[發明專利]一種水稻α-淀粉酶及其編碼基因與應用

在審

• 申請號: 201811212062.3
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109517837A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 唐曉艷;王夢龍;彭小群;嚴維;尹峰;陳竹鋒
• 申請（專利權）人: 深圳市作物分子設計育種研究院;深圳廣三系農業科技有限公司
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N9/26;C12N15/56;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種水稻α?淀粉酶及其編碼基因在花粉育性調控中的用途，屬于生物技術領域。本發明通過克隆水稻日本晴α?淀粉酶的核苷酸序列，構建重組表達載體和進行遺傳轉化。在PG47啟動子驅動下，α?淀粉酶在花粉發育后期特異性表達；同時在BT1轉運信號肽的引導下，該α?淀粉酶可降解花粉粒中的淀粉，造成水稻轉基因花粉不育，準確性高，有效避免了轉基因作物通過花粉將轉基因元件傳播給其它作物品種。本發明的α?淀粉酶可用于保持雄性不育植株的純合隱性狀態，從而在雜交制種過程中省去人工去雄步驟，并可大量擴繁不育系，減少了勞動力的投入以及對產量的影響，使其在作物種植資源改良和遺傳育種等方面具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，具體涉及一種水稻α-淀粉酶及其編碼基因在花粉育性控制中的應用，還涉及結合該α-淀粉酶對淀粉的水解功能以影響水稻的雄性生育力的應用。通過利用現代生物技術，將其應用于雜交種子生產技術體系，既能保證制種質量，又可提高制種效率；還能有效防止轉基因擴散。

背景技術

雜交水稻育種是有效提高水稻產量和品質的主要途徑。由于雜交技術的應用，使得增產、抗病、抗蟲、抗旱、抗除草劑、耐澇、抗寒、耐鹽和抗倒伏等各種性狀的聚合都成為了可能。雜交技術的應用依賴于向母本提供花粉的父本，然后通過父本和母本的雜交方法獲得雜交種。盡管水稻雜交優勢利用是最為經濟有效的提高水稻產量和品質的途徑之一，但其仍然存在較多的限制因素，例如各種優勢性狀的聚合難度較大、雜交作物所占的比重較小等。雖然大部分的農作物都盡可能的利用雜種優勢，但仍然存在巨大的潛力。

目前應用于水稻生產上的主要雜交育種技術有“三系法”和“兩系法”。“三系法”由于受恢保關系的制約，限制了水稻種質資源的利用及強優勢組合的選育；而“兩系法”由于其不育系育性受環境條件因素的影響調控，在實際制種生產中隱藏著較大的風險。由此可見，傳統的“三系法”和“兩系法”均存在一定的技術缺陷，一定程度上限制了雜交水稻的進一步發展和推廣應用，而雄性不育系資源是嚴重制約水稻雜交技術發展的關鍵因素。此外，“三系法”和“兩系法”育種方法周期長、見效慢，難以滿足生產發展的迫切需求。

為了解決“三系法”和“兩系法”等繁殖雄性不育材料的問題，先后有眾多科學家想通過利用分子設計方法來解決這一問題。1993年，PLANT GENETIC SYSTEM公司提出專利申請(Williams M,Leemans J..Maintenance of male-sterile plants.1993.PatentNo.WO93/25695.)，即在雄性不育植株中轉入連鎖的育性恢復基因、花粉失活(敗育)基因和用于篩選的標記基因，即可獲得該不育系植株的保持系，然后通過自交實現不育系和保持系的繁殖。此外，2002年Perez-Prat等人提出通過在雄性不育的植株中轉入連鎖的育性恢復基因和篩選標記基因兩套元件就可獲得雄性不育植株的保持系，并進一步可繁育成不育系(Perez-Prat,E.,and van Lookeren Campagne,M.M..Hybrid seed production andthe challenge of propagating male-sterile plants.Trends Plant Sci.2002.7,199-203.)。這些構想的提出為精確利用分子生物學技術開展作物分子雜交育種提供了新的思路。當前有很多研究表明其它功能基因也可能通過生物技術方法構建轉基因雄性不育植株，然而，近年來隨著轉基因作物的種類和種植面積的不斷增加，轉基因安全問題也受到越來越多人的關注和重視。轉基因植物中攜帶的外源基因可通過天然雜交的方式整合到非轉基因品種或其它野生近緣種中，從而造成轉基因安全問題。在雜交親和的植物種類之間，花粉介導的基因漂移是不可避免的。