培育苜蓿雄性不育系及相应保持系的方法及其相关生物材料技术

本发明专利技术公开了一种利用基因编辑技术培育苜蓿雄性不育系及其相应保持系的方法。利用高效的基因编辑系统靶向蒺藜苜蓿MtNP1及其在紫花苜蓿中的同源物MsNP1，由农杆菌介导遗传转化，从而获得MtNP1或MsNP1所有等位基因均发生突变的材料，其表型呈现为雄性不育；由该系统获得保留一个野生型等位基因的材料，其表现为雄性可育，可用作相应保持系。这种由基因编辑技术介导的雄性不育系及其配套保持系培育方法周期短、效率高、靶向性好，大大节约了传统的苜蓿不育系筛选和培育的时间和经济成本，具有重要的应用前景。重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
培育苜蓿雄性不育系及相应保持系的方法及其相关生物材料


[0001]本专利技术涉及生物
，特别涉及一种培育苜蓿雄性不育系及相应保持系的方法及其相关生物材料。

技术介绍

[0002]杂种优势利用是提高农作物产量、改善农艺性状的重要思路，杂交育种和制种技术已经广泛应用于水稻、玉米等大田作物中。杂交育种和制种的瓶颈问题在于母本去雄。常用的去雄方法包括人工去雄、机械去雄以及化学杀雄等，这些方法往往耗费大量的人力、物力，效果却并不理想；而培育雄性不育系能够有效避免上述问题，是杂交育种和制种中的关键步骤。
[0003]紫花苜蓿是重要的多年生豆科牧草作物，蛋白含量高、营养价值丰富，素有“牧草之王”的美誉，在我国大部分地区均有种植。紫花苜蓿栽培品种多为同源四倍体，具有半自交不亲和的生理特点，基因组杂合度高，遗传操作困难；因此，紫花苜蓿的遗传育种工作难度很大、进展缓慢。紫花苜蓿具有明显的杂种优势，杂交种或可增产30％；但是我国目前缺乏能够进行生产利用的苜蓿雄性不育系材料，大大阻碍了杂交制种进程。自然突变或诱变获得雄性不育系材料耗时长、机率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是如何快速、高效的获得苜蓿雄性不育系植株。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供蛋白质或调控基因的表达的物质或调控所述蛋白质活性或含量的物质在调控苜蓿育性中的应用，所述基因编码所述蛋白质，所述蛋白质可为MsNP1或MtNP1；
[0006]所述MsNP1可为如下a1)
‑
a3)任一种蛋白质：
[0007]a1)氨基酸序列是序列表中序列1所示的蛋白质；
[0008]a2)将a1)所示的氨基酸序列经过一个或几个以上氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与a1)所示的氨基酸序列具有60％以上同一性，且与苜蓿育性相关的蛋白质；
[0009]a3)在a1)或a2)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；
[0010]所述MtNP1可为如下b1)
‑
b3)任一种蛋白质：
[0011]b1)氨基酸序列是序列表中序列2所示的蛋白质；
[0012]b2)将b1)所示的氨基酸序列经过一个或几个以上氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与b1)所示的氨基酸序列具有60％以上同一性，且与苜蓿育性相关的蛋白质；
[0013]b3)在b1)或b2)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。
[0014]进一步地，所述的应用中，a2)所述的蛋白质可包括Msnp1/
‑
2bp、Msnp1/
‑
2bp/+1bp、Msnp1/
‑
6bp/+1bp、Msnp1/
‑
9bp/
‑
6bp、Msnp1/
‑
23bp、Msnp1/
‑
5bp或Msnp1/
‑
21bp，
[0015]所述Msnp1/
‑
2bp可为由Msnp1/
‑
2bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
2bp基因是将序列表中序列3的第1066
‑
1067位的核苷酸GC缺失、保持序列3的其他核苷酸不变得到的DNA分子；
[0016]所述Msnp1/
‑
2bp/+1bp可为由Msnp1/
‑
2bp/+1bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
2bp/+1bp基因是将序列表中序列3的第1066
‑
1067位的核苷酸GC缺失并在第1084和第1085位核苷酸之间插入1个核苷酸T、保持序列3的其他核苷酸不变得到的DNA分子；
[0017]所述Msnp1/
‑
6bp/+1bp可为由Msnp1/
‑
6bp/+1bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
6bp/+1bp基因是将序列表中序列3的第1062
‑
1067位共计6个核苷酸缺失、同时第1084和第1085位核苷酸之间插入1个核苷酸T、保持序列3的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；
[0018]所述Msnp1/
‑
9bp/
‑
6bp可为由Msnp1/
‑
9bp/
‑
6bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
9bp/
‑
6bp基因是将序列表中序列3的第1063
‑
