一种水稻雄性育性调控基因OsSTRL2及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一水稻雄性育性调控基因OsSTRL2及其应用，属于植物生物技术领域，该水稻雄性育性调控基因OsSTRL2的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO：2所示；本发明专利技术还保护一种培育雄性不育植物的方法，本发明专利技术提供的育性基因以及基于该基因突变所产生的雄性不育系，该不育系的育性稳定、不受环境条件影响、能够被野生型转基因恢复。该基因以及该基因突变产生的不育系为构建新型杂交育种体系提供了必要的元件，在生产实践中具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种水稻雄性育性调控基因OsSTRL2及其应用
本专利技术属于植物基因工程和植物育种领域，具体地说，涉及一种水稻雄性育性调控基因OsSTRL2及其应用。
技术介绍
水稻(Rice)作为禾本科植物的一种，是关于人类营养和热量摄入的最重要的作物，提供超过人类全世界消耗的卡路里的五分之一。水稻也是世界上大部分人口中最广泛消费的主食，特别是在亚洲。根据2012年粮农组织统计数据，水稻是世界上第三大产量的农产品，仅次于甘蔗和玉米。作物育种是指改良作物的遗传特性，以培育高产优质品种的技术，又称作物品种改良。它以遗传学为理论基础，并综合应用植物生态、植物生理、生物化学、植物病理和生物统计等多种学科知识，是一项投资少而效益高的生物技术，对发展种植业生产具有十分重要的意义。杂交育种是培育水稻新品种的主要手段，也是提高水稻产量与品质的主要途径。因为水稻具有明显的杂种优势现象，主要表现在生长旺盛，根系发达，穗大粒多，抗逆性强等方面，因此，利用水稻的杂种优势以大幅度提高水稻产量一直是育种家梦寐以求的愿望。但是，水稻属自花授粉植物，雌雄蕊着生在同一朵颖花里，由于颖花很小，而且每朵花只结一粒种子，因此很难用人工去雄杂交的方法来生产大量的第一代杂交种子，所以长期以来水稻的杂种优势未能得到应用。植物雄性不育被定义为花粉粒缺失或不起作用，还包括植物不能产生或释放功能性花粉粒。在杂交水稻种子生产中，雄性不育材料的使用具有非常重要的意义，因为它消除了机械去雄的过程。也就是说，借助这种雄性不育水稻母本作为遗传工具，通过人工辅助授粉的办法，就能大量生产杂交种子。但是长久以来，杂交水稻的发展，受到杂交品种资源的局限性的影响，正逐步到达瓶颈。因此，科学家一直在通过分离克隆新的不育基因，创制新的不育材料，来扩展杂交水稻育种的细胞及分子背景。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术针对上述的问题，提供了一种水稻基因OsSTRL2的DNA序列、其编码蛋白的序列、启动子的序列及其应用。OsSTRL2基因具有调控水稻育性的功能，对该基因进行突变或抑制其表达导致其功能缺失或表达量下调，这会产生新的水稻雄性不育株系，在未来杂交水稻育种实践中的具有非常重要的应用价值。本专利技术的提供的基因DNA序列或相关DNA序列编码的蛋白的用途，用于：本专利技术提供的基因OsSTRL2，是一个水稻雄性不育相关基因，OsSTRL2的碱基序列如SEQIDNO：1所示，氨基酸序列如SEQIDNO：2所示，在水稻中该基因位于第3号染色体上。本专利技术还包括下列a)-c)中任一所述的DNA序列：a)与上述OsSTRL2基因序列具有至少90％(优选为至少95％)序列相似性，且具有相同功能的DNA序列；b)在严格条件下能够与(a)所述序列的DNA杂交的DNA序列；c)与上述任一所述序列互补的DNA序列。本领域技术人员应该知晓，本专利技术所述的育性恢复基因包括与OsSTRL2基因高度同源，并且具有同样的育性调控功能的高度同源的功能等价体序列。所述高度同源的功能等价体序列包括在严谨条件下能够与本专利技术所公开的OsSTRL2基因的核苷酸序列杂交的DNA序列。本专利技术中所使用的“严谨条件”是公知的，包括诸如在含400mMNaCl、40mMPIPES(pH6.4)和1mMEDTA的杂交液中于60℃杂交12-16小时，然后在65℃下用含0.1SDS、和0.1％SSC的洗涤液洗涤15-60分钟。功能等价体序列还包括与本专利技术所公开的OsSTRL2基因所示的序列有至少90％、95％、96％、97％、98％、或99％序列相似性，且具有育性调控功能的DNA序列，可以从任何植物中分离获得。其中，序列相似性的百分比可以通过公知的生物信息学算法来获得，包括Myers和Miller算法(Bioinformatics，4(1)：11-17，1988)、Needleman-Wunsch全局比对法(J.Mol.Biol.，48(3)：443-53，1970)、Smith-Waterman局部比对法(J.Mol.Biol.，147：195-197，1981)、Pearson和Lipman相似性搜索法(PNAS，85(8)：2444-2448，1988)、Karlin和Altschul的算法(Altschul等，J.Mol.Biol.，215(3)：403-410，1990；PNAS，90：5873-5877，1993)。