雄性不育突变体oss125及其应用_2

文档序号:9919793阅读:来源:国知局
可能存在差异。
[0013] 利用植物杂种优势可W显著地提高作物产量和品质。目前,杂种优势育种已经成 为许多农作物的主要育种方法,并被广泛地应用于作物商业化育种。其中,作物雄性不育系 的选育是杂种优势利用的关键步骤,利用雄性不育系是提高农作物杂种优势利用的最为有 效的途径之一,水稻隐性雄性核不育材料主要应用于作物育种的群体改良上,实现优质基 因叠加,优化育种材料的遗传背景,从而培育出优良新品种或育种亲本。本研究中的水稻突 变体材料OSS125所携带的隐性核不育基因不受光温条件的影响,花粉W贿败为主,雌蕊正 常,开花习性正常,可培育为新的不育系或与各恢复系配制培育优良新品种。
[0014] 本发明还提供了一种0sS125基因的不育突变体序列沈Q ID N0:4和沈Q ID N0:6 及其雄性不育突变体材料。更具体地,所述雄性不育突变体材料是通过突变水稻内源的 0sS125基因,使其基因编码区的第663位碱基发生变化,更具体地是从A突变为C,相应编 码的蛋白第221位谷氨醜胺(Gln)突变为脯氨酸(Pro),使该植物体丧失雄性育性的过程。 所述"突变"包括但不限于W下方法,如用物理或化学的方法导致的基因突变,化学方法包 括用EMS等诱变剂处理所导致的诱变,所述突变还可W是点突变,也可W是DNA缺失或插入 突变,还可W是通过RNAi、定点突变等基因沉默手段产生。
[0015] 具体地,本发明还提供了一种水稻雄性不育突变体,其含有突变后的雄性不育基 因,所述突变后的雄性不育基因的核巧酸序列如SEQ ID N0:4或6所示,氨基酸序列如SEQ ID NO: 5所示。与野生型相比,在不育突变体中,该基因编码区的第663位碱基发生变化,从 A突变为C,导致相应编码的蛋白第221位谷氨醜胺(Gln)突变为脯氨酸(Pro)。本领域技 术人员应该知晓,可W将所述核巧酸序列SEQ ID N0:4或6构建到植物表达载体,进行植物 转化,从而获得新的转基因的雄性不育突变体材料。
[0016] 本发明还包括含有0sS125基因和/或其启动子的构建体,所述构建体包括通常所 说的载体或表达盒。所述构建体中的启动子可W是天然启动子或被取代的启动子,其将驱 动所连核巧酸序列在植株中的表达。构建体中的启动子可W是诱导型启动子。当将0SS125 基因的核巧酸序列与另一个启动子相连,优选的是,该启动子在花粉发育早期充分驱动该 序列的表达,例如可W在花粉发育的P9期特异性表达。具体地,可使用的启动子的种类包 括组成型病毒启动子,例如花挪菜花叶病毒(CaMV) 19S和35S启动子,或玄参花叶病毒35S 启动子,或泛素启动子。
[0017] 组织特异表达启动子可用于祀向特定的植物组织中增强转录和/或表达。启动子 可在目标组织中表达也在其它植物组织中表达,可在目标组织中强烈表达W及比其它组织 程度低得多的表达,或者可高度优选在目标组织中表达。在一种实施方式中,启动子是偏好 在植物的雄性或雌性组织中特异表达的类型。本发明不必须在方法中使用任何特定的雄 性组织优先型启动子,本领域技术人员已知的很多此类启动子中的任何都可W使用。例如 5126启动子、MS45启动子、MS26启动子、BS92-7启动子、SGB6调控元件和TA29启动子等, 其偏好于指导其连接的基因在植物雄性组织中的表达。某些构建体中还可W包括配子组织 优先表达启动子。雄性配子优先表达启动子包括PG47启动子W及ZM13启动子。
[0018] 上述构建体中还可包括其它组分,送主要取决于载体构建的目的和用途,例如可 进一步包括选择标记基因、祀向或调控序列、稳定序列或引导序列、内含子等。表达盒还将 在目标异源核巧酸序列的3'端包括在植物中具有功能的转录和翻译终止子。终止子可W 是本发明所提供基因的终止子,也可W是来自外源的终止子。更具体地,上述终止子可W是 厕脂氨酸合酶或章鱼碱合酶终止区域。
[0019] 在希望将异源核巧酸序列的表达产物引向特定细胞器,例如质体、造粉体,或者引 向内质网,或在细胞表面或细胞外分泌的情况下,表达盒还可包含用于编码转运肤的核巧 酸序列。此类转运肤是本领域所公知的,其包括但不限于Rubisco的小亚基、植物EPSP合 酶、玉米化ittle-1叶绿体转运肤等。
[0020] 在制备表达盒的过程中,可对多种DNA片段加 W操作,W提供处于合适方向,或是 处于正确读码框中的DNA序列。为达到此目的,可使用衔接子或接头,将DNA片段连起来, 或者进一步包括其它操作,W提供方便的限制性酶切位点等。
