[發(fā)明專利]影響雄性生育力的蛋白質(zhì)、其編碼基因及用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310750466.9
• 申請(qǐng)日: 2013-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN103667211A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于彩虹;李建勇;陶青;張穎;陳淑陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大北農(nóng)科技集團(tuán)股份有限公司;北京大北農(nóng)科技集團(tuán)股份有限公司生物技術(shù)中心
• 主分類號(hào): C12N9/32
• 分類號(hào): C12N9/32;C12N15/56;C12N15/82;A01H5/00;A01H1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種影響雄性生育力的蛋白質(zhì)、其編碼基因及用途，特別是涉及一種來自水稻的、通過提前降解淀粉以影響植物雄性生育力的蛋白質(zhì)、其編碼基因及用途。

背景技術(shù)

植物雜交育種技術(shù)的發(fā)展使得作物的品質(zhì)和數(shù)量均有相當(dāng)程度的提高。由于雜交技術(shù)的應(yīng)用，使得產(chǎn)量增加和預(yù)期特征（例如疾病抗性、昆蟲抗性、耐熱性、耐旱性以及植物組成的變化）的各種組合都成為可能。通常情況下，雜交技術(shù)的應(yīng)用依賴于向母本提供花粉的父本，由此獲得雜交種。

長(zhǎng)期以來，在水稻育種工作和生產(chǎn)上使用的雄性不育系主要通過常規(guī)育種的方法篩選獲得，或者將不育性狀從一個(gè)品種通過回交的方法引入另一品種中，這種方法周期長(zhǎng)、見效慢，難以滿足生產(chǎn)發(fā)展的迫切需求；同時(shí)雄性不育系的資源非常有限，嚴(yán)重制約水稻制備和生產(chǎn)雜交種。

如果植物已空間隔離雄性和雌性的花或者分離雄性和雌性植株，則可以適用雜交種植物生產(chǎn)的機(jī)械方法。例如，在玉米植株的頂端花序中具有生產(chǎn)花粉的雄花，雌花在沿著莖的葉軸部。玉米的異交是通過對(duì)母本機(jī)械去雄以防止自交來確保的。盡管目前去雄被用于植物的雜交種種子生產(chǎn)中，如玉米，但是依據(jù)母本去雄的實(shí)際去雄成本和產(chǎn)量損失，上述過程是勞動(dòng)密集型的且是昂貴的。另外，大部分作物植物的功能性雄性和雌性器官均在同一朵花中，例如，水稻是不嚴(yán)格的自花傳粉，約有3%-5%的異花傳粉，且水稻的花粉相當(dāng)細(xì)小，會(huì)隨風(fēng)力、稻的搖擺落到隔壁雌蕊柱頭上，因此去雄不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過程。盡管可以在散粉前用手除去花粉形成器官，但上述雜交種生產(chǎn)的方法是極端勞動(dòng)密集型的和昂貴的。

生產(chǎn)雜交植物的化學(xué)方法包括使用化學(xué)藥品殺死或阻止可育花粉的形成。這些化學(xué)藥品被稱為殺配子劑，被用于給予暫時(shí)的雄性不育。由于化學(xué)藥品的費(fèi)用和有效性、以及應(yīng)用的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)和可靠性，使用殺配子劑進(jìn)行的雜交植物的商業(yè)化生產(chǎn)是受限制的。殺配子劑的一個(gè)嚴(yán)重的局限性在于其具有植物毒性的影響，其嚴(yán)重程度取決于基因型。其它局限性包括這些化學(xué)藥品對(duì)于延長(zhǎng)花期中的作物不一定是有效的，因?yàn)樯L(zhǎng)的新花可能沒有被影響。因此，需要重復(fù)應(yīng)用上述化學(xué)藥品。

此外，近年來隨著轉(zhuǎn)基因植物種類和種植面積的快速增加，轉(zhuǎn)基因生物的大規(guī)模環(huán)境釋放以及可能帶來的環(huán)境生物安全問題已經(jīng)日益成為當(dāng)前倍受關(guān)注的話題之一。而轉(zhuǎn)基因植物中的外源基因可能通過天然雜交的方式整合到環(huán)境中的非轉(zhuǎn)基因品種或其野生近緣種中，從而帶來環(huán)境生物安全問題。在雜交親和的植物種類之間，花粉介導(dǎo)的基因漂移是不可避免的。

上世紀(jì)九十年代，Mariani等人開創(chuàng)了人工制備雄性不育系的新途徑，他們利用來自煙草的花藥絨氈層的特異啟動(dòng)子(TA29)和核糖核酸酶基因（Barnase）構(gòu)建表達(dá)盒轉(zhuǎn)化煙草和油菜，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因植株的花藥絨氈層被破壞，形成雄性不育系，而并未影響轉(zhuǎn)基因植株的其它性狀。除利用Barnase構(gòu)建雄性不育系之外，當(dāng)前很多研究表明其它的功能基因也可被廣泛應(yīng)用于基因工程方法來構(gòu)建轉(zhuǎn)基因雄性不育植株。

在花粉發(fā)育后期，淀粉的積累為后續(xù)的花粉萌發(fā)和花粉管的延伸儲(chǔ)備能量，當(dāng)花粉粒中的淀粉提前被α-淀粉酶降解能夠使花粉粒能量來源崩潰，從而花粉發(fā)育被遏制，導(dǎo)致植物雄性育性喪失。已有報(bào)道將玉米α-淀粉酶基因與雄性組織優(yōu)先型啟動(dòng)子重組，使轉(zhuǎn)基因玉米植株通過表達(dá)α-淀粉酶，出現(xiàn)了不同程度的雄性不育現(xiàn)象。為了利用上述技術(shù)獲得新的雄性不育株系，從而降低花粉介導(dǎo)的基因漂移的風(fēng)險(xiǎn)，需要不同來源的α-淀粉酶基因，例如水稻，而至今未發(fā)現(xiàn)有水稻的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種影響雄性生育力的蛋白質(zhì)、其編碼基因及用途，即新的來自水稻的α-淀粉酶基因，以獲得新的雄性不育株系，從而降低花粉介導(dǎo)的基因漂移的風(fēng)險(xiǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種影響雄性生育力的蛋白質(zhì)，包括：

（a）具有SEQ?ID?NO:2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；或

（b）在（a）中的氨基酸序列經(jīng)過取代和/或缺失和/或添加一個(gè)或幾個(gè)氨基酸且具有影響雄性生育力的活性的由（a）衍生的蛋白質(zhì)；或

（c）如SEQ?ID?NO:2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種影響雄性生育力的基因，包括：

（a）編碼所述影響雄性生育力的蛋白質(zhì)的核苷酸序列；或

（b）在嚴(yán)格條件下與（a）限定的核苷酸序列雜交且編碼具有影響雄性生育力的活性的蛋白質(zhì)的核苷酸序列；或