[发明专利]FOT1基因在水稻花时改良育种中的应用

说明书

本发明“FOT1基因在水稻花时改良育种中的应用”，涉及生物育种技术，其特征在于，对目的水稻材料进行基因编辑，使位于第8染色体上3365730–3373434bp区域编码MYB类转录因子的FOT1基因的CDS发生碱基缺失、插入或碱基替换，导致相应编码蛋白发生突变，以获得FOT1突变体材料；所述FOT1基因的核苷酸序列如Seq ID No.3所示，所述FOT1基因的CDS的核苷酸序列如Seq ID No.4所示，本发明并利用CRISPR/Cas9敲除和RNAi技术，验证了FOT1基因的功能，证明其可应用于选择和培育早花时水稻品种。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别是FOT1基因在水稻花时改良育种中的应用。

背景技术

水稻花时(Flower Opening Time,FOT)是指水稻抽穗后一天中颖花开放的时间，通常以开颖高峰的时间表示(Hirabayashi et al.,2015)。水稻花药开裂、散粉、受精等关键生殖进程都在颖花开放后完成。花时作为一重要农艺性状，与杂交稻制种产量息息相关。杂交水稻制种产量的高低是能否大面积推广的关键因素之一。但是，在制种过程中，由于不育系与恢复系的花时习性差异导致的花时不同步，严重影响了不育系的异交结实率和制种产量。研究表明，花时不遇问题限制了许多优良水稻种质资源的利用和推广。

虽然已经有一些人工调节措施来缓解不育系花时较迟的问题，如喷施茉莉酸甲酯，赶露水等(周钧,1995；曾晓春等,1999；张旺等,2000；蒋海燕等,2008；周恒多等,2009；周钧等,2016；Liu et al.,2017)，但是均具有一定局限性，需要消耗较多的财力和人力，远远不能满足杂交水稻种子生产的需求。

前人的研究表明，水稻花时是一个非常复杂的数量性状，在不同遗传背景中可能受到不同主效基因的控制以及基因互作的影响。我国研究者们已检测到多个相关QTLs，分布在1、5、7、8、10和12染色体上(万国,2013；白刚,2010；马作斌等,2011)。日本的研究者们从具有早花时特性的野生稻资源中，定位到多个花时相关的QTLs(Sheehy et al.,2005；Nakagawa et al.,2007)。Thanh等利用Oryza rufipogon定位到3个QTLs，分布在4、5和10染色体(Thanh et al.,2010)；Hirabayashi等利用Oryza officinalis定位到3个QTLs，分布在3、6和8染色体，并进一步将第3染色体的qEMF3导入到南京11中，使南京11近等基因系花时提早约1.5小时(Hirabayashi et al.,2015)。至今为止，仍未有水稻花时调控基因被克隆的报道，暗示了研究水稻花时分子机制的困难程度。对于这种复杂数量性状基因的鉴定和克隆，无论是群体的构建，还是表型的鉴定，难度都非常大，往往需要多年的回交和群体构建，以达到纯化遗传背景的目的，耗时较长，效率较低。

创制和发掘具有早花时特性的水稻材料，克隆相关花时基因，通过分子标记辅助选择或CRISPR/Cas9基因编辑技术将早花时基因导入到生产中广为应用的不育系中，有望从根本上快速解决花时不遇的问题。

发明内容

基于上述领域的需求，本发明的目的在于发掘水稻花时调节基因及该类基因在培育花时改变的水稻品种中的用途，具体请求保护以下技术方案：

一种对水稻材料进行花时改良的方法，其特征在于，对目的水稻材料进行基因编辑，使位于第8染色体上3365730–3373434bp区域编码MYB类转录因子的FOT1基因的CDS发生碱基缺失或插入或碱基替换，导致相应编码蛋白发生突变，以获得FOT1突变体材料；所述FOT1基因的核苷酸序列如Seq ID No.3所示，所述FOT1基因的CDS的核苷酸序列如Seq IDNo.4所示。

所述的方法，其特征在于，所述基因编辑是指向目的水稻材料转入可编辑/敲除所述FOT1基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体。