创制植物雄性不育系的方法技术

本发明专利技术公开了创制植物雄性不育系的方法。本发明专利技术公开的创制植物雄性不育系的方法，包括：降低受体植物中序列3所示的蛋白质的含量，或抑制受体植物中该蛋白质的活性，或敲除受体植物中该蛋白质的编码基因，或降低受体植物中该蛋白质的编码基因的表达，得到植物不育系。本发明专利技术的植物不育系的创制方法所得植物不育系的育性可通过施加茉莉素或其衍生物恢复，且不受遗传背景限制并避免不育细胞质的负效应，对于拓展植物不育系来源，简化制种过程，加快植物育种速度，降低育种成本，均具有重要意义，并能够促进不同植物杂交育种的快速发展。

Method of Creating Plant Male Sterile Lines

【技术实现步骤摘要】
创制植物雄性不育系的方法
本专利技术涉及生物
中，创制植物雄性不育系的方法。
技术介绍
杂交育种是创造变异和利用杂种优势的重要手段，是最有成效的育种方法之一。雄性不育是杂交育种的基础和有效工具，具有重要的科学和产业价值。雄性不育植物是指植物雄性生殖器官不能产生正常功能的花粉的现象。目前，用于植物育种的雄性不育系往往是从自然群体中发现的，种类有限，选育周期长，效率低，价格贵。水稻的杂交育种发展最为成熟，在三系法杂交水稻培育时，除不育系以外，还需要恢复系和保持系。其优点是不育系育性稳定，但由于恢复系和保持系较少，良种培育难度较大。两系法杂交水稻利用了光敏和温敏雄性不育系作为遗传工具。该法大大提高了育种效率，而且选育光温敏不育系的难度较小，但是光敏和温敏的育性易受天气情况影响。因此，开发新的可人工控制的、适用于两系法杂交育种的雄性不育系，对于拓展植物不育系来源，简化制种过程，加快植物育种速度，降低育种成本，均具有重要意义。茉莉素是一种具有环戊烷酮结构的植物激素，广泛分布于被子植物、裸子植物、蕨类植物及藻类等，对于植物自身的生长发育和植物响应逆境、伤害、病原体侵害与害虫侵袭等具有重要的调控作用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何创制植物不育系。为解决上述技术问题，本专利技术首先提供了植物不育系的创制方法，所述方法包括：降低受体植物中蛋白质的含量，或抑制受体植物中所述蛋白质的活性，或敲除受体植物中所述蛋白质的编码基因，或降低受体植物中所述蛋白质的编码基因的表达，得到植物不育系；所述蛋白质为如下A1)或A2)：A1)氨基酸序列是序列3的蛋白质；A2)将序列表中序列3所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质。上述A2)中的蛋白质，为与序列3所示蛋白质的氨基酸序列具有75％或75％以上同一性且具有相同功能的蛋白质。所述具有75％或75％以上同一性为具有75％、具有80％、具有85％、具有90％、具有95％、具有96％、具有97％、具有98％或具有99％的同一性。“同一性”指与天然序列的序列相似性。所述植物不育系可为植物雄性不育系。所述植物不育系与所述受体植物相比育性降低。具体的，所述植物不育系与所述受体植物相比雄蕊育性降低。所述受体植物含有所述蛋白质的编码基因。上述方法中，所述蛋白质的编码基因可为b1)或b2)：b1)序列表中序列1所示的DNA分子；b2)序列表中序列2所示的DNA分子；b3)与b1)或b2)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码所述蛋白质的cDNA分子或DNA分子；b4)在严格条件下与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列杂交，且编码所述蛋白质的cDNA分子或DNA分子。这里使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。“同一性”包括与本专利技术的编码序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质的核苷酸序列具有75％或更高，或85％或更高，或90％或更高，或95％或更高同一性的核苷酸序列。同一性可以用肉眼或计算机软件进行评价。使用计算机软件，两个或多个序列之间的同一性可以用百分比(％)表示，其可以用来评价相关序列之间的同一性。所述严格条件可为如下：50℃，在7％十二烷基硫酸钠(SDS)、0.5MNaPO4和1mMEDTA的混合溶液中杂交，在50℃，2×SSC，0.1％SDS中漂洗；还可为：50℃，在7％SDS、0.5MNaPO4和1mMEDTA的混合溶液中杂交，在50℃，1×SSC，0.1％SDS中漂洗；还可为：50℃，在7％SDS、0.5MNaPO4和1mMEDTA的混合溶液中杂交，在50℃，0.5×SSC，0.1％SDS中漂洗；还可为：50℃，在7％SDS、0.5MNaPO4和1mMEDTA的混合溶液中杂交，在50℃，0.1×SSC，0.1％SDS中漂洗；还可为：50℃，在7％SDS、0.5MNaPO4和1mMEDTA的混合溶液中杂交，在65℃，0.1×SSC，0.1％SDS中漂洗；也可为：在6×SSC，0.5％SDS的溶液中，在65℃下杂交,然后用2×SSC,0.1％SDS和1×SSC,0.1％SDS各洗膜一次；也可为：2×SSC，0.1％SDS的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次5min，又于0.5×SSC，0.1％SDS的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次15min；也可为：0.1×SSPE(或0.1×SSC)、0.1％SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜。上述75％或75％以上同一性，可为80％、85％、90％或95％以上的同一性。上述方法中，敲除受体植物中所述蛋白质的编码基因可通过基因组编辑方法改变所述受体植物中所述蛋白质的编码基因的序列实现；降低受体植物中所述蛋白质的编码基因的表达可通过RNAi方法或病毒诱导的基因沉默方法实现。改变所述受体植物中所述蛋白质的编码基因的序列满足：与所述蛋白质的活性相比，所述编码基因改变后的序列所编码蛋白质活性降低或丧失。上述方法中，所述基因组编辑方法可为CRISPR方法、TALEN方法或ZFN方法。所述CRISPR方法可为CRISPR/Cas9方法。所述CRISPR/Cas9方法中sgRNA的靶序列可为序列表中序列1的第1207-1226位。所述CRISPR/Cas9方法包括：将含有所述sgRNA以及Cas9编码基因的Crispr/Cas9-OsOPR7载体导入所述受体植物中，得到所述植物不育系。在本专利技术的一个实施例中，所述植物不育系中所述蛋白质的编码基因由序列表中序列1变为序列4，其CDS序列由序列2突变为序列5。所述植物不育系满足：对所述植物不育系施用茉莉素或其衍生物或其结构类似物后育性增强。所述茉莉素衍生物可为茉莉素中的氢原子或原子团被其他原子或原子团取代而衍生的化合物。所述茉莉素衍生物可为茉莉酸、茉莉酸甲酯、茉莉素-氨基酸偶联物、OPDA(12-oxophytodienoicacid，12-氧-植物二烯酸)或茉莉素类似物。所述茉莉素-氨基酸偶联物是指茉莉酸与不同氨基酸通过酰胺键形成的茉莉素衍生物，如JA-Ile、JA-Leu、JA-Val或JA-Met。所述茉莉素结构类似物为与茉莉素结构类似且具有相同功能的化合物，如冠菌素(Coronatine)。本专利技术还提供了提高所述植物不育系育性的方法，包括：对利用所述植物不育系施用茉莉素或其衍生物或其结构类似物，所述植物不育系育性增强。本专利技术还提供了一种成套试剂，所述成套试剂包括a1)和a2)：a1)为下述a11)或a12)：a11)敲除受体植物中所述蛋白质的编码基因所用物质；a12)降低受体植物中所述蛋白质的编码基因的表达所用物质；a2)为茉莉素或其衍生物或其结构类似物。所述成套试剂可由上述a1)和a2)组成。所述成套试剂可用于植物育种。本专利技术还提供了下述任一应用：X1)所述植物不育系的创制方法或所述提高所述植物不育系育性的方法在植物育种中的应用；X2)利用所述植物不育系在植物育种中的应用；X3)所述成套试剂在植物育种中的应用。本专利技术中，所述植物可为下述c1)、c2)或c3)：c1)单子叶植物或双子叶植物；c2)禾本科植物或十字花科植物；c3)水稻或小麦。所述植物不育系可为植物雄性不育系。本专利技术的植物不育系的创制方法，敲除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.植物不育系的创制方法，包括：降低受体植物中蛋白质的含量，或抑制受体植物中所述蛋白质的活性，或敲除受体植物中所述蛋白质的编码基因，或降低受体植物中所述蛋白质的编码基因的表达，得到植物不育系；所述蛋白质为如下A1)或A2)：A1)氨基酸序列是序列3的蛋白质；A2)将序列表中序列3所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.植物不育系的创制方法，包括：降低受体植物中蛋白质的含量，或抑制受体植物中所述蛋白质的活性，或敲除受体植物中所述蛋白质的编码基因，或降低受体植物中所述蛋白质的编码基因的表达，得到植物不育系；所述蛋白质为如下A1)或A2)：A1)氨基酸序列是序列3的蛋白质；A2)将序列表中序列3所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述蛋白质的编码基因为b1)或b2)：b1)序列表中序列1所示的DNA分子；b2)序列表中序列2所示的DNA分子。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：敲除受体植物中所述蛋白质的编码基因通过基因组编辑方法改变所述受体植物中所述蛋白质的编码基因的序列实现；降低受体植物中所述蛋白质的编码基因的表达通过RNAi方法或病毒诱导的基因沉默方法实现。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述基因组编辑方法为CRISPR方法、TALEN方法或ZFN方法；进一步，所述CRISPR方法为CRISPR/Cas9方法。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述CRISPR/Cas9方法中sgRNA的靶序列为序列表中序列1的第1207-1226位。6.根据权利要求1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢道昕，闫建斌，鄢纯，张晓林，怡荣，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11