[發明專利]一種水稻雌性核不育基因工程表達載體及其應用

在審

• 申請號: 202111643733.3
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN114317599A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 李東宣;陳麗娟;李偉;朱騫;郭效瓊;吳文斌;余衛霖;李仕川;羅迪;王天杰;王春麗
• 申請（專利權）人: 云南農業大學
• 主分類號: C12N15/84
• 分類號: C12N15/84;C12N15/29;A01H5/00;A01H6/46;A01H1/02
• 代理公司: 云南凌云律師事務所 53207
• 代理人: 康珉

本發明涉及一種水稻雌性核不育基因工程表達載體及其應用，屬農業生物技術領域。為了實現水稻雌性核不育系的種子和幼苗的繁殖，本發明提供了一種通過轉基因“中轉”刪除的技術手段實現非轉基因的純合雌性核不育系繁殖的目的。具體地，遺傳工程雌性核不育系即雜合型轉基因T₀株系自交結實后獲得轉基因T₁分離群體，在轉基因T₁分離群體的幼苗期通過噴施苯達松除草劑致死篩除轉基因的雌性育性恢復的植株，存活的T₁植株即為非轉基因的雌性核不育(fst/fst)植株。非轉基因的雌性核不育系可滿足于“FS+MS(FM?line)”即“雌性不育系+雄性不育系(FM系法)”的雜交水稻制種技術體系的機械化制種操作。

技術領域

本發明屬于農業生物技術領域，具體涉及一種基于水稻FST和CYP81A6基因構建的用于繁殖水稻雌性核不育系的基因工程水稻表達載體及其應用于水稻雌性核不育系繁殖的方法。

技術背景

中國作為世界上第一個發展并推廣雜交水稻的國家，從1964年開始對水稻雄性不育的研究(袁隆平.水稻的雄性不孕性.科學通報,1966,17:185–188)，到1973年實現的水稻雄性不育系、保持系和恢復系的“三系配套”成功，并在1975年就建立了較完善的雜交水稻制種技術體系并開始推廣應用(任光俊,顏龍安,謝華安.三系雜交水稻育種研究的回顧與展望.科學通報,2016,61:3748–3760)。“三系法”(3-line system)雜交水稻技術體系的完善打破了水稻作為自花授粉作物雜種優勢利用的技術壁壘，實現了水稻雜種優勢的利用。“三系法”雜交水稻技術體系是基于核質互作雄性不育系為母本、以保持系為父本來繁殖雄性不育系的種子，再用不育系為母本、以恢復系為父本大規模生產具有雜種優勢的雜交種子。但是，“三系法”雜交水稻技術體系受到恢保關系的制約，不育系資源較少，優良保持系選育比較困難，對水稻豐富的種質資源利用的范圍有限。

水稻雜種優勢利用的另外一個重要技術途徑就是“兩系法”(2-line system)雜交水稻技術體系，是基于受自然光周期、溫度調控的光溫敏雄性核不育系建立起來的(牟同敏.中國兩系法雜交水稻研究進展和展望.科學通報,2016,61:3761–3769)。水稻光溫敏雄性核不育系的育性轉換是受到幼穗分化期環境光溫調控的孢子體隱性核基因控制的。因此，光溫敏雄性核不育系可以一系兩用，不僅簡化了雜交種子的生產程序，而且組配自由，不受恢保關系的制約，拓寬了資源利用的范圍。但是，基于光溫敏雄性核不育系的兩系法雜交制種和繁殖都受到了時空條件的限制，其臨界不育溫度會發生漂移，其制種存在不可控的潛在風險。

核質互作雄性不育系和光溫敏雄性核不育系的利用，使得水稻雜種優勢的利用在實際生產中取得了巨大成功，但是除了各自存在的缺陷以外，都面臨著雜交種子制種效率低、不能大面積機械化操作的問題。因此，引入新的育種技術，開發出資源利用率高、雜交制種安全、高效的水稻雜種優勢利用的育種新技術是雜交水稻發展的方向，分子設計育種為雜交水稻育種開拓出了新的途徑(鄧興旺,王海洋,唐曉艷,等.雜交水稻育種將迎來新時代.中國科學:生命科學,2013,43:864–868)。