本发明专利技术公开了一种水稻OsRAD1蛋白及其编码基因在调控水稻花粉育性中的应用。本发明专利技术提供的OsRAD1蛋白，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物花粉育性相关的由序列1衍生的蛋白质。OsRAD1基因也属于本发明专利技术的保护范围。本发明专利技术还保护一种培育雄性不育植物的方法，为抑制目的植物中所述基因的表达，得到雄性不育植物。结合采用组织特异性抑制基因表达的方法，OsRAD1基因可以可用于水稻杂交育种，在水稻育种实践和中具有重要意义，可以为通过利用杂种优势途径提高水稻产量与品质提供重要资源。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水稻OsRAD1蛋白及其编码基因在调控花粉育性中的应用。
技术介绍
水稻是重要的粮食作物，全世界50％以上的人口以稻米为主食。我国稻谷产量占全球37％左右，是世界上最大的稻米生产国。同时水稻也是我国第一大粮食作物，有超过60％的中国人口以水稻为主要食物。提高水稻产量一直是我国农业生产上的关键。20世纪60年代，以矮秆育种为标志的“绿色革命”让水稻产量得到了突破性增长，80年代末水稻单产比70年代初提高了63％。20世纪70年代，以杂种优势利用为特征的水稻品种改良使我国水稻单产发生了又一次飞跃。袁隆平研究出的三系法杂交水稻使我国稻谷单产在矮化育种的基础上再次增产20％，被誉为我国水稻生产的“第二次绿色革命”。杂交水稻在生活力、生长势、抗性、适应性和丰产性等许多性状上表现出显著的杂种优势。杂交水稻技术的推广应用，缓解了我国人口迅速增长与粮食短缺的矛盾，为保障我国粮食安全做出了巨大贡献。三系法杂交水稻的三系由雄性不育系，雄性不育保持系和雄性不育恢复系组成。其中，雄性不育系是水稻杂种优势能够有效利用的基础。但自然界中雄性不育系种类极少，其鉴定需耗费大量人力物力，且对应的保持系难以寻找，这些都限制了杂种优势的利用。随着生物学技术的发展，利用基因工程途径获得雄性不育系水稻具有诱人前景。减数分裂是真核生物进行有性生殖的关键。二倍体生物的生殖细胞经过减数分裂形成单倍体配子，单倍体的配子通过受精作用形成新的二倍体细胞。减数分裂使生物经过有性生殖过程，仍能够保持恒定的染色体数目，维持了物种基因组遗传的稳定性，此外，减数分裂过程中同源染色体间发生重组，为物种的遗传多样性提供了基础。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水稻OsRAD1蛋白及其编码基因在调控花粉育性中的应用。本专利技术提供的蛋白质，获自水稻，命名为OsRAD1蛋白，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物花粉育性相关的由序列1衍生的蛋白质。花粉育性又称为雄性育性。为了使(a)中的OsRAD1蛋白便于纯化和检测，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1标签的序列标签残基序列Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRPoly-His2-10(通常为6个)HHHHHHFLAG8DYKDDDDKStrep-tag II8WSHPQFEKC-myc10EQKLISEEDL上述(b)中的OsRAD1可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b)中的OsRAD1蛋白的编码基因可通过将序列表中序列2所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5′端和/或3′端连上表1所示的标签的编码序列得到。编码所述OsRAD1蛋白的基因(OsRAD1基因)也属于本专利技术的保护范围。所述基因为如下(1)-(4)中任一所述的DNA分子：(1)编码区如序列表中序列2自5′末端第76至990位核苷酸所示的DNA分子；(2)序列表中序列2所示的DNA分子；(3)在严格条件下与(1)或(2)限定的DNA序列杂交且编码与植物花粉育性相关蛋白的DNA分子；(4)与(1)或(2)或(3)限定的DNA序列具有90％以上同源性且编码与植物花粉育性相关蛋白的DNA分子。上述严格条件可为用0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液，在DNA或者RNA杂交实验中65℃下杂交并洗膜。含有所述OsRAD1基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌均属于本专利技术的保护范围。本专利技术还保护所述OsRAD1蛋白或其编码基因在调控植物雄性育性中的应用。所述植物为单子叶植物或双子叶植物。所述双子叶植物可为禾本目植物。所述禾本目植物可为禾本科植物。