[发明专利]一种利用基因编辑技术创制玉米高杆材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用基因编辑技术创制玉米高杆材料的方法，属于基因工程技术领域。本发明公开的一种利用基因编辑技术创制玉米高杆材料的方法，通过CRISPR/Cas9技术对玉米ZmGA2ox3基因进行基因编辑，并进一步筛选获得目的基因功能缺失的突变体材料，这些玉米高杆材料具有重要的育种价值。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，更具体的说是涉及一种利用基因编辑技术创制玉米高杆材料的方法。

背景技术

玉米是重要的粮食、饲料、工业原料和生物质能作物。生物学产量、籽粒产量和品质都是玉米遗传育种的目标性状。株高与玉米籽粒产量和生物学产量密切相关，是一个重要的产量相关性状，对株型的修饰可提高玉米的生物量。株高是构成株型的重要因子，与植株生物量高度相关。增加株高可以增加玉米生物学产量，提高玉米在生物质能及青贮饲料中的应用价值。

赤霉素(GA)是调节和控制植物生长的一种基本的内源激素。赤霉素代谢酶的突变会引起株高的变化，ZmGA2ox3基因是玉米赤霉素合成途径中的一类负调控基因，通过基因编辑技术可以抑制ZmGA2ox3基因的表达，提高内源组织内的活性GA水平，从而调控植物的株高，增加玉米的生物学产量。

传统高杆玉米主要是通过回交转育的方法获得，往往需要经过6个回交世代，不仅耗时长，同时经常伴随基因冗余，导致一些非目标性状的导入，限制了改良材料的应用效果。

赤霉素(GAs)是一种天然的四环二萜羧酸，在植物种子萌发、茎的伸长以及花的形成等生长发育过程中起着重要的作用。目前发现的赤霉素种类已经有130多种，其中有活性的赤霉素有四种，分别是GA1、GA3、GA4和GA7。在植物体内GA有两种存在形式，一种以游离态形式存在，参与植物生长代谢途径，另一种以结合态的形式存在，是不具有活性的，植物体内GA正常的含量由结合态GA与游离态GA的动态平衡来维持。GA的生物合成包括以下几个步骤：1)在原生质体中牻牛儿基二磷酸合成内根-贝壳杉烯；2)在内质网上内根-贝壳杉烯氧化生成GA12，GA12进一步转化成GA53；3)GA12和GA53进入到细胞质中，在一系列赤霉素氧化酶的作用下生成有活性的GA分子。

因此，提供一种利用基因编辑技术创制玉米高杆材料的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用基因编辑技术创制玉米高杆材料的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用基因编辑技术创制玉米高杆材料的方法，具体步骤如下：

(1)针对基因ZmGA2ox3设计基于CRISPR/Cas9的sgRNA作用位点；

所述sgRNA作用位点的核苷酸序列为：

5’-CCTGCGAGCGCTTCGGGTTCTTC-3’；SEQ ID NO.3；和

5’-GGCTCAATGGCGACATGGGGT-3’；SEQ ID NO.4；

(2)以pCBC-MT1T2质粒为模板，MT1T2-F，MT1T2-F0，MT2T2-R0， MT2T2-R为引物，PCR扩增目的片段；

所述引物序列如下：

MT1T2-F：5’-AATAATGGTCTCAGGCGAAGAACCCGAAGCGCTCG C-3’；SEQ ID NO.5；

MT1T2-F0：5’-GAAGAACCCGAAGCGCTCGCGTTTTAGAGCTAGAAA TAGC-3’；SEQ ID NO.6；

MT1T2-R0：5’-AGTTACC GCTGTACCCC ACGCTTCTTGGTGCC-3’； SEQ ID NO.7；