A的氨基酸序列如SEQ ID NO:4所示，TaUGT‑B的氨基酸序列如SEQ ID NO:5所示，TaUGT‑D的氨基酸序列如SEQ ID NO:6所示。所述湿度敏感型雄性不育小麦在自然环境下表现为不育，在高湿度环境下可恢复育性，因此在小麦两系法杂交育种中有良好的应用前景。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物，具体涉及一种制备小麦湿度敏感雄性不育材料的方法及其相关基因。

技术介绍

1、随着全世界人口的不断增长，人类对粮食产量的提高也变得越来越迫切。小麦作为第三大粮食作物，按照现有种植模式，其产量不足以满足未来粮食需求，杂种优势利用是提高其产量的关键，而雄性不育是杂种优势利用的最终途径。

2、雄性不育包括细胞质雄性不育和细胞核雄性不育，细胞质雄性不育可开发为三系法杂种生产系统，但是由于不育系胞质单一性且恢复系遗传资源狭窄，导致种子遗传多样性低，生产中易受病虫害感染而遭受损失。稳定的细胞核雄性不育相关基因可通过基因工程和分子操作，利用spt(seedproduction technology)进行杂种生产，但是该技术受到转基因监管且杂种筛选依赖于种子分拣系统。有些细胞核雄性不育育性受环境改变，如光照敏感型雄性不育、温度敏感型雄性不育等，环境敏感型是理想型的雄性不育材料，是二系法的应用基础，但目前系统易受光照和温度波动影响，使杂交种子纯度不高，存在制种安全隐患。

3、因此，一个经济、高效、稳定的二系法是实现杂种生产的关键，而小麦目前克隆gms相关基因遗传资源仍然不够丰富，无法满足未来育种需求。湿度敏感雄性不育首次在水稻中发现，其主要特征为花粉在正常湿度环境中快速失水失活表现为雄性不育，而当花粉在高湿度环境下授粉其育性可恢复。与水稻相比，小麦为旱地作物，其湿度敏感雄性不育利用价值更大，可利用基因编辑敲除小麦基因组中的目标基因，获得小麦湿度敏感雄性不育突变体，为小麦杂交育种提供更多种质资源。

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技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题是如何制备湿度敏感型雄性不育小麦。

2、为解决所述技术问题，本专利技术提供一种制备湿度敏感型雄性不育小麦的方法，包括：降低小麦中蛋白质的活性、降低小麦中蛋白质的含量、抑制小麦中蛋白质的编码基因的表达或敲除小麦中蛋白质的编码基因，得到湿度敏感型雄性不育小麦；

3、所述蛋白质为taugt-a、taugt-b和taugt-d，其中taugt-a的氨基酸序列如

4、seq id no:4所示，taugt-b的氨基酸序列如seq id no:5所示，taugt-d的氨基酸序列如seq id no:6所示。

5、所述taugt-a的编码基因具有seq id no:1所示的核苷酸序列或者与seq id no:1所示的核苷酸序列具有90％以上一致性的核苷酸序列；所述taugt-b的编码基因具有

6、seq id no:2所示的核苷酸序列或者与seq id no:2所示的核苷酸序列具有90％以上一致性的核苷酸序列；所述taugt-d的编码基因具有seq id no:3所示的核苷酸序列或者与seq id no:3所示的核苷酸序列具有90％以上一致性的核苷酸序列。

7、这里使用的术语“一致性”是指与天然核酸序列的序列相似性。所述90％以上一致性可以是90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、或99％以上的一致性。

8、所述方法可通过crispr基因编辑系统对所述蛋白质的编码基因进行定点编辑实现。

9、所述crispr基因编辑系统可为crispr-cas9系统；所述crispr-cas9系统中使用的所述蛋白质的编码基因的靶序列可为靶序列1或靶序列2；

10、所述靶序列1为如下(a1)、(a2)或(a3)：

11、(a1)seq id no:7所示的核苷酸序列；

12、(a2)与(a1)限定的核苷酸序列具有90％以上一致性的由(a1)衍生的核苷酸序列；

13、(a3)在严格条件下与(a1)限定的核苷酸序列杂交的由(a1)衍生的核苷酸序列；

14、所述靶序列2为如下(b1)、(b2)或(b3)：

15、(b1)seq id no:8所示的核苷酸序列；

16、(b2)与(b1)限定的核苷酸序列具有90％以上一致性的由(b1)衍生的核苷酸序列；

17、(b3)在严格条件下与(b1)限定的核苷酸序列杂交的由(b1)衍生的核苷酸序列。

18、所述严格条件可以是在2×ssc，0.1％sds的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次5min，又在0.5×ssc，0.1％sds的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次15min。

19、所述方法可通过向小麦中导入靶向所述靶序列1和/或所述靶序列2的sgrna的编码基因与cas9的编码基因，得到湿度敏感型雄性不育小麦。

20、上述方法中，所述sgrna的编码基因可通过向小麦中导入含有所述sgrna的编码基因的重组载体实现。

21、所述重组载体可以是pbue411-spacer1-spacer2，是向pbue411质粒的bsai酶切位点间插入所述靶序列1和所述靶序列2得到的重组载体。pbue411-spacer1-spacer2表达cas9、sgrna1和sgrna2，其中sgrna1含有靶序列1编码的rna序列，sgrna2含有靶序列2编码的rna序列。

