[发明专利]一种不依赖于基因型的植物基因编辑方法

说明书

一种不依赖于基因型的植物基因编辑方法，涉及植物基因工程领域，解决了现有基因编辑受限于基因型且需要经过组织培养从而产生大量遗传变异、不利于后代转基因成分的剔除等问题。本发明以含有基因编辑靶点gRNA以及基因编辑系统元件的转基因植株和具有单倍体诱导效率的植物株系为材料，制备可用于基因编辑的具有工具属性的中间载体；利用中间载体作为父本，诱导植株产生单倍体，同时完成基因编辑；自然或人工加倍后最终获得靶向基因编辑异的植物新品种/系纯合体。该方法在制备基因编辑中间载体工具后，无需进行复杂的遗传转化和组织培养过程，仅通过人工杂交授粉的方法就可以实现对同一植物不同基因型的基因编辑。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体而言，涉及一种不依赖于基因型的植物基因编辑方法。

背景技术

利用基因编辑技术定点敲除不利基因，从而实现目标性状的精准改良，对于提高作物定向遗传改良效率有很大帮助。2016年，精准的植物基因编辑技术被列为十大科技突破之一，基于CRISPR-Cas9的靶向基因工程可以精准的改善农作物特性，在确保粮食的可持续生产方面表现出了巨大的技术优势和市场潜力。玉米研究方面杜邦先锋公司已成功利用该技术得到了糯玉米、磺酰脲类除草剂抗性、雄性不育和叶舌缺失等基因编辑玉米植株。其他作物方面，已经在马铃薯、牵牛花、芥蓝、水稻、大豆等获得重要进展，展现了巨大的商业价值。

尽管基因编辑技术已经较为成熟，但目前玉米、高粱等很多植物基因编辑工作仍有很大的技术瓶颈。存在的主要问题是：基因编辑严重依赖于植物遗传转化技术，而遗传转化技术受基因型限制，且由于经历组织培养过程，通常会产生大量的遗传变异，不利于基因编辑后代材料的快速纯化和应用。常用农杆菌介导的遗传转化方法，同一植物不同基因型对农杆菌敏感度显著不同，以玉米为例，常用于遗传转化的HiII和B104等受体材料，技术优化后转化效率可达到10％左右，但商业化的自交系几乎无法转化成功。高粱、大豆等其他植物也存在类似现象。另一种常用的基因枪介导的方法，同样需要经历繁杂的组织培养再生程序，组培再生也受限于基因型。此外，由于基因枪是物理轰击，轰击细胞损伤较大，细胞内基因碎片化严重，不利于基因编辑后代转基因成分剔除。

发明内容

为了解决现有基因编辑受限于基因型且需要经过组织培养从而产生大量遗传变异、不利于后代转基因成分的剔除等问题，本发明提供一种不依赖于基因型的植物基因编辑方法。该方法不依赖于基因型且不需要经过复杂的组织培养，可以快速实现对植物基因型的基因编辑，尤其可以解决难转化基因型植物基因的编辑。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种不依赖于基因型的植物基因编辑方法，以含有基因编辑功能元件的转基因植物株系和具有单倍体诱导效率的植物株系作为基础材料，制备用于基因编辑的具有工具属性的基因编辑中间载体工具，利用该基因编辑中间载体工具，通过杂交同时实现植物单倍体诱导和目标基因编辑，所述基因编辑功能元件包含具有引导基因编辑酶到目标靶点的gRNA序列。

作为优选的实施方式，本发明的一种不依赖于基因型的植物基因编辑方法，主要包括以下步骤：

步骤一、构建一种含有基因编辑功能元件的植物表达载体，该植物表达载体进入植物体内后能够实现对目标基因的有效编辑；

步骤二、以能够遗传转化的植物材料作为受体材料，利用构建的植物表达载体，进行植物遗传转化，培育转基因植物植株；

步骤三、含有基因编辑功能元件的转基因植物株系与具有单倍体诱导效率的植物株系进行杂交，产生F1代植株和后代衍生材料，命名为基因编辑中间载体工具；

步骤四、以基因编辑中间载体工具作为父本工具，对目标编辑植物株系进行授粉，获得杂交后代；

步骤五、杂交后代材料筛选获得单倍体，种植在温室或田间，单倍体植株加倍，去除杂合体和非整倍体；