CN113512549B - 一种提前水稻生育期及提高产量的方法 - Google Patents
一种提前水稻生育期及提高产量的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113512549B CN113512549B CN202110278014.XA CN202110278014A CN113512549B CN 113512549 B CN113512549 B CN 113512549B CN 202110278014 A CN202110278014 A CN 202110278014A CN 113512549 B CN113512549 B CN 113512549B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rice
- oshsfc2a
- gene
- seq
- growth period
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/415—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
- C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
- C12N15/8201—Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation
- C12N15/8202—Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation by biological means, e.g. cell mediated or natural vector
- C12N15/8205—Agrobacterium mediated transformation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
- C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
- C12N15/8216—Methods for controlling, regulating or enhancing expression of transgenes in plant cells
- C12N15/8218—Antisense, co-suppression, viral induced gene silencing [VIGS], post-transcriptional induced gene silencing [PTGS]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
- C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
- C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
- C12N15/8261—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/14—Hydrolases (3)
- C12N9/16—Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)
- C12N9/22—Ribonucleases [RNase]; Deoxyribonucleases [DNase]
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Virology (AREA)
- Botany (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
Abstract
本发明属于水稻基因工程领域,本发明涉及一种提前水稻生育期及提高产量的方法。本发明研究显示对OsHsfC2a基因进行突变降低/阻断表达后,明显缩短了水稻长短日照下的生育期,可以将OsHsfC2a基因作为水稻遗传育种的一个有效的靶点。另外本发明利用CRISPR/Cas9系统获得的突变体与利用化学、物理诱变获得的突变体相比目的性更强,对基因组的损伤小,可规避转基因带来的可能风险;与未进行突变的野生型相比,突变CasHsfC2a植株抽穗时间在长短日照下减少4‑7天,每穗总粒数增加,结实率没有下降,植株生长状态没有影响。
Description
技术领域
本发明属于水稻基因工程领域,涉及一种提前水稻生育期及提高产量的方法,具体是一种利用突变OsHsfC2a提前水稻生育期及提高产量的方法。
背景技术
