本发明专利技术涉及一个育性调控基因及其应用，属于植物育种领域。具体地，本发明专利技术涉及纯合隐性核雄性不育水稻植株的育性恢复及其用途。进一步本发明专利技术涉及构建水稻雄性不育系、保持系的方法、载体构建及转基因材料性状，更具体地，本发明专利技术涉及一种构建体，一种水稻细胞、组织或器官，一种构建水稻雄性不育系的方法，一种恢复水稻不育植株雄性育性的方法，一种制备水稻种子的方法，一种转基因材料，一种用于制备杂交水稻的方法，以及水稻雄性不育系在制备杂交水稻中的用途。
【技术实现步骤摘要】
—个育性调控基因及其应用
本专利技术涉及植物育种领域。具体地，本专利技术涉及纯合隐性核雄性不育水稻植株的育性恢复及其用途。进一步本专利技术涉及构建水稻雄性不育系、保持系的方法、载体构建及转基因材料性状，更具体地，本专利技术涉及一种构建体，一种水稻细胞、组织或器官，一种构建水稻雄性不育系的方法，一种恢复水稻不育植株雄性育性的方法，一种制备水稻种子的方法，一种转基因材料，一种用于制备杂交水稻的方法，以及水稻雄性不育系在制备杂交水稻中的用途。
技术介绍
水稻杂交育种中常用的是“三系”和“两系”杂交。“三系”杂交需要有特定的恢复系和保持系，育种程序和生产环节复杂，选育新不育系及新组合的周期长、效率低，种质资源的利用率低于5%。另外，三系杂交稻优势较弱，不育细胞质较单一，存在某种毁灭性病虫害暴发的潜在危险。“两系”杂交水稻由于不受恢复系、保持系之间关系的制约，亲本的遗传多样性得到明显改善，选育出高产杂交稻组合的速度明显加快，促进了超级杂交稻的研究和生产。但目前“两系”杂交中采用的不育系多为“光温敏”不育系，其育性受环境中的温度和光照影响。这些环境因素的不稳定会直接影响杂交种子的纯度和产量，加大制种风险，严重时会给种业企业和农民造成重大经济损失，限制“两系”杂交稻的大面积推广。而且利用目前技术所能培育的两系杂交稻不育系十分有限，例如粳稻品种中几乎没有很好的两系杂交组合，限制了品种资源的充分利用。因而，培育不受环境影响且可自主繁殖的稳定不育系，已成为解决“两系”杂交技术瓶颈的突破点。围绕如何提高不育系的稳定性及打破杂交品种资源利用的局限性，并进一步解决现有制种技术复杂且成本高等技术瓶颈问题，一种新的杂交育种技术得到关注。该技术利用隐性核基因控制的雄性不育系和转基因技术，将育性恢复基因、花粉失活基因、种子颜色标记基因连锁，同时转入到纯合隐性核雄性不育植株(不育系)中，育性恢复基因的功能使转基因植株恢复育性；但到花粉发育后期，花粉失活基因使含有转基因的花粉失活，从而只有不携带转基因的花粉可以保留活性。该转基因植株自交后产生两类种子:不携带外源基因的不育系种子，可用于杂交种子生产；携带外源基因的可育种子，用于不育系的保持，即保持系；两类种子的分离比为1:1，利用颜色标记基因使可育的种子显现出颜色，从而可以方便地使用种子色选仪将可育种子(保持系)与不育种子(不育系一)分开。 这种新型的杂交育种技术具有以下显著的优越性:(1)该技术创制的不育系育性稳定，不受环境影响，消除了环境因素对杂交育种的制约和生产上的潜在风险。(2)所利用的隐性核不育基因适用于绝大多数品种，而且理论上所有水稻品种都可作为杂交的父本，从而使杂种优势的资源利用率大幅提高。(3)终止携带外源基因的花粉的受精过程，防止外源基因漂移到其它植物中；(4)所产生的不育系不含外源基因，消除人们对转基因作物的顾虑。(5)自交结实提高了不育系自身繁殖效率，利用颜色标记基因方便地将不育种子和可育种子分开，保证了不育种子的纯度。在该技术中，花粉失活基因是最关键的环节之一，所选用的失活基因在花粉中表达的时间、水平及花粉失活效率都直接关系到该技术的成功与否。目前已有的该技术载体构建中，多采用细菌来源barnase基因或玉米来源的amylase基因等作为花粉失活基因，这些基因对于水稻来讲，都是外源的。因此，开发水稻内源的可以被用作花粉失活的功能基因，对于消除公众生物安全顾虑、打破国外技术堡垒、获得更优化的具有自主知识产权的新型杂交水稻育种技术，具有重要意义。水稻OsYUCCAI基因编码一个类黄素单加氧酶(f lavinmonooxygenase-1 ikeenzyme, FMO)家族成员，是吲哚乙酸(IAA，植物体内最主要的生长素类激素)生物合成过程中的关键酶，催化将色胺(tryptamine, TAM)转化成羟基色胺(N-hydroxytryptamine,NHT)，是依赖于色氨酸的IAA合成途径中的限速酶。该基因在拟南芥中的同源基因被称为YUCCA1，已经分离的拟南芥yuccal显性突变体表现出顶端优势增强，下胚轴和叶柄伸长、子叶着生偏上及叶片细长等形态特征，研究发现yuccal显性突变体中YUCCAl基因表达升高，使得游离状态的IAA含量也相应升高，直接导致了以上的突变体表型(A role for flavinmonooxygenase-1ike enzymes in auxinbiosynthesis, Zhao etal.，2001，Science291:306-309)。进一步，在拟南芥中也证明了 YUCCAl基因依赖的生长素合成途径，在花器官的发育过程中起到调控作用，组成型过表达YUCCAl基因导致生长素的积累，而单独突变yuccal基因并没有造成可见表型，只有多个YUCCA同源基因被同时突变时，才使植株由于生长素的合成减少，而出现花器官、维管束及其它组织发育异常的表型(Auxin biosynthesis by the YUCCA flavinmonooxygenases controlsthe formationof floral organs and vascular tissuesin Arabidopsis, Cheng etal.