这对于本领域技术人员来说是熟悉的。本专利技术所述的基因序列可以从任何植物中分离获得，包括但不限于芸苔属、玉米、小麦、高粱、两节荠属、白芥、蓖麻子、芝麻、棉籽、亚麻子、大豆、拟南芥属、菜豆属、花生、苜蓿、燕麦、油菜籽、大麦、燕麦、黑麦(Rye)、粟、蜀黍、小黑麦、单粒小麦、斯佩尔特小麦(Spelt)、双粒小麦、亚麻、格兰马草(Grammagrass)、摩擦禾、假蜀黍、羊茅、多年生麦草、甘蔗、红莓苔子、番木瓜、香蕉、红花、油棕、香瓜、苹果、黄瓜、石斛、剑兰、菊花、百合科、棉花、桉、向日葵、芸苔、甜菜、咖啡、观赏植物和松类等。优选地，植物包括玉米、大豆、红花、芥菜、小麦、大麦、黑麦、稻、棉花和高粱。本专利技术所述的应用是：本专利技术提供了通过影响OsSTRL2的核苷酸序列或者通过调控OsSTRL2基因的转录表达从而影响植株育性的方法，从而获得新的水稻雄性不育系可以用来生产杂交种子。所述影响植株育性是指通过调控OsSTRL2基因的表达，从而使所述植株的育性发生改变，如导致植株雄性不育。具体地，取决于具体应用需求，可以通过多种方法来影响OsSTRL2基因在植物体内的表达，从而达到调控植株雄性育性的效果。更具体地，调控OsSTRL2基因的表达可以使用许多本领域普通技术人员可获得的工具进行，例如，通过突变、诱变、反义基因的转入、共抑制或发夹结构的引入等，都可以用于破坏OsSTRL2基因的正常表达，从而获得雄性不育的植株。另一方面，本专利技术还涉及一种恢复水稻雄性不育株系的雄性不育性状的方法，包括如下步骤：采用常规遗传手段将所述OsSTRL2基因，转入如前述所述应用获得的水稻雄性不育株系，进而使得突变体恢复野生型表型。本专利技术还提供了一种OsSTRL2基因的不育突变体序列及其雄性不育突变体材料。更具体地，所述雄性不育突变体材料是通过突变水稻内源的OsSTRL2基因，或突变与其高度同源的基因的核苷酸序列，使该植物体丧失雄性育性的过程。所述“突变”包括但不限于以下方法，如用物理或化学的方法导致的基因突变，化学方法包括用EMS等诱变剂处理所导致的诱变，所述突变还可以是点突变，也可以是DNA缺失或插入突变，还可以是通过RNAi、定点突变等基因沉默手段产生。具体地，本专利技术还提供了一种水稻雄性不育突变体，其含有突变后的雄性不育基因，所述突变后的雄性不育基因的核苷酸序列如SEQIDNO：15所示，氨基酸序列如SEQIDNO：16所示。与野生型相比，在不育突变体中，该基因第一个外显子的序列由如SEQIDNO：17所示突变为如SEQIDNO：18所示，导致该基因的提前终止。本专利技术还提供了一种OsSTRL2基因的启动子，所述启动子具有在花粉中特异表达的功能，相应启动子的序列为OsSTRL2基因从ATG到上游2000bp左右的核苷酸序列。更具体地，在水稻中，所述OsSTRL2基因启动子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水稻雄性育性调控基因OsSTRL2，其特征在于，该基因的DNA序列选自下列组的序列之一：(a)具有SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列；或，(b)与上述SEQ ID NO:1基因序列具有至少90％序列相似性，且具有相同功能的DNA序列；(c)在严格条件下能够与(a)所述序列的DNA杂交的DNA序列；(d)与上述任一所述序列互补的DNA序列。

【技术特征摘要】
1.一种水稻雄性育性调控基因OsSTRL2，其特征在于，该基因的DNA序列选自下列组的序列之一：(a)具有SEQIDNO:1所示的核苷酸序列；或，(b)与上述SEQIDNO:1基因序列具有至少90％序列相似性，且具有相同功能的DNA序列；(c)在严格条件下能够与(a)所述序列的DNA杂交的DNA序列；(d)与上述任一所述序列互补的DNA序列。2.一种水稻雄性育性调控基因OsSTRL2编码的蛋白，其特征在于，该蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO：2所示。3.含有权利要求1所述的基因的表达盒、表达载体或工程菌。4.一种水稻花粉特异表达OsSTRL2启动子，其特征在于，所述水稻花粉特异表达OsSTRL2启动子的DNA序列与SEQIDNO:6所示的DNA序列有80％或90％以上同源性；或者，所述水稻花粉特异表达OsSTRL2启动子为在SEQIDNO:6所示的DNA序列中添加、取代、插入或缺失一个或一个以上核苷酸生成的突变体或等位基因或衍生物；或者，所述水稻花粉特异表达OsSTRL2启动子具有与SEQIDNO:6所示的DNA序列杂交的产物。5.根据权利要求4所述的水稻花粉特异表达OsSTRL2启动子，其特征在于，所述水稻花粉特异表达OsSTRL2启动子由SEQIDNO:6所示的DNA序列构成。6.一种水稻雄性育性调控基因OsSTRL2在水稻雄性育性调控中的应用，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李双成，邹挺，李平，邓其明，王世全，王玲霞，朱军，梁越洋，刘怀年，郑爱萍，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：四川,51