水稻(Oryza sativa L.)作为世界重要的粮食作物及功能研究的单子叶模式植物。当前,全球人口数量增加,耕地面积急剧减少,环境污染严重,极端气候频发,粮食的供需变得不平衡(Gupta PK,Rustgi S and Kumar N(2006).Genetic and molecular basisof grain size and grain number and its relevance to grain productivity inhigher plants.Genome 49(6):565-571.)。抽穗期是影响水稻区域适应性和产量的关键农艺性状,其受到外界环境和水稻开花基因的共同调控。从目前的研究来看,调控植物开花的途径虽然有很多,但影响水稻抽穗的两个最重要的环境因素是光照和温度。其中光照主要从光周期和光质两个方面影响水稻抽穗。光周期(即日照长短)是植物开花转变和开花时间的主要环境决定因素,植物可以感知日照时间的长短,对不同的日照时间作出不同反应来调控植物开花时间。1920年,Garner和Allard发现植物可以响应光周期的变化,并将植物划分为长日照植物、短日照植物和日中性植物。长日照植物和短日照植物在对应的日照条件下开花更快,日中性植物不受光周期的影响(Garner W W,Allard H A.Effect of therelative length of day and night and other factors of the environment ongrowth and reproduction in PLANTS1.J Agric Res,1920,18:553-606.)。植物只有在一定的光周期范围内才能完成从营养生长到生殖生长的转变。水稻是典型的短日照植物,在短日照条件下开花较早,在长日照条件下开花较晚。
由于纬度的高低导致的温度变化也对水稻的生育期有明显的影响,不同纬度各类型晚稻均能安全成熟,但是随着纬度的升高,水稻的拔节、抽穗、成熟期均相应推迟。有研究表明,纬度每降低1°,粳稻在江西地区的播种至拔节期天数减少近一天,抽穗至成熟期天数减少0.72天,全生育期减少1.66天(陈波,2017.江西双季晚稻不同类型品种综合生产力及其形成特征[D].)。
在以往的研究中,已经报道了许多控制水稻抽穗期的主效基因,如Hd3a和RFT1(Komiya R,Yokoi S and Shimamoto K,2009.A gene network for long-day floweringactivates RFT1 encoding a mobile flowering signal in rice.Development,136(20):3443-3450;Komiya R,Ikegami A,Tamaki S,Yokoi S and Shimamoto K,2008.Hd3aand RFT1 are essential for flowering in rice.Development,135(4):767-774.)。但这些主效基因表达量的改变通常都会造成水稻抽穗期的巨大变化,并很大影响产量。因此很难用于现代水稻品种的微调改良。小效应基因对抽穗期的影响较弱,因此在水稻现代育种中更适合用于水稻品种的区域适应性微调。
通过对水稻进行分子设计育种的概念提出,能实现从“经验育种”到“定向、高效、精确育种”的转变。传统的改造动植物品种的转基因技术是将外源DNA片段插入受体的基因组中,改造基因功能,使其表达优良的性状,获得人类需要的品种。任何新的育种技术的研发与应用要具有创新性,基因编辑技术作为合成生物学的核心技术为典型的代表。基因编辑技术是近几年发展起来的对基因组进行定向精确修饰的技术,可以对基因组中的靶位点进行敲除、插入、碱基替换、点突变等定点人工修饰。主要包括锌指核酸酶(ZFNs)技术、转录激活子样效应物核酸酶(TALENs)技术和CRISPR/Cas核酸酶(CRISPR/CasRGNs)技术。CRISPR/Cas9系统除了可以在人类与动物细胞系中实现定点修饰,还可以在地钱、拟南芥、烟草、水稻、小麦、高粱、玉米等模式植物和粮食作物中实现定点基因组编辑,但目前只在拟南芥和水稻中可以获得稳定的突变体植株(瞿礼嘉,郭冬姝,张金喆等(2015).CRISPR/Cas系统在植物基因组编辑中的应用[J].生命科学(1).)。近年来,以CRISPR/Cas9(Clusteredregularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR associated)技术为代表的基因组定点编辑技术成为植物育种技术的研究新热点,为水稻种质资源创新提供了安全、高效的新途径。利用CRISPR/Cas9技术定点编辑控制水稻开花,抽穗及生育期调控相关的基因并创制一些具有重要价值的非转基因水稻新种质和供水稻基础研究的突变体,为扩大水稻新品种的培育和基础研究奠定基础,具有重要的理论和实践意义。
