[發明專利]影響雄性生育力的蛋白質、其編碼基因及用途

有效

• 申請號: 201310750906.0
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103667209A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 于彩虹;李建勇;李梅;丁德榮;張穎
• 申請（專利權）人: 北京大北農科技集團股份有限公司;北京大北農科技集團股份有限公司生物技術中心
• 主分類號: C12N9/24
• 分類號: C12N9/24;C12N15/56;C12N15/82;A01H5/00;A01H1/02
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技術領域

本發明涉及一種影響雄性生育力的蛋白質、其編碼基因及用途，特別是涉及一種來自玉米的、通過降解胼胝質以影響雄性生育力的蛋白質、其編碼基因及用途。

背景技術

植物雜交育種技術的發展使得作物的品質和數量均有相當程度的提高。由于雜交技術的應用，使得產量增加和預期特征（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，雜交技術的應用依賴于向母本提供花粉的父本，由此獲得雜交種。

長期以來，在玉米育種工作和生產上使用的雄性不育系主要通過常規育種的方法篩選獲得，或者將不育性狀從一個品種通過回交的方法引入另一品種中，這種方法周期長、見效慢，難以滿足生產發展的迫切需求；同時雄性不育系的資源非常有限，嚴重制約玉米制備和生產雜交種。

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的機械方法。例如，在玉米植株的頂端花序中具有生產花粉的雄花，雌花在沿著莖的葉軸部。玉米的異交是通過對母本機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中，如玉米，但是依據母本去雄的實際去雄成本和產量損失，上述過程是勞動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，因此去雄不是一個簡單的過程。盡管可以在散粉前用手除去花粉形成器官，但上述雜交種生產的方法是極端勞動密集型的和昂貴的。

生產雜交植物的化學方法包括使用化學藥品殺死或阻止可育花粉的形成。這些化學藥品被稱為殺配子劑，被用于給予暫時的雄性不育。由于化學藥品的費用和有效性、以及應用的持續時長和可靠性，使用殺配子劑進行的雜交植物的商業化生產是受限制的。殺配子劑的一個嚴重的局限性在于其具有植物毒性的影響，其嚴重程度取決于基因型。其它局限性包括這些化學藥品對于延長花期中的作物不一定是有效的，因為生長的新花可能沒有被影響。因此，需要重復應用上述化學藥品。

上世紀九十年代，Mariani等人開創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子(TA29)和核糖核酸酶基因（Barnase）構建表達盒轉化煙草和油菜，導致轉基因植株的花藥絨氈層被破壞，形成雄性不育系，而并未影響轉基因植株的其它性狀。除利用Barnase構建雄性不育系之外，當前很多研究表明其它的功能基因也可被廣泛應用于基因工程方法來構建轉基因雄性不育植株。

在花粉發育過程中，小孢子的分離要靠花藥絨氈層分泌胼胝質酶降解堅硬的胼胝質。這個過程有著嚴格的時空特異性，如果該過程紊亂就會導致小孢子發育停止，產生畸形花粉導致雄性不育。Worrall等人將經過修飾的煙草β-1,3-葡聚糖酶基因與擬南芥絨氈層特異表達的啟動子A3和A9重組，使轉基因煙草植株在減數分裂的時期過表達β-1,3-葡聚糖酶，從而出現了不同程度的雄性不育現象。為了利用上述技術獲得新的雄性不育株系，需要不同來源的β-1,3-葡聚糖酶基因，例如玉米，而至今未發現有玉米的相關報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種影響雄性生育力的蛋白質、其編碼基因及用途，即新的來自玉米的β-1,3-葡聚糖酶基因，以獲得新的雄性不育株系。

為實現上述目的，本發明提供了一種影響雄性生育力的蛋白質，包括：

（a）具有SEQ?ID?NO:2所示的氨基酸序列組成的蛋白質；或

（b）在（a）中的氨基酸序列經過取代和/或缺失和/或添加一個或幾個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；或

（c）如SEQ?ID?NO:2所示的氨基酸序列組成的蛋白質。

為實現上述目的，本發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的核苷酸序列；或

（b）在嚴格條件下與（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的核苷酸序列；或

（c）如SEQ?ID?NO:1所示的核苷酸序列。

所述嚴格條件可為在6×SSC（檸檬酸鈉）、0.5%SDS（十二烷基硫酸鈉）溶液中，在65℃下雜交，然后用2×SSC、0.1%SDS和1×SSC、0.1%SDS各洗膜1次。

為實現上述目的，本發明還提供了一種表達盒，包含在有效連接的調控序列調控下的所述影響雄性生育力的基因。

進一步地，所述調控序列可以為花藥特異性啟動子。

優選地，所述花藥特異性啟動子可以為MAC2。