一种与湿度相关的雄性不育基因HSMS1的DNA分子标记及其应用的制作方法

本发明涉及基因工程，尤其涉及一种与湿度相关的雄性不育基因hsms1的dna分子标记及其应用。

背景技术：

1、dna分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组遗传差异的特异dna片段。传统的植物育种主要依赖于育种家对植株表现型的选择。但是环境条件、基因间互作、基因型与环境互作等多种因素均会影响植株表型选择准确性从而降低育种效率。一个优良品种的培育往往需花费7～8年甚至十几年时间。因此如何提高选择效率，是育种工作的关键。近年来，随着分子生物学和基因组学的快速发展，分子选择育种应运而生，利用已掌握的植物表型与基因型相关信息，研究人员可以直接利用基因型数据对表型进行选择。分子选择育种包括前景选择和背景选择，前景选择建立在基因定位和qtl作图的基础之上，前景选择的可靠性取决于标记与目标基因之间的连锁程度，标记与目标基因连锁越紧密，则标记辅助育种的准确率越高，而背景选择主要指遗传背景的恢复，育种材料间遗传距离、亲缘关系分析等。

2、环境敏感型细胞核雄性不育是由于水稻某些适应外界环境变化的相关基因突变，导致其在某些特殊环境中无法适应环境变化而产生雄性不育。利用这种随着环境改变育性也随着改变的特性，两系法不受恢保关系的限制，相比于三系法更加简单、配组自由，是独创的水稻杂种优势利用途径。但当环境条件波动较大时，环境敏感型细胞核雄性不育系的育性易受到影响，制种存在一定的风险，在一定程度上限制了两系法的大范围应用。

3、由于隐性核雄性不育材料在育种中潜在的巨大商业价值及运用前景，针对基因中引起功能变异的碱基序列，设计得到的与隐性核雄性不育、雌性可育表型完全一致且操作简便、分型快速、使用灵活、费用低廉的分子标记，将成为广大育种者不可或缺的辅助育种工具。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本领域提供一种与湿度相关的雄性不育基因hsms1的dna分子标记及其应用。

2、本发明研究发现一种水稻hsms1基因，其能够有效调控水稻雄性生殖发育过程，进而影响水稻育性。利用水稻hsms1基因能够获得隐性核不育类型的雄性不育系。该不育系育性只受核编码的单基因调控，并且受环境的影响可以发生育性转换。该不育系的育性恢复基因广泛存在于水稻种质资源中，也可以通过转野生型基因恢复育性，本发明为水稻提供了新的雄性不育候选基因。本发明通过crispr/cas9方法对hsms1基因进行敲除，得到一种hsms1基因突变体，发生该突变的植物表现出雄性不育性。

3、基于该基因及其突变体，本发明进一步经大量设计、摸索、筛选和验证，开发了用于该基因鉴定的共分离分子标记，因此提出如下
技术实现要素：
。

4、第一方面，本发明提供一种水稻hsms1基因的dna分子标记，所述分子标记由包括如seq id no.5和seq id no.6所示的引物扩增得到。

5、上游引物bf1：caaccgcccaaatacacg(seq id no.5)位于水稻基因hsms1核酸序列起始密码子atg前第-88bp～-71bp，下游引物br1：atggccgacaaggcagga(seq id no.6)位于起始密码子atg后第84bp～101bp。

6、进一步，本发明提供了用于检测水稻hsms1基因的特异性引物组合，包括如seq idno.5和seq id no.6所示的引物。

7、进一步，本发明提供了一种试剂或试剂盒，其中含有上述引物组合。

8、进一步，本发明提供了所述分子标记、所述引物组合、所述试剂或试剂盒在水稻hsms1基因检测中的应用。

9、进一步，本发明提供了所述分子标记、所述引物组合、所述试剂或试剂盒在以下至少一方面中的应用：

10、(1)检测水稻的育性；

11、(2)鉴定或选育水稻普通核雄性不育种质资源；

12、(3)水稻杂交育种和制种；

13、(4)水稻不育系的种质资源改良。

14、所述改良包括提高作物产量、提高作物品质、提高作物抗病虫害、抗逆、抗倒伏能力。

15、第二方面，本发明提供了一种检测水稻hsms1基因的方法，包括：以待测水稻的基因组dna为模板，利用如seq id no.5和seq id no.6所示的引物进行pcr扩增，根据扩增结果判断所述待测水稻是否含有水稻hsms1基因以及基因型。

16、进一步地，若扩增产物只出现189bp条带，则待测水稻为纯合野生型基因型；若只出现179bp条带，则待测水稻为纯合突变型基因型；若同时出现189bp和179bp条带，则待测水稻为杂合基因型。

17、本发明进一步提供了一种检测水稻育性的方法，包括：以待测水稻的基因组dna为模板，利用如seq id no.5和seq id no.6所示的引物进行pcr扩增，根据扩增结果判断水稻育性。

18、进一步地，若扩增产物只出现189bp条带，则待测水稻的育性正常；若只出现179bp条带，则待测水稻为雄性不育系；若同时出现189bp和179bp条带，则待测水稻的育性正常。

19、进一步地，所述pcr扩增的反应程序为：94℃预变性4～5min，94℃变性20～40s，54～60℃退火20～40s，72℃延伸20～30s，扩增30～40个循环，最后72℃延伸5～10min。

20、进一步地，所述pcr扩增的反应体系为：biomiga的2×pcr预混合液(含mg2+；taqdnapolymerase；2.5mm dntps；10×pcr buffer)5μl，1μl引物(含各0.5μl正反向引物)，1～1.5μl模板dna，ddh2o补足10μl。

21、进一步地，采用6％的非变性聚丙烯酰氨凝胶电泳检测pcr扩增产物。

22、本发明中，所述水稻hsms1基因编码得到的蛋白质的氨基酸序列为以下任意一种：

23、1)如seq id no.2所示的氨基酸序列；

24、2)如seq id no.2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/或添加且具有调控水稻雄性育性活性的氨基酸序列。

25、进一步地，所述水稻hsms1基因的核苷酸序列为以下任意一种：

26、1)如seq id no.1所示的核苷酸序列；

27、2)如seq id no.1所示的核苷酸序列经过一个或几个核苷酸序列的取代和/或缺失和/或添加且具有调控水稻雄性育性活性的核苷酸序列。

28、本发明具有以下有益效果：

29、本发明首次利用crispr/cas9方法突变水稻基因hsms1(loc_os05g05920)，发现了hsms1基因对水稻花药发育的调控功能，并且得到一种hsms1基因突变体hsms1，其可以应用于创制水稻雄性不育系。本发明进一步开发得到一种dna分子标记，其可以用于hsms1基因突变体的检测，进而用于鉴定和选育雄性不育系植株，这在植物种植资源改良领域具有重要意义。