热激蛋白在水稻植株应对逆境胁迫中起重要作用,而热激转录因子是热激蛋白质的上游调控基因,不但能调节HSPs(热休克蛋白)的表达,还参与调控植株的其他生理生化过程。抽穗期的迟与早会影响水稻光合产物积累时间,间接影响水稻灌浆时期的环境和籽粒充实进程,最终对水稻产量和品质产生影响。热激转录因子C类家族被研究在冷胁迫下有响应,同时观察到抽穗期时间上发生了变化。我国南方城市冬天温度偏低,不适宜水稻生长,调整生育期使其提前或者推迟来规避寒冷天气,对水稻灌浆及其产量有着重要的意义。到目前为止,热激转录因子C家族在调控植物生长发育中的作用尚不清楚。现有技术CN108103092A,虽然公开了利用CRISPR-Cas技术突变水稻基因能够获得性状改变(矮化)的水稻植株,但是关于通过对水稻热激蛋白或是热激转录因子突变以调节水稻生育期未见报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有提前水稻生育期技术的不足,提供一种新的提前水稻生育期的方法。本发明利用基因编辑技术突变OsHsfC2a基因后获得了水稻抽穗期提前的植株,缩短水稻抽穗期,且提高产量。
本发明的目的在于提供水稻OsHsfC2a基因在水稻育种中的应用,尤其是作为靶点在提前水稻生育期/提高水稻产量方面的应用。
本发明的目的还在于提供一种利用突变OsHsfC2a基因技术提前水稻生育期/提高水稻产量的方法。
本发明的目的还在于提供一种用于构建生育期提前/产量提高水稻的试剂盒。
本发明的上述目的通过以下技术手段实现:
本发明提供了水稻OsHsfC2a基因在水稻育种中的应用,尤其是作为靶点在提前水稻生育期/提高水稻产量方面的应用,更尤其是作为靶点在构建生育期提前/产量提高的水稻方面的应用。所述OsHsfC2a基因具有SEQ ID NO.1所述的核苷酸序列;所述作为靶点是作为突变靶点。
一种利用突变OsHsfC2a基因技术提前水稻生育期/提高水稻产量的方法,通过对水稻OsHsfC2基因进行突变,以降低OsHsfC2a蛋白表达量或者阻断OsHsfC2a蛋白的产生。
其中,所述突变的目标是使得OsHsfC2a基因所编码蛋白发生添加、取代或缺失一个或几个氨基酸。
另外,优选地,所述突变可针对OsHsfC2a基因的Os02g0232000或LOC_Os02g13800设计靶点序列。
优选地,靶点序列具有5’-NX-NGG-3’的结构,N表示A,T,C和G中的任意一个,即5’-NX-NGG-3’,也可以是5’-NX-NAG-3’或5’-NX-NGA-3’。突变后的特征表现为NGG或NAG或NGA上游第3个碱基与第4个碱基之间插入碱基或在其5’和/或3’丢失碱基。
进一步优选地,靶点序列具有SEQ ID NO.4或SEQ ID NO.11所示的核苷酸序列。
另外,作为一种可选择的优选方案,是利用基因编辑技术对水稻的OsHsfC2a基因进行突变。突变可以采用现有技术中基因编辑的方式,如ZFN、TALEN或CRISPR基因编辑技术等。能够实现核苷酸序列的一个或多个的碱基添加、取代或缺失均可以被采用。
优选地,可利用CRISPR/Cas9基因编辑技术突变OsHsfC2a基因。
优选地,针对OsHsfC2a基因设计基于CRISPR/Cas9的sgRNA序列,将含有编码所述sgRNA序列的DNA片段连接到携带CRISPR/Cas9的载体中,转化水稻,实现对水稻OsHsfC2a基因的定点突变。
优选地,所述sgRNA序列为SEQ ID NO.5和SEQ ID NO.6所示的核酸序列;或者为SEQ ID NO.12和SEQ ID NO.13所示的核酸序列。
优选地,所述CRISPR/Cas9的载体为pU3-gRNA或pU6-gRNA。
优选地,对所述实现对水稻OsHsfC2a基因的定点突变的突变位点进行鉴定。
进一步优选地,所述鉴定是采用SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.3所述的引物对进行鉴定。
作为上述方法的一个具体例子,一种利用突变OsHsfC2a基因技术提前水稻生育期/提高水稻产量的方法,包括以下步骤:
S1.靶点序列设计;
S2.构建含靶点序列片段的sgRNA载体
首先合成靶标引物对,将接头引物变性后移至室温冷却完成退火;将退火后的引物链接到经酶切后的sgRNA载体上,经PCR扩增和测序验证阳性质粒;
S3.构建含靶点序列片段的pCRISPR/Cas9载体
将含靶点序列片段的gRNA表达盒从gRNA上切下,然后连接到含Cas9表达盒的pCRISPR/Cas9载体上;
S4.转化
将含靶点的pCRISPR/Cas9载体转化至水稻,经筛选,分化和生根成苗,鉴定阳性转基因植株。
S5.对突变位点的鉴定
提取阳性植株的DNA,设计鉴定引物扩增上述DNA,经纯化后,测序,分析突变情况。
另外,一种含有可突变水稻OsHsfC2a基因试剂的用于构建生育期提前/产量提高水稻的试剂盒,也在本发明的保护范围之内。
相比现有技术,本发明具有以下有益效果:
1、本发明研究显示OsHsfC2a基因与水稻生育期有关,对其进行突变,降低OsHsfC2a蛋白表达量或者阻断OsHsfC2a蛋白的产生,生育期可以在长日照和短日照下都缩短,因此OsHsfC2a基因可以作为水稻遗传育种的一个有效的靶点,用于构建生育期提前的突变体水稻。
2、本发明利用CRISPR/Cas9技术突变OsHsfC2a基因获得生育期提前的突变体的方法为水稻设计育种提供一种有效途径;与利用化学、物理诱变获得的突变体相比目的性更强,对基因组的损伤小,可规避转基因带来的可能风险;
