水稻雌性不育基因及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于遺傳育種領(lǐng)域，具體涉及一種水稻雌性不育基因及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 有關(guān)植物雌雄配子體發(fā)育的分子生物學(xué)研宄，在擬南芥和玉米中已有了初步認(rèn) 識，為植物生殖發(fā)育的研宄提供了理論基礎(chǔ)。水稻因其基因組小、序列已知且易于實(shí)現(xiàn)農(nóng)桿 菌轉(zhuǎn)化等特征，將其作為模式植物進(jìn)而研宄其配子體的發(fā)育，在了解其配子體發(fā)育的基因 調(diào)控和雜種優(yōu)勢的固定以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用都有著重要意義。已有研宄克隆了擬南芥和 玉米中的調(diào)控雌配子發(fā)育的基因。Wilson等（2004)對整個(gè)配子體發(fā)育過程的基因調(diào)控做 了總結(jié)。
[0003] 鑒定和克隆水稻雌性不育新基因，對了解植物生殖細(xì)胞分化和配子體形成的遺傳 機(jī)理和信號調(diào)控有著重要的意義。
[0004] 此外，目前水稻雜種優(yōu)勢利用已經(jīng)從"三系"發(fā)展到"兩系"，雜交水稻組合制種以 手工種收為主，與水稻大面積栽培的機(jī)種機(jī)收現(xiàn)狀存在極大的反差，從而導(dǎo)致雜交稻種子 成本居高不下，嚴(yán)重制約著雜交水稻的應(yīng)用與發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種水稻雌性不育的基因及其應(yīng) 用，從而為NB-ARC基因家族的功能增添了新的內(nèi)容，對研宄NB-ARC基因家族的進(jìn)化與功能 具有特別重要的意義，并且可以將該水稻雌性不育基因用于雜交水稻制種，實(shí)現(xiàn)雜交水稻 制種的機(jī)械化。
[0006] 除非特別指明，本文中的"fms 1"均指"水稻雌性不育突變體"。
[0007] 除非特別指明，本文中的"FMS1"均指"水稻雌性不育基因"。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] -方面，本發(fā)明提供一種水稻雌性不育的蛋白質(zhì)，所述的蛋白質(zhì)為SEQ ID NO: 1所 示氨基酸序列的蛋白質(zhì)，編碼1548個(gè)氨基酸。
[0010] 還一方面，本發(fā)明提供一種本發(fā)明所述的蛋白質(zhì)的編碼基因，該基因發(fā)現(xiàn)于水稻 雌性不育突變體中，命名為水稻雌性不育突變體fmsl，遺傳分析表明突變體fmsl的雌性 不育性狀由一對隱性核基因控制，導(dǎo)致雌性不育的原因是胚囊在較早的時(shí)期發(fā)育停止，通 過圖位克隆確定了該突變基因位于水稻的第12號染色體上，該基因 FMSl由于FMSl的ORF 編碼區(qū)發(fā)生了 1個(gè)堿基替換：第152位堿基由C突變?yōu)門，F(xiàn)MSl基因結(jié)構(gòu)分析表明，該基因 具有 5 個(gè)外顯子，4 個(gè)內(nèi)含子，具有 NB-ARC (Nucleotide-binding, APAF-1, R proteins and CED-4)，是指一類具有特定基因結(jié)構(gòu)的家族。
[0011] 優(yōu)選地，編碼上述蛋白質(zhì)的基因可以是所述基因的cDNA序列，也可為所述基因的 基因組基因序列。
[0012] 優(yōu)選地，所述基因的核苷酸序列為SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列。
[0013] 另一方面，本發(fā)明還提供一種本發(fā)明所述的基因在雜交水稻制種中的應(yīng)用。
[0014] 再一方面，本發(fā)明還提供一種構(gòu)建水稻恢復(fù)系的方法，所述方法包括如下步驟：以 水稻三系或兩系恢復(fù)系為母本，水稻雌性不育突變體fmsl為父本雜交種植，通過輪回雜 交，篩選制得新型恢復(fù)系純合體，所述水稻雌性不育突變體fmsl的基因編碼的蛋白質(zhì)的序 列如SEQ ID NO: 1所示。
[0015] 優(yōu)選地，所述水稻雌性不育突變體fmsl的基因的核苷酸序列為SEQ ID NO: 2所示 的核苷酸序列。
[0016] 還一方面，本發(fā)明還提供一種對本發(fā)明所述的構(gòu)建水稻恢復(fù)系的方法構(gòu)建的水稻 恢復(fù)系進(jìn)行基因型檢測的方法，所述方法包括以下步驟：提取恢復(fù)系F6代的基因組DNA，采 用標(biāo)記WXl 204和WXl 205經(jīng)PCR檢測，獲得fmsl fmsl基因型的純合子。
[0017] 優(yōu)選地，所述InDel標(biāo)記WX1204的上游引物的序列如SEQ ID N0:21所示，下游引 物的序列如SEQ ID NO:22所示，所述InDel標(biāo)記WX1205的上游引物的序列如SEQ ID NO: 23 所示，下游引物的序列如SEQ ID N0:24所示。
