OsGSL5蛋白在控制植物育性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了OsGSL5蛋白在控制植物育性中的应用。本发明专利技术提供了抑制OsGSL5编码基因表达的物质在调控植物育性中的应用；所述OsGSL5蛋白的氨基酸序列为序列表中序列2。本发明专利技术的实验证明，本发明专利技术利用反义核酸沉默水稻体内OsGSL5基因表达，得到不育水稻，从而证明OsGSL5基因可以调控水稻育性，该基因在花粉发育形成过程中所起的作用，特别是具有创造人工可控制雄性不育、创制杂交水稻以及创造转基因生物安全的受体材料上具有重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
OsGSL5蛋白在控制植物育性中的应用
本专利技术涉及生物
，尤其涉及OsGSL5蛋白在控制植物育性中的应用。
技术介绍
水稻是世界上最重要的粮食作物之一，它养活着全球一半的人口，如何提高水稻的产量是关系到国计民生的重要问题。目前，我国绝大部分的稻米由杂交水稻产生，通过控制花粉育性培育不育系是杂交水稻生产的关键。杂交水稻的生产使用的一些核基因或细胞质雄性的不育系，在水稻杂交育种和增产中起了重要作用。水稻花粉发育是一个很复杂的细胞进程，涉及了花粉发育的所有环节，如减数分裂、有丝分裂、绒毡层细胞的发育、花药壁的形成等(Liuetal.2005)。任何一个进程或环节出现异常都可能造成植株育性降低，严重时甚至可能完全不育。我国的雄性不育研究和利用在国际上处于领先地位。近年来应用现代细胞生物学技术、遗传学和分子生物学手段对模式植物水稻和拟南芥的雄性不育过程做了深入的研究，取得了一些新的研究结果，如：拟南芥中的EMS1(Zhaoetal.2002)、CER1(Aartsetal.1995)、AtGSL2(Dongetal.2005)基因和水稻UDT1(Jungetal.2005)、MSP1(Onomuraetal.2003)、GAMYB(Kanekoetal.2004)、UDPG(Chenetal.2007)、WDA1(Jungetal.2006)基因等，上述基因的突变直接导致了植株的育性降低，有的完全不育。Ems1编码一个受体激酶基因，该基因主要参与花粉母细胞、绒毡层的发育。UDT1基因是小孢子发育的关键基因，该基因主要作用于减数分裂时期，它对于绒毡层细胞的发育、小孢子母细胞的减数分裂以及中层的降解起作用。GAMYB对于小孢子母细胞紧贴绒毡层细胞吸收营养进而进行正常的减数分裂是必需的。WDA1对于水稻花粉壁蜡质层形成是必需的。对它们的研究加深了对植物雄性不育机理的理解。在被子植物花药发育过程中,胼胝质(callose)是广泛存在于植物细胞的多糖分子，构成植物细胞壁的重要成分。胼胝质层介于细胞壁和质膜之间，对胼胝质的报道主要是胼胝质参与花粉发育过程中的动态变化(Waterkeynetal.1962；Steiglitz.1977)。小孢子母细胞减数分裂的前期开始合成胼胝质，合成的胼胝质将小孢子母细胞包围。由于胼胝质可以降低细胞壁的渗透性，从而创造了一种与周围组织隔开的相对独立的环境。小孢子母细胞减数分裂第一次分裂中期，小孢子的胼胝质壁开始消失，以增加细胞通透性，进行营养输送，四分体初期胼胝质壁达最厚。在小孢子母细胞完成减数分裂后，绒毡层适时分泌胼胝质酶以分解包裹四分体的胼胝质，使小孢子释放出来。胼胝质主要起着起屏障或分子过滤器作用。胼胝体酶合成和分泌时间对于花粉的正常发育具有决定作用(StanleyandLinskens.1974；WaterkeynandBeinfait.1970；Zhangetal.2002)。Fei等(1999)对拟南芥雄性不育突变体ms32超微结构观察表明，绒毡层细胞过早形成了合成和分泌胼胝酶的粗糙内质网，导致了包裹花粉母细胞和四分体的胼胝壁提前降解，致使花粉败育。Worrall等(1992)等将经过修饰的胼胝体基因与拟南芥减数分裂时期特异的启动子融合转入烟草中。研究结果表明，在减数分裂期表达了胼胝体酶的转基因植株，出现了部分或者是完全不育的表型。缺少胼胝体壁的花粉母细胞的减数分裂表面上看似正常，但花粉壁的形成不是高度有序的沉积，孢粉素在花粉壁表面随机的分布。由此可以推断，胼胝体壁的提前或者是延迟降解都将会使小孢子的发育过程受到干扰，并导致外壁沉积的异常造成植株不育。但是关于花粉发育过程中胼胝质降解的分子调控机理报道很少。此外，胼胝的正常合成和降解与植物抗病，抗逆，生长和发育，生长素信号传导以及育性密切相关。