多核苷酸和蛋白质的应用及其单倍体诱导系制造技术

本发明专利技术提供多核苷酸和蛋白质的应用及其单倍体诱导系，该多核苷酸包含或由如下序列组成：1)SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列；或2)SEQ ID NO：1所示序列的互补序列、简并序列或同源序列；或3)在严紧条件下与SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列杂交的多核苷酸或其互补序列；4)所述序列1)

【技术实现步骤摘要】
多核苷酸和蛋白质的应用及其单倍体诱导系


[0001]本专利技术涉及生物育种领域，特别涉及多核苷酸和蛋白质的应用及其单倍体诱导系。

技术介绍

[0002]马铃薯是世界上最重要的块茎作物，与其他主要作物不同，四倍体遗传和无性系繁殖的复杂性极大地阻碍了栽培马铃薯的遗传改良。为了获得具有足够的杂种优势和一致性的杂交种，具有高基因组纯合度的纯自交系至关重要。
[0003]自交衰退，是由于自交或近亲繁殖而出现的生活力下降、适应性减弱或经济性状退化的现象。原因是自交使群体内纯合体比率增加,显性度降低。马铃薯为了得到纯合自交系必须经历近交或者自交，但是其经过长期的无性繁殖积累了大量的有害突变，并且很难通过重组清除这些有害突变。自交衰退也是限制马铃薯培育优良种系的结构障碍之一。通过诱导植株产生单倍体，加倍获得纯合株系，已然成为快速获得自交系的方法之一。近年来在玉米、拟南芥和番茄等物种中已经实现通过诱导系诱导产生单倍体植株。
[0004]自交不亲和性和近交系的衰退使得开发纯自交系具有挑战性。马铃薯杂交育种仍处于早期阶段，迫切需要开发一种获得纯自交系的有效方法。与利用多代自交或回交的传统育种方法相比，双倍的单倍体生产可以使单交系的单倍体基因组在单代内固定。单倍体配子体可通过体外组织培养、体内诱导系杂交和种内杂交或CENH3着丝粒组蛋白诱导发育为双单倍体孢子体。在这些方法中，单倍体诱导(HI)触发是最有效的方法，但PLA1/MTL/NLD和DMP等HI基因仅在个别物种中证实可行，且由于物种间遗传背景的差异，导致这些物种之间诱导效率(HIR)的差异显著。目前，尚无证据证明这些HI基因在各个物种间均可通用，特别是在难以转化的基因型中。
[0005]目前，部分四倍体马铃薯可以被诱导成单倍体(二倍体水平)。然而，二倍体马铃薯是否能被诱导成单倍体(一倍体水平)尚未见报道。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本申请提供了一种多核苷酸和蛋白质的应用及其单倍体诱导系。该核苷酸与马铃薯形成单倍体有关。当该核苷酸的表达和/或活性被抑制，或者该核苷酸所表达的蛋白活性受到影响时，例如活性降低或失去活性，含有该核苷酸的植物自交或与其他植物杂交即可产生单倍体后代。
[0007]为了实现本专利技术的目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术一方面提供一种多核苷酸在马铃薯单倍体诱导中的应用，该多核苷酸为如下序列中的至少一种：
[0009]1)SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，即StDMP基因序列；
[0010]2)SEQ ID NO：1所示序列的互补序列、简并序列或同源序列，其中所述同源序列为与SEQ ID No.1所示的核苷酸具有75％或以上、76％或以上、77％或以上、78％或以上、79％
或以上、80％或以上、81％或以上、82％或以上、83％或以上、84％或以上、85％或以上、86％或以上、87％或以上、88％或以上、89％或以上、90％或以上、91％或以上、92％或以上、93％或以上、94％或以上、95％或以上、96％或以上、97％或以上、98％或以上、99％或以上、99.1或以上、99.2或以上、99.3％或以上、99.4％或以上、99.5％或以上、99.6％或以上、99.7％或以上、99.8％或以上、或99.9％或以上同一性的多核苷酸；
[0011]3)在严紧条件下与SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列杂交的多核苷酸或其互补序列；
[0012]4)所述序列1)
‑
3)中任一序列的cDNA序列或CDS序列。
[0013]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述CDS序列如SEQ ID NO：3所示。
[0014]本专利技术另一方面提供一种蛋白质在马铃薯单倍体诱导中的应用，该蛋白质为如下序列中的至少一种：
[0015]1)SEQ ID NO：2所示的蛋白质，即所述StDMP基因序列所表达的氨基酸序列；
[0016]2)SEQ ID NO：2所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质；
[0017]3)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功能的蛋白质；
[0018]4)与SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列具有75％或75％以上的同源性且具有相同功能的蛋白质。