所述禾本科植物可为稻属植物。所述稻属植物具体可为水稻，例如盐稻8号水稻。本专利技术还保护一种特异DNA分子，包括如下元件：区段A、区段B和区段C；所述区段C(间隔序列)位于区段A和区段B之间；所述区段A与所述区段B反向互补；所述区段A如序列表中序列3自5′末端第15-416位核苷酸所示。所述特异DNA分子具体可如序列表的序列3所示。所述特异DNA分子转录得到的RNA分子也属于本专利技术的保护范围。所述特异DNA分子编码的siRNA也属于本专利技术的保护范围。本专利技术还保护一种培育雄性不育植物的方法，包括如下步骤：抑制目的植物中所述OsRAD1基因的表达，得到雄性不育植物。所述“抑制目的植物中所述OsRAD1基因的表达”是通过导入所述特异DNA分子实现的。所述“抑制目的植物中所述OsRAD1基因的表达”是通过导入干扰载体实现的；所述干扰载体含有特异DNA片段(发夹结构DNA)；所述特异DNA片段包括如下元件：区段A、区段B和区段C；所述区段C(间隔序列)位于区段A和区段B之间；所述区段A与所述区段B反向互补；所述区段A如序列表中序列3自5′末端第15-416位核苷酸所示。所述干扰载体具体可为在pCAMBIA2300-Actin载体的多克隆位点(具体可为PstI位点)插入序列表的序列3所示的双链DNA分子得到的重组质粒。所述区段C具体可为pUCRNAi载体的GA20内含子核苷酸序列。本专利技术还保护一种培育转基因植物的方法，包括如下步骤：抑制目的植物中所述OsRAD1基因的表达，得到花粉母细胞的同源染色体不能均等分离的转基因植物。本专利技术还保护一种培育雄性不育植物的方法，包括如下步骤：抑制目的植物中所述OsRAD1蛋白的活性，得到雄性不育植物。所述目的植物为单子叶植物或双子叶植物。所述双子叶植物可为禾本目植物。所述禾本目植物可为禾本科植物。所述禾本科植物可为稻属植物。所述稻属植物具体可为水稻，例如盐稻8号水稻。本专利技术还保护OsRAD1蛋白、OsRAD1基因、所述特异DNA分子、所述RNA分子、所述siRNA或以上任一所述方法在植物育种中的应用。所述育种的目的为选育雄性不育性的植物。所述植物为单子叶植物或双子叶植物。所述双子叶植物可为禾本目植物。所述禾本目植物可为禾本科植物。所述禾本科植物可为稻属植物。所述稻属植物具体可为水稻，例如盐稻8号水稻。以上任一所述雄性不育性具体体现为不结实和/或花粉呈现败育的表型和/或花粉母细胞的染色体不能均等分离。本专利技术提供了OsRAD1蛋白及其编码基因，OsRAD1蛋白通过调控水稻减数分裂进而影响正常配子的产生来控制水稻的育性。结合采用组织特异性抑制基因表达的方法，OsRAD1基因可用于水稻杂交育种。因此，OsRAD1蛋白及其编码基因在水稻育种实践和中具有重要意义，可以为通过利用杂种优势途径提高水稻产量与品质提供重要资源。附图说明图1为广陆矮4号与水稻不育突变体OsRAD1的花粉观察图。图2为OsRAD1基因的组织特异性表达分析图。图3为日本晴花粉母细胞中的染色体行为观察图。图4为水稻不育突变体OsRAD1花粉母细胞中的染色体行为观察图。图5为OsRAD1-RNAi干扰植株花粉母细胞中的染色体行为观察图。具体实施方式以下的实施例便于更好地理解本专利技术，但并不限定本专利技术。下述实施例中的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蛋白质，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物花粉育性相关的由序列1衍生的蛋白质。
【技术特征摘要】
1.一种蛋白质，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物花粉育性相关的由序列1衍生的蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白质的基因。3.如权利要求2所述的基因，其特征在于：所述基因为如下(1)-(4)中任一所述的DNA分子：(1)编码区如序列表中序列2自5′末端第76至990位核苷酸所示的DNA分子；(2)序列表中序列2所示的DNA分子；(3)在严格条件下与(1)或(2)限定的DNA序列杂交且编码与植物花粉育性相关蛋白的DNA分子；(4)与(1)或(2)或(3)限定的DNA序列具有90％以上同源性且编码与植物花粉育性相关蛋白的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。5.权利要求1所述蛋白质，或，权利要求2或3所述基因，在调控植物雄性...
【专利技术属性】
技术研发人员：程祝宽，胡青，李亚非，唐丁，沈懿，杜桂杰，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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