3、本发明突变的OsHsfC2a基因对生育期的调控效果好,水稻是典型的短日照植物,在短日照条件下开花较早,在长日照条件下开花较晚。与未进行突变的野生型相比,CasHsfC2a植株抽穗时间在长短日照下减少4-7天,每穗总粒数增加,结实率没有下降,植株生长状态没有影响,产量得到提高。
附图说明
图1为本发明中获得的CasHsfC2a在长日照和短日照下的植株表型,其中NGZ表示野生型水稻南桂占,CasHsfC2a-1、CasHsfC2a-2表示突变OsHsfC2a转基因株系。
图2为本发明中获得的CasHsfC2a-1的材料在长日照和短日照下抽穗时间统计的表型,其中NGZ表示野生型水稻南桂占,CasHsfC2a-1、CasHsfC2a-2表示突变OsHsfC2a转基因株系。
图3为本发明中获得的CasHsfC2a-1在长日照和短日照下结实小穗对比的表型和每穗总粒数的统计结果,其中NGZ表示野生型水稻南桂占,CasHsfC2a-1、CasHsfC2a-2表示突变OsHsfC2a转基因株系。
图4为本发明中获得的CasHsfC2a-1在长日照和短日照下的结实率统计的结果,其中NGZ表示野生型水稻南桂占,CasHsfC2a-1、CasHsfC2a-2表示突变OsHsfC2a转基因株系。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明,以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1在籼稻品种南桂占中利用CRISPR/Cas9系统突变OsHsfC2a基因获得生育期提前的水稻植株
1.靶点序列设计:
Target-HsfC2a-U3(SEQ ID NO.4):CCGACGGCGTCATCGCCTG
2.含有Target-HsfC2a-U3的pU3-gRNA载体构建:
首先合成带粘性末端的靶标引物对Target-HsfC2a-U3F(SEQ ID NO.5):GGCACCGACGGCGTCATCGCCTG,Target-HsfC2a-U3R(SEQ ID NO.6):AAACCAGGCGATGACGCCGTCGG;将接头引物变性后移至室温冷却完成退火,将退火后的引物链接到经酶切后的pU3-gRNA载体上;经PCR扩增和测序验证阳性质粒;
3.含Target-HsfC2a片段的pCRISPR/Cas9载体构建:
将含有Target-HsfC2a-U3片段的表达盒从pU3-gRNA载体上切下,然后连接到含Cas9表达盒的pCRISPR/Cas9载体上;
4.转基因植株的获得:
将含靶标的pCRISPR/Cas9载体通过根瘤农杆菌介导的遗传转化法转化水稻籼稻品种南桂占(NGZ)愈伤组织;经二次筛选,分化和生根成苗,将转基因植株种植于网室,通过潮霉素鉴定并筛选阴性非转基因植株;
5.转基因植株突变位点的鉴定:
提取阳性植株的基因组DNA,用引物C2aTF(SEQ ID NO.2):AGGGCGCGCACACGCGTCCT和C2aTR(SEQ ID NO.3):GCCACCTCCAAGGCCACCAC扩增上述基因组DNA,产物经纯化后送公司测序,测序结果与转基因前的野生型植株序列比较,具体参见SEQ ID NO.7-SEQ ID NO.10;分析突变情况;
WT(SEQ ID NO.7):GCCACCGACGGCGTCATCGCCTGGGGC
CasHsfC2a-1(SEQ ID NO.8):GCCACCGACGGCGTCATC******TGGGGC
CasHsfC2a-2(SEQ ID NO.9):GCCACCGACGGCGTCATC****CTGGGGCCasHsfC2a-3(SEQID NO.10):GCCACCGACGGCGTCATCGCCCCTGGGGC
其中,CasHsfC2a-1、CasHsfC2a-2,CasHsfC2a-3表示不同的转基因株系;WT表示野生型;序列中“A”、“G”、“C”、“T”表示突变的碱基,“*”表示碱基缺失;碱基的缺失和突变说明定点突变成功。
由SEQ ID NO.8-SEQ ID NO.10的序列可知,本发明的转基因植物均定点突变成功。
实施例2在籼稻品种南桂占中利用CRISPR/Cas9系统突变OsHsfC2a基因获得抽穗时间提前的植株
1.靶点序列设计:
Target-HsfC2a-U6(SEQ ID NO.11):TCGCACGATCCGGCGCAGC
2.含有Target-HsfC2a-U6片段的pU6-gRNA载体构建,
首先合成带粘性末端的靶标引物对Target-HsfC2a-U6 F(SEQ ID NO.12):GCCGTCGCACGATCCGGCGCAGC,Target-HsfC2a-U6 R(SEQ ID NO.13):AAACGCTGCGCCGGATCGTGCGA;将接头引物变性后移至室温冷却完成退火,将退火后的引物链接到经酶切后的pU6-gRNA载体上;经PCR扩增和测序验证阳性质粒;
3.含Target-OsHsfC2a片段的pCRISPR/Cas9载体构建:
