[發明專利]TFN基因的應用及恢復TFN基因缺失導致水稻雄性不育的方法

有效

• 申請號: 201711218597.7
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108130329B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 梁婉琪;張大兵;楊麗;袁政;陳明姣;羅治靖
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/84;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明公開了涉及一種水稻生殖發育基因TFN的應用及恢復TFN基因缺失導致水稻生殖發育異常的方法。所述的TFN基因的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，所述的應用是：采用常規方法獲得水稻生殖發育缺陷及雄性不育株系；所述恢復TFN基因功能缺失的方法為：使用遺傳轉化方法轉化突變體，或采用氮源處理突變體，使其恢復到野生型表型。本發明首次采用氮源處理恢復突變體的野生型表型，并證實水稻TFN基因參與氮素在植物體內的分配利用。本發明為提高水稻氮素利用率的遺傳改造和水稻氮高效基因型育種提供分子基礎，可用于水稻品種改良。并可用于雜交育種中，免除母本去雄的工作，大大提高生產效率，在農業生產上具有重要的應用。

技術領域

本發明屬于植物基因工程技術領域，涉及一種TFN基因的應用及恢復TFN基因缺失導致水稻生殖發育異常的方法，尤其涉及一種利用圖位克隆技術克隆的水稻TFN基因，以及利用該基因來調控水稻生殖生長發育，雄性不育和植物生長發育過程中高效利用氮素的機制，以此來進行水稻品種改良、產量增加和培育超級稻。

背景技術

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，而中國是世界上最大的稻米生產國和消費國，因而水稻產量的高低與穩定，直接關系著人類的生活和社會的安定。水稻作為高等植物，其生殖方式是有性生殖，主要含有四個生理過程：開花、傳粉、受精和發育。植物的生殖發育過程非常重要，不僅保證了物種的生存繁衍以及促進了生物多樣性，而且其生殖發育直接影響著作物產量，關系著人類賴以生存的糧食基礎。水稻生殖發育起始于幼穗發育，即花序與花器官的形成，之后經歷雄性花藥發育，雌性胚囊發育，然后開花傳粉受精，最后種子發育。種子是農作物水稻的最終糧食產品，它的形成標志著水稻的生殖發育過程完成。近幾十年來，為提高農作物的產量，展開了大量以作物育性為基礎的雜交育種的研究工作。雄性不育系的選育和應用，已是水稻生產育種過程中的關鍵技術。

植物生殖發育除了內在的遺傳因子調節外，還有一個重要的外在因素就是生存環境營養物質的供給。對于農作物來講，最限制作物生長發育的要素是氮、磷和鉀，通常稱為肥料三要素。其中氮肥占了很大比例，大約為70％，是影響作物生殖發育及產量的一個重要因素。氮肥的施加可以有效的提高糧食產量。但過量施用會造成作物種植效益降低，同時引起環境污染。當前全球人口增加、極端氣候頻發以及化肥的過度使用，當代農業更促使人們在不污染環境的情況下，以最低的氮肥投入率獲得糧食產量的提高，因而勢必提高作物氮素利用率。目前越來越多的研究致力于揭示作物氮素吸收和利用的生理過程和分子機制，培育氮素高效利用的作物新品種。因此，揭示作物氮素利用效率的分子機制對農業的可持續發展具有重要的意義。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種TFN基因的應用及恢復TFN基因缺失導致水稻生殖發育異常的方法。本發明提供了一種新的水稻生殖發育基因TFN，其具有調控水稻生殖發育及雄性育性的功能，由此提供一種生殖發育相關基因TFN及恢復TFN功能缺失導致水稻生殖發育異常和雄性不育的方法。同時，可以利用TFN基因調控水稻氮素利用的調控機制，以此來培育氮素高效利用的作物新品種，進而應用于水稻品種改良，產量增加和培育超級稻。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

第一方面，本發明涉及一種水稻生殖發育基因TFN，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

優選地，所述水稻生殖發育基因TFN的堿基序列如SEQ ID NO.4所示。

第二方面，本發明涉及一種水稻生殖發育基因TFN的應用，所述的應用是：通過常規方法敲除、改變或抑制TFN基因，使得常規水稻品種中的TFN基因表達水平降低，進而獲得水稻雄性不育系。

第三方面，本發明涉及一種恢復TFN基因功能缺失所致的水稻生殖發育異常及雄性不育的方法，使用遺傳轉化手段將所述TFN基因轉化tfn突變體，進而使得tfn突變體恢復野生型生長表型。

優選地，所述方法具體包括以下步驟：