Oswbc11蛋白在培育水稻雄性不育系中的應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種OSWBC11蛋白在培育水稻雄性不育系中的應用。本發(fā)明提供了沉默或失活目的植物中OSWBC11蛋白編碼基因表達的物質在培育雄性不育植物中的應用。上述應用中，所述OSWBC11蛋白的氨基酸序列為序列表中的序列2。所述目的植物為雙子葉植物或單子葉植物；所述單子葉植物具體為水稻。本發(fā)明的實驗證明，采用RNA干擾的方法將野生型水稻日本晴進行OSWBC11蛋白表達干擾，使蛋白功能的喪失，導致水稻無法產生花粉，形成雄性不育系。因此該蛋白對水稻花粉形成的機制具有重要的應用價值，并可以探索將其用于水稻雜交育種。
【專利說明】0SWBC11蛋白在培育水稻雄性不育系中的應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生物【技術領域】，尤其涉及一種0SWBC11蛋白在培育水稻雄性不育系中的應用。
【背景技術】
[0002]水稻是世界三大糧食作物之一，世界上約有一半的人口以稻米為主要糧食。中國稻作面積約占全世界的23%，稻谷產量占全世界的37%左右。中國的水稻播種面積占全國糧食作物播種面積的30%，而總產量卻占糧食作物產量的42%以上，單位面積產量比整個糧食作物平均高出45.7%，其中一個重要的原因就是雜種優(yōu)勢的廣泛應用。雜種優(yōu)勢是生物界的一種普遍現(xiàn)象，指兩個遺傳性不同的親本雜交，雜種一代性狀表現(xiàn)比雙親具有較強的生活力、生長勢、抗性、適應性和豐產性。雜交水稻在許多性狀上表現(xiàn)顯著的雜種優(yōu)勢，綜合表現(xiàn)在營養(yǎng)優(yōu)勢、生殖優(yōu)勢、抗性優(yōu)勢和品質優(yōu)勢等方面。雜交水稻的推廣應用，為中國乃至世界的糧食增產作出了巨大貢獻。
[0003]水稻雜種優(yōu)勢能夠有效利用的基礎是水稻雄性不育。植物雄性不育是植物有性繁殖過程中不能產生具有正常功能花粉的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在高等植物中普遍存在，是有效利用雜種優(yōu)勢，提高作物產量的前提和基礎。從基因型組成角度上劃分，水稻的雄性不育分為:細胞核雄性不育(Genie Male Sterility, GMS)和核質互作雄性不育(亦即細胞質雄性不育，Cytoplasmic Male Sterility，CMS)。細胞核雄性不育由細胞核不育基因控制，無正、反交遺傳效應。根據(jù)不育基因與對應的可育基因之間的顯隱性關系，又可分為隱性核不育和顯性核不育，大多數(shù)植物的雄性核不育屬于隱性核不育，約占88%。顯性核不育水稻因其Fl代可育與不育的分離比為1:1，通常既無恢復系又無保持系，不能直接用于生產；單基因隱性核不育、雙基因隱性核不育和多基因隱性核不育，這幾類不育系因在生產上難于找到相對應的保持系，不能實現(xiàn)三系配套，限制了其在雜種優(yōu)勢利用中的應用。至今較為成功地應用隱性核不育是水稻光溫敏核不育。在水稻中發(fā)現(xiàn)有光(溫)敏感雄性核不育系，分為溫敏型、光敏型和溫光互作型。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的一個目的是提供沉默或失活目的植物中0SWBC11蛋白編碼基因表達的物質在培育雄性不育植物中的應用。
[0005]本發(fā)明提供了沉默或失活目的植物中0SWBC11蛋白編碼基因表達的物質在培育雄性不育植物中的應用；所述0SWBC11蛋白的氨基酸序列為序列表中的序列2。
[0006]上述應用中，:所述0SWBC11蛋白編碼基因的核昔酸序列為序列表中的序列I ;所述目的植物為雙子葉植物或單子葉植物；所述單子葉植物具體為水稻。
[0007]上述應用中，所述沉默或失活目的植物中0SWBC11蛋白編碼基因表達的物質為如下I) -3)中的至少一種:
[0008]1) RNA分子，其為由序列表中的序列3自5’末端第9-1057位核苷酸所示的DNA分子編碼RNA ；
[0009]2) DNA分子，其核苷酸序列為序列表中的序列3自5’末端第9-1057位核苷酸所示的DNA分子；
