植物花粉发育调控基因Ms1及其编码蛋白制造技术

本发明专利技术描述了一个在植物中调控小孢子细胞壁发育进而介导雄花发育能力的Ms1基因核甘酸序列及其编码的蛋白质氨基酸序列。本发明专利技术还鉴定了Ms1启动子序列及其必要区域。所述核苷酸序列和蛋白质具有调控植物雄性生殖细胞发育和植物雄花育性的功能，并可用于作物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】
植物花粉发育调控基因Ms1及其编码蛋白
本专利技术涉及一种植物花粉发育调控基因Ms1及其编码蛋白序列，属于基因工程领域。
技术介绍
植物的生殖生长是一个非常复杂的过程，从造孢细胞到成熟的生殖细胞要经历数十个发育阶段，任何一个发育阶段出现异常都会造成生殖生长的停滞并导致植物育性的丧失。雄性不育（MaleSterile）指因为植物雄性生殖细胞的非正常发育导致雄花的花粉育性丧失。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，并对作物生产中杂种优势利用和杂交种制种效率的提高具有巨大应用和经济价值。玉米（ZeamaysL.）是我国重要的禾本科粮食作物，具有重要的科研和经济价值。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。目前国内通过各种诱变手段发现了大量的玉米雄性不育突变体，这为我们通过正向遗传学手段分析和研究植物花器官的发育调控提供了丰富的实验材料。
技术实现思路
本专利技术提供一种新的调控植物花粉发育基因Ms1的DNA序列、cDNA序列、启动子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植物雄花不育。本专利技术的第一个专利技术目的是：提供一种调控植物花粉发育的新基因Ms1，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所示的DNA分子（克隆自玉米自交系B73的基因组DNA）：该DNA分子由1286个核苷酸组成，自5’末端第59-711位核苷酸为第一个外显子，第712-813位核苷酸为内含子，第814-1286位核苷酸为第二个外显子；2）SEQIDNO.2所示的DNA分子（克隆自玉米自交系B73的cDNA）；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。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小孢子细胞壁发育功能的相关活性的蛋白质。本专利技术的第三个专利技术目的是：提供在植物雄花器官中调节所述基因序列转录表达的启动子。在一个实施方案中，所述启动子序列如SEQIDNO.4所示DNA序列，该序列具有在植物雄花器官中特异启动如SEQIDNO.1、2所述基因序列转录的功能。序列表的SEQIDNO.4为所述基因启动子的序列，总长782个核苷酸对应图4.A所示基因结构-1至-782位，所述启动子含有第747bp-751bp核苷酸（SEQIDNO.4）的CCAAT框（CCAATbox）对应图4.A所示基因结构-36至-32，第754bp-759bp核苷酸（SEQIDNO.4）的TATA框（TATAbox）对应图4.A所示基因结构-29至-24，启动子的必要区域包括TATA框和CCAAT框的-24位至-36位，-1至-55区域是特别必要区域。本专利技术的第四个专利技术目的是：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。本专利技术第五个专利技术目的是：提供上述基因在用于转基因改良作物的用途。在一个实施方案中，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。本专利技术第六个专利技术目的是：提供了一种在其它植物中获取Ms1基因的直系同源基因的方法，以及利用该方法获得的高粱（Sorghumbicolor）、水稻（Oryzasativa）、短柄草（Brachypodiumdistachyon）的氨基酸序列（图14）。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的植物花器官发育调控基因Ms1直接参与小孢子细胞壁的发育过程，对小孢子的细胞壁起负调控作用，该基因的表达受到抑制后，小孢子细胞壁和花粉囊绒毡层组织均表现肿瘤化增生并最终导致小孢子的凋亡和植物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大作用。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1-1184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1-1184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1-1184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，中等严格条件可以是0.1×SSPE（或0.1×SSC）、0.1％SDS（w/v）的溶液中，65℃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1-1184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Ms1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’或3’端添加几个（通常为60个以内，较佳地为30个以内，更佳地为10个以内，最佳地为5个以内）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（通常为20个以内，较佳地为10个以内，更佳地为5个以内）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、重组法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调控植物花粉发育的新基因Ms1，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植物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基因Ms1用于改良玉米的用途，其特征在于：抑制所述基因Ms1的表达用于诱导玉米植株雄性不育，所述基因Ms1的DNA序列如SEQIDNO.1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
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