【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基因工程，尤其涉及一种含orf79的核雄性不育保持系的转育系统及其应用。
技术介绍
1、现有技术在育种过程中常利用杂种优势培养性状优于双亲的后代，其一般是利用雄性不育系材料进行后续的育种，以保持杂交种纯度，目前有采用核质互作不育系和光温敏不育系进行大范围农作物的杂交育种，但是两者存在如配组不自由、育性不够稳定等，还不能充分发挥杂交作物的育种潜力。
2、隐性核雄性不育的雄性育性仅受一对隐性核基因控制，且由于其基因为非常稀有的隐性突变，绝大多数品种的基因组上述位点为野生型的显性基因，故理论上几乎任何品种都可以作为隐性核雄性不育的恢复系与其杂交产生可育后代(杂交种)。但因长期以来受限于无法规模化保持其后代雄性不育性而不能产业化利用。
3、目前对于核雄性不育系的利用基本原理是将育性恢复基因元件、雄配子败育元件/致死元件及种子色选元件集成至一个载体中，转入核雄性不育系中，创制核雄性不育系的保持系，由于雄配子败育元件/致死元件的特殊功能，使得核雄性不育保持系的转基因花粉(含有雄配子败育元件/致死元件的花粉)败育或死亡，故无法将转基因花粉传出。因此在转育核雄性不育保持系元件或载体过程中只能作为母本，接受其他品种的花粉，而不能作为父本将核雄性不育保持系元件或载体授粉出去，限制了核雄性不育保持系的转育自由，也导致核雄性不育保持系和不育系的细胞质的单一化。
4、orf79基因是现有技术在bt型细胞质雄性不育水稻中发现的一种能够编码细胞毒素的基因，其被证实为水稻配子体细胞质雄性不育基因，其在水稻中表达
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种含orf79的核雄性不育保持系的转育系统及其应用，通过沉默核雄性不育保持系中的雄配子败育元件使其可以作为父本授予花粉给其他植株，从而得到提高保持系后代的细胞质多样性。
2、现有育种过程中所使用的核雄性不育保持系材料含有两种类型的花粉，其中一种花粉由于含有遗传转化载体，也就是雄配子败育元件/致死元件，这种花粉最终会死亡，无法成熟；另一种不含遗传转化载体，是非转基因花粉，会正常生长。因此，最终形成的成熟花粉只有一种，即不含遗传转化载体的非转基因花粉。故在转育核雄性不育保持系元件或载体过程中只能作为母本，接受其他品种的花粉，而不能作为父本将核雄性不育保持系元件或载体授粉出去，限制了核雄性不育保持系的转育自由。
3、如果核雄性不育保持系只能作为母本与其它育种材料杂交，则所选育的保持系均具有相同的细胞质(线粒体和叶绿体)基因组，会在保持系中形成细胞质遗传单一化的局面。然而，细胞质遗传多样性对植物的性状具有重要影响。细胞质效应广泛影响作物的产量、株高、叶宽、蛋白含量、花期、籽粒油含量等性状。杂交作物细胞质单一化既存在诱发病害爆发的风险，也限制了农作物品种长期选育效果。
4、基于此，本专利技术体用了一种方法，沉默核雄性不育保持系中的雄配子败育元件使其可以作为父本授予花粉给其他植株
5、第一方面，本专利技术提供一种核雄性不育保持系的转育系统，包括：雄配子败育元件的基因沉默元件；所述雄配子败育元件为orf79基因。
6、进一步地，还包括：
7、沉默标记报告元件和筛选标记元件；
8、所述沉默标记报告元件与核雄性不育保持系中的色选标记基因不同，所述沉默标记报告元件用于区分不同功能的种子；
9、所述沉默标记报告元件优选包括：gus、gfp、yfp、bfp、cfp或rfp中的一种或多种。
10、本专利技术所提供的转育系统，针对核雄性不育保持系中的orf79基因序列，设计其基因沉默元件，用于抑制该基因的功能，使含有orf79基因的花粉不完全败育或死亡，从而使核雄性不育保持系可以产生携带转基因(核雄性不育保持系元件或载体)的花粉，并作为父本传粉至其他材料，从而实现置换核雄性不育保持系和不育系细胞质的目的。在gati系统中与orf79基因的沉默元件连锁的沉默标记报告元件，作为沉默元件的报告基因，用于显示和分选含有沉默元件的种子或植株；筛选标记元件，用于遗传转化筛选和区分及gati种子或植株。
11、进一步地，所述基因沉默元件通过如下任意一种或多种方法抑制所述雄配子败育元件的功能：
12、i)抑制所述雄配子败育元件的转录，包括利用rnai、amirna、sirna、asrna或crispri、启动子竞争性结合；
13、ii)抑制所述雄配子败育元件所翻译出的蛋白；
14、iii)通过与所述雄配子败育元件表达盒的产物结合、化学修饰、或特异性降解而抑制该产物的生化功能。
15、本专利技术所提供的转育系统中，沉默标记报告元件及筛选标记元件的设计，以及可选择的基因沉默技术均已在中国专利(申请号：202210323819.6)中记载，中国专利(申请号：202210323819.6)所记载的内容均作为本专利技术的内容。