将含有Target-OsHsfC2a-U6片段的表达盒从pU6-gRNA载体上切下,然后连接到含Cas9表达盒的pCRISPR/Cas9载体上;
4.转基因植株的获得:
将含靶标的pCRISPR/Cas9载体通过农杆菌介导的遗传转化法转化水稻品种南桂占(NGZ)愈伤组织;经筛选,分化和生根成苗,将转基因植株种植于网室,通过潮霉素鉴定阳性转基因植株;
5.转基因植株突变位点的鉴定:
提取阳性植株的基因组DNA,用引物C2aTF(SEQ ID NO.2):AGGGCGCGCACACGCGTCCT和C2aTR(SEQ ID NO.3):GCCACCTCCAAGGCCACCAC扩增上述基因组DNA,产物经纯化后送公司测序,测序结果与转基因前的野生型植株序列比较,具体参见SEQ ID NO.14-SEQ IDNO.18;分析突变情况;
WT(SEQ ID NO.14):ACGAGGAGAGCGCCGTGGTGGCCATGGAGGTGGC
CasHsfC2a-4(SEQ ID NO.15):
ACGAGGAGAGCGCCGTGGTGGCCTGGGAGGTGGC
CasHsfC2a-5(SEQ ID NO.16):
ACGAGGAGAGCGCCGTGGTGGCCTGGGAAGGTGGC
CasHsfC2a-6(SEQ ID NO.17):
ACGAGGAGAGCGCCGTGGTGGCCTTGGAGGTGGC
CasHsfC2a-7(SEQ ID NO.18):
ACGAGGAGAGCGCCGTGGTGGCCTTGGAAGGTGGC
其中,CasHsfC2a-4,CasHsfC2a-5,CasHsfC2a-6,CasHsfC2a-7,表示不同的转基因株系;WT表示野生型;序列中“A”、“G”、“C”、“T”表示突变的碱基,“*”表示碱基缺失;碱基的缺失和突变说明定点突变成功。
由SEQ ID NO.15-SEQ ID NO.18的序列可知,本发明的转基因植物均定点突变成功。
由实施例1和实施例2可知,无论采用pU3-gRNA,或者pU6-gRNA构建载体,本发明中涉及的靶标序列均可成功突变OsHsfC2a基因。
实施例3利用CRISPR/Cas9系统突变OsHsfC2a得到的转基因植株在不同日照时间长度下的性状鉴定
将实施例1经过PCR鉴定并测序为突变的转基因植株培养至成熟,观察不同时期的植株形态,所得到的转化植株从外观上皆表现出正常的表型。不同时期的植株形态结果如图1所示。
转化植株与对照植株籼稻品种南桂占的抽穗时间如图2所示,每穗总粒数如图3所示,结实率如图4所示。
本发明进行了OsHsfC2a突变的水稻,在自然长日照条件下,抽穗时间显著减少;每穗总粒数增加。
与未进行突变OsHsfC2a的野生型水稻相比,CasHsfC2a-1和CasHsfC2a-2植株的抽穗时间在长日照条件下分别减少7天和6天;短日照条件下分别减少4天和5天;CasHsfC2a-1和CasHsfC2a-2植株的每穗总粒数在长日照条件下分别增加23粒和8粒;短日照条件下分别增加39粒和20粒;而结实率并未降低,因此产量也得到了增加。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
序列表
<110> 华南农业大学
<120> 一种提前水稻生育期及提高产量的方法
<160> 18
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1575
<212> DNA
<213> OsHsfC2a基因核苷酸序列(Oryza sativa)
<400> 1
agggcgcgca cacgcgtcct ccccctgccg atcacctttg ccacctctcg ctacgctatc 60
cccgtataaa atttgcgtca ctccaccatc ccctgcatcc cgcatttcct ccactgcata 120
ccaacaccaa ccactgtact agcactacta gtatagcaag aagggtgatg acgacgacga 180
cggcggaggg cggtggcggg gtggcgccgt tcgtggcgaa gacgtaccgg atggtggacg 240
acccggccac cgacggcgtc atcgcctggg gcagggacag caacagcttc gtcgtcgccg 300
accccttcgc cttctcccag accctcctcc ccgcccactt caagcactcc aacttctcca 360
gcttcgtccg ccagctcaac acctacgtac gctctcgctt tccttccatc ccattccctg 420
cttcctgctc gctcgattat attcaaaatt ctgtcatcaa tggattgtgc aggggtttcg 480
caaggttgat ccggacaggt gggagttcgc gcacgtgtcg ttcctgcgcg gccagacgca 540
