[發(fā)明專利]水稻OsAPI5基因在育性控制中的應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010223067.3
• 申請日: 2010-07-05
• 公開（公告）號: CN101942451A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳昌銀;李興旺;張啟發(fā)
• 申請（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;A01H5/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物基因工程領(lǐng)域。具體涉及一個控制水稻育性的基因OsAPI5的克隆、功能驗證和應(yīng)用。本發(fā)明利用T-DNA標(biāo)簽技術(shù)，通過正向遺傳學(xué)方法，從水稻T-DNA插入突變體庫中得到了一個控制水稻育性的基因OsAPI5，并通過轉(zhuǎn)基因互補(bǔ)實驗及等位突變體分析證明了OsAPI5基因的功能。本發(fā)明還涉及利用該基因通過基因工程技術(shù)有目的地對水稻的育性控制進(jìn)行遺傳改良。

背景技術(shù)

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，它養(yǎng)活了全球近半數(shù)的人口，如何提高水稻的產(chǎn)量是關(guān)系到國計民生的重要問題。目前，我國絕大部分的稻米由雜交水稻產(chǎn)生，通過控制花粉育性培育不育系是雜交水稻生產(chǎn)的關(guān)鍵。雜交水稻的生產(chǎn)使用的一些核基因或細(xì)胞質(zhì)雄性的不育系，在水稻雜交育種和增產(chǎn)中起了重要作用。

遺傳和環(huán)境因素都會影響水稻的花粉育性，而以遺傳因素為主。水稻的花粉在其雄性生殖器官雄蕊中起始發(fā)育、成熟和釋放，這一系列配子發(fā)育過程包括雄蕊的孢子體組織的發(fā)育受到嚴(yán)密準(zhǔn)確的遺傳調(diào)控，任何一個環(huán)節(jié)的遺傳缺陷都可能導(dǎo)致花粉的敗育。

被子植物的雄蕊一股由花藥和花絲兩部分組成，花絲富含維管結(jié)構(gòu)，將花藥和花托相連，具有運(yùn)輸水和營養(yǎng)物質(zhì)的功能。每個花藥包括四個相同的花粉囊和連接花粉囊的藥隔組織；發(fā)育完成的花藥由四層二倍體的孢子體壁細(xì)胞：表皮、藥室內(nèi)壁、中層、絨氈層(從外到內(nèi)依次)和其包圍著的單倍體配子體細(xì)胞組成。近些年，通過對擬南芥和水稻等模式植物的分子遺傳學(xué)研究，克隆鑒定了一系列的控制植物花藥發(fā)育的基因，建立了調(diào)控花藥發(fā)育的分子機(jī)理的框架(Ma，等.2005.Molecular?genetic?analyses?ofmicrosporogenesis?and?microgametogenesis?in?flowering?plants.Annu.Rev.plants?Biol.56：393-434.)。在花藥的四層壁細(xì)胞中，最內(nèi)層的絨氈層細(xì)胞的發(fā)育分化對于小孢子的發(fā)育至關(guān)重要，絨氈層在小孢子發(fā)育的后期會降解，細(xì)胞降解后的組分為小孢子的后期發(fā)育提供必要的營養(yǎng)(Papini，等.1999.Programmed-cell-deathevents?during?tapetum?development?of?angiosperms._Protoplasma?207(3)：213-221.)。絨氈層的降解過程被認(rèn)為是細(xì)胞程序性死亡(PCD)的過程，其降解發(fā)生的時間與小孢子的發(fā)育時期高度吻合，提前或推遲降解都會引起花粉的敗育(Goldberg，等.1993.Anther?development：basic?principles?and?practical?applications.ThePlant?Cell?5(10)：1217-1229.)。目前，控制絨氈層降解的PCD機(jī)制還不是很清楚，但是，近些年來，通過分子遺傳學(xué)的手段，科學(xué)家們還是克隆了一些控制植物花藥絨氈層降解的基因(Wilson，Z.and?D.Zhang.2009.From?Arabidopsis?to?rice：pathways?in?pollen?development.Journal?of?Experimental?Botany?60(5)：1479.)，這為研究其分子機(jī)制提供了線索。