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供抑制OsGSL5编码基因表达的物质的用途。本专利技术提供的抑制OsGSL5编码基因表达的物质的用途在调控植物育性中的应用；所述OsGSL5蛋白的氨基酸序列为序列表中序列2。上述应用中，所述调控植物育性为降低植物育性。本专利技术的一个目的是提供抑制OsGSL5编码基因表达的物质的另外新用途。本专利技术提供的抑制OsGSL5编码基因表达的物质在培养不育水稻中的应用。所述OsGSL5蛋白的氨基酸序列为序列表中序列2。上述应用中，所述抑制OsGSL5编码基因表达的物质为DNA分子A，所述DNA分子A的序列为序列表中序列1自5’末端第5171-5713位核苷酸的反向互补序列或含有所述DNA分子A的重组载体。上述应用中，所述重组载体为将所述DNA分子A插入表达载体pCambia1390-Ubi中得到的重组载体，在本专利技术的实施例中，重组载体OsGSL5i-pCambia1390-UBI为将DNA分子A插入表达载体pCambia1390-Ubi中的SpeI和BamHI位点间得到的重组载体，其中DNA分子A的序列为序列表中序列1自5’末端第5171-5713位核苷酸的反向互补序列。表达载体pCambia1390-Ubi为将序列表中序列4所示的Ubiquitin启动子插入植物双元表达载体pCambia1390的HindIII和PstI位点间，构成中间载体pCambia1390-Ubi。上述应用中，所述植物为单子叶植物或双子叶植物，所述单子叶植物具体为水稻。本专利技术第三个目的是提供一种培育育性降低或者培育不育植物的方法。本专利技术提供的方法，包括如下步骤：将抑制OsGSL5编码基因表达的物质导入目的植物中，得到转基因植物，所述转基因植物的育性低于所述目的植物；所述抑制OsGSL5编码基因表达的物质为DNA分子A，所述DNA分子A的序列为序列表中序列1自5’末端第5171-5713位核苷酸的反向互补序列。上述方法中，所述DNA分子A通过上述重组载体中导入目的植物中。上述方法中，所述植物为单子叶植物或双子叶植物，所述单子叶植物具体为水稻。本专利技术第四个目的是提供一种DNA分子。本专利技术提供的DNA分子，为如下1)或2)：1)序列为序列表中序列1自5’末端第5171-5713位核苷酸的反向互补序列的DNA分子；2)在严格条件下与1)杂交且编码相同蛋白的DNA分子。上述严格条件可为用0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液，在DNA或者RNA杂交实验中65℃下杂交并洗膜。本专利技术的实验证明，本专利技术利用反义核酸沉默水稻体内OsGSL5基因表达，得到不育水稻，从而证明OsGSL5基因可以调控水稻育性，该基因在花粉发育形成过程中所起的作用，特别是具有创造人工可控制雄性不育、创制杂交水稻以及创造转基因生物安全的受体材料上具有重要的应用前景。附图说明图1为水稻不育突变体gsl5-1的突变表型图1A：成熟期水稻野生型植株与不育植株形态比较：左为野生型，右为不育突变体；图1B：植株成熟后的稻穗，左为野生型，右为不育系；图1C：抽穗时野生型花药与突变体花药形态比较，左边为野生型花药，右边为突变体花药。图1D：野生型植株(WT)的花粉在经淀粉-碘化钾染色后观察；图1E：突变体花粉在经淀粉—碘化钾染色后观察；图2为突变体gsl5-1中OsGSL5基因分析A为OsGSL5基因的结构和Tos17插本文档来自技高网...

【技术保护点】
抑制OsGSL5编码基因表达的物质在调控植物育性中的应用； 所述OsGSL5蛋白的氨基酸序列为序列表中序列2。

【技术特征摘要】
1.一种培育育性降低或者培育不育植物的方法，包括如下步骤：将抑制OsGSL5编码基因表达的物质导入目的植物中，得到转基因植物，所述转基因植物的育性低于所述目的植物；所述OsGSL5编码基因编码的蛋白的氨基酸序列为序列表中序列2；所述抑制OsGSL5编码基因表达的物质为DNA分子A，所述DNA分子A的序列为序列表中序列1自...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴金霞，张治国，孙学辉，路铁刚，
申请(专利权)人：中国农业科学院生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11