cctgctgcgc cggatcgtgc gacggagcag cggcggaggg ggagcgaaga ggaaggagga 600
ggccggcggt tgcggcggcg gaggggaggc ggccgccggg gacgtcgacg aggagagcgc 660
cgtggtggcc ttggaggtgg cgcggctgag gcgggagcag cgggagatcg agggccgcgt 720
cgccgcgatg tggcgccgcg tgcaggagac ggagcgccgc cccaagcaga tgctcgcctt 780
cctcgtcaag gtcgtcggcg acccgcaggt gctgcgccgc ctcgtcgaca gggacaacac 840
caacgccgcc gcctccaacg ccgacgactc cgccgtgcat catcaggtca agaggccgcg 900
cctcctcctc gactcatcct ccaccaccac cacccacggc gaccgccacc tcgtcaccgc 960
cgccgcagac gggttctacg ccggcggctg cggcccggag gccgcagctg ccgccgcgtt 1020
cgtgccggac gacgcggtcg acttcaccgg cctctacacc ggcggcgacg ggttcggcaa 1080
cgccgtcgtc gacgccggcg tcgactaccc gccggcgtac gcgttcccgg tggtggacag 1140
cggctactaa agctgtaacc gctttgagat tcgtgctctt gttgccgatc caacgatttg 1200
tgtacgcagt agtattttcc gtttcagttt gccctcccca aagtgtttgg acgaagtggc 1260
tgtgaacggc gaaggaagga agctaggtag ctctcctagt agccatgttg ggttttttcc 1320
cccttgttgg gggtttttgg tctcggtgtg tgcctgactt gtgggccagc cgggtgtata 1380
tgcgcaagca aaaaaaaata atagtactgg tagtatctaa gttcaacaaa atttgctccg 1440
tttgaacaaa agatttcaaa aactacagaa acaggaaaag cacagtatta ggaatcgaat 1500
gttggaatcg aatgttgagt gtgccttgtt tggatggtta tgaaaggaaa aatatttttt 1560
aaatgtttgg tacca 1575
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> 引物C2aTF
<400> 2
agggcgcgca cacgcgtcct 20
<210> 3
<211> 20
<212> DNA
<213> 引物C2aTR
<400> 3
gccacctcca aggccaccac 20
<210> 4
<211> 19
<212> DNA
<213> Target- HsfC2a -U3
<400> 4
ccgacggcgt catcgcctg 19
<210> 5
<211> 23
<212> DNA
<213> Target- HsfC2a - U3F
<400> 5
ggcaccgacg gcgtcatcgc ctg 23
<210> 6
<211> 23
<212> DNA
<213> Target-HsfC2a-U3R
<400> 6
aaaccaggcg atgacgccgt cgg 23
<210> 7
<211> 27
<212> DNA
<213> 野生型(WT)植株序列(Oryza sativa)
<400> 7
gccaccgacg gcgtcatcgc ctggggc 27
<210> 8
<211> 24
<212> DNA
<213> 突变CasHsfC2a-1植株序列(Oryza sativa)
<400> 8
gccaccgacg gcgtcatctg gggc 24
<210> 9
<211> 25
<212> DNA
<213> 突变CasHsfC2a-2植株序列(Oryza sativa)
<400> 9
gccaccgacg gcgtcatcct ggggc 25
<210> 10
<211> 29
<212> DNA
<213> 突变CasHsfC2a-3植株序列(Oryza sativa)
<400> 10
gccaccgacg gcgtcatcgc ccctggggc 29
<210> 11
<211> 19
<212> DNA
<213> Target-HsfC2a-U6
<400> 11
tcgcacgatc cggcgcagc 19
<210> 12
<211> 23
<212> DNA
<213> Target-HsfC2a-U6 F
