【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水稻分子育種領域，更特別地，涉及提高水稻產量和稻米品質的osmads1基因等位型、基因編輯系統和方法。
技術介紹
1、水稻是世界上最重要的糧食作物之一。長期以來，提高水稻產量一直是水稻育種的主要目標。隨著人們生活水平的提高，具有優良外觀品質和蒸煮食味品質的稻米越來越受到消費者的青睞。水稻粒形性狀包括粒長、粒寬和粒厚，能夠直接決定水稻粒重從而間接影響水稻產量。此外，粒形也屬于稻米品質性狀，能夠影響稻米堊白和食味品質，決定其作為商品的流通價值。因此，利用水稻粒形調控基因，能夠為培育優質高產水稻提供豐富的理論基礎和解決方案。
2、osmads1是一個水稻粒形調控基因。li?u等(2018)在粳稻品種武運粳7號和美國粳稻品種l-204構建的重組自交系中定位到一個增加粒長和產量的qtl?qlgy3；yu等(2018)利用兩個粳稻品種slg和日本晴定位到一個增加粒長的qtl?qgl3-2；wang等(2019)在廣兩優676(廣占63-4s/福恢676)雜交組合后代分離f2家系中，利用基于bsa的gradedpoo?l-seq方法定位到一個控制千粒重的qtl?gw3p6；后續圖位克隆結果都顯示候選基因為osmads1，候選變異為剪切位點結構變異。3項獨立研究均表明osmads1的育種優勢等位型可以增加水稻產量(li?u?et?a?l?2018，wang?et?a?l?2019，yu?et?a?l?2018)。其中，li?u等(2018)在rd23、武運粳7號和雜交組合兩優培九(培矮64s/9311)中驗證到與育種優
技術實現思路
1、本團隊在研究過程中，osmads1主要存在兩種等位型，分別為以秈稻品種珍汕97(zs97)為代表的育種弱勢等位型osmads1zs；以熱帶粳稻品種南洋占(nyz)為代表的育種優勢等位型osmads1nyz。將熱帶粳稻nyz來源的osmads1nyz導入到三系保持系品種zs97中，觀察到osmads1nyz能夠增加水稻粒形、粒重和粒數，并同時改良稻米品質，證明其在優質高產水稻品種改良中的遺傳效應。對osmads1zs等位型進行了定點基因編輯，基因突變產生的osmads1mnyz等位型能夠增加水稻粒形、粒重和粒數，并改良稻米品質。
2、基于以上發現，本專利技術提供了一種可提高水稻產量和稻米品質的osmads1基因等位型，序列如seq?id?no:2或3所示。
3、本專利技術還提供了上所述的osmads1基因等位型在提高水稻產量和/或稻米品質中的應用。
4、本專利技術還提供了一種提高水稻產量和/或稻米品質的方法，包括用上述的osmads1基因等位型替換水稻中原來的弱勢osmads1基因等位型中的步驟。
5、在一個具體實施方案中，通過基因編輯的方法進行所述替換。
6、在一個具體實施方案中，通過基因編輯使所述弱勢osmads1基因等位型的第7內含子和第8外顯子連接處位點發生缺失。
7、在一個具體實施方案中，所缺失的位點序列如seq?id?no:4所示。
8、在一個具體實施方案中，通過cri?spr/cas9基因編輯系統進行所述基因編輯。
9、在一個具體實施方案中，所述弱勢osmads1基因等位型的序列如seq?id?no:1所示。
10、本專利技術還提供了一種可用于提高水稻產量和/或稻米品質的cri?spr/cas9基因編輯系統，sgrna的靶序列如seq?id?no:4所示。
11、本專利技術通過構建osmads1zs基因編輯載體，將所述含sgrna靶點序列u6接頭序列通過基因編輯載體導入受體水稻，得到osmads1mnyz基因的剪切識別位點發生缺失突變的基因編輯水稻；與受體水稻相比，osmads1mnyz等位型基因編輯材料表現出和osmads1nyz等位型導入材料表現出一致的育種潛力，水稻產量和稻米品質均顯著提高。
12、相對于現有技術，本專利技術的有益效果為：
13、1.本專利技術利用cri?spr/cas9技術，成功編輯了水稻育種弱勢等位型osmads1zs，培育出水稻產量和稻米品質均顯著提升的基因編輯新種質，該材料和育種優勢等位型osmads1nyz導入材料表現一致，證實了osmads1調控水稻產量和稻米品質的功能，將在優質高產水稻品種培育領域具有重大的應用價值。
14、2.本專利技術使用的sgrna靶點位于育種弱勢等位型osmads1zs的第七內含子和第八外顯子連接處，除了能確保基因編輯效率，還誘導了模擬育種優勢等位型osmads1nyz的剪切識別位點缺失突變等位型osmads1mnyz。已有的關于育種弱勢等位型osmads1zs的基因編輯，靶標位點為外顯子，突變后osmads1功能完全喪失，只能產生發育畸形的谷粒，無法直接用于水稻種質構建。因此，本專利技術構建的cri?spr/cas9基因編輯系統在準確提高水稻產量和稻米品質方面具有重要意義和優勢。
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1.一種可提高水稻產量和稻米品質的OsMADS1基因等位型，其特征在于，序列如SEQ?IDNO:2或3所示。
2.權利要求1所述的OsMADS1基因等位型在提高水稻產量和/或稻米品質中的應用。
3.一種提高水稻產量和/或稻米品質的方法，其特征在于，包括用權利要求1所述的OsMADS1基因等位型替換水稻中原來的弱勢OsMADS1基因等位型中的步驟。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，通過基因編輯的方法進行所述替換。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，通過基因編輯使所述弱勢OsMADS1基因等位型的第7內含子和第8外顯子連接處位點發生缺失。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所缺失的位點序列如SEQ?ID?NO:4所示。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，通過CRISPR/Cas9基因編輯系統進行所述基因編輯。
8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述弱勢OsMADS1基因等位型的序列如SEQID?NO:1所示。
9.一種可用于提高水稻產量和/或稻米品
...【技術特征摘要】
1.一種可提高水稻產量和稻米品質的osmads1基因等位型，其特征在于，序列如seq?idno:2或3所示。
2.權利要求1所述的osmads1基因等位型在提高水稻產量和/或稻米品質中的應用。
3.一種提高水稻產量和/或稻米品質的方法，其特征在于，包括用權利要求1所述的osmads1基因等位型替換水稻中原來的弱勢osmads1基因等位型中的步驟。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，通過基因編輯的方法進行所述替換。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，通過基因編輯使所述弱勢osmad...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何予卿，劉榮家，張慶路，高冠軍，
申請(專利權)人：華中農業大學，
類型：發明
國別省市：
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