[發明專利]利用p5126-ZmMs1M構建體創制玉米顯性核雄性不育系及其育種制種應用方法

有效

• 申請號: 201811449084.1
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109504701B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 萬向元;吳鎖偉;張丹鳳;謝科;董振營;張煜文;鮑建喜;安學麗;劉欣潔;李金萍
• 申請（專利權）人: 北京首佳利華科技有限公司
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/65;C12N5/10;A01H1/02;A01H1/04;A01H5/00;A01H5/10;A01H6/46
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本發明公開了一種利用p5126?ZmMs1和mCherry基因構建體創制玉米顯性核雄性不育系的技術體系，及其在玉米雜交育種和制種上應用的方法。該構建體包含三種基因表達盒：導致玉米顯性核雄性不育的表達盒、標記玉米種皮顏色的表達盒、除草劑抗性表達盒。將所述構建體導入玉米愈傷組織，可創制玉米顯性核雄性不育系種子：在正常光下該轉基因不育系種子與非轉基因可育種子沒有明顯差異，不影響商品品質，但在綠色激發光下，轉基因不育系種子表現為紅色熒光；非轉基因可育種子表現為正常玉米顏色，無熒光。本發明與本團隊之前申請授權的玉米隱性雄性不育技術（即玉米多控不育技術體系）發明專利有本質的差異，可高效地應用于玉米不育化雜交育種和雜交制種。

技術領域

一般地，本發明涉及分子生物學和植物基因工程及作物育種領域。具體地，本發明涉及用于創制玉米顯性核雄性不育系且包含玉米花粉特異啟動子p5126、雄花發育關鍵基因ZmMs1和種皮特異表達的熒光基因mCherry的構建體、包含所述構建體的重組載體、以及利用所述構建體或重組載體轉化的宿主細胞、轉基因玉米植物細胞和轉基因玉米植株的制備方法，且由此產生的玉米雄性不育系種子及其雜交育種和制種應用方法。

背景技術

雜種優勢是雜合體在一種或多種性狀上優于它的兩個親本的現象。例如不同品系、不同品種、甚至不同種屬間進行雜交所得到的雜種一代往往比它的雙親表現出更強大的生長速率和代謝功能，從而導致器官發達、體型增大、產量提高，或者表現在抗病、抗蟲、抗逆力、成活力、生殖力、生存力等的提高。這是生物界普遍存在的現象。利用植物雜種優勢可以顯著地提高作物的產量和品質。

在作物中，存在著自花授粉作物和異花授粉作物。自花授粉是指一株植物的花粉，對同一個體的雌蕊進行授粉的現象。與此相反，一株植物的花粉給另一植株的雌蕊授粉就稱作異花授粉。水稻的雄蕊和雌蕊在同一器官中，通常以自花授粉方式進行繁殖。對水稻進行雜交育種和雜種優勢利用，獲得雄性不育系是關鍵。上世紀70年代“雜交水稻之父”袁隆平等人在野外發現了雄花敗育的普通野生稻，這一雄性不育系的發現，為應用“三系”（雄性不育系、保持系、恢復系）配套選育雜交水稻的成功，打開了一個突破口，從而為我國甚至世界的糧食生產做出了重大貢獻。

對于異花授粉的作物如玉米，因為缺乏良好的雄性不育系，目前對其進行雜交育種和制種主要采用人工去雄或機械去雄的方法。這些方法存在諸多弊端，比如成本高、純度不穩和易受環境影響等問題，制約了雜種優勢在玉米實際生產中的應用效率。

玉米顯性核雄性不育材料不存在去雄的問題，但由于缺乏有效的保持和繁殖技術，很難應用于實際生產當中。現代生物技術的發展為玉米顯性核雄性不育材料的利用創造了條件。本發明旨在將導致顯性核雄性不育基因表達盒、熒光蛋白標記基因表達盒和除草劑抗性基因表達盒串聯起來，構建高效的玉米顯性核不育遺傳轉化載體，導入玉米正常可育自交系材料中，獲得玉米顯性核雄性不育系及其保持系，通過熒光色選法可以高效分離紅色熒光轉基因顯性核不育系和正常顏色可育系種子，從而有效解決玉米顯性核雄性不育系的保持和繁殖問題，以實現高效的玉米不育化雜交育種和雜交制種。

ZmMs1是玉米花粉發育過程中參與小孢子細胞壁發育過程的轉錄因子，對小孢子細胞壁起負調控作用，該基因的突變能夠導致小孢子凋亡和雄花敗育。本團隊在之前的研究工作中，利用ZmMs1的突變基因及其不育突變體材料發展了玉米隱性雄性不育技術，即玉米多控不育技術體系，并申請、授權了相關發明專利。本發明發現在5126啟動子下的野生型ZmMs1能夠導致玉米表現出顯性不育的表型性狀，與之前的發明有著本質的差異，在玉米雜交育種和制種中具有新的應用價值。

發明內容