一种快速驯化四倍体野生稻落粒性的方法技术

本发明专利技术公开了一种减弱或降低植物落粒性的方法、基因、蛋白质、相关生物材料及其应用。该减弱或降低植物落粒性的方法包括降低植物中OaqSH1蛋白的含量和/或活性和/或降低或抑制植物中所述OaqSH1蛋白编码基因的表达量，从而使植物的落粒性减弱或降低。

【技术实现步骤摘要】
一种快速驯化四倍体野生稻落粒性的方法
本专利技术涉及生物
，尤其是涉及一种减弱或降低植物落粒性的方法、基因、蛋白质、相关生物材料及其应用。
技术介绍
落粒性的丧失是水稻驯化过程中选择的重要的农艺性状，对于野生稻而言，易落粒有利于后代繁衍。而对于适用于农艺生产的水稻作物而言，由于落粒造成水稻产量严重减产，影响收获指数。四倍体野生稻Oryzaalta具有生物量大、适应力强、抗逆能力强等优势，但是由于未经过人工驯化，种子成熟时，野生稻的种子极易脱离母体形成落粒。因而开展落粒性相关研究对于野生稻的快速驯化以及培育落粒性减弱的品种具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种减弱或降低植物落粒性的方法，包括降低植物中OaqSH1蛋白的含量和/或活性和/或降低或抑制植物中所述OaqSH1蛋白编码基因的表达量，从而使植物的落粒性减弱或降低。所述OaqSH1蛋白为如下a1)或a2)或a3)蛋白质：a1)氨基酸序列为序列表中SEQIDNo.1或SEQIDNo.2所示蛋白质；a2)将序列表中SEQIDNo.1或SEQIDNo.2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/或添加得到的具有相同生物学功能的蛋白质；a3)与序列表中SEQIDNo.1或SEQIDNo.2限定的氨基酸序列具有80％或80％以上同一性，来源于水稻且具有相同生物学功能的蛋白质。所述几个氨基酸残基具体可为十个以内的氨基酸残基。上述降低或抑制植物中所述OaqSH1蛋白编码基因的表达量可采用现有技术中的任何方式实现，以使基因产生缺失突变、插入突变或碱基变换突变，进而实现基因功能降低或丧失，具体可为化学诱变、物理诱变、RNAi、基因组定点编辑或同源重组等。上述基因组定点编辑方法中，可采用锌指核酸酶(Zincfingernuclease，ZFN)技术、类转录激活因子效应物核酸酶(Transcriptionactivator-likeeffectornuclease，TALEN)技术或成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关系统(Clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats/CRISPRassociated，CRISPR/Cas9system)技术，以及其它能实现基因组定点编辑的技术。无论采取哪种方法，既可对OaqSH1蛋白的整个编码基因作为靶标，又可将调控OaqSH1蛋白编码基因表达的各个元件作为靶标，只要能实现基因功能丧失或降低即可。如可以将OaqSH1蛋白的编码基因的第1外显子、第2外显子、第3外显子、第4外显子或5’UTR等作为靶标。可选地，根据上述的方法，包括向所述植物中导入降低或抑制所述OaqSH1蛋白编码基因表达的物质。所述OaqSH1蛋白编码基因可为如下c1)或c2)或c3)或c4)所示的DNA分子：c1)编码序列是序列表中SEQIDNo.3或SEQIDNo.4所示的DNA分子；c2)核苷酸序列是序列表中SEQIDNo.5或SEQIDNo.6所示的DNA分子；c3)与c1)或c2)限定的核苷酸序列具有90％或90％以上同一性，来源于水稻且编码所述OaqSH1蛋白的DNA分子；c4)在严格条件下与c1)或c2)限定的核苷酸序列杂交，且编码所述OaqSH1蛋白的DNA分子。术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。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。所述具有90％或90％以上同一性可为至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％的同一性。可选地，根据上述的方法，所述降低或抑制所述OaqSH1蛋白编码基因表达的物质为如下b1)-b4)任一种物质：b1)抑制或降低上述OaqSH1蛋白编码基因表达的核酸分子；b2)含有b1)所述核酸分子的表达盒；b3)含有b1)所述核酸分子的重组载体、或含有b2)所述表达盒的重组载体；b4)含有b1)所述核酸分子的重组微生物、或含有b2)所述表达盒的重组微生物、或含有b3)所述重组载体的重组微生物。可选地，根据上述的方法，b1)所述的核酸分子为表达靶向所述OaqSH1蛋白编码基因的gRNA的DNA分子或靶向所述OaqSH1蛋白编码基因的gRNA。例如，所述靶向所述OaqSH1蛋白编码基因的gRNA的靶序列如SEQIDNo.7所示。则可以通过CRISPR/Cas9方法对OaqSH1蛋白编码基因进行定点编辑，使植物中的OaqSH1蛋白编码基因的表达量降低或被抑制，例如将表达Cas9蛋白和gRNA的重组质粒载体通过农杆菌的侵染实现外源基因向植物细胞的转移和整合，具体可使用下述实施例中制备的重组质粒VK005-qSH1gRNA。可选地，根据上述的方法，所述降低植物中OaqSH1蛋白的含量和/或活性和/或降低或抑制植物中所述OaqSH1蛋白编码基因的表达量的方法为将水稻基因组中的SEQIDNo.5或SEQIDNo.6所示的所述OaqSH1蛋白编码基因进行下述至少一种突变：1)在水稻基因组中的SEQIDNo.5的第930和931位核苷酸之间插入一个核苷酸A或插入一个核苷酸T；2)在水稻基因组中的SEQIDNo.6所示的所述OaqSH1蛋白编码基因第1706和1707位核苷酸之间插入一个核苷酸A。上文中，植物可为单子叶植物或水稻，水稻为任何水稻，只要含有上述靶序列即可，本专利技术列举的例子为高秆野生稻(Oryzaalta，CCDD，2n＝4x＝48)。由于高秆野生稻为四倍体植物，因而上述方法为改造后得到的水稻可以是所有染色单体均被定点编辑的水稻，也可以是部分染色单体被定点编辑的水稻，均可实现落粒性降低。上述OaqSH1蛋白、上述OaqSH1蛋白编码基因属于本专利技术的保护范围之内。上述OaqSH1蛋白相关的生物材料也属于本专利技术的保护范围之内。所述生物材料为下述C1)至C6)和D1)至D7)中的任意一种：C1)含有上述OaqSH1蛋白编码基因的表达盒；C2)含有上述OaqSH1蛋白编码基因的重组载体、或含有C1)所述表达盒的重组载体；C3)含有上述OaqSH1蛋白编码基因的重组微生物、或含有C1)所述表达盒的重组微生物、或含有C2)所述重组载体的重组微生物；C4)含有上述OaqSH1蛋白编码基因的转基因植物细胞系、或含有C1)所述表达盒的转基因植物细胞系；C5)含有上述OaqSH1蛋白编码基因的转基因植物组织、或含有C1)所述表达盒的转基因植物组织；C6)含有上述OaqSH1蛋白编码基因的转基因植物器官、或含有C1)所述表达盒的转基因植物器官；D1)抑制或降低上述OaqSH1蛋白编码基因表达的核酸分子；D2)含有D1)所述核酸分子的表达盒；D3)含有D1)所述核酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减弱或降低植物落粒性的方法，其特征在于：包括降低植物中OaqSH1蛋白的含量和/或活性和/或降低或抑制植物中所述OaqSH1蛋白编码基因的表达量，从而使植物的落粒性减弱或降低；/n所述OaqSH1蛋白为如下a1)或a2)或a3)蛋白质：/na1)氨基酸序列为序列表中SEQ ID No.1或SEQ ID No.2所示蛋白质；/na2)将序列表中SEQ ID No.1或SEQ ID No.2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/或添加得到的具有相同生物学功能的蛋白质；/na3)与序列表中SEQ ID No.1或SEQ ID No.2限定的氨基酸序列具有80％或80％以上同一性，来源于水稻且具有相同生物学功能的蛋白质。/n