<400> 12
gccgtcgcac gatccggcgc agc 23
<210> 13
<211> 23
<212> DNA
<213> Target-HsfC2a-U6R
<400> 13
aaacgctgcg ccggatcgtg cga 23
<210> 14
<211> 34
<212> DNA
<213> 野生型(WT)植株序列(Oryza sativa)
<400> 14
acgaggagag cgccgtggtg gccatggagg tggc 34
<210> 15
<211> 34
<212> DNA
<213> 突变CasHsfC2a-4植株序列(Oryza sativa)
<400> 15
acgaggagag cgccgtggtg gcctgggagg tggc 34
<210> 16
<211> 35
<212> DNA
<213> 突变CasHsfC2a-5植株序列(Oryza sativa)
<400> 16
acgaggagag cgccgtggtg gcctgggaag gtggc 35
<210> 17
<211> 34
<212> DNA
<213> 突变CasHsfC2a-6植株序列(Oryza sativa)
<400> 17
acgaggagag cgccgtggtg gccttggagg tggc 34
<210> 18
<211> 35
<212> DNA
<213> 突变CasHsfC2a-7植株序列(Oryza sativa)
<400> 18
acgaggagag cgccgtggtg gccttggaag gtggc 35
Claims (7)
1.突变水稻OsHsfC2a基因在水稻育种中的应用,其特征在于,所述OsHsfC2a基因具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列,对水稻的OsHsfC2a基因进行突变,以降低OsHsfC2a蛋白表达量或阻断OsHsfC2a蛋白的产生。
2.一种利用突变OsHsfC2a基因技术提前水稻生育期/提高水稻产量的方法,其特征在于,对水稻的OsHsfC2a基因进行突变,以降低OsHsfC2a蛋白表达量或阻断OsHsfC2a蛋白的产生。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,针对OsHsfC2a基因的Os02g0232000或LOC_Os02g13800设计靶点序列。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,靶点序列具有5’-NX-NGG-3’的结构, N表示A,T,C和G中的任意一个。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的靶点序列具有SEQ ID NO.4或SEQID NO.11所示的核酸序列。
6.根据权利要求2-5任一所述的方法,其特征在于,利用基因编辑技术对水稻的OsHsfC2a基因进行突变。
7.一种用于构建生育期提前/产量提高水稻的试剂盒,其特征在于,含有可突变水稻OsHsfC2a基因的试剂,以降低OsHsfC2a蛋白表达量或阻断OsHsfC2a蛋白的产生。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110278014.XA CN113512549B (zh) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | 一种提前水稻生育期及提高产量的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110278014.XA CN113512549B (zh) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | 一种提前水稻生育期及提高产量的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113512549A CN113512549A (zh) | 2021-10-19 |
| CN113512549B true CN113512549B (zh) | 2022-06-03 |
Family
ID=78061772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110278014.XA Active CN113512549B (zh) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | 一种提前水稻生育期及提高产量的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113512549B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113604480B (zh) * | 2021-09-17 | 2023-07-04 | 四川农业大学 | 一种玉米转录因子ZmHsf28及应用 |
