[发明专利]一种改造小麦的方法

说明书

本发明公开了改造小麦的方法。该改造小麦的方法，包括如下步骤：抑制小麦中DEP1蛋白的表达和/或活性，进而实现小麦改造。本发明通过试验证明，利用基因组定点编辑技术同时突变小麦中DEP1基因的三个位点(即同时敲除TaDEP1‑A1基因、TaDEP1‑B1基因和TaDEP1‑D1基因)，得到了株型变矮小且光合作用增强的小麦。

技术领域

本发明涉及生物技术育种领域，具体涉及一种利用基因组编辑技术定点突变小麦相关基因对小麦进行改造的方法。

背景技术

小麦起源于中东新月沃土(Levant)地区，是世界上重要的粮食作物之一，也是我国仅次于水稻的第二大农作物，其生产关系到世界和我国的粮食安全。小麦是一种温带长日照植物，适应范围较广，自北纬17°-50°，从平原到海拔约4000m的高原(如中国西藏)均有种植。全世界有43个国家，有35％-40％的人口以小麦为主要粮食。据联合国粮农组织2004年统计，全世界小麦收获面积32.36亿亩，单产193.8千克/亩，总产6.27亿吨。

随着世界粮食生产形势日益严峻，进一步提高小麦Triticum aestivum L.,2n＝42,AABBDD)产量成为当前迫切需要解决的问题。小麦产量是由单位面积有效穗数、每穗粒数和千粒重构成的，实现三者的最佳协调关系，力争达到产量最大化，是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种改造小麦的方法。

本发明所提供的改造小麦的方法，包括如下步骤：抑制小麦中DEP1蛋白的表达和/或活性，进而实现小麦改造。

上述方法中，所述抑制DEP1蛋白表达的方法可以为使DEP1蛋白的编码基因功能降低或丧失。

使DEP1蛋白的编码基因功能降低或丧失，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。

使DEP1蛋白的编码基因功能降低或丧失具体可以采取化学诱变、物理诱变、RNAi、基因组定点编辑、同源重组等方法。

无论采取哪种方法，既可对DEP1蛋白的整个编码基因作为靶标，又可将调控DEP1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DEP1的编码基因的第1外显子、第2外显子、第3外显子、第4外显子或第5外显子作为靶标。

上述基因组定点编辑方法中，可采用锌指核酸酶(Zinc finger nuclease,ZFN)技术、类转录激活因子效应物核酸酶(Transcription activator-like effector nuclease,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(Clustered regularlyinterspaced short palindromic repeats/CRISPR associated,CRISPR/Cas9 system)技术，以及其它能实现基因组定点编辑的技术。

上述各种基因定点突变技术，在操作中具体可按照如下步骤进行：在小麦中表达特异于靶标片段的核酸酶，在核酸酶的作用下，所述靶标片段被剪切，再通过小麦的自身DNA修复，完成对所述靶标片段的定点改造，进而实现使DEP1蛋白的编码基因功能降低或丧失。

上述方法中，在小麦中表达特异于靶标片段的核酸酶的方法为：直接向小麦中导入核酸酶或向小麦中导入用于表达所述核酸酶的遗传物质。其中的遗传物质为DNA质粒或DNA线性片段或体外转录的RNA。核酸酶指进行定点编辑的活性功能物质。

上述在小麦中表达特异于靶标片段的核酸酶的方法中还可包括如下步骤：将导入所述核酸酶或所述遗传物质后的小麦在无选择压力的情况下种植生长，所述核酸酶或未整合在小麦染色体上的所述遗传物质被细胞降解。