【技术特征摘要】
20210202 CN 20211014457651.一种减弱或降低植物落粒性的方法，其特征在于：包括降低植物中OaqSH1蛋白的含量和/或活性和/或降低或抑制植物中所述OaqSH1蛋白编码基因的表达量，从而使植物的落粒性减弱或降低；
所述OaqSH1蛋白为如下a1)或a2)或a3)蛋白质：
a1)氨基酸序列为序列表中SEQIDNo.1或SEQIDNo.2所示蛋白质；
a2)将序列表中SEQIDNo.1或SEQIDNo.2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/或添加得到的具有相同生物学功能的蛋白质；
a3)与序列表中SEQIDNo.1或SEQIDNo.2限定的氨基酸序列具有80％或80％以上同一性，来源于水稻且具有相同生物学功能的蛋白质。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：包括向所述植物中导入降低或抑制所述OaqSH1蛋白编码基因表达的物质；
所述OaqSH1蛋白编码基因为如下c1)或c2)或c3)或c4)所示的DNA分子：
c1)编码序列是序列表中SEQIDNo.3或SEQIDNo.4所示的DNA分子；
c2)核苷酸序列是序列表中SEQIDNo.5或SEQIDNo.6所示的DNA分子；
c3)与c1)或c2)限定的核苷酸序列具有90％或90％以上同一性，来源于水稻且编码所述OaqSH1蛋白的DNA分子；
c4)在严格条件下与c1)或c2)限定的核苷酸序列杂交，且编码所述OaqSH1蛋白的DNA分子。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述降低或抑制所述OaqSH1蛋白编码基因表达的物质为如下b1)-b4)任一种物质：
b1)抑制或降低权利要求1中所述OaqSH1蛋白编码基因表达的核酸分子；
b2)含有b1)所述核酸分子的表达盒；
b3)含有b1)所述核酸分子的重组载体、或含有b2)所述表达盒的重组载体；
b4)含有b1)所述核酸分子的重组微生物、或含有b2)所述表达盒的重组微生物、或含有b3)所述重组载体的重组微生物。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
b1)所述的核酸分子为表达靶向所述OaqSH1蛋白编码基因的gRNA的DNA分子或靶向所述OaqSH1蛋白编码基因的gRNA；
所述靶向所述OaqSH1蛋白编码基因的gRNA的靶序列如SEQIDNo.7所示。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述降低植物中OaqSH1蛋白的含量和/或活性和/或降低或抑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家洋，孟祥兵，余泓，张静昆，刘贵富，荆彦辉，陈明江，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11