一种调控水稻叶绿体发育的OsNCPPR1基因及其应用

本发明涉及基因工程和分子育种，特别是涉及一种调控水稻叶绿体发育的osncppr1基因及其应用。

背景技术：

1、水稻是世界上最主要的粮食作物之一，全世界有超过半数的人口是以水稻为主要的食物来源。相关数据统计，在我国，超过六成的人口(在南方地区占比更高)以水稻为主粮。作为世界上最大的水稻种植和消费大国，我国在水稻种植和培育方面已取得了一些令人可喜的成就，并已初步解决了粮食短缺问题。但是粮食作为国民经济的基础，保障粮食安全仍是我国发展的重中之重。水稻作为我国主要粮食作物，提高水稻产量是解决我国粮食安全问题的一条必由之路。

2、杂交水稻可以提高水稻产量，杂交水稻技术包括基于细胞质雄性不育的三系杂交水稻育种技术和基于光温敏核雄性不育的两系杂交水稻育种技术。传统的三系法是由不育系、保持系、恢复系组成，而两系法只由光温敏核雄性不育系和恢复系组成。相对于三系法，两系法具有几个优势。首先，不需要特定的恢复系，配组自由，恢复系广，利于杂种优势的利用；其次，光温敏核雄性不育系充当不育系和保持系的角色，因此可以简化育种程序、缩短繁殖周期和降低劳动力成本；最后，也为利用亚种间的杂种优势提供了基础。据中华人民共和国农业农村部的统计，当前两系杂交水稻的种植面积大约占杂交水稻种植面积的一半。因此发展两系杂交水稻具有重要意义。

3、然而，利用两系杂交稻，存在一个主要限制因素：植株雄性不育诱导期内环境温度和光周期条件对t/pgms系育性产生的不可预测的影响。通常，t/pgms系在高温和长日照条件下是雄性不育的，但它们在低温和短日照条件下变得可育。这些条件用于t/pgms系的繁殖和维持。这意味着在雄性不育诱导期内温度的显着下降可能导致雄性不育系部分可育，导致t/pgms自交种子污染杂种种子，从而导致杂交种子不纯，制种失败。两系杂交水稻制种失败时有发生，经常导致上亿元的损失，给种业公司和农民带来了极大的伤害。

4、在提高杂交种纯度的道路上，人们已经做出了很多努力，以尽量减少杂交水稻生产中的环境影响。已有之前的研究表明，可以使用叶色突变体作为筛选标记来检测两系杂交水稻生产中种子纯度。根据文献报道，水稻ysa基因编码叶绿体定位的p亚家族ppr蛋白，该基因的功能缺失突变体三叶期前叶片的叶绿体发育出现异常，但表型会在之后慢慢恢复且不影响水稻的农艺性状，报道中称ysa功能缺失突变体的白化表型可以用于两系杂交水稻生产中，利用白化叶色作为筛选标记提高杂交种纯度较黄化叶色更为醒目，且白化表型出现在幼苗期可以较早发现。综上所述，osncppr1过表达株系的幼叶白化表型与ysa基因突变体类似，也可用于作为杂交种子纯度的筛选标记，提高两系杂交制种安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种调控水稻叶绿体发育的osncppr1基因及其应用，以解决上述现有技术存在的问题，该基因与水稻叶绿体发育相关，通过调控该基因的表达水平可以实现对水稻三叶期前叶片的白化，可用做两系杂交制种的筛选标记，用于水稻两系杂交育种，有助于提高两系杂交制种安全性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种调控水稻叶绿体发育的osncppr1基因，核苷酸序列如seq idno.1所示。

4、本发明还提供一种调控水稻叶绿体发育的osncppr1蛋白质，氨基酸序列如seq idno.2所示。

5、本发明还提供一种重组表达载体，包含上述的osncppr1基因。

6、本发明还提供一种重组微生物菌株，包含上述的重组表达载体。

7、本发明还提供上述的osncppr1基因、重组表达载体或重组微生物菌株在提高两系杂交水稻制种安全性方面的应用。

8、进一步地，通过上调所述osncppr1基因的表达量，使水稻的三叶期前叶片白化，辅助提高两系杂交水稻制种安全性。

9、本发明还提供一种水稻三叶期前幼叶白化的方法，包括通过提高上述的osncppr1蛋白质在所述水稻中的表达量，使得所述水稻的三叶期前叶片出现白化的步骤。

10、进一步地，通过将上述的osncppr1基因遗传转化入所述水稻中，构建得到过表达转基因植株，来使得所述osncppr1蛋白质在所述水稻中的表达量提高。

11、本发明公开了以下技术效果：

12、本发明提供了一种调控水稻叶绿体发育途径关键基因osncppr1，该基因编码表达p类ppr蛋白，它通过影响叶绿体发育来使水稻三叶期前叶片白化，并通过实验验证了过表达得到的水稻材料表现为三叶期前叶片白化。

13、本发明提供的可以调控水稻叶绿体发育途径关键基因osncppr1，可用于构建带幼叶白化标记的两系杂交育种水稻植株，用于提高两系杂交制种安全性，有助于提两系杂交制种的纯度。

技术特征：

1.一种调控水稻叶绿体发育的osncppr1基因，其特征在于，核苷酸序列如seq id no.1所示。

2.一种调控水稻叶绿体发育的osncppr1蛋白质，其特征在于，氨基酸序列如seq idno.2所示。

3.一种重组表达载体，其特征在于，包含权利要求1所述的osncppr1基因。

4.一种重组微生物菌株，其特征在于，包含权利要求3所述的重组表达载体。

5.一种如权利要求1所述的osncppr1基因、权利要求3所述的重组表达载体或权利要求4所述的重组微生物菌株在提高两系杂交水稻制种安全性方面的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，通过上调所述osncppr1基因的表达量，使水稻的三叶期前叶片出现白化，辅助提高两系杂交水稻制种安全性。

7.一种水稻三叶期前幼叶白化的方法，其特征在于，包括通过提高如权利要求2所述的osncppr1蛋白质在所述水稻中的表达量，使得所述水稻的三叶期前叶片出现白化的步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过将权利要求1所述的osncppr1基因遗传转化入所述水稻中，构建得到过表达转基因植株，来使得所述osncppr1蛋白质在所述水稻中的表达量提高。

技术总结
本发明公开了一种调控水稻叶绿体发育的OsNCPPR1基因及其应用，涉及基因工程和分子育种技术领域。该OsNCPPR1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明提供了一种叶绿体发育相关途径关键基因OsNCPPR1，该基因编码一种P型PPR蛋白，它影响幼苗早期的叶绿体发育，并通过实验验证了过表达得到的水稻材料表现为幼苗三叶期前叶片白化，并在后期的生长过程中表型逐渐恢复。除株高和穗长外，过表达株系的分蘖数，结实率，穗粒数和百粒重等农艺性状与野生型ZH11没有显著性差异。因此OsNCPPR1基因的白化表型可用做两系杂交制种的筛选标记，监测两系杂交制种种子纯度，提高水稻两系杂交制种安全性。

技术研发人员：周海,罗荣超,赵勇振,高燕楠,张捷,杨纯
受保护的技术使用者：华南农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19