| CN115873892B (zh) * | 2022-08-30 | 2025-05-27 | 华南农业大学 | 水稻OsHsfC1a基因在调控水稻抽穗期中的应用 |
| CN117904343B (zh) * | 2023-05-25 | 2025-08-12 | 浙江大学 | OsSCL30基因在调控水稻株高或抽穗期中的应用 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0704984D0 (en) * | 2007-03-15 | 2007-04-25 | Wivenhoe Technology Ltd | Plant responses |
| WO2009127443A2 (en) * | 2008-04-17 | 2009-10-22 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V | Transcription factors involved in salt stress in plants |
| CN103421809A (zh) * | 2013-04-05 | 2013-12-04 | 华中农业大学 | OsHSF08基因在控制水稻抗旱性中的应用 |
-
2021
- 2021-03-15 CN CN202110278014.XA patent/CN113512549B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113512549A (zh) | 2021-10-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106011167B (zh) | 雄性不育基因OsDPW2的应用及水稻育性恢复的方法 | |
| CN113512549B (zh) | 一种提前水稻生育期及提高产量的方法 | |
| CN107988229A (zh) | 一种利用CRISPR-Cas修饰OsTAC1基因获得分蘖改变的水稻的方法 | |
| CN103602657B (zh) | Eat1基因的应用及恢复eat1基因缺失导致水稻雄性不育的方法 | |
| WO2020007332A1 (zh) | 一种利用MsPALM1人工定点突变体获得多叶型紫花苜蓿材料的方法 | |
| CN108130328A (zh) | 雄性不育基因OsDPW3的应用及水稻育性恢复的方法 | |
| CN115960849A (zh) | 一种水稻抽穗期相关基因OsJMJ718及其编码蛋白的应用 | |
| CN110184252B (zh) | 雄性不育基因OsDAF1的应用及恢复水稻雄性不育的方法 | |
| CN118599895A (zh) | 一种调控水稻垩白的LOC_Os11g10170基因及其编码蛋白和应用 | |
| CN117778414A (zh) | TaERF基因、编码蛋白及其在矮杆、密穗小麦育种中的应用 | |
| CN116064645A (zh) | 一种降低水稻结实率的OsCDPK14基因及其编码得到的蛋白和应用 | |
| CN115873892A (zh) | 水稻OsHsfC1a基因在调控水稻抽穗期中的应用 | |
| CN113308478B (zh) | 大豆e1基因在调控结荚习性中的应用 | |
| CN110951772B (zh) | 水稻OsPPR2-1基因在构建自然条件下育性提高的植株中的应用 | |
| CN117551686A (zh) | 调控早熟禾亚科植物vrn1基因转录水平的方法、生物材料及其应用 | |
| CN117625602A (zh) | 一种基于编辑水稻Ehd1基因启动子区的延迟水稻抽穗期和提高产量的方法 | |
| CN115925844A (zh) | CsLNG基因在调控黄瓜果实形状中的应用 | |
| CN113755520B (zh) | 半矮化香蕉基因编辑载体及其构建方法和应用 | |
| CN114592002A (zh) | 一种通过基因组编辑创制番茄雄性不育材料的方法及应用 | |
| CN112980871A (zh) | 一种提高水稻耐盐性的分子育种方法 | |
| CN118240864B (zh) | 水稻OsFD1基因启动子区的STR或靶向删除该STR的方法在水稻分子育种中的应用 | |
| CN111875689A (zh) | 一种利用番茄绿茎紧密连锁标记创制雄性不育系的方法 | |
| CN119242647B (zh) | 玉米生长素外运载体基因ZmPGP1的突变体及其应用 | |
| CN118546990B (zh) | 一种甘蓝型油菜负调控抗旱耐盐基因BnUSDR定点突变的方法及应用 | |
| CN119506307B (zh) | 一种改良番茄果实形状的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |