一种利用基因编辑技术提高油菜种子大小和粒重的方法及其应用

专利2025-03-18  25


本发明属于农作物分子育种,具体涉及一种利用基因编辑技术提高油菜种子大小和粒重的方法。


背景技术:

1、油菜,是十字花科植物,属芸薹属不同种,营养价值丰富。目前油菜主要栽培类型为:白菜型油菜、芥菜型油菜和甘蓝型油菜。油菜是世界上最重要的油料作物之一,是人类食用油的重要来源。

2、我国油料作物种植规模仅次于粮食作物,油料产品的稳定生产和有效供应为国民食品安全和人民福祉提供了重要保障(王汉中等2014)。而油菜种子大小不仅作为重要的经济性状,也是作物产量的决定因素之一(li et al 2016,li et al2021);决定油菜产量的三要素分别是油菜的种子大小与重量、角果粒数、每株角果数(fu et al 2015,王杰利2016)。因此,通过对调控甘蓝型油菜种子大小相关基因功能的研究,对油菜产量的提升和培育高产的油菜品种而言迫在眉睫。

3、研究发现,bnaa9.rsl是通过fox-hunting技术筛选到与油菜种子大小和含油量密切相关的基因。但是,目前尚未见基于甘蓝型油菜种子中bnarsl功能缺失提高种子大小与重量的报道。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用crispr/cas9基因编辑技术对甘蓝型油菜bnarsl三个拷贝进行基因编辑,从而获得种子大小和粒重增加的甘蓝型油菜种质的方法。

2、为实现上述目的,本发明提供一种利用基因编辑技术提高油菜种子大小和粒重的方法,包括以下步骤:

3、(1)在甘蓝型油菜bnarsl核苷酸序列相似程度高的位置筛选靶点序列,并设计相对应的靶点引物;所述bnarsl包括bnaa9rsl、bnac5rsl、bnaa10rsl三个拷贝基因,其核苷酸序列分别如seq id no.1、seq id no.2、seq id no.3所示;

4、(2)利用所述靶点引物,构建用于所述甘蓝型油菜定向编辑的crispr/cas9重组载体pbnarsl;

5、(3)将所述pbnarsl载体转化甘蓝型油菜,进而获得种子大小和粒重增加的油菜株系。

6、在一优选的实施方式中,步骤(1)中,经筛选的所述靶点序列包括s1和s2,其核苷酸序列分别如seq id no.4、seq id no.5所示。

7、在一优选的实施方式中,步骤(1)中,设计的所述靶点引物包括:

8、对应于所述靶点s1的靶点引物的核苷酸序列如seq id no.6和seq idno.7所示;

9、对应于所述靶点s2的靶点引物的核苷酸序列如seq id no.8和seq idno.9所示。

10、在一优选的实施方式中,步骤(2)中,所述构建用于所述甘蓝型油菜定向编辑的crispr/cas9重组载体pbnarsl,具体包括以下步骤:

11、将设计的所述靶点引物与sgrna靶标表达盒连接;

12、对不同sgrna靶标表达盒进行扩增;

13、将所述sgrna靶标表达盒与基因编辑载体crispr/cas9 p35sphse401进行酶切连接。

14、在一优选的实施方式中,步骤(3)中,将所述pbnarsl载体转化甘蓝型油菜的方法包括:利用农杆菌介导的遗传转化方法进行转化。

15、本发明的目的在于提供由上述任意一项方法选育的种子大小和粒重提高的油菜种质。

16、本发明的另一目的在于利用上述任意一项基因编辑技术提高油菜种子大小和粒重的方法在油菜育种领域的应用。

17、与现有技术相比,本发明的技术方案具有如下优点:

18、本发明利用基因编辑技术突变甘蓝型油菜的bnarsl的三个拷贝bnaa9rsl、bnac5rsl和bnaa10rsl,通过在三个拷贝核苷酸序列相似程度高的位置筛选了2个靶点序列,并设计相应的靶点序列引物进一步构建用于甘蓝型油菜三个拷贝定向编辑的重组载体pbnarsl,并利用农杆菌介导的遗传转化方法转化甘蓝型油菜,从而获得种子大小与重量显著增加的株系。

19、采用本发明提供的方法可以显著提高油菜种子的大小与重量,为油菜高产育种提供新的种质和方法。尤其在油菜育种领域具备良好的应用前景。



技术特征:

1.一种利用基因编辑技术提高油菜种子大小和粒重的方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述利用基因编辑技术提高油菜种子大小和粒重的方法,其特征在于,步骤(1)中,经筛选的所述靶点序列包括s1和s2,其核苷酸序列分别如seq id no.4、seq idno.5所示。

3.如权利要求1所述利用基因编辑技术提高油菜种子大小和粒重的方法,其特征在于,步骤(1)中,设计的所述靶点引物包括:

4.如权利要求1所述利用基因编辑技术提高油菜种子大小和粒重的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述构建用于所述甘蓝型油菜定向编辑的crispr/cas9重组载体pbnarsl,具体包括以下步骤:

5.如权利要求1所述利用基因编辑技术提高油菜种子大小和粒重的方法,其特征在于,步骤(3)中,将所述pbnarsl载体转化甘蓝型油菜的方法包括:利用农杆菌介导的遗传转化方法进行转化。

6.如权利要求1-5任意一项所述方法选育的种子大小和粒重提高的油菜种质。

7.如权利要求1-5任意一项所述利用基因编辑技术提高油菜种子大小和粒重的方法在油菜育种领域的应用。


技术总结
本发明提供了一种利用基因编辑技术提高油菜种子大小和粒重的方法及其应用,涉及农作物分子育种技术领域。具体包括以下步骤:(1)在甘蓝型油菜BnaRSL核苷酸序列相似程度高的位置筛选靶点序列,并设计相对应的靶点引物;所述BnaRSL包括BnaA9RSL、BnaC5RSL、BnaA10RSL三个拷贝基因,其核苷酸序列分别如SEQ ID No.1、SEQ ID No.2、SEQ ID No.3所示;(2)利用所述靶点引物,构建用于所述甘蓝型油菜定向编辑的CRISPR/Cas9重组载体pBnaRSL;(3)将所述pBnaRSL载体转化甘蓝型油菜,进而获得油菜种子大小和粒重提高的株系。本发明提供的方法可以显著增加油菜种子的大小与重量,为油菜高产育种提供新的种质和方法,具备良好的应用前景。

技术研发人员:刘超,张椿雨,王芳,陈鹏,孙雪雨,刘钰莲
受保护的技术使用者:华中农业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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