[發明專利]植物α淀粉酶在導致花粉敗育中的應用

有效

• 申請號: 201610794944.X
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106282209B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 黃培勁;吳永忠;張維;金雄霞;陳思蘭;安保光;李新鵬;龍湍;曾翔
• 申請（專利權）人: 海南波蓮水稻基因科技有限公司
• 主分類號: C12N15/56
• 分類號: C12N15/56;C12N9/32;A01H5/00;A01H4/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王文君

技術領域

本發明屬于植物分子生物學和基因工程技術領域，具體涉及一種植物α淀粉酶在導致花粉敗育中的應用，還涉及結合該營養，利用現代生物技術，應用于雜交種子生產技術體系，保證制種質量，以及提高制種效率；也可以應用于防止轉基因擴散。

背景技術

植物雜種優勢利用是最為經濟有效的提高糧食產量的途徑之一，但其仍存在一些限制因素，例如組合優良難度較大、雜交作物所占的比重較小等。雖然幾乎所有的農作物都已最大的可能利用雜種優勢，但仍蘊藏著巨大的潛力。因此諸多學者進行研究，尤其是水稻，其雜種優勢主要途徑由“三系法”到“兩系法”，提高了配組自由度，提高了水稻雜種優勢水平。但“兩系法”的溫敏不育系受溫度的影響過大，會造成制種失敗，損失嚴重。由于雄性不育系的資源有限，嚴重制約水稻雜交技術。

90年代初，Mariani等人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)重組表達盒轉化煙草和油菜，并成功獲得雄性不育系，開創了人工制備雄性不育系的新途徑(Denis M,Delourme R,Gourret J P,et al.Expression of engineered nuclear male sterility in Brassica napus(genetics,morphology,cytology,and sensitivity to temperature)[J].Plant Physiology,1993,101(4):1295-1304.)。當前，很多研究表明分析其他功能基因也可能通過基因工程方法構建轉基因雄性不育植株。

植物雄性不育主要表型，體現在花粉敗育，它涉及到花器官中雄蕊的發生與發育、絨氈層結構、小孢子形成、花藥開裂以及外部生態環境等眾多環節或因素，其中弄清花粉發育的全過程和分子機理是研究植物雄性不育的基礎和關鍵所在。而花粉發育涉及到眾多基因的表達調控，其中了解到在花粉發育后期，淀粉能為花粉萌發和花粉管延伸儲備能量。因此，當花粉粒中的淀粉提前被α-淀粉酶降解，使得花粉粒能量來源被瓦解，從而遏制花粉的生長，出現畸形花粉粒，導致植物雄性不育。

淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶類總稱，主要分布在動植物、細菌和真菌，人們通過利用基因工程技術，已經克隆出了各種淀粉酶基因的cDNA序列(崔錦,馬向東(2009)淀粉酶基因的多樣性.鄭州牧業工程高等專科學校學報,29(2):21-23)。同時對淀粉酶的多樣性進行了研究，表明除了在來源多樣性外，其基因結構和功能方面皆呈現多樣性。根據其對淀粉酶的作用方式不同進行分類，α-淀粉酶屬于內切型淀粉酶，可以從淀粉分子的內部隨機切割α-1，4糖苷鍵，使淀粉水解成麥芽糖、葡萄糖等，釋放能量(Morris G P,Beck P L,Herridge M S,et al.Hapten-induced model of chronic inflammation and ulceration in the rat colon[J].Gastroenterology,1989,96(3):795-803.)。因此，在成熟花粉中，適量的淀粉酶可水解淀粉，為花粉的正常發育和花粉管的萌發、生長提供能量。相反，若在花粉形成過程中淀粉酶過表達和沉默表達，都會降低花粉能量代謝水平，導致淀粉積累量不足，產生敗育花粉。而在水稻花粉敗育基因方面的研究，鮮少報道。

這些敗育基因為水稻通過基因工程實現不育系轉基因植株的獲得，特別是在控制育性和轉基因漂移等方面提供了新的選擇。

發明內容

本發明的目的是提供一種植物α淀粉酶在導致花粉敗育及制備轉基因花粉敗育植株中的應用。

為了達到以上目的，本發明提供的植物α淀粉酶的核苷酸序列為：

1)SEQ ID No.1所示的核苷酸序列，或

2)在SEQ ID No.1所示的核苷酸序列中經取代、缺失或添加一個或幾個核苷酸且具有同等功能的由1)衍生的核苷酸序列；或

3)在嚴格條件下與SEQ ID NO.1所示序列雜交且表達相同功能蛋白質的核苷酸序列，所述嚴格條件為在含0.1％SDS的0.1×SSPE或含0.1％SDS的0.1×SSC溶液中，在65℃下雜交，并用該溶液洗膜；或

4)與1)、2)或3)的核苷酸序列具有90％以上同源性且表達相同功能蛋白質的核苷酸序列。