1071位共计9个核苷酸缺失、同时在第1084和第1089位缺失了6个核苷酸、保持序列3的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；
[0019]所述Msnp1/
‑
23bp可为由Msnp1/
‑
23bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
23bp基因是将序列表中序列3的第1046
‑
1068位共计23个核苷酸缺失、保持序列3的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；
[0020]所述Msnp1/
‑
5bp可为由Msnp1/
‑
5bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
5bp基因是将序列表中序列3的第1063
‑
1067位共计5个核苷酸缺失、保持序列3的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；
[0021]所述Msnp1/
‑
21bp可为由Msnp1/
‑
21bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
21bp基因是将序列表中序列3的第1052
‑
1079位共计28个核苷酸缺失、同时在缺失段增加了7个核苷酸TTACCAA、保持序列3的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；
[0022]b2)所述的蛋白质可包括Mtnp1/
‑
1bp
‑
L25、Mtnp1/
‑
211bp或Mtnp1/
‑
1bp
‑
L14，所述Mtnp1/
‑
1bp
‑
L25可为由Mtnp1/
‑
1bp/
‑
L25基因编码的蛋白质，所述Mtnp1/
‑
1bp
‑
L25基因是将序列表中序列4的第1070位的核苷酸G缺失、保持序列4的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；
[0023]所述Mtnp1/
‑
211bp可为由Mtnp1/
‑
211bp基因编码的蛋白质，所述Mtnp1/
‑
211bp是将序列表中序列4的第926
‑
1122位共计缺失197个核苷酸缺失、保持序列4的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；
[0024]所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.蛋白质或调控基因的表达的物质或调控所述蛋白质活性或含量的物质在调控苜蓿育性中的应用，所述基因编码所述蛋白质，所述蛋白质为MsNP1或MtNP1；所述MsNP1是如下a1)
‑
a3)任一种蛋白质：a1)氨基酸序列是序列表中序列1所示的蛋白质；a2)将a1)所示的氨基酸序列经过一个或几个以上氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与a1)所示的氨基酸序列具有60％以上同一性，且与苜蓿育性相关的蛋白质；a3)在a1)或a2)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；所述MtNP1是如下b1)
‑
b3)任一种蛋白质：b1)氨基酸序列是序列表中序列2所示的蛋白质；b2)将b1)所示的氨基酸序列经过一个或几个以上氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与b1)所示的氨基酸序列具有60％以上同一性，且与苜蓿育性相关的蛋白质；b3)在b1)或b2)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，a2)所述的蛋白质包括Msnp1/
‑
2bp、Msnp1/
‑
2bp/+1bp、Msnp1/
‑
6bp/+1bp、Msnp1/
‑
9bp/
‑
6bp、Msnp1/
‑
23bp、Msnp1/
‑
5bp或Msnp1/
‑
21bp，所述Msnp1/
‑
2bp为由Msnp1/
‑
2bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
2bp基因是将序列表中序列3的第1066
‑
1067位的核苷酸GC缺失、保持序列3的其他核苷酸不变得到的DNA分子；所述Msnp1/
‑
2bp/+1bp为由Msnp1/
‑
2bp/+1bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
2bp/+1bp基因是将序列表中序列3的第1066
‑
1067位的核苷酸GC缺失并在第1084和第1085位核苷酸之间插入1个核苷酸T、保持序列3的其他核苷酸不变得到的DNA分子；所述Msnp1/
‑
6bp/+1bp为由Msnp1/
‑
6bp/+1bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
6bp/+1bp基因是将序列表中序列3的第1062
‑
1067位共计6个核苷酸缺失、同时第1084和第1085位核苷酸之间插入1个核苷酸T、保持序列3的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；所述Msnp1/
‑
9bp/
‑
6bp为由Msnp1/
