一种利用植物杂种优势的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用植物杂种优势的方法。该方法包括以下步骤：S1，利用基因工程技术编辑参与植物中减数分裂的蛋白实现将生殖细胞的减数分裂转变为类似有丝分裂从而得到与杂交种基因型和染色体倍性一致的配子；以及S2，诱导配子发育成种子或植株。应用本发明专利技术的技术方案，杂交种可产生与自身基因型和染色体倍性完全一致的克隆种子或植株，使杂种优势可以被长期利用，解决之前在利用杂种优势中由于花期不一致等原因导致亲本间杂交困难、制种产量低、杂交种成本高等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种利用植物杂种优势的方法
本专利技术涉及生物
，具体而言，涉及一种利用植物杂种优势的方法。
技术介绍
杂种优势是指在生物界中，两个遗传基础不同的品种间或相近物种间进行杂交，其杂交子一代在生长势、生活力、适应性和产量等性状上优于双亲的现象。杂种优势是生物界一种普遍的现象，被广泛地运用到农作物的品种培育和生产实践中。对于杂种优势在农业生产中的应用，最重要的环节之一是进行杂交种的高效制备。在玉米等雌雄异花的作物中，可以通过人工(或利用机械)去除母本自交系的雄花，以另一自交系(父本)的花粉进行授粉获得杂交种子，其操作相对简单易行，故玉米的杂种优势利用得早，且体系成熟，应用广泛。但也存在有些亲本开花时期不一致，导致在田间无法进行大规模杂交制种的问题。而雌雄同花作物(如水稻、小麦等)无法通过去除母本的花粉途径实现大规模制备杂交种子。以水稻为例：目前，在水稻中解决这个问题的途径是利用具有花粉不育特性的植株作为母本，以另一品种为父本提供花粉杂交，即以雄性不育为技术核心的杂种优势利用体系。其中，水稻杂种优势的利用又可分为两个技术途径，一是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保持植物杂种优势的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，利用基因工程技术编辑参与植物中减数分裂的蛋白实现将生殖细胞的减数分裂转变为类似有丝分裂从而得到与杂交种基因型和染色体倍性一致的配子；以及/nS2，诱导所述配子发育成种子或植株。/n

【技术特征摘要】
20180412 CN 20181032552841.一种保持植物杂种优势的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，利用基因工程技术编辑参与植物中减数分裂的蛋白实现将生殖细胞的减数分裂转变为类似有丝分裂从而得到与杂交种基因型和染色体倍性一致的配子；以及
S2，诱导所述配子发育成种子或植株。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基因工程技术包括基因编辑技术、转基因技术诱导基因的特异表达、易位表达或基因沉默，所述基因编辑技术包括CRISPR/Cas基因编辑技术、CRISPR/Cpf1基因编辑技术、TALEN基因编辑技术、归巢核酸内切酶基因编辑技术和ZFN基因编辑技术。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1包括取杂交种，利用基因工程技术将所述杂交种生殖细胞的减数分裂转变为类似有丝分裂从而得到与杂交种基因型和染色体倍性一致的配子。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1包括利用基因工程技术将杂交种的亲本进行编辑，然后通过亲本之间杂交获得杂交种，进而获得生殖细胞的减数分裂转变为类似有丝分裂的杂交种配子。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1包括利用基因工程技术编辑参与植物中减数分裂的蛋白实现将生殖细胞的减数分裂转变为类似有丝分裂；其中所述蛋白包括第一蛋白、第二蛋白和第三蛋白，其中，
所述第一蛋白为参与DNA双链断裂形成的蛋白，所述第一蛋白选自以下蛋白：
如SEQIDNO:13所示的PAIR1蛋白，与所述PAIR1蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述PAIR1蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:14所示的PAIR2蛋白，与所述PAIR2蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述PAIR2蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:15所示的PAIR3蛋白，与所述PAIR3蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述PAIR3蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:16所示的PRD1，与所述PRD1蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述PRD1蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:17所示的PRD2，与所述PRD2蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述PRD2蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:18所示的SPO11-1，与所述SPO11-1蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述SPO11-1蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:19所示的SPO11-2，与所述SPO11-2蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述SPO11-2蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:20所示的SDS，与所述SDS蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述SDS蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:21所示的CRC1，与所述CRC1蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述CRC1蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:22所示的P31comet，与所述P31comet蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述P31comet蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:23所示的MTOPVIB，与所述MTOPVIB蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述MTOPVIB蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:24所示的DFO，与所述DFO蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述DFO蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
所述第二蛋白参与控制减数分裂期姐妹染色体间的黏连，所述第二蛋白选自以下蛋白：
如SEQIDNO:25所示的REC8蛋白，与所述REC8蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述REC8蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
所述第三蛋白参与减数分裂的第二次分裂，所述第三蛋白选自以下蛋白：
如SEQIDNO:26所示的OSD1蛋白，与所述OSD1蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述OSD1蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:27所示的TAM蛋白，与所述TAM蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述TAM蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:28所示的TDM1蛋白，与所述TDM1蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述TDM1蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2包括利用基因工程技术影响参与植物配子或胚发育过程，诱导所述配子发育成种子或植株。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述S2包括授以其它植株的诱导花粉，诱导所述配子发育成种子或植株。


8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2包括通过物理刺激、生物胁迫或化学药剂处理，诱导所述配子发育成种子或植株。


9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2包括通过花药培养或花粉培养诱导所述配子发育成种子或植株。


10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述S2包括利用基因工程技术影响参与植物配子或胚发育过程的第四蛋白而诱导孤雌生殖，所述第四蛋白选自以下蛋白：
如SEQIDNO:29所示的MTL蛋白，与所述MTL蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述MTL蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:30所示的BBM蛋白，与所述BBM蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述BBM蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列相似性的蛋白；
如SEQIDNO:31所示的CENH3蛋白，与所述CENH3蛋白具有至少30％的序列一致性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％的序列一致性的蛋白，或者与所述CENH3蛋白具有至少40％的序列相似性的蛋白，并且逐渐优选地，具有至少45％、50％、55％、60％、6...

【专利技术属性】
技术研发人员：王克剑，王春，
申请(专利权)人：中国水稻研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33