[發明專利]溫敏雄性不育基因HSP60-3B及其應用和育性恢復的方法

有效

• 申請號: 202210080137.7
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114480418B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 梁婉琪;林森;劉澤;張大兵;袁政;陳明姣
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/84;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公開了一種溫敏雄性不育基因HSP60?3B及其應用和育性恢復的方法；該基因HSP60?3B的氨基酸序列如SEQ?ID?NO.1所示，所述的應用是：采用常規方法或基于CRISPR/Cas9系統，敲除、改變或抑制HSP60?3B基因，使得常規水稻品種中的HSP60?3B基因表達水平降低，進而獲得水稻雄性不育株系。本發明通過引物擴增HSP60?3B基因，使用遺傳轉化的手段，能夠使突變體恢復到野生型表型。本發明獲得的水稻HSP60?3B不育系營養生長階段沒有明顯異常，平均生長溫度32℃至34℃條件下不育，平均溫度22℃生長條件下可育。HSP60?3B基因應用于水稻育種時，可以提高水稻生殖期花粉抗高溫的能力，有穩產的作用；而HSP60?3B不育系應用于雜交育種中，可以免除母本去雄的工作，大大提高生產效率，降低人工成本，在農業生產上具有重要的應用潛力。

技術領域

本發明屬于水稻育種技術領域，涉及一種生物工程技術領域的水稻不育系創制的方法，具體涉及一種溫敏雄性不育基因HSP60-3B及其應用和育性恢復的方法。

背景技術

水稻是我國要的糧食作物之一，不論是種植面積還是總產量都居糧食作物中的第一位。我國約有60％以上的人口以稻米為主食,是世界上最大的稻米生產國和消費國。長期以來，人口的增長、生活質量的提高和耕地面積的減少對作物產量的要求日益增加，因而保障糧食安全一直是我國農業生產所面臨的挑戰。水稻雜種優勢的研究與成功利用，是現代植物遺傳育種學科領域的一大成就，為我國乃至世界的糧食增產發揮了重要的作用。水稻雜種優勢的利用首先需要獲得雄性不育系。植物的雄性不育一直是植物中十分普遍的現象，而且作為一種遺傳工具，可以省去人工去雄的麻煩，在農作物雜種優勢利用上有重要的應用價值。目前生產上使用的雜交水稻屬于三系雜交水稻，比常規水稻增產20％左右。

三系雜交水稻的發展始于野生敗育的細胞質雄性不育(CMS-WA)株系的發現，該發現解決了水稻雜交過程中的自授粉問題。三系雜交水稻包括三個不同的株系：恢復系，保持系和細胞質雄性不育系。其中，恢復系提供花粉，與細胞質雄性不育系雜交，F1代能夠恢復育性正常接種；保持系與不育系相比具有相同的基因型，但其花粉可育，與細胞質雄性不育系雜交時可提供花粉，產生雄性不育基因型的種子，使這一基因型得以保持。盡管三系雜交被廣泛的應用于雜交水稻種子的生產，但三系中對正常細胞質的保持系及核內基因可育的恢復系的需求制約了雜交水稻品系的開發。但是三系法雜交水稻種子優勢表現復雜，受恢復系和保持系的影響較大，在生產和推廣上收到一定的限制。因此，篩選和培育新的不育系一直是雜交水稻育種的重要研究方向之一。

水稻是雌雄同花植物，花藥是水稻的雄性生殖器官，其配子體(花粉)成熟于水稻花藥中。雄性配子體從形態建成到成熟包含一系列復雜的生物學過程。首先，初生造孢細胞通過增殖和分化形成花粉母細胞，花粉母細胞經過減數分裂形成四分體，隨后四分體解離釋放出游離的小孢子；小孢子的細胞核經過兩次有絲分裂形成兩個生殖核和一個營養核，同時小孢子表面的外壁結構逐步形成，最終發育成為成熟花粉。這一系列過程是復雜而精密的，任何一個關鍵環節失控將會導致小孢子發育異常而導致雄性敗育。對水稻雄性生殖發育過程的研究對篩選水稻不育系具有重要的指導意義。

因此，利用物理、化學以及生物等手段對雄性配子體發育過程中的關鍵基因進行誘變，以阻斷相應進程進而導致雄性不育，是創造新型水稻不育系的重要手段。

發明內容

本發明針對現有水稻不育系種質缺乏的限制，提供一種新的溫敏雄性不育基因HSP60-3B及其應用和育性恢復的方法。利用HSP60-3B基因及其蛋白參與調控水稻雄性生殖的特點，利用轉基因技術控制水稻雄性生殖發育，通過突變該蛋白序列或抑制該蛋白的表達產生新的水稻雄性不育株系，在農業生產上具有重要的應用前景。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

第一方面，本發明涉及一種水稻溫敏雄性不育基因HSP60-3B，所述溫敏雄性不育基因HSP60-3B編碼的氨基酸序列如SEQ?ID?No.1所示。