[發(fā)明專(zhuān)利]一個(gè)控制水稻雄性生殖發(fā)育基因及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710759446.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107446932B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊平;陳春蓮;熊運(yùn)華;黃永萍;尹建華;劉耀光
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): C12N15/29
• 分類(lèi)號(hào): C12N15/29;C07K14/415
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

本發(fā)明公開(kāi)了一個(gè)控制水稻雄性生殖發(fā)育的基因及應(yīng)用，具有SEQIDNo.1所示的核苷酸序列，該基因編碼的蛋白質(zhì)具有SEQIDNo.2所示的氨基酸序列。利用CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)對(duì)LOC_Os08g20730基因設(shè)計(jì)靶點(diǎn)打靶，受體為中花11，打靶T0代表型如說(shuō)明書(shū)附圖1、圖2、圖3、圖4，測(cè)序分析表明，純合突變或雙等位突變的植株出現(xiàn)花藥發(fā)育異常，無(wú)花粉。對(duì)雜合突變的T1代分析表明，可育株與不育株呈現(xiàn)3：1的分離比例，綜合表明，該基因是調(diào)控水稻生殖發(fā)育，水稻中該基因被破壞即可導(dǎo)致水稻花藥發(fā)育異常，出現(xiàn)無(wú)花粉型不育。通過(guò)本發(fā)明得到的細(xì)胞核基因控制水稻生殖發(fā)育的基因可利用分子手段創(chuàng)制智能不育系，將生產(chǎn)上的優(yōu)良親本改良成優(yōu)良不育系，擴(kuò)大雜種優(yōu)勢(shì)利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)和植物生物技術(shù)等領(lǐng)域，特別是在分子水平上進(jìn)行植物遺傳育種以及植物生理、基因功能等基礎(chǔ)研究,具體為涉及一個(gè)控制水稻雄性生殖發(fā)育基因及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

水稻雄性生殖發(fā)育是生殖生長(zhǎng)的重要過(guò)程，也是繁衍后代和形成產(chǎn)量的關(guān)鍵過(guò)程。雄性不育系的發(fā)現(xiàn)，使得雜種優(yōu)勢(shì)在水稻中得以應(yīng)用。隨著“三系法”和“兩系法”制種技術(shù)的誕生，雜交水稻在中國(guó)開(kāi)始大規(guī)模種植，并逐步擴(kuò)展至全球，對(duì)于糧食生產(chǎn)和糧食安全具有舉足輕重的作用。雄性不育(Male Sterility,MS)是指雄性器官發(fā)育異常或者退化，不能形成有活力的花粉而雌蕊發(fā)育正常的現(xiàn)象。在植物界中，雄性不育現(xiàn)象普遍存在水稻雄性不育可分為細(xì)胞質(zhì)雄性不育(Cytoplasmic Male Sterility,CMS)和細(xì)胞核雄性不育(Genic Male Sterility,GMS)。細(xì)胞核雄性不育一般由小孢子在發(fā)育過(guò)程中出現(xiàn)異常，不能形成有活力的花粉粒甚至無(wú)花粉而引起的。花粉發(fā)育涉及孢原細(xì)胞分化和分裂、小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂、絨氈層細(xì)胞程序性死亡(Programmed Cell Death,PCD)和降解、小孢子有絲分裂和花粉壁的形成以及花藥開(kāi)裂等過(guò)程，有大量基因參與這一復(fù)雜過(guò)程，這些關(guān)鍵基因發(fā)生突變或異常表達(dá)都將會(huì)導(dǎo)致雄性不育。由于細(xì)胞核不育系難以高效繁殖,因此在作物雜交種生產(chǎn)中難以利用。利用分子手段，在純合的雄性不育植株中轉(zhuǎn)入連鎖的育性恢復(fù)基因、花粉失活(敗育)基因以及用于篩選的標(biāo)記基因,可以獲得該雄性不育植株的保持系,保持系通過(guò)自交就可以實(shí)現(xiàn)不育系和保持系的繁殖.解決隱性核雄性不育基因及不育材料的應(yīng)用問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一個(gè)控制水稻雄性生殖發(fā)育的基因、該基因編碼的蛋白質(zhì)及應(yīng)用。水稻中該控制水稻花藥發(fā)育的基因若被破壞，即可導(dǎo)致水稻雄性不育，出現(xiàn)無(wú)花粉敗育。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一個(gè)控制水稻雄性生殖發(fā)育的基因，其特征在于，具有SEQ ID No.1所示的核苷酸序列；其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。

本發(fā)明的水稻細(xì)胞核不育基因序列所編碼的蛋白質(zhì)為SEQ ID No.2所示的367個(gè)氨基酸序列；氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。

本發(fā)明的在該基因(LOC_Os08g20730)第一外顯子和第二外顯子處設(shè)計(jì)CRISPR/Cas9載體靶點(diǎn)；

靶點(diǎn)1：TCCTGCCTCAATGGTAGCACCGG；

靶點(diǎn)2：GTTTTTTGCTAGGGCTGTGATGG。

本發(fā)明的在靶點(diǎn)前后各200bp左右設(shè)計(jì)引物擴(kuò)增片段測(cè)序，分析打靶T0代植株突變情況，或用于靶點(diǎn)突變情況的擴(kuò)增片段引物序列，

序列為：上游：5′-ACTGCAACTGGAGTAGATAG-3′；

下游：5′-GTTGCTCACGTTGTGGTTG-3′。突變分析情況如表1。

通過(guò)本發(fā)明得到的控制水稻雄性生殖發(fā)育的基因可應(yīng)用于創(chuàng)制人工智能不育系，擴(kuò)大雜種優(yōu)勢(shì)利用，提高水稻產(chǎn)量。