[发明专利]一种快周期油菜在油菜功能基因研究领域的应用及方法

说明书

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及一种快周期油菜在油菜功能基因组学研究领域的应用，并进一步公开一种基于快周期甘蓝型油菜进行油菜功能基因编辑的方法以及通过化学诱变制备突变体的方法。本发明方案基于快周期油菜进行油菜功能基因突变的相关研究，具体包括油菜基因的编辑和/或油菜基因突变体的制备，基于所述生育期短且植株小的优势，可以替代拟南芥实现短周期内对油菜基因的研究。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及一种快周期油菜在功能基因组学研究领域的应用，并进一步公开一种基于快周期甘蓝型油菜进行功能基因编辑的方法以及通过化学诱变制备功能基因突变体的方法。

背景技术

甘蓝型油菜(Brassica napus L.)是我国广泛种植的一种重要的油料作物，在我国长江流域、云贵高原和西北气候冷凉区均有大面积种植，年种植总面积约1亿亩。其基因组为AACC，染色体19对，大小约1200-1280Mb(Song Jia-Ming等，2020)，且结构复杂，同源片段较多。油菜喜冷凉，需一定时间的低温处理才能开花(通常为4-10℃)，南方秋播生育期长达200余天，西北夏播也达120天左右，且株型高大。这些生物学特性，决定了油菜在组织培养、基因诱变、基因定位、组学特别是功能基因组学等研究中，难以实现高通量培养(即在有限的时间、空间内大规模种植)。因此，在现有技术条件下，研究人员在进行油菜基因功能验证时，如果采用转基因法，从T0代至T2代需2-3年才能获得结果；即使采用基因编辑技术，从T0代至T1获得表型验证，也得1-2年。所以，为节省时间，研究人员经常不得不使用同为十字花科物种的拟南芥作为模式植物，替代油菜进行基因克隆或功能验证。这主要是因为与油菜相比，拟南芥在长日照条件下生育期短，植株矮小利于高通量培养(实验室内可大规模每年种植6代)，且基因组结构简单也利于克隆基因。

然而，随着油菜育种和基础研究的发展，以拟南芥作为替代的局限性越来越明显，这是因为:(1)拟南芥基因组小，油菜中存在很多拟南芥中没有的基因，特别是与产量或杂种优势利用相关的基因，如油菜显性核不育基因MS5(Xin Qiang等2016)，只有以油菜为供体时才能获得克隆或验证；(2)拟南芥花蕾比油菜的小，杂交试验有一定难度；(3)更重要的是，拟南芥本身是一种杂草，在大田生产实践中无直接利用价值，其阳性试验产物也就无法投入生产实践。但用油菜作基因突变、转基因或基因编辑等研究的受体时，阳性产物可能具有直接的大田推广价值。

因此，开发一种直接利用油菜进行基因功能研究的高通量方法，对于油菜基因工程领域的发展具有积极的意义。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用快周期甘蓝型油菜作供体在油菜功能基因组学基因编辑方面和功能基因诱变方面的应用；

本发明所要解决的第一个技术问题在于提供一种基于快周期油菜进行油菜基因编辑的方法；

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种基于快周期油菜制备功能基因突变体的方法。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种快周期油菜在功能基因研究领域的应用：

所述快周期油菜为完成一个生命周期很短的一种甘蓝型油菜(Brassica napus)，其在22℃、16小时光/8小时暗培养条件下，从出苗到成熟周期仅约60天；

所述功能基因研究包括基因编辑和/或基因突变体的制备。

本发明公开了一种基于快周期油菜进行油菜基因编辑的方法，所述方法采用所述快周期油菜作为供体进行目标基因的定向编辑，外植体接种后80天左右即可收获基因编辑子代，具体包括如下步骤

(1)取所述快周期油菜的种子进行表面消毒后播种，制备得到外植体，备用；

(2)根据目标基因的序列结构，构建基因编辑载体，并转化大肠杆菌感受态细胞；