[0021] 进一步地,本发明所提供的构建体中还可包括选择标记基因,用于选择经转化的 细胞或组织。所述选择标记基因包括赋予抗生素抗性或对除草剂抗性的基因。合适的选择 标记基因包括但不限于:氯霉素抗性基因,潮霉素抗性基因,链霉素抗性基因,奇霉素抗性 基因,礙胺类抗性基因,草甘磯抗性基因,草了憐抗性基因。所述选择标记基因还可W是红 色英光基因、青色英光蛋白基因、黄色英光蛋白基因、英光素酶基因、绿色英光蛋白基因、花 青式Pl等基因。
[0022] 本发明所提供的表达盒或载体可被插入质粒、粘粒、酵母人工染色体、细菌人工染 色体或其他适合转化进宿主细胞中的任何载体中。优选的宿主细胞是细菌细胞,尤其是用 于克隆或储存多核巧酸、或用于转化植物细胞的细菌细胞,例如大肠杆菌、根瘤±壤杆菌和 毛根±壤杆菌。当宿主细胞是植物细胞时,表达盒或载体可被插入被转化的植物细胞的基 因组中。插入可W是定位的或随机的插入。优选地,插入通过诸如同源重组来实现。另外, 表达盒或载体可保持在染色体外。本发明的表达盒或载体可存在于植物细胞的核、叶绿体、 线粒体和/或质体中。优选地,本发明的表达盒或载体被插入植物细胞核的染色体DNA中。
[0023] 在某些应用实施方式中,可W应用本发明所提供的0sS125基因来实现OSS125雄 性不育突变体的繁殖和保持。
[0024] 具体地,上述雄性不育系的繁殖和保持,是指W纯合隐性核雄性不育突变体为转 化受体材料,将紧密连锁的3个目标基因转化至该不育突变体受体植株中。所述3个目标 基因分别是育性恢复基因、花粉失活基因和颜色标记筛选基因。其中,育性恢复基因可使不 育的转化受体育性恢复,花粉失活基因可使含有转化的外源基因的花粉失活,即失去授精 能力,筛选基因可W用于转基因种子和非转基因种子的分栋,分栋出的非转基因种子用作 不育系生产杂交种,转基因种子用作保持系来源源不断地、稳定地生产不育系。
[00巧]根据本发明的一个实施例,可^^水稻核隐性不育033125/〇33125突变体为转 化受体材料,将紧密连锁的3个目标基因转化至该不育系;其中,育性恢复基因0SS125可 使转化受体育性恢复;花粉失活基因 Zm-PA可使含有外源基因的花粉失活,即失去授精能 力;英光色选基因 RFP(r)用于转基因种子和非转基因种子的分栋,分栋出的非转基因种子 用作不育系生产杂交种,转基因种子用作保持系来源源不断地稳定地生产不育系。由于该 技术利用生物技术生产非转基因产品,解决了水稻杂交制种过程中面临的瓶颈问题,即H 系法资源利用率低而两系法中不育系育性不稳定的问题(详细方法可参阅PCT专利PCT/ CN2013/086657)。
[0026] 更具体地,本发明所提供的用于保持雄性不育植株的纯合隐性状态的方法,所述 方法包括;a)提供第一植株,其包含0SS125基因的纯合隐性等位基因,并且其是雄性不育 的;b)向第一植株中引入下述构建体,形成第二植株,所述第二植株包含0sS125基因的纯 合隐性等位基因和所述构建体,且构建体在第二植株中为半合状态,所述构建体包含:
[0027] i)第一核巧酸序列,其包含0sS125核巧酸序列,当在第一植株中表达时其将恢复 雄性生育力;
[0028] ii)第二核巧酸序列,当其表达时,会抑制所述第二植株中可育雄性配子的形成或 功能,具体为花粉失活基因 ZM-PA ; W及
[0029] C)用所述第二植株的雄性配子使所述第一植株受精,W产生保持了所述第一植株 纯合隐性状态的后代。
[0030] 本发明的转基因植物使用植物生物技术领域技术人员已知的转化方法制备。任 何方法可被用于将重组表达载体转化进植物细胞中,W产生本发明的转基因植物。转化方 法可包括直接和间接的转化方法。合适的直接方法包括聚己二醇诱导的DNA摄入、脂质体 介导的转化、使用基因枪导入、电穿孔、W及显微注射,等。在本发明的【具体实施方式】中,本 发明使用了基于±壤杆菌的转化技术(可参见化rsch RB等(1985)Science 225:1229; White FF, Vectors for Gene Transfer in Higher Plants, Transgenic Plants,第 I 卷, Engineering and Utilization,
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