16、进一步地，所述基因沉默元件由启动子-茎环结构-终止子，或由启动子-反义编码序列-终止子，或由启动子-dcas9-终止子、雄配子败育元件的靶标结合序列构成。
17、进一步地，所述基因沉默元件包括如seq id no.1-3所示的核苷酸序列。
18、本专利技术提供的转育系统，针对利用orf79基因作为雄配子败育元件/致死元件的核雄性不育保持系统，本专利技术提供的转育系统，包括但不限于在gat技术中应用。(gat技术的具体信息，见申请号为202010378962.6、202010379287.9、202010378963.0、2021113336788的中国专利)。
19、以下利用gat核雄性不育保持系作替代说明，但本专利技术并不仅适用于gat代表的核雄性不育保持系统，还可用于其他类型的核雄性不育系统，本专利技术提供的转育系统，含有orf79基因的基因沉默元件、沉默标记报告元件和筛选标记元件的载体、植株或种子材料简称为gati载体、gati植株或gati种子材料。
20、第二方面，本专利技术提供一种核雄性不育保持系的转育方法，包括：将所述的转育系统导入材料a中，获得第一植株；
21、将所述第一植株作为父本，核雄性不育保持系材料b作为母本杂交得到第二植株；所述第二植株包括f1代及f1代自交或杂交后代中仍含有核雄性不育保持系位点和转育系统位点的材料；
22、将所述第二植株作为父本授粉至其他植物材料中，获得与核雄性不育保持系材料b细胞质不同的核雄性不育保持系。
23、进一步地，以第二植株代作为父本授粉至其他植物材料，其后代中，既有沉默元件标记(gati)和核雄性不育保持系标记的，可用于后续继续转育；
24、其后代中，仅有核雄性不育保持系标记的，可用于核雄性不育系或保持系的品种选育或种子生产；
25、其后代中，仅有沉默元件标记(gati)可用于和相应核雄性不育保持系杂交。
26、本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含orf79的核雄性不育保持系的转育系统，其特征在于，包括：雄配子败育元件的基因沉默元件；所述雄配子败育元件为orf79基因。
2.根据权利要求1所述的转育系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1或2所述的转育系统，其特征在于，所述基因沉默元件通过如下任意一种或多种方法抑制所述雄配子败育元件的功能：
4.根据权利要求1所述的转育系统，其特征在于，所述基因沉默元件由启动子-茎环结构-终止子，或由启动子-反义编码序列-终止子，或由启动子-dCas9-终止子、雄配子败育元件的靶标结合序列构成。
5.根据权利要求4所述的转育系统，其特征在于，所述基因沉默元件包括如SEQ IDNO.1-3所示的核苷酸序列。
6.一种核雄性不育保持系的转育方法，其特征在于，包括：将权利要求1-5任一项所述的转育系统导入材料A中，获得第一植株；
7.权利要求1-5任一项所述的转育系统在提高核雄性不育保持系细胞质遗传多样性中的应用。
8.一种提高核雄性不育保持系细胞质遗传多样性的方法，其特征在于，包括：以第一植株作
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
10.一种植物表达载体GATi，其特征在于，含有由SEQ ID No.1-3所示的DNA片段所形成的发卡结构或其核苷酸序列如SEQ ID No.4或5或12所示，所述植物表达载体GATi用于抑制权利要求7-9任一项所述方法中核雄性不育保持系位点G中的orf79基因的功能。
...【技术特征摘要】
1.一种含orf79的核雄性不育保持系的转育系统，其特征在于，包括：雄配子败育元件的基因沉默元件；所述雄配子败育元件为orf79基因。
2.根据权利要求1所述的转育系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1或2所述的转育系统，其特征在于，所述基因沉默元件通过如下任意一种或多种方法抑制所述雄配子败育元件的功能：
4.根据权利要求1所述的转育系统，其特征在于，所述基因沉默元件由启动子-茎环结构-终止子，或由启动子-反义编码序列-终止子，或由启动子-dcas9-终止子、雄配子败育元件的靶标结合序列构成。
5.根据权利要求4所述的转育系统，其特征在于，所述基因沉默元件包括如seq idno.1-3所示的核苷酸序列。
6.一种核雄性不育保持系的转育方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：安保光，欧阳超，赵惠敏，陈思兰，吴永忠，
申请(专利权)人：海南波莲科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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