本发明专利技术公开了一种与玉米雄性核不育相关的基因MS33及其在杂交育种中的应用。本发明专利技术提供了一种与玉米雄性核不育相关的MS33蛋白，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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，且与植物雄性育性相关的由序列1衍生的蛋白质。MS33基因突变导致玉米完全雄性不育，性状彻底，不受环境影响。该基因具有在玉米杂交种子生产上的应用潜力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物基因工程领域，涉及一种与玉米雄性核不育相关的基因MS33及其在杂交育种中的应用。
技术介绍
玉米是我国第一大粮食作物，我国的玉米产量和消费量位居世界第二。因此，玉米产量的稳定提高对维持国内粮食安全具有十分重要的作用。近年来，下游产业的快速发展对玉米的需求量日益增加，国内玉米需求已经需要进口调节。玉米生产压力日益增大。目前，玉米种子生产广泛依赖杂交制种。传统的杂交制种需要严格的人工去雄和控制授粉以保障商品种子纯度，耗费大量的人力成本和土地资源。今后这种限制对玉米种子生产的影响将进一步增强。玉米是最早利用雄性不育系进行杂交制种的作物，通过选育优良的雄性不育系改良杂交育种流程，是进一步提高玉米种子产业效益的有效途径之一。植物雄性不育(male sterility)是指植物在生殖生长阶段，雄性生殖器官无法产生正常的可育雄配子的现象。造成植物雄性不育的原因很多，如花粉母细胞、花药壁、花粉等组织发育异常均可导致不育发生。目前，玉米上已经克隆获得多个雄性不育相关基因。植物雄性不育可以分为胞质不育和核不育。胞质不育由细胞质基因突变引起，后代育性可被相应的核基因恢复；核不育由细胞核基因突变引起，核不育系的恢复系即其野生型。早在上世纪30-70年代，基于T型细胞质雄性不育的三系法杂交技术在玉米制种上得到广泛应用。然而后来由于玉米小斑病T小种的爆发，导致高感的T型胞质不育系退出商业制种体系。同时，S型胞质不育表型不稳定，C型胞质不育又很难找到对应恢复系。这些因素限制了后来细胞质雄性不育系的应用开发。细胞核雄性不育的利用最早采用两系法策略。制种过程中将纯合不育株与杂合可育株杂交，后代群体表现1:1育性分离。显然，这种方法需要对育性进行田间鉴定，应用成本高，效率低。针对这个问题，人们提出了许多解决方案。其中比较经典的是利用雄性不育基因与胚乳颜色基因或黄绿苗基因连锁进行早期鉴定。然而，这类方法依赖人工鉴定，误差较大，存在应用风险，依然难以推广。2006年，美国先锋公司通过遗传工程开发出一种新型不育系制种系统——SPT种子生产技术。该体系的特点是利用转基因系生产非转基因种子，高效率分离不育系和保持系。其技术路线是将育性恢复基因，花粉致死基因和籽粒荧光基因连锁构建SPT保持系表达核，然后将SPT表达核转入隐性不育系纯合子基因组中，构建SPT系。这样，获得SPT盒的ms45纯合植株获得育性；同时由于携带SPT盒的雄配子致死，只能形成携带不育基因ms45的花粉。这样，SPT系自交产生1:1比例的ms45/ms45，以及ms45/ms45::SPT两种基因型的子代，通过荧光筛选即可将可育和不育个体分开；用SPT系给相应不育系授粉，即可得到不育系后代，解决了不育系繁种问题。这样就通过SPT技术实现了不育系和保持系的一系两用；同时SPT盒只通过雌配子传代，就有效杜绝了转基因花粉扩散。SPT种子生产技术成功解决了细胞核雄性不育系和保持系分离的难题，在杂种作物种子生产上具有广泛的应用前景。其技术核心是要求利用的核不育基因具有稳定的表型。与胞质不育基因相比，玉米核不育基因数量丰富，遗传背景来源广泛，具有更好的应用前景。然而，目前玉米上克隆的可供分子育种应用的核不育基因非常有限。优良核不育系的筛选和评估，是今后玉米不育系育种的关键环节之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种与玉米雄性核不育相关的基因MS33及其在杂交育种中的应用。本专利技术所提供的蛋白质，名称为MS33，来源于玉米属的玉米(Zea mays L.)，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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，且与植物雄性育性相关的由序列1衍生的蛋白质。序列表序列1为MS33的氨基酸序列，共有525个氨基酸。为了便于上述(a)中所示蛋白质的纯化，可在由序列表中序列1的氨基酸残基序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如下表所示的标签。表：标签的序列标签残基序列Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRPoly-His2-10(通常为6个)HHHHHHFLAG8DYKDDDDKStrep-tag II8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL上述(b)中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b)中的蛋白质的编码基因可通过将序列表中序列2或3所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变。编码所述蛋白质的核酸分子也属于本专利技术的保护范围。所述核酸分子可以是DNA，如cDNA、基因组DNA或重组DNA；所述核酸分子也可以是RNA，如mRNA、hnRNA或tRNA等。在本专利技术的一个实施例中，所述核酸分子具体为编码所述蛋白质的基因(命名为MS33)，所述基因具体可为如下1)-5)中任一的DNA分子：1)序列表中序列2所示的DNA分子；2)序列表中序列3所示的DNA分子；3)序列表中序列3的第83-1660位所示的DNA分子；4)在严格条件下与1)-3)中任一限定的DNA分子杂交且编码与植物雄性育性相关的由序列1衍生的蛋白质的DNA分子；5)与1)-4)中任一限定的DNA序列具有90％以上同一性，且编码与植物雄性育性相关的由序列1衍生的蛋白质的DNA分子。其中，序列2为MS33基因在玉米基因组中的序列；序列3为MS33基因的cDNA序列，第83-1660位为CDS。含有上述核酸分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组微生物也属于本专利技术的保护范围。所述重组载体可为重组表达载体，也可为重组克隆载体。所述重组表达载体可用现有的植物表达载体构建。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等，如pGreen0029、pCAMBIA3301、pCAMBIA1300、pBI121、pBin19、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301-UbiN或其它衍生植物表达载体。所述植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3’端。使用所述基因构建重组表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，例如花椰菜花叶病毒(CaMV)35S启动子、泛素基因Ubiquitin启动子(pUbi)、胁迫诱导型启动子rd29A等，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用本专利技术的基因构建重组表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用重组表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。也可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。所述表达盒由能够启本文档来自技高网...
【技术保护点】
蛋白质，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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，且与植物雄性育性相关的由序列1衍生的蛋白质。
【技术特征摘要】
1.蛋白质，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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，且与植物雄性育性相关的由序列1衍生的蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白质的核酸分子。3.根据权利要求2所述的核酸分子，其特征在于：所述核酸分子为编码权利要求1所述蛋白质的基因，所述基因为如下1)-5)中任一的DNA分子：1)序列表中序列2所示的DNA分子；2)序列表中序列3所示的DNA分子；3)序列表中序列3的第83-1660位所示的DNA分子；4)在严格条件下与1)-3)中任一限定的DNA分子杂交且编码与植物雄性育性相关的由序列1衍生的蛋白质的DNA分子；5)与1)-4)中任一限定的DNA序列具有90％以上同一性，且编码与植物雄性育性相关的由序列1衍生的蛋白质的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述核酸分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组微生物。5.根据权利要求4所述的重组载体，其特征在于：所述重组载体为重组表达载体或重组克隆载体。6.权利要求1所述蛋白质或权利要求2或3所述核酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：金危危，张磊，罗红兵，陈晓阳，赵悦，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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