[0019]其中所述75％以上的同源性为76％或以上、77％或以上、78％或以上、79％或以上、80％或以上、81％或以上、82％或以上、83％或以上、84％或以上、85％或以上、86％或以上、87％或以上、88％或以上、89％或以上、90％或以上、91％或以上、92％或以上、93％或以上、94％或以上、95％或以上、96％或以上、97％或以上、98％或以上、99％或以上、99.1或以上、99.2或以上、99.3％或以上、99.4％或以上、99.5％或以上、99.6％或以上、99.7％或以上、99.8％或以上、或99.9％或以上。
[0020]本专利技术另一方面提供一种马铃薯单倍体诱导系，该单倍体诱导系通过基因的插入、取代和/或缺失的突变方式使上述多核苷酸或蛋白质的表达和/或活性降低。
[0021]作为优选，突变方式为CRISPR/Cas9、TELLEN技术、T
‑
DNA插入、EMS诱变、ZFN技术中的一种。
[0022]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述突变方式为CRISPR/Cas9技术。
[0023]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述StDMP基因被敲除。
[0024]本专利技术中的一个具体实施方式中，马铃薯单倍体诱导系基因组中的StDMP基因的表达和/或活性降低。
[0025]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述StDMP基因不表达。
[0026]在本专利技术的一个具体实施方式中，相较于发现StDMP基因时，其表达量降低。
[0027]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述StDMP基因的活性降低。
[0028]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述StDMP基因所表达的蛋白活性降低。
[0029]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述StDMP基因所表达的蛋白丧失了该蛋白原有的生物学活性，从而使所述单倍体诱导系自交或与其杂交的后代中基因组减半形成单倍体。
[0030]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述单倍体诱导系作为父本。
[0031]本专利技术还应当包括利用RNAi干扰、过表达或者启动子编辑等其他现有技术手段而使得StDMP基因的表达和/或活性降低，甚至丧失。
[0032]本专利技术另一方面提供了一种单倍体诱导系的制备方法，其包括如下步骤：将含有StDMP基因的生物材料中的StDMP基因的表达和/或活性降低，优选地，所述StDMP基因不表达，或所述StDMP基因所表达的蛋白无活性。
[0033]本专利技术另一方面提供上述单倍体诱导系在马铃薯单倍体育种或杂交育种中的应用。
[0034]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多核苷酸在马铃薯单倍体诱导中的应用，其特征在于，所述多核苷酸为如下序列中的至少一种：1)SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列；2)SEQ ID NO：1所示序列的互补序列、简并序列或同源序列，其中所述同源序列为与SEQ ID NO：1所示的核苷酸具有75％或以上同一性的多核苷酸；3)在严紧条件下与SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列杂交的多核苷酸或其互补序列；4)所述序列1)
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3)中任一序列的cDNA序列或CDS序列。2.一种蛋白质在马铃薯单倍体诱导中的应用，其特征在于，所述蛋白质为如下序列中的至少一种：1)SEQ ID NO：2所示的蛋白质；2)SEQ ID NO：2所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质；3)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功能的蛋白质；4)与SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列具有75％或75％以上的同源性且具有相同功能的蛋白质。3.一种马铃薯单倍体诱导系，其特征在于，所述单倍体诱导系通过基因的插入、取代和/或缺失的突变方式使权利要求1所述多核苷酸或权利要求2所述蛋白质的表达和/或活性降低。4.根据权利要求3所述的单倍体诱导系，其特征在于，所述突变方式为CRISPR/Cas9、TELLEN技术、T
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄三文，陈绍江，张金喆，尹健，钟裕，唐蝶，罗嘉翼，
申请(专利权)人：中国农业大学中国农业科学院蔬菜花卉研究所，
类型：发明
国别省市：