[发明专利]培育苜蓿雄性不育系及相应保持系的方法及其相关生物材料

说明书

本发明公开了一种利用基因编辑技术培育苜蓿雄性不育系及其相应保持系的方法。利用高效的基因编辑系统靶向蒺藜苜蓿MtNP1及其在紫花苜蓿中的同源物MsNP1，由农杆菌介导遗传转化，从而获得MtNP1或MsNP1所有等位基因均发生突变的材料，其表型呈现为雄性不育；由该系统获得保留一个野生型等位基因的材料，其表现为雄性可育，可用作相应保持系。这种由基因编辑技术介导的雄性不育系及其配套保持系培育方法周期短、效率高、靶向性好，大大节约了传统的苜蓿不育系筛选和培育的时间和经济成本，具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别涉及一种培育苜蓿雄性不育系及相应保持系的方法及其相关生物材料。

背景技术

杂种优势利用是提高农作物产量、改善农艺性状的重要思路，杂交育种和制种技术已经广泛应用于水稻、玉米等大田作物中。杂交育种和制种的瓶颈问题在于母本去雄。常用的去雄方法包括人工去雄、机械去雄以及化学杀雄等，这些方法往往耗费大量的人力、物力，效果却并不理想；而培育雄性不育系能够有效避免上述问题，是杂交育种和制种中的关键步骤。

紫花苜蓿是重要的多年生豆科牧草作物，蛋白含量高、营养价值丰富，素有“牧草之王”的美誉，在我国大部分地区均有种植。紫花苜蓿栽培品种多为同源四倍体，具有半自交不亲和的生理特点，基因组杂合度高，遗传操作困难；因此，紫花苜蓿的遗传育种工作难度很大、进展缓慢。紫花苜蓿具有明显的杂种优势，杂交种或可增产30％；但是我国目前缺乏能够进行生产利用的苜蓿雄性不育系材料，大大阻碍了杂交制种进程。自然突变或诱变获得雄性不育系材料耗时长、机率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何快速、高效的获得苜蓿雄性不育系植株。

为解决上述技术问题，本发明提供蛋白质或调控基因的表达的物质或调控所述蛋白质活性或含量的物质在调控苜蓿育性中的应用，所述基因编码所述蛋白质，所述蛋白质可为MsNP1或MtNP1；

所述MsNP1可为如下a1)-a3)任一种蛋白质：

a1)氨基酸序列是序列表中序列1所示的蛋白质；

a2)将a1)所示的氨基酸序列经过一个或几个以上氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与a1)所示的氨基酸序列具有60％以上同一性，且与苜蓿育性相关的蛋白质；

a3)在a1)或a2)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；

所述MtNP1可为如下b1)-b3)任一种蛋白质：

b1)氨基酸序列是序列表中序列2所示的蛋白质；

b2)将b1)所示的氨基酸序列经过一个或几个以上氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与b1)所示的氨基酸序列具有60％以上同一性，且与苜蓿育性相关的蛋白质；

b3)在b1)或b2)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。

进一步地，所述的应用中，a2)所述的蛋白质可包括Msnp1/-2bp、Msnp1/-2bp/+1bp、Msnp1/-6bp/+1bp、Msnp1/-9bp/-6bp、Msnp1/-23bp、Msnp1/-5bp或Msnp1/-21bp，

所述Msnp1/-2bp可为由Msnp1/-2bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/-2bp基因是将序列表中序列3的第1066-1067位的核苷酸GC缺失、保持序列3的其他核苷酸不变得到的DNA分子；

所述Msnp1/-2bp/+1bp可为由Msnp1/-2bp/+1bp基因编码的蛋白质，所述Msnp1/-2bp/+1bp基因是将序列表中序列3的第1066-1067位的核苷酸GC缺失并在第1084和第1085位核苷酸之间插入1个核苷酸T、保持序列3的其他核苷酸不变得到的DNA分子；