一种玉米花粉减数分裂后发育调控基因Ms30的DNA序列及其编码蛋白制造技术

本发明专利技术描述了一个在玉米中调控花粉小孢子时期发育进度而介导雄花发育能力的Ms30基因核甘酸序列及其编码的蛋白质氨基酸序列。所述核苷酸序列和蛋白质具有调控玉米雄性生殖细胞发育和雄花育性的功能，并可用于玉米杂交种的不育化制种和生产，具有巨大的应用和经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种玉米花粉减数分裂后发育调控基因Ms30的DNA序列及其编码蛋白
本专利技术涉及一种玉米花粉发育调控基因Ms30及其编码蛋白序列，属于基因工程领域。
技术介绍
配子体发育是植物生殖生长中的重要阶段。植物雄配子体的非正常发育会导致无法形成花粉或花粉生育力丧失，这一现象称为雄性不育（MaleSterile）。因此对雄性不育的研究有助于理解复杂的植物生殖生长过程。玉米（ZeamaysL.）是我国重要的禾本科粮食作物，因为其雌雄异花的特点而被视作植物生殖生长的理想研究对象。此外，具有雄性不育性的玉米自交系在杂交育种和商业化种子生产中具有不需要人工去雄、种子纯度高的优点，能够大幅降低育种科研和商业化种子生产的成本，提高育种效率。本专利技术提供了一种控制玉米花粉发育基因的DNA序列及其编码的蛋白质序列的基因，该基因的功能缺失会造成玉米的雄花败育，由此可以产生新的雄性不育材料，在科研和农业生产中具有重要的应用价值。
技术实现思路
本专利技术提供一种新的调控玉米花粉发育基因Ms30的DNA序列、cDNA序列和该基因所编码功能蛋白的氨基酸序列，所述基因是一种植物雄穗特异性表达基因，所述基因功能的缺失会特异性导致玉米雄花不育。本专利技术的第一个专利技术目的是：提供一种调控玉米花粉发育的新基因Ms30，其特征在于，是选自如下1）或2）或3）或4）或5）的DNA分子：1）SEQIDNO.1所示DNA分子（克隆自玉米自交系B73的基因组DNA）：该DNA分子由2370个核苷酸组成，-105至-1为核苷酸为5’端非翻译区（5’-UTR），第+1至+648位核苷酸为第一外显子，+649至+727位核苷酸为第一内含子，+728至+991位核苷酸为第二外显子，+992至+1723位核苷酸为第二内含子，+1724至+2001位核苷酸为第三外显子，+2002至+2265位核苷酸为3’端非翻译区（3’-UTR）；2）SEQIDNO.2所示的DNA分子（克隆自玉米自交系B73的cDNA）：该DNA分子由1558个核苷酸组成，-105至-1位核苷酸为5’端非翻译区，第+1至+1227位核苷酸为编码区序列（CodingDNAsequence，CDS），+1228至+1453位核苷酸为3’端非翻译区；3）在SEQIDNO.1基础之上经过一至数个碱基替换和\或一至数个碱基的插入和\或缺失以及大片段的核苷酸序列插入\缺失\移位\倒位所形成能够影响植物花粉生育能力的DNA分子；4）在0.1×SSPE（或0.1×SSC）、0.1％（w/v）SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜，能够与SEQIDNO.2的DNA分子杂交且编码植物花粉发育相关蛋白的DNA分子；5）与SEQIDNO.2的DNA分子具有85%以上的同源性且编码植物花粉发育相关蛋白的DNA分子。本专利技术的第二个专利技术目的是：提供上述基因所编码的调控植物花粉发育的相关蛋白质Ms30。在一个实施方案中，所述基因编码如下1）或2）所述的蛋白质：1）序列表的SEQIDNO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；2）将序列表的SEQIDNO.3经过一个或数个氨基酸残基的取代、和/或缺失、和/或添加且具有影响植物花粉发育功能相关活性的蛋白质。本专利技术的第三个专利技术目的是：提供含有所述基因和/或启动子的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。本专利技术的第四个专利技术目的是：提供上述基因用于转基因改良作物的用途。在一个具体实施方案中，所述基因用于诱导作物植株雄性不育，以便导入外源基因以获得优质的转基因作物。在一个具体实施方案中，所述改良包括产量提高、品质提高、抗病虫害、抗逆、抗倒伏等生长性状的改良。在另一具体实施方案中，所述作物是自花授粉或异花授粉作物。在一个更加具体的实施方案中，所述作物包括但不限于玉米、小麦、高粱、水稻。本专利技术的第五个专利技术目的是：提供了一种在其它植物中获取Ms30基因的直系同源基因的方法，以及利用该方法获高粱（Sorghumbicolor）、小米（Setariaitalica）、短柄草（Brachypodiumdistachyon）、水稻（Oryzasativa）的氨基酸序列（图12）。