[發明專利]OsRBR2基因在創制水稻雄性不育系中的應用

有效

• 申請號: 201811602847.1
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109371042B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 段遠霖;吳為人;潘美珍;蔡正正
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;A01H5/00;A01H5/02;A01H6/46
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明提供OsRBR2基因在創制水稻雄性不育系中的應用。采用CRISPR/Cas9編輯系統定點敲除OsRBR2基因，使該基因的功能完全喪失，獲得了一種水稻雄性不育系。所述的OsRBR2基因的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO.1所示，其編碼的氨基酸序列如序列表SEQ ID NO.2所示。本發明制備的水稻雄性不育系的營養生長完全正常，抽穗期無明顯包穗，花藥無花粉，異交結實率高。該水稻雄性不育系應用于雜交水稻育種，具有免除人工去雄、不用噴施植物外源激素、種子純度高等優點，可極大提高生產效率、降低生產成本、減少環境污染，因而具有重要的應用前景。

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域。具體的說，涉及OsRBR2基因在創制水稻雄性不育系中的應用，利用CRISPR/Cas9編輯方法定點敲除OsRBR2基因，創制水稻新型雄性不育系，應用雜交水稻生產。

背景技術

水稻是全世界重要的糧食作物，全球約一半人口以水稻為主糧。因此，水稻對保障全球糧食安全具有重要的作用。雜交水稻生產技術是現代農業的一項重要成果，具有顯著的增產效果。我國是世界上第一個推廣雜交水稻的國家，為保障我國的糧食安全做出了重要貢獻，也為維護世界糧食安全發揮了關鍵作用。我國雜交稻生產技術從“三系法”到“兩系法”，一直處于國際領先水平。雜交稻生產模式的突破，得益于我國農業科學家對水稻雄性不育遺傳材料的發現、研究和利用。

雄性不育是指雌蕊發育正常，但雄性器官退化、發育不良或花粉、精子敗育不能行使生育能力，是植物中普遍存在的現象。已有研究表明，花藥中的絨氈層是接連接花粉母細胞，其細胞中富含線粒體、內質網、高爾基體等細胞器，代謝非常旺盛。它可向花藥室中分泌大量碳水化合物、脂類等物質，為小孢子的發育提供所需的營養和構成花粉外壁的重要成分。此外，絨氈層還提供各種酶促進小孢子從四分體釋放出來。絨氈層在花粉的發育過程中起著非常關鍵的作用，任何影響絨氈層發育的突變，都有可能導致花粉的敗育。

水稻雄性不育分為細胞質雄性不育和細胞核雄性不育。當前，我國大規模商業化應用的雜交稻以野敗型和紅蓮型兩種細胞質雄性不育為主，其細胞質來源比較單一，存在優良保持系創制效率較低、產量與品質潛力提升較慢等突出問題，而且遺傳背景單一的農作物在生產上大面積推廣，對生物與非生物脅迫的抵抗性變得十分脆弱，存在作物大面積感病、受災的風險，從而影響糧食安全。這已在雜交玉米生產上得到驗證。目前，我國雜交稻生產所面臨的雄性不育系的遺傳背景單一化趨勢越來越明顯，大部分三系雜交秈稻的不育系含有與野敗型細胞質相同或相近的親緣關系，一旦引起大規模病害爆發，必將嚴重威脅我國的糧食安全。因此，為了進一步大幅度提升雜交稻的產量與品質、避免因不育系的遺傳基礎單一而導致遺傳脆弱性，亟需進一步加強雜交稻的種質資源開發和育種技術創新，挖掘可大規模商業化應用的新型雄性不育系，拓寬不育系的類型并建立相應的育種技術體系。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供OsRBR2基因在創制水稻雄性不育系中的應用。本發明利用OsRBR2基因及其編碼的蛋白質參與調控水稻花粉形成的特點，采用轉基因技術，通過定點突變OsRBR2基因的核苷酸序列，造成其編碼的蛋白序列發生突變而失去功能，獲得了一種水稻雄性不育株系，在農業生產上具有十分重要的應用前景。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：

本發明涉及一種利用OsRBR2基因創制雄性不育系，所述的OsRBR2基因的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO: 1所示, 所編碼的氨基酸序列如序列表SEQ ID NO: 2所示；所述的不育株系的創制方法是：采用CRISPR/Cas9編輯方法敲除OsRBR2基因，使該基因在水稻種完全失去功能，進而獲得水稻雄性不育株系。