[发明专利]一种编辑水稻Ehd1基因培育长生育期粳稻品种的方法

说明书

本发明提供一种培育“北粳南移”水稻品种的方法，包含以下步骤：在水稻Ehd1基因接收结构域起始区设计CRISPR/Cas9基因编辑位点并构建基因编辑载体，转化水稻，实现对Ehd1基因的定点突变，获得Ehd1基因移码突变及接收结构域起始区缺失了3个氨基酸的框内缺失突变株系。实验证明，与野生型相比，所述框内缺失突变株系生育期中度延长两周左右，移码突变体的生育期则延迟近一个月。通过本发明提供的方法，可快速获得不同生育期延长的粳稻材料，扩大现有优良品种的生态适应性。可为选育适应低纬度地区不同生态条件的粳稻品种提供一种高效的基因敲除方法和育种方法。

技术领域

本发明涉及植物转基因技术及作物遗传育种领域，涉及一种利用CRISPR-Cas9技术编辑水稻Ehd1基因接收结构域延长水稻生育期，培育 “北粳南移”水稻品种的育种方法。

背景技术

水稻是主要的粮食作物，是世界上近一半人口的主食，水稻分为籼稻与粳稻两个亚种，其中粳稻品质优良，市场价格要普遍高于籼稻，粳米在许多国家都颇受欢迎。为了满足市场消费需求，中国政府提出了以提高稻米品质为重点的“籼稻改粳稻”项目。

影响北方粳稻品种引入低纬度地区种植主要限制因素是短日高温条件下其抽穗开花时间严重缩短，导致产量降低。目前，粳稻主要种植于中纬度地区，该地区具有亚热带或温带气候，水稻生长期日照较长。大多数适应中纬度地区种植的粳稻品种对光周期或温度敏感，如果将它们直接引入低纬度地区短光照和高温环境条件下种植，其抽穗期会严重缩短，从而导致产量降低。为了解决这个问题，育种者需要延迟粳稻品种抽穗期和提高产量，以适应低纬度地区环境。

在水稻中，存在独特的Ehd1依赖性开花途径，作为开花转换的信号整合因子，Ehd1促进Hd3a和RFT1表达从而诱导开花转换。Ehd1是由341个氨基酸组成的高度保守的B型双组分响应调节因子（RR），该蛋白在其N端具有保守的接收结构域（在第11和第123个残基之间），蛋白中段具有GARP DNA结合域，位于第197个到第255个残基。研究表明，在Ehd1基因的GARP基序中从G到A的单核苷酸替换的自然突变体产生了ehd1 / ef1无功能等位基因，携带ehd1基因的水稻品种可以表现迟开花的特点，ehd1等位基因使台湾粳稻品种适应低纬度短日气候条件，它们都表现出很长的基本营养生长期，并具有很好的产量性状。

ehd1等位基因资源可促进低纬度地区优质粳稻品种的开发应用，但是ehd1等位基因仅分布于台湾品种中。目前，常规杂交育种是主要的水稻育种方法，利用传统技术可通过杂交和回交手段将ehd1突变基因转入优良水稻品种以选育适宜低纬度地区生长生育期的粳稻品种，然而，这些育种方法的主要缺点是劳动强度大，成本高且育种周期长。近来，CRISPR / Cas9基因组编辑技术已被用于创造定向的水稻基因突变并开展快速有效的水稻遗传改良。通过CRISPR/Cas9系统直接对现有优良粳稻Ehd1基因进行定点编辑，可快速获得长生育期的粳稻品种，缩短育种周期，扩大现有优良粳型水稻品种的生态适应性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种培育 “北粳南移”水稻品种的方法，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术定点突变水稻Ehd1基因接收结构域，延长生育期，扩大现有优良粳稻品种的生态适应性，培育适合低纬度地区种植的优质粳稻品种的育种方法。

本发明的另一目的在于提供一种ehd1短等位基因及其应用。