‑
9bp/
‑
6bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
9bp/
‑
6bp基因是将序列表中序列3的1063
‑
1071位共计9个核苷酸缺失、同时在第1084和第1089位缺失了6个核苷酸、保持序列3的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；所述Msnp1/
‑
23bp为由Msnp1/
‑
23bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
23bp基因是将序列表中序列3的第1046
‑
1068位共计23个核苷酸缺失、保持序列3的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；所述Msnp1/
‑
5bp为由Msnp1/
‑
5bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
5bp基因是将序列表中序列3的第1063
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1067位共计5个核苷酸缺失、保持序列3的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；所述Msnp1/
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21bp为由Msnp1/
‑
21bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/
‑
21bp基因是将序列表中序列3的第1052
‑
1079位共计28个核苷酸缺失、同时在缺失段增加了7个核苷酸TTACCAA、保持序列3的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；b2)所述的蛋白质包括Mtnp1/
‑
1bp
‑
L25或Mtnp1/
‑
1bp
‑
L14，所述Mtnp1/
‑
1bp
‑
L25为由Mtnp1/
‑
1bp/
‑
L25基因编码的蛋白质，所述Mtnp1/
‑
1bp
‑
L25基因是将序列表中序列4的第1070位的核苷酸G缺失、保持序列4的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子；所述Mtnp1/
‑
1bp
‑
L14为由Mtnp1/
‑
1bp
‑
L14基因编码的蛋白质，所述Mtnp1/
‑
1bp
‑
L14基
因是将序列表中序列4的第1069位的核苷酸A缺失、保持序列4的其他核苷酸序列不变得到的DNA分子。3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述蛋白质来源于苜蓿。4.与权利要求1所述蛋白质相关的生物材料在调控苜蓿育性中的应用，其特征在于，与权利要求1中所述蛋白质相关的生物材料为下述任一种：A1)编码权利要求1中所述蛋白质的核酸分子；A2)含有A1)所述核酸分子的表达盒；A3)含有A1)所述核酸分子的重组载体、或含有A2)所述表达盒的重组载体；A4)含有A1)所述核酸分子的重组微生物、或含有A2)所述表达盒的重组微生物、或含有A3)所述重组载体的重组微生物；A5)含有A1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有A2)所述表达盒的转基因植物细胞系；A6)含有A1)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有A2)所述表达盒的转基因植物组织；A7)含有A1)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有A2)所述表达盒的转基因植物器官；A8)抑制或降低权利要求1中所述蛋白质的编码基因的表达或权利要求1中所述蛋白质的活性的核酸分子；A9)含有A8)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因植物细胞系。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：A1)所述核酸分子为如下g1)
‑
g4)任一项所示的DNA分子：g1)编码链的编码序列为序列表中序列3的DNA分子；g2)与g1)所述DNA分子具有60％以上的同一性，且编码调控苜蓿育性相关蛋白质的DNA分子；g3)编码链的编码序列为序列表中序列4所示的DNA分子；g4)与g3)所述DNA分子具有60％以上的同一性，且编码调控苜蓿育性相关蛋白质的DNA分子；A8)所述核酸分子为：表达靶向所述权利要求1中a1)或b1)所述蛋白编码基因的gRNA的DNA分子或为靶向权利要求1中a1)或b1)所述蛋白编码基因的gRNA；所述gRNA包括sgRNA1和sgRNA2。6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，g2)所述的DNA分子包括：Msnp1/
‑
2bp基因、Msnp1/
‑
2bp/...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，董江丽，叶沁怡，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：