，2006，Genes and Development20:1790-1799)。在水稻中，有报道表明 OsYUCCAl 基因在植株中并非组成型表达，而是离散表达在植株的叶尖、根尖、幼原基、维管束的实质细胞及花器官等中(Auxin biosynthesis by the YUCCAlgenes in rice, Yamamoto etal.，2007, Plant Physiologyl43:1362-1371)。在本专利技术中，专利技术人利用花粉特异性启动子驱动OsYUCCAl基因在 水稻花粉中特异表达，惊奇地实现了致使水稻花粉失活的效果，推测是由于OsYUCCAl基因在花粉中过表达导致花粉发育过程中生长素的异常积累造成的。进一步利用OsYUCCAl、水稻育性基因(Ms26，)及种子荧光标记基因(RFP)构建新型育性调控载体，并转化入相应的水稻雄性不育植株中，得到了相应的保持系，对该保持系结实的种子进行分析，结果实现了携带外源基因的红色荧光种子与不携带外源基因的非红色荧光种子的1:1分离，两类种子可以分别被用作保持系与不育系，进行不育系的繁殖和杂交种子的生产。根据以上的结果，我们认为OsYUCCAl作为水稻内源基因，特异地在成熟花粉中过量表达，可以实现花粉失活的效果，将该基因构建到新型育性调控载体中，可使携带外源基因的花粉失活，终止携带外源基因的花粉的授精过程，防止外源基因通过花粉漂移到其它植物中，外源基因只通过雌配子体进行遗传，进一步实现了水稻保持系和不育系的创制。由于该基因是水稻内源控制IAA生物合成途径的关键酶类，且为水稻内源基因，从生物安全角度考虑，将更有利于消除公众对转基因概念的潜在疑虑。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述水稻杂交育种技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种具有能够有效构建新型稳定的水稻雄性不育系和充分利用水稻种质资源，用于杂交育种、提高杂交种纯度的手段本文档来自技高网...
【技术保护点】
一个花粉活性调控基因，其特征在于，所述花粉活性调控基因的编码区核苷酸序列如SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示。
【技术特征摘要】
2013.02.26 CN 201310060104.71.一个花粉活性调控基因，其特征在于，所述花粉活性调控基因的编码区核苷酸序列如 SEQ ID NO:1 或 SEQ ID NO: 2 所示。2.权利要求1所述的花粉活性调控基因，其中所述的编码区核苷酸序列所编码的氨基酸序列如SEQ ID N0:3所示。3.—种表达盒，其特征在于，所述表达盒中含有一个花粉活性调控基因，所述花粉活性调控基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:1或2所示。4.一种构建体，其特征在于，所述构建体含有一个花粉活性调控基因，所述花粉活性调控基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:1或2所示。5.权利要求4所述的构建体，其中所述的花粉活性调控基因由一个花粉特异性表达的启动子驱动表达，所述花粉特异性表达的启动子的核苷酸序列如SEQ ID N0:9所示。6.权利要求5所述的构建体，其中所述的花粉活性调控基因还连有一个终止子，所述终止子的核苷酸序列如SEQ ID NO: 17所示。7.权利要求4所述的构建体，其中所述的构建体还包含一个雄性不育恢复基因，所述雄性不育恢复基因的核苷酸序列如SEQ ID N0:4所示。8.权利要求4或7所述的构建体，其中所述的构建体还含有一个筛选标记基因，所述筛选标记基因选自红色荧光基因、青色荧光蛋白基因、黄色荧光蛋白基因、荧光素酶基因、绿色荧光蛋白基因、花青甙/77基因和草丁膦乙酰转移酶编码基因的至少一种。9.权利要求8所述的构建体，其中所述的红色荧光基因的核苷酸序列如SEQID NO:12所示。10.权利要求9所述的构建体，其中所述的红色荧光基因连有一个启动子，所述启动子的核苷酸序列如SEQ ID NO: 11所示。11.权利要求10所述的构建体，其中所述的启动子的5’端还连有一个增强子序列，所述增强子的核苷酸序列如SEQ ID NO: 16所示。12.权利要求10所述的构建体，其中所述的红色荧光基因还连有一个终止子，所述终止子的核苷酸序列如SEQ ID NO: 14所示。13.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：王海洋，唐晓艳，周君莉，陈竹锋，
申请(专利权)人：未名兴旺系统作物设计前沿实验室北京有限公司，深圳兴旺生物种业有限公司，兴旺投资有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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