[发明专利]一种通过基因编辑创制抗番茄黄化曲叶病毒病番茄新种质的方法及其应用

说明书

本发明涉及基因编辑技术进行农作物育种技术领域，尤其是一种通过基因编辑创制抗番茄黄化曲叶病毒病番茄新种质的方法及其应用。本发明通过对Ty‑5的基因编辑，利用植物自身对DBS的修复机制，引入DNA序列的缺失，使Ty‑5基因功能的丧失，从而获得对TYLCV的抗病性。本发明的方法较常规育种可以更快的赋予感病材料对TYLCV的抗性；并且较常规育种可以更好的保留受体材料的园艺性状。

技术领域

本发明涉及基因编辑技术进行农作物育种技术领域，尤其是一种通过基因编辑创制抗番茄黄化曲叶病毒病番茄新种质的方法及其应用。

背景技术

番茄(Solanum lycopersicum)是世界上重要的蔬菜作物，在促进农业经济发展、农民增收方面发挥着巨大的作用。种植过程中易受到多种病害的影响，导致产量下降，选育抗病品种十分重要。

番茄黄化曲叶病(Tomato yellow leafcurl disease TYLCD)是番茄的重要病害，该病害是由双生病毒科(Geminiviridae)菜豆金色花叶病毒属(Begomovirus)的番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus TYLCV)引起，主要通过烟粉虱(Bemisiatabaci)传播。该病害最早报道于以色列，随着国际贸易往来的深入，TYLCV逐渐向全球范围扩展，20世纪90年代，该病害传入我国，目前已经遍布我国所有的番茄主产区，对番茄生产造成严重危害，造成巨大的经济损失。

TYLCV危害番茄后，通过农业防治、化学防治不仅效果差，甚至还会对生态环境造成破坏，选育和种植抗病品种是最经济、有效、环保的防治方法。由于TYLCV自身的变异，使得只含有Ty-1和Ty-2的番茄材料在一些区域丧失了抗性。此外，病毒的复合侵染，可以使对TYLCV具有抗性的材料丧失抗性。通过对含有ty-5番茄材料进行抗性鉴定，明确含有该基因的番茄材料对TYLCV具有很高的抗病性。通过遗传分析，明确该抗病基因为单隐性遗传基因，这与其他已知显性基因控制的番茄黄化曲叶病抗病基因不同。抗病基因ty-5的等位基因Ty-5为感病基因，Ty-5抗性丧失可以赋予感病材料对TYCLV的抗病性。

与显性抗病基因不同，在对隐性抗病基因进行利用时，需要在父本和母本材料中都转入纯合的基因，才能赋予其后代F1材料抗病性。这较显性基因育种的工作量增加了一倍，育种周期长。此外，在进行多代回交转育的时候，由于抗病基因供体材料遗传背景的影响，使得新的材料园艺性状发生变化，影响了品种的特性。基因编辑技术的发展，为ty-5基因在育种中的利用提供了有力的武器。

现有的基因编辑技术主要有锌指核酸酶技术、类转录激活因子效应物核酸酶技术，以及最新的CRISPR/CAS9基因编辑技术。基因编辑实现了对特定DNA序列的识别、剪切，并在DNA双链断裂位点(double-strand breaks，DSBs)处引入碱基的缺失、替换、插入等不同突变类型，实现对DNA的定点编辑。

目前尚无利用基因编辑的手段，创制抗TYCLV新种质的相关研究。

发明内容

本发明针对番茄中现有抗TYCLV材料抗原不足，抗病材料在生产上发生丧失抗性的问题，以及常规育种时间长，成本高的问题，通过基因编辑的手段对Ty-5基因进行基因编辑，快速赋予感病材料对TYLCV的抗性，同时保留原感病材料的园艺性状不变。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案得以解决：

(1)现有技术中的基因编辑手段均可以用于本研究对Ty-5的编辑，本发明仅列出利用CRISPR/Cas9技术对Ty-5的基因编辑，利用植物自身对DBS的修复机制，引入DNA序列的缺失，使Ty-5基因功能的丧失，从而获得抗病性；