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的玉米花粉发育调控基因Ms30直接参与小孢子时期的花粉发育调控，该基因的表达受到抑制后，小孢子细胞壁发育受到抑制，同时花粉囊绒毡层组织细胞发生降解，并最终导致在小孢子发育末期的细胞凋亡和花器官的雄性不育现象。通过植物生物技术途径，本专利技术在农作物的杂种优势利用和不育化杂交种制种生产中都将发挥重要作用。术语定义术语“调控植物花粉发育的基因”指一段具有编码蛋白能力的核苷酸序列，该序列特异编码具有调控植物花粉发育功能的蛋白活性多肽，如SEQIDNO.2的第106-1332位核苷酸序列及其简并序列。术语“简并序列”是指，位于SEQIDNO.2的编码框第106-1332位核苷酸序列中，有一个或多个密码子被编码相同氨基酸的简并密码子所取代后而产生的序列。由于密码子的简并性，所以与SEQIDNO.2的第106-1332位核苷酸序列同源性低至约70%的简并序列也能编码出SEQIDNO.2所编码的氨基酸序列。所述“调控植物花粉发育的基因”，还包括在中度严格条件下，更佳的在高度严格条件下可以与SEQIDNO.2的核苷酸序列杂交的核苷酸序列。其中，中度严格条件可以是0.1×SSPE（或0.1×SSC）、0.1％SDS（w/v）的溶液中，65°C条件下杂交并洗膜的条件。所述“调控植物花粉发育的基因”，还包括与SEQIDNO.2中从第106-1332位核苷酸序列的同源性至少70%，较佳地具有至少80%、82%、85%、86%、88%、89%同源性，更佳地具有至少90%、91%、92%、93%、94%同源性，最佳地具有至少95%、96%、97%、98%、99%同源性的核苷酸序列。所述“调控植物花粉发育的基因”，还包括能编码具有与天然的调控玉米花粉发育基因Ms30基因相同功能蛋白的、SEQIDNO.2开放阅读框序列的变异形式。这些变异形式包括（但并不限于）：1个或几个核苷酸的缺失、插入和/或取代，以及在5’-UTR或3’-UTR端添加1至数个核苷酸。所述“调控植物花粉发育的基因”，还包括能够翻译一类具备调控玉米花粉发育功能的氨基酸序列，如SEQIDNO.3的氨基酸序列。该类氨基酸序列还包括具有与天然调控玉米花粉发育蛋白相同功能的SEQIDNO.3的变异形式。这些变异形式包括（但并不限于）：1个或几个氨基酸的缺失、插入和/或取代，以及在C末端和/或N末端添加一个或几个氨基酸。在本领域中，用性能相近或相似的氨基酸进行取代时，通常不会改变蛋白质的功能；在C末端和/或N末端添加一个或数个氨基酸通常也不会改变蛋白质的功能。另外，所述的“调控植物花粉发育的基因”的核苷酸全长序列或其片段通常可以用PCR扩增法、重组法或人工合成的方法获得。对于PCR扩增法，可根据本实施例公开的有关核苷酸序列，尤其是开放阅读框序列来设计引物，并用市售的cDNA库或按本领域技术人员己知的常规方法所制备的cDNA库作为模板，扩增得到有关序列。当序列较长时，常常需要进行两次或多次PCR扩增，然后再将各次扩增出的片段按正确次序拼接在一起。一旦获得了有关的序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调控玉米花粉发育的新基因Ms30，其特征在于：是如下1）或2）或3）或4）或5）的DNA分子：1）SEQ ID NO.1所示的DNA分子（克隆自玉米自交系B73的基因组DNA）；2）SEQ ID NO. 2所示的DNA分子（克隆自玉米自交系B73的cDNA）；3）在SEQ ID NO. 1基础之上，经过一至数个碱基替换和\或一至数个碱基的插入和\或缺失以及大片段的核苷酸序列插入\缺失\移位\倒位所形成能够影响植物花粉生育能力的DNA分子；4）在0.1×SSPE（或 0.1×SSC）、0.1％（w/v）SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜，能够与SEQ ID NO. 2的DNA分子杂交且编码植物花粉发育相关蛋白的DNA分子；5）与SEQ ID NO. 2的DNA分子具有85%以上的同源性且编码玉米花粉发育相关蛋白的DNA分子。

【技术特征摘要】
1.一种调控玉米花粉发育的新基因Ms30用于改良玉米的用途，其特征在于：抑制所述基因Ms30的表达，以诱导玉米植株雄性不育，所述基因Ms30的DNA序列是如下1)或2)的DNA序列：1)SEQIDNO.1所示的DNA序列；2)SEQIDNO.2所示的cDNA序列。2.根据权利要求1所述用途中的新基因Ms30编...

【专利技术属性】
技术研发人员：万向元，吴锁伟，周岩，谢科，李金萍，
申请(专利权)人：北京首佳利华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11