[0010]3)含有所述DNA分子的重組載體、表達盒、轉基因細胞系或重組菌。
[0011]上述重組載體為將序列表中的序列3自5’末端第9-1057位核苷酸插入pCAMBIA2300-Actin的Pst I位點得到的載體。
[0012]本發(fā)明的另一個目的是提供一種DNA分子。
[0013]本發(fā)明提供的DNA分子，由正向片段、內含子和反向片段組成；所述正向片段為OSffBCll蛋白編碼基因中的任意一個片段；所述反向片段的核苷酸序列為所述正向片段的反向互補序列；所述0SWBC11蛋白的氨基酸序列為序列表中的序列2 ；
[0014]所述0SWBC11蛋白編碼基因的核昔酸序列為序列表中的序列I ;
[0015]所述正向片段的核苷酸序列為序列表中的序列I自5’末端第739-1157位核苷酸或序列表中的序列3自5’末端第9-427位核苷酸。
[0016]上述DNA分子的核苷酸序列為序列表中的序列3或序列表中的序列3自5’末端第9-1057位核苷酸。
[0017]由上述DNA分子編碼的RNA也是本發(fā)明保護的范圍。
[0018]含有上述DNA分子的重組載體、表達盒、轉基因細胞系或重組菌。
[0019]上述重組載體為將序列表中的序列3自5’末端第9-1057位核苷酸插入pCAMBIA2300-Actin的Pst I位點得到的載體。
[0020]上述DNA分子、上述的RNA或上述的重組載體、表達盒、轉基因細胞系或重組菌在培育雄性不育植物中的應用也是本發(fā)明保護的范圍；上述應用中，所述植物具體為雙子葉植物或單子葉植物；所述單子葉植物進一步具體為水稻。
[0021]本發(fā)明第三個目的是提供一種培養(yǎng)轉基因植物的方法。
[0022]本發(fā)明提供的方法，沉默或失活目的植物中0SWBC11蛋白編碼基因表達，得到轉基因植物，所述轉基因植物為雄性不育植物。
[0023]上述方法中，所述沉默或失活目的植物中0SWBC11蛋白編碼基因表達為將上述DNA分子導入目的植物中，得到轉基因植物；所述轉基因植物為雄性不育植物。
[0024]上述方法中，所述目的植物具體為雙子葉植物或單子葉植物；所述單子葉植物進一步具體為水稻。
[0025]上述DNA分子通過上述重組載體導入目的植物中。
[0026]本發(fā)明的實驗證明，本發(fā)明得到一個粳稻日本晴的誘變雄性不育突變體，找出一個基因 WBCl I (white-brown complex homo log protein 11)，其編碼一種跨膜運輸?shù)鞍?。米用RNA干擾的方法將野生型水稻日本晴進行0SWBC11蛋白表達干擾，使蛋白功能的喪失，導致水稻無法產生花粉，形成雄性不育系。因此該蛋白對水稻花粉形成的機制具有重要的應用價值，并可以探索將其用于水稻雜交育種。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為野生型(左)與wbcll突變體(右)表型圖
[0028]圖2為成熟期花藥半薄切片[0029]圖3為OSWBClI圖位克隆示意圖和OSWBClI基因結構圖及突變位置。
[0030]圖4為野生型和RNA干擾植株的表型
【具體實施方式】
[0031 ] 下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0032]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0033]實施例1、水稻雄性不育突變體wbcll的表型及遺傳分析
[0034]1、雄性不育突變體wbcll的表型分析
[0035]水稻雄性不育突變體wbcll是通過用甲基磺酸乙酯(EMS)對野生型日本晴種子進行處理而得到的。wbcll突變體在營養(yǎng)生長階段與對照日本晴相比沒有明顯差異，抽穗以后突變體才表現(xiàn)出典型的雄性不育表型，表現(xiàn)為花藥呈白色透明狀，不會開裂散出花粉，最終也無法產生正常的種子(圖1，其中A為抽穗期的植株；B為成熟期的穗子；C為花粉成熟期花藥)。將wbcll突變體授予野生型的花粉，發(fā)現(xiàn)它能正常結實，且這種雜交種子能正常萌發(fā)生長，其植株在存活率、營養(yǎng)生長生殖生長等方面都與野生型植株無明顯差異，表明突變體雌性可育。 [0036]2、突變體wbcll的花藥切片觀察分析
