[發明專利]與水稻核雄性不育表型相關的分子標記和應用

在審

• 申請號: 202011233754.3
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112195269A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 唐杰;吳春瑜;李佳林;曾翔;吳永忠;黃培勁
• 申請（專利權）人: 海南波蓮水稻基因科技有限公司
• 主分類號: C12Q1/6895
• 分類號: C12Q1/6895;C12N15/11;A01H1/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 商秀玲

本發明涉及植物分子生物學技術領域，具體涉及與水稻核雄性不育表型相關的分子標記和應用。本發明通過圖位克隆的方法，將基因GMS4372定位在第2染色體長臂上的分子標記RM13562和RM13630之間1669.1Kb的區段內，并且本發明還發現該片段與標記RM13592、RM13599和RM13606共分離，與標記RM13562和RM13630緊密連鎖。GMS4372的突變使水稻表現出雄性不育表型。GMS4372的發現以及與其共分離或緊密連鎖標記的開發為水稻雄性不育系的選育提供了新的不育基因源和分子輔助選擇手段，在雄性不育系選育中具有巨大的應用潛力。

技術領域

本發明屬于植物分子生物學技術領域，具體涉及與水稻核雄性不育表型相關的分子標記和應用。

背景技術

水稻是世界上最重要的糧食作物之一。隨著人口的增長和生活品質的提升，據預計到2050年水稻的年產量要提高1-2倍才能滿足人類發展的需求。雜交水稻是父母本雜交后獲得的子一代，其產量往往比常規稻親本提高15％以上，抗性和適應性也遠勝于親本。因此，應用和推廣雜交水稻是提高水稻產量的一個重要途徑。

雄性不育系是雜交水稻育制種技術的關鍵節點。雄性不育系是指雄配子發育異常而喪失生育能力，雌配子發育正常的植物株系。它只能作為母本接受父本的花粉，自交不能結實。目前雜交水稻生產上應用的雄性不育系有核質互作型和光溫敏型兩種。核質互作型雄性不育系的不育基因在細胞質中，細胞核中沒有育性恢復基因。當細胞核中有育性恢復基因的恢復系與其配組雜交時可以生產可育的子一代雜交種，當細胞核中沒有育性恢復基因而細胞質中也沒有不育基因的保持系與其雜交時可以繁殖不育系種子。由于需要不育系、保持系和恢復系三系配套，這種雜交水稻育制種技術常被稱為“三系法”。一些控制核質互作型不育及相應育性恢復的基因已經被克隆(Chen and Liu，2014，Male sterility andfertility restoration in crops，Annu Rev Plant Biol，65：579-606)。核質互作型不育系是雜交水稻育制種中第一種大規模應用的不育系，為雜交水稻產業的建立和發展奠定了材料基礎。然而由于核質互作型不育系的組配受到恢復系基因型的限制，導致只有約5％的種質資源能被利用。而細胞質的不育基因有導致米質差、特定病蟲害流行的潛在風險。

光溫敏型雄性不育系是一種育性受光溫環境調控的不育系。在一定的光溫條件下這種不育系保持不育，可用于組配雜交。當條件改變時不育系恢復育性，可用于不育系繁殖。由于光溫敏雄性不育系實現了不育系和保持系的合二為一，只需要父本與其配組生產子一代雜交種，因此相應的育制種技術常被稱為“兩系法”。調控光溫敏雄性不育的基因在細胞核中，目前已經克隆的基因包括PMS3、TMS5、CSA和TMS10(Chen and Liu，2014，Malesterility and fertility restoration in crops，Annu Rev Plant Biol，65:579-606；Zhou H，et al，2014，RNase ZS1 processes UbL40 mRNAs and controlsthermosensitive genic male sterility in rice，Nature Communications，5:4884-4892)。與核質互作型不育系相比，光溫敏型不育系繁殖程序簡單，配組因恢復基因廣泛存在而更自由。光溫敏不育系的大規模應用極大地鞏固和推動了雜交水稻產業發展。然而，由于該型不育系的育性受光溫環境影響，也導致制種風險高，制種地域受到限制。

為了克服目前雜交水稻育制種技術中存在的關鍵性缺陷，創造和利用新類型的不育系將是重要的突破口。

發明內容

本發明的目的是豐富現有技術中的核不育基因數量，提供一種含有水稻核雄性不育基因的分離的核苷酸片段，以及提供與水稻核雄性不育表型相關的分子標記。