[發(fā)明專利]控制水稻花粉育性的基因及其使用方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00130144.6
• 申請(qǐng)日: 2000-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN1348962A
• 公開（公告）日: 2002-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 米志勇;吳乃虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院發(fā)育生物學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C07K14/415
• 分類號(hào): C07K14/415;C12N15/29;A01H1/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 胡交宇

本發(fā)明涉及控制水稻花粉育性的基因，水稻低分子量GTP結(jié)合蛋白基因osRACD；以及通過反義mRNA表達(dá)法阻斷水稻中控制水稻花粉育性的基因的正常表達(dá)，改變水稻育性的方法；和通過抑制控制水稻花粉育性的基因編碼的蛋白質(zhì)在水稻中的活性，改變水稻育性的方法。

水稻是最重要的糧食作物之一，全世界年產(chǎn)量已高達(dá)50000萬噸，全球約一半以上的人口以水稻作為主要的食品來源，因此提高水稻的產(chǎn)量、改良稻米的品質(zhì)，是世界各國水稻育種學(xué)家迫切解決的首要問題。我國是世界上水稻種植歷史最為悠久，產(chǎn)量最多的國家之一，存在著豐富的水稻種質(zhì)資源，為水稻的育種栽培研究提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。光敏核不育水稻農(nóng)墾58S就是由我國科學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)的一種重要的水稻資源。它具有由細(xì)胞核基因決定的，在長日照高積溫的環(huán)境條件下導(dǎo)致水稻花粉雄性不育，在短日照低積溫的環(huán)境條件下，恢復(fù)水稻花粉雄性可育的光周期育性轉(zhuǎn)換遺傳特性。因此光敏核不育水稻農(nóng)墾58S可以一系兩用，在不育期可用作母本進(jìn)行雜交育種，在可育期可以通過自交繁殖不育系種子，即它既能充當(dāng)不育系也能充當(dāng)保持系，因此為按“兩系法”育種利用水稻雜交優(yōu)勢(shì)提供了可能性(李澤炳，1995)。在農(nóng)墾58S的基礎(chǔ)上，通過“兩系法”雜交育種，已先后繁育出了N5074S、77001S等一批具有生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值的優(yōu)良品系。這些兩系法雜交水稻同傳統(tǒng)的三系法雜交水稻相比，不僅明顯縮短了育種周期，提高了土地的利用面積，同時(shí)比同熟期三系雜交稻要增產(chǎn)10％左右，而且米質(zhì)也有明顯的提高(童哲，1998)。

為了進(jìn)一步探索光敏核不育水稻農(nóng)墾58S的光周期育性轉(zhuǎn)換遺傳特性的分子本質(zhì)，拓廣“兩系法”雜交水稻的育種范圍，近20年來，我國科學(xué)家對(duì)光敏核不育水稻農(nóng)墾58S開展了生理學(xué)、細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)等多方面深入的研究，并取得了豐碩的研究結(jié)果。植物生理學(xué)研究表明，光敏核不育水稻農(nóng)墾58S感受光周期的器官是葉片，產(chǎn)生光周期應(yīng)答的效應(yīng)器主要是幼穗中的花藥。育性轉(zhuǎn)換敏感期在小孢子尚未發(fā)生的枝梗原基分化期(第II期)到花粉母細(xì)胞形成期(第V期)。光敏色素和隱花色素很可能是光敏核不育水稻感受光周期應(yīng)答產(chǎn)生育性轉(zhuǎn)換特性的光受體。遺傳學(xué)研究表明，光敏核不育水稻農(nóng)墾58S的花粉育性在一定溫度范圍內(nèi)受光周期誘導(dǎo)。控制光周期育性轉(zhuǎn)換的主效基因?yàn)橐粚?duì)或兩對(duì)隱性核基因。遺傳學(xué)作圖定位分析顯示光敏核不育主效基因很可能位于第3、5、7、11、12染色體上(李澤炳，1995；童哲，1998；賀超興，1999；張銳，1999；李子銀，1999；梅明華，1999)。

盡管對(duì)光敏核不育水稻農(nóng)墾58S的生物學(xué)研究取得了如上所述豐碩的結(jié)果，但是對(duì)于光敏核不育水稻農(nóng)墾58S光周期育性轉(zhuǎn)換的分子機(jī)理目前仍知之甚少，光敏核不育基因至今還尚未克隆。這些基礎(chǔ)性研究的滯后已嚴(yán)重阻礙了光敏核不育水稻的進(jìn)一步應(yīng)用，以及在其它農(nóng)作物材料間的推廣。因此加快對(duì)光敏核不育基因的克隆，加深對(duì)光敏核不育水稻光周期育性轉(zhuǎn)換分子機(jī)理的了解，是擺在我國水稻育種學(xué)家面前急需解決的重要課題。

我們認(rèn)為光敏核不育水稻農(nóng)墾58S光周期育性轉(zhuǎn)換特性，并不僅僅是由單基因決定的遺傳學(xué)性狀問題，它既涉及到水稻植株對(duì)環(huán)境光溫等因素作用的反應(yīng)，又涉及到植物體自身的發(fā)育狀態(tài)。因此不能簡(jiǎn)單地僅從遺傳學(xué)角度考察光敏核不育現(xiàn)象，還應(yīng)從光溫效應(yīng)，光信號(hào)傳導(dǎo)以及特異轉(zhuǎn)錄因子等諸多方面，特別是基因表達(dá)的發(fā)育調(diào)控方面綜合考慮。正確地選用有效的技術(shù)手段，是關(guān)系到能否分離到水稻光敏核不育基因的一個(gè)重要條件。植物光溫的育性效應(yīng)，本質(zhì)上是由于基因表達(dá)的發(fā)育調(diào)控與差異表達(dá)造成的。因此比較不同類型的細(xì)胞或不同發(fā)育狀態(tài)細(xì)胞之間基因表達(dá)的差別，即mRNA種的差別，為分離水稻光敏核不育基因打開了方便之門。

基于上述觀點(diǎn)，本研究采用mRNA差別顯示的方法，比較經(jīng)不同光周期處理的光敏核不育水稻農(nóng)墾58S光周期育性轉(zhuǎn)換敏感期幼穗基因表達(dá)活性的差異，克隆參與控制光敏核不育水稻農(nóng)墾58S光周期育性轉(zhuǎn)換性狀的相關(guān)基因。以期為深入了解光敏核不育水稻光周期育性轉(zhuǎn)換分子機(jī)理，為最終克隆并分離水稻光敏核不育基因奠定良好的前期工作基礎(chǔ)。

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供控制水稻花粉育性的基因。

本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種由本發(fā)明的控制水稻花粉育性的基因編碼的蛋白質(zhì)。

本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種通過反義mRNA表達(dá)法阻斷水稻中控制水稻花粉育性的基因的正常表達(dá)，改變水稻育性的方法。

本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種通過抑制控制水稻花粉育性的基因編碼的蛋白質(zhì)在水稻中的活性，改變水稻育性的方法。