[发明专利]诱导玉米母本单倍体产生的基因ZmPLD3及应用

说明书

本发明公开了一种诱导玉米母本单倍体产生的基因ZmPLD3及应用。敲除玉米中ZmPLD3基因得到转基因纯合突变植株或其后代，用其作为父本与其他玉米材料杂交过程中能够产生玉米母本单倍体。本发明首次获得该基因的系列等位突变，并通过杂交证明了其母本单倍体诱导功能。本发明的实验证明，玉米的磷脂酶PLD3的突变能够导致玉米母本单倍体的产生，对于揭示磷脂酶在玉米母本单倍体产生过程中所起的生物学作用提供了新的思路。同时，利用本发明所获得的突变单株，具有玉米母本的单倍体诱导能力，对于选育新型高诱导率的诱导系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

本发明涉及一种诱导玉米母本单倍体产生的基因ZmPLD3及应用。

背景技术

玉米是世界重要作物之一，也是我国种植面积第一大作物，世界人口的快速增长及气候变化对选育高产多抗的优良玉米杂交品种提出了更高的要求，而优良自交系的选育对培育杂交种非常重要。与费时耗力的常规育种方法相比，以杂交诱导为基础的玉米单倍体育种方法仅需两个世代即可迅速获得纯系，极大缩短了育种进程，是重要的现代育种技术之一。常规单倍体育种的基本程序是以单倍体诱导系为父本与普通母本材料杂交获得单倍体，然后通过加倍形成双单倍体纯系。目前常见的单倍体诱导系主要是母本单倍体诱导系，而stock6是发现的第一个玉米母本诱导系，利用stock6来源的诱导系几乎在所有母本材料上都能获得一定比例的单倍体，各国育种家以此为基础选育出大量优良的诱导系，诱导率也不断提升。

随着诱导系在育种实践中的大量应用，单倍体诱导的遗传机理研究也不断深入。通过对相关基因挖掘，鉴定更多调控单倍体诱导的基因，进一步提升诱导率，对于选育新型高诱导率的诱导系以及解析单倍体诱导遗传机理方面具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种诱导玉米母本单倍体产生的基因ZmPLD3及应用。

本发明首先保护一种制备植物母本单倍体的方法，包括如下步骤：

(1)沉默或抑制目的植物基因组中ZmPLD3基因的表达或敲除ZmPLD3基因，得到转基因植株；(2)将步骤(1)所述转基因植株或其后代作为父本与其他植物杂交，得到杂交后代，即为植物母本单倍体；

所述ZmPLD3基因的基因组序列如序列表的序列1所示。

沉默或抑制目的植物基因组中ZmPLD3基因的表达或敲除ZmPLD3基因，为突变目的植物基因组中ZmPLD3基因使目的植物基因组中ZmPLD3基因表达量降低或使目的植物基因组中ZmPLD3基因发生功能缺失。

所述使目的植物基因组中ZmPLD3基因表达量降低或使目的植物基因组中ZmPLD3基因发生功能缺失是通过使目的植物基因组中ZmPLD3基因第一外显子和/或第二外显子和/或第三外显子发生突变；所述突变为缺失突变和/或插入突变和/或能够导致基因功能缺失的其他突变。

所述使目的植物基因组中ZmPLD3基因表达量降低或使目的植物基因组中ZmPLD3基因发生功能缺失是通过基因编辑技术使目的植物基因组中ZmPLD3基因第二外显子发生插入突变。

所述通过基因编辑技术使目的植物基因组中ZmPLD3基因第二外显子发生插入突变是利用CRISPR/Cas9使目的植物基因组中ZmPLD3基因自5’端第2205位碱基和2206位碱基之间插入碱基T。本发明的实施例中，所述目的植物两条同源染色体均发生上述突变。

所述CRISPR/Cas9的靶序列如序列表的序列2所示；所述CRISPR/Cas9的sgRNA序列如序列表的序列3所示。