[0037]通過對野生型日本晴及突變體wbcll成熟期花藥的半薄切片觀察，發(fā)現(xiàn)野生型花藥的花粉囊內形成了可被甲苯胺藍染液染色的成熟花粉粒，而同時期的突變體花粉囊已經萎縮，里邊沒有花粉的形成，卻存在著一些能被染色的殘留物(圖2，A為野生型日本晴，B為wbcll突變體)。
[0038]3、水稻雄性不育突變體wbcll的遺傳分析
[0039]水稻雄性不育突變體wbcll和野生型秈稻中秈3037雜交得到Fl代，F(xiàn)l自交得到F2代，對F2代植株進行表型鑒定，其鑒定結果如表1，表明水稻雄性不育這一性狀符合單基因控制遺傳規(guī)律。表1中，正常株數(shù)是指具有野生型植株表型的株數(shù)，雄性不育Wbcll株數(shù)是指具有Wbcll表型的株數(shù)。
[0040]表1水稻雄性不育突變體wbcll的遺傳分析
[0041]
【權利要求】
1.沉默或失活目的植物中0SWBC11蛋白編碼基因表達的物質在培育雄性不育植物中的應用；所述0SWBC11蛋白的氨基酸序列為序列表中的序列2。
2.根據(jù)權利要求1所述的應用，其特征在于:所述0SWBC11蛋白編碼基因的核苷酸序列為序列表中的序列I ;所述目的植物為雙子葉植物或單子葉植物；所述單子葉植物具體為水稻。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的應用，其特征在于:所述沉默或失活目的植物中0SWBC11蛋白編碼基因表達的物質為如下I) -3)中的至少一種: 1)RNA分子，其為由序列表中的序列3自5’末端第9-1057位核苷酸所示的DNA分子編碼RNA ； 2)DNA分子，其核苷酸序列為序列表中的序列3自5’末端第9-1057位核苷酸所示的DNA分子； 3)含有所述DNA分子的重組載體、表達盒、轉基因細胞系或重組菌。
4.一種DNA分子，由正向片段、內含子和反向片段組成；所述正向片段為OSWBC11蛋白編碼基因中的任意一個片段；所述反向片段的核苷酸序列為所述正向片段的反向互補序列；所述OSWBClI蛋白的氨基酸序列為序列表中的序列2 ； 所述0SWBC11蛋白編碼基因的核昔酸序列為序列表中的序列I ; 所述正向片段的核苷酸序列為序列表中的序列I自5’末端第739-1157位核苷酸或序列表中的序列3自5’末端第9-427位核苷酸。
5.根據(jù)權利要求4所述的DNA分子，其特征在于: 所述DNA分子的核苷酸序列為序列表中的序列3或序列表中的序列3自5’末端第9-1057位核苷酸。
6.由權利要求4或5所述DNA分子編碼的RNA。
7.含有權利要求4或5所述DNA分子的重組載體、表達盒、轉基因細胞系或重組菌。
8.權利要求4或5所述DNA分子、權利要求6所述的RNA或權利要求7所述的重組載體、表達盒、轉基因細胞系或重組菌在培育雄性不育植物中的應用；所述植物具體為雙子葉植物或單子葉植物；所述單子葉植物進一步具體為水稻。
9.一種培養(yǎng)轉基因植物的方法，包括如下步驟:沉默或失活目的植物中0SWBC11蛋白編碼基因表達，得到轉基因植物，所述轉基因植物為雄性不育植物； 所述沉默或失活目的植物中0SWBC11蛋白編碼基因表達具體為將權利要求4或5所述DNA分子導入目的植物中，得到轉基因植物；所述轉基因植物為雄性不育植物； 所述目的植物具體為雙子葉植物或單子葉植物；所述單子葉植物進一步具體為水。
10.一種培養(yǎng)轉基因植物的方法，包括如下步驟:為將權利要求4或5所述DNA分子導入目的植物中，得到轉基因植物；所述轉基因植物為雄性不育植物； 所述目的植物具體為雙子葉植物或單子葉植物；所述單子葉植物進一步具體為水稻。
【文檔編號】C12N1/21GK103834656SQ201210488325
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月26日 優(yōu)先權日:2012年11月26日
【發(fā)明者】程祝寬, 劉程捷, 李明, 唐丁, 王克劍, 馬伯軍 申請人:中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所