[发明专利]一种诱导产生玉米母本单倍体的方法

说明书

本发明公开了一种诱导产生玉米母本单倍体的方法。本发明提供一种生产植物母本单倍体的方法，包括如下步骤：沉默或抑制目的植物基因组中ZmPLA基因的表达或敲除PLA基因，得到转基因植株或其后代；在自交或作为父本与其他材料杂交的过程中即可得到玉米母本单倍体。本发明的实验证明，ZmPLA的突变能够导致玉米母本单倍体的产生，对于揭示玉米母本单倍体产生的遗传学和生物学机理奠定了重要的基础。同时，利用本实验或本方法所获得的突变单株，具有玉米母本的单倍体诱导能力，对于选育新型的诱导系，进一步提高诱导率，以及提高玉米单倍体育种效率方面具有重要的意义。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种诱导产生玉米母本单倍体的方法。

背景技术

玉米是世界上第一大作物，具有食用、饲用和工业加工等多方面用途。玉米的增产对于供应当前食用、饲用和工业加工需求具有十分重要的意义。在当前耕地面积逐渐减少的情况下，培育高产、多抗和广适的玉米杂交种是关键。玉米杂交种的育成依赖于优良自交系的选育。传统选育自交系的方法费时费力，常常需通过7代以上方能育成一个稳定的自交系。近年来，单倍体育种技术具有育种周期短、效率高、易于结合分子标记辅助育种方法等优点，已经逐渐成为选育玉米自交系的主要技术。目前，玉米中单倍体主要来源于玉米孤雌生殖诱导系的诱导，即Stock6或其衍生的诱导系作为父本，与其他材料杂交后产生的。由于大多数诱导系导入了R1-nj标记，因而可以使用胚和胚乳颜色标记进行玉米单倍体的鉴别。因而大大提高了玉米单倍体育种的效率。

由于诱导系通过生产孤雌生殖而产生母本单倍体的方法具有广泛的应用前景和价值，因此，全球多家科研单位对于Stock6及其衍生系诱导产生母本单倍体的遗传基础和生物学基础进行了大量的研究。结果表明，玉米孤雌生殖诱导能够产生玉米母本单倍体这一性状是可遗传的，并受到多个遗传位点的控制。(1999)等检测到2个控制诱导率性状的遗传位点，分别位于1号染色体和2号染色体。能够解释约17％的表型变异。Barrant等(2008)也检测到位于1号染色体的遗传位点，验证了前人研究的结果。Prigge等(2012)利用多个群体进行全基因组扫描，共发现8个控制诱导率的遗传位点，其中包括位于1号染色体1.04bin的主效遗传位点，并命名为qhir1。因此，位于qhir1是多个控制单倍体诱导率相关QTL中的效应最大、功能最为重要的QTL。董昕等(2014)对qhir1进行了精细定位，并成功将定位区间缩小至243Kb的范围。研究qhir1的候选基因对于新型诱导系的选育及孤雌生殖诱导系诱导产生母本单倍体的遗传学及生物学机理尤为重要，鉴于目前育种行业中单倍体育种技术利用的广泛性，该发明具有十分广泛的应用空间和市场前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产植物母本单倍体的方法。

本发明提供的方法，包括如下步骤：

1)沉默或抑制目的植物基因组中ZmPLA基因的表达或活性或敲除ZmPLA基因，得到转基因植株；

2)将所述转基因植株或其后代进行自交或者作为父本与其他材料杂交，得到自交后代或杂交后代，即为植物母本单倍体。

上述方法中，所述沉默或抑制目的植物基因组中ZmPLA基因的表达或活性或敲除ZmPLA基因，为突变目的植物基因组中ZmPLA基因使目的植物基因组中ZmPLA基因表达量降低或使目的植物基因组中ZmPLA基因发生缺失突变或发生插入突变。

上述方法中，所述使目的植物基因组中ZmPLA基因发生缺失或插入突变为所述使目的植物基因组中PLA基因第一外显子和/或第二外显子和/或第三外显子和/或第四外显子发生缺失和/或插入突变和/或能够导致基因功能丧失的SNP突变。

上述方法中，所述使目的植物基因组中ZmPLA基因发生缺失或插入突变的方式为CRISPER/Cas9和/或TELLEN技术和/或T-DNA插入和/或EMS诱变。