22、上述方法中，所述湿度敏感型雄性不育小麦的花粉的失水速率高于野生型小麦的花粉的失水速率；所述湿度敏感型雄性不育小麦的育性可通过人工保湿授粉的方法恢复。

23、所述失水速率可以是在65％≥rh≥30％的湿度条件下的失水速率。

24、本专利技术还提供调控小麦育性的产品，所述产品用于降低小麦中蛋白质taugt-a、taugt-b和taugt-d的活性、降低小麦中蛋白质taugt-a、taugt-b和taugt-d的含量、抑制小麦中蛋白质taugt-a、taugt-b和taugt-d的编码基因的表达或敲除小麦中蛋白质taugt-a、taugt-b和taugt-d的编码基因。

25、所述产品可为利用crispr/cas9系统定点编辑所述蛋白质taugt-a、taugt-b和taugt-d的编码基因所需的试剂和/或仪器。

26、所述试剂可为试剂1、试剂2、试剂3、试剂4或试剂5；

27、所述试剂1为r1)或r2)：

28、r1)靶向所述靶序列1的sgrna；

29、r2)靶向所述靶序列2的sgrna；

30、所述试剂2为所述试剂1与cas9组成的组合物；

31、所述试剂3为含有r1)和/或r2)的编码基因的重组载体；

32、所述试剂4为由所述试剂3与含有cas9的编码基因的重组载体组成的组合物；

33、所述试剂5为含有r1)和/或r2)的编码基因与cas9的编码基因的重组载体。

34、所述蛋白质taugt-a、taugt-b和taugt-d或其编码基因在调控小麦育性中的应用也属于本专利技术的保护范围。

35、保藏编号为cgmcc no.46083的湿度敏感型雄性不育小麦在小麦育种中的应本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种制备湿度敏感型雄性不育小麦的方法，包括：降低小麦中蛋白质的活性、降低小麦中蛋白质的含量、抑制小麦中蛋白质的编码基因的表达或敲除小麦中蛋白质的编码基因，得到湿度敏感型雄性不育小麦；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述TaUGT-A的编码基因具有SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列或者与SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列具有90％以上一致性的核苷酸序列；所述TaUGT-B的编码基因具有SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列或者与SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列具有90％以上一致性的核苷酸序列；所述TaUGT-D的编码基因具有SEQ IDNO:3所示的核苷酸序列或者与SEQ ID NO:3所示的核苷酸序列具有90％以上一致性的核苷酸序列。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法通过CRISPR基因编辑系统对所述蛋白质的编码基因进行定点编辑实现。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述CRISPR基因编辑系统为CRISPR-Cas9系统；所述CRISPR-Cas9系统中使用的所述蛋白质的编码基因的靶序列为靶序列1或靶序列2；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述方法通过向小麦中导入靶向所述靶序列1和/或所述靶序列2的sgRNA的编码基因与Cas9的编码基因，得到湿度敏感型雄性不育小麦。

6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于：所述湿度敏感型雄性不育小麦的花粉的失水速率高于野生型小麦的花粉的失水速率；所述湿度敏感型雄性不育小麦的育性可通过人工保湿授粉的方法恢复。

7.调控小麦育性的产品，所述产品用于降低小麦中权利要求1中所述蛋白质的活性、降低小麦中所述蛋白质的含量、抑制小麦中所述蛋白质的编码基因的表达或敲除小麦中所述蛋白质的编码基因。

8.根据权利要求7所述的产品，其特征在于：所述产品为利用CRISPR/Cas9系统定点编辑所述蛋白质的编码基因所需的试剂和/或仪器。

9.根据权利要求8所述的产品，其特征在于：所述试剂为试剂1、试剂2、试剂3、试剂4或试剂5；

10.权利要求1中所述蛋白质或权利要求2中所述蛋白质的编码基因在调控小麦育性中的应用。

11.保藏编号为CGMCC No.46083的湿度敏感型雄性不育小麦在小麦育种中的应用。

12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，恢复或提高所述湿度敏感型雄性不育小麦的育性的方法为：在所述湿度敏感型雄性不育小麦的开花期，保持其花穗所处环境的相对湿度不低于90％。

13.一种恢复或提高小麦育性的方法，包括：在小麦的开花期，保持其花穗所处环境的相对湿度不低于90％；所述小麦为湿度敏感型雄性不育小麦，其保藏编号为CGMCCNo.46083。

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【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述taugt-a的编码基因具有seq id no:1所示的核苷酸序列或者与seq id no:1所示的核苷酸序列具有90％以上一致性的核苷酸序列；所述taugt-b的编码基因具有seq id no:2所示的核苷酸序列或者与seq id no:2所示的核苷酸序列具有90％以上一致性的核苷酸序列；所述taugt-d的编码基因具有seq idno:3所示的核苷酸序列或者与seq id no:3所示的核苷酸序列具有90％以上一致性的核苷酸序列。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法通过crispr基因编辑系统对所述蛋白质的编码基因进行定点编辑实现。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述crispr基因编辑系统为crispr-cas9系统；所述crispr-cas9系统中使用的所述蛋白质的编码基因的靶序列为靶序列1或靶序列2；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述方法通过向小麦中导入靶向所述靶序列1和/或所述靶序列2的sgrna的编码基因与cas9的编码基因，得到湿度敏感型雄性不育小麦。

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【专利技术属性】
技术研发人员：漆小泉，熊星辰，范贵强，蒋家月，顾万昌，陈少友，张道松，周云，郭光辉，
申请(专利权)人：中国科学院植物研究所，
类型：发明
国别省市：

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