[0018] 再一方面，本發(fā)明還提供一種雜交水稻制種的方法，所述方法包括以下步驟：采用 本發(fā)明所述的構(gòu)建水稻恢復(fù)系的方法構(gòu)建的新型恢復(fù)系純合體為父本，水稻雄性不育系為 母本，父本和母本混播制種，獲得雜交后代。
[0019] 優(yōu)選地，所述父本和母本以1 :8的比例進(jìn)行種植。
[0020] 本發(fā)明的FMSl基因雖然具有NB-ARC結(jié)構(gòu)域，但可能并不是參與調(diào)控植物防衛(wèi)反 應(yīng)信號傳導(dǎo)，而是參與了植物雌配子體的發(fā)育途徑調(diào)控。這一結(jié)果為NB-ARC基因家族的功 能增添了新的內(nèi)容，對研宄NB-ARC基因家族的進(jìn)化與功能具有特別重要的意義；并且本發(fā) 明的FMSl基因用于雜交稻制種，可以降低種子生產(chǎn)成本和確保種子純度，從而實(shí)現(xiàn)雜交水 稻制種的機(jī)械化。
【附圖說明】
[0021] 圖1為fmsl水稻雌性不育突變體和野生型植株的表型分析和細(xì)胞學(xué)觀察結(jié)果，其 中，A為突變體植株，B為野生型植株，C為突變體小穗，D為野生型小穗，E為突變體花粉1 % I2-KI染色，F(xiàn)為野生型花粉1 % I2-KI染色，G為突變體的穎花，H為野生型穎花，I為突變 體穎花中的雌蕊和雄蕊，已剝除護(hù)穎、外稃、內(nèi)稃，J為野生型穎花中的雌蕊和雄蕊，已剝除 護(hù)穎、外稃、內(nèi)稃，K為突變體成熟胚囊結(jié)構(gòu)，L為野生型成熟胚囊結(jié)構(gòu)；
[0022] 圖2a為FMSl與第12染色體SSR標(biāo)記RM1261連鎖圖及該標(biāo)記下突變體fmslF2群 體中共分離分析結(jié)果，其中，顯池1為20株fmsl與9311 (或日本晴）雜交F3的野生型混 合基因池，顯池2為另外20株fmsl與9311 (或日本晴）雜交F3的野生型混合基因池，隱 池1為20株fmsl與9311 (或日本晴）雜交F3的突變型混合基因池，隱池2為另外20株 fmsl與9311 (或日本晴）雜交F3的突變型混合基因池，1-20分別為fmsl與9311 (或日本 晴）雜交F2單株的基因型；
[0023] 圖2b為FMSl與第12染色體SSR標(biāo)記RM6296連鎖圖及該標(biāo)記下突變體fmslF2群 體中共分離分析結(jié)果，其中，顯池1為20株fmsl與9311 (或日本晴）雜交F3的野生型混 合基因池，顯池2為另外20株fmsl與9311 (或日本晴）雜交F3的野生型混合基因池，隱 池1為20株fmsl與9311 (或日本晴）雜交F3的突變型混合基因池，隱池2為另外20株 fmsl與9311 (或日本晴）雜交F3的突變型混合基因池，1-20分別為fmsl與9311 (或日本 晴）雜交F2單株的基因型；
[0024] 圖3a為FMSl與第12染色體SSR標(biāo)記WX1204連鎖圖及突變體fmsl的F2群體中 共分離分析結(jié)果，其中，顯池為20株fmsl與日本晴雜交F3的野生型混合基因池，隱池為20 株fmsl與日本晴雜交F3的突變型混合基因池；
[0025] 圖3b為FMSl與第12染色體SSR標(biāo)記WX1205連鎖圖及突變體fmsl的F2群體中 共分離分析結(jié)果，其中，顯池為20株fmsl與日本晴雜交F3的野生型混合基因池，隱池為20 株fmsl與日本晴雜交F3的突變型混合基因池；
[0026] 圖4為FMSl基因遺傳圖和物理圖，A為FMSl初定位的結(jié)果，在第12染色體上， 494個(gè)突變體表型株，橫線上方標(biāo)明相對應(yīng)的SSR分子標(biāo)記與目的基因位置的重組個(gè)體數(shù)， 橫線下方是分子標(biāo)記所在的GenBank登錄號；B為精細(xì)定位的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)Indel分子標(biāo)記進(jìn) 行FMSl精細(xì)定位，C為染色體FMS 1的區(qū)域；
[0027] 圖5a為兩系恢復(fù)系931IX fmsl的F6代通過PCR獲得的68株fmsl fmsl基因型 的純合子的結(jié)果；
[0028] 圖5b為兩系恢復(fù)系9311 Xfmsl的F6代按照制種父母本1 :8種植成制種小區(qū)的 結(jié)果；
[0029] 圖5c為兩系恢復(fù)系9311 X fmsl的F6代成熟時(shí)的父本，其中A為單株的父本，B為 A中植株上的一個(gè)稻穗。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不因此限制本發(fā)明的范圍。
[0031] 除非特別指明，以下實(shí)施例中所用的試劑均為分析純級別，且可從正規(guī)渠道商購 獲得。
[0032] 實(shí)施例1突變體fmsl的表型分析
[0033] 1.突變體的獲得
[0034] 2007年夏季在浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院余杭試驗(yàn)農(nóng)場，在雜交秈稻恢復(fù)系（Oryza sativa L. subsp. Indica)選種發(fā)現(xiàn)水稻株系4