一个分离的ＤＮＡ分子，包含可操作地与植物启动子序列连接的编码抗生物素蛋白的一个核苷酸序列。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
技术介绍
本专利技术涉及使用编码抗生物素蛋白的DNA分子控制植物育性的方法。特别是，本专利技术涉及生产表达抗生物素蛋白的转基因雄性不育植物的方法。此外，本专利技术涉及在雄性不育植物子代中恢复雄性育性的方法。花粉育性的控制在杂种作物生产中是重要的，参见例如J.M.Poehlman，BREEDING FIELD CROP，3rd ed.(Van Nostrand andReinhold，New York，NY，1987)，该书通过引用结合到本文中。例如在杂种玉米生产中，通常在花粉散发之前，物理除去雄性花序或雄穗，达到花粉育性的控制。人工去雄穗的工作量很大。虽然机械去雄穗比人工去雄穗的工作量小，但它的可靠性较小，需要随后检查作物，并且可能需要进行补救性人工去雄穗。两种去雄穗方法都引起母本产量的损失。然而，大多数重要的主要作物在同一个花内具有雄性和雌性两个功能器官；因此，去雄不是一个简单的操作。尽管在花粉散发前可以手工除去花粉形成器官，但该方式杂种生产的工作量极大，并且极其昂贵。也可以通过应用具有杀雄配子性质的叶喷雾剂控制花粉育性。Cross等人，Sex Plant Reprod.4235(1991)。例如将乙烯利撒到花药上，导致小麦花粉额外的有丝分裂，导致大麦绒毡层细胞退化，导致画眉属花粉畸形或花粉败育。Bennet等人，Nature 240566(1972)，Colhoun等人，Plant Cell Environ.621(1983)；Berthe等人，Crop Sci.1835(1978)。然而，化学方法的工作量大，并且存在将化学药品毒性导入环境的潜在问题。此外，使用杀配子剂的杂种种子的工业生产受费用和化学药品可用性的限制，也受施药可靠性和作用时间的限制。杀配子剂的一个严重的限制是它们具有毒害植物的作用，其严重性取决于基因型。其它限制包括这些化学药品可能对花期较长的作物无效，因为产生的新花可能不受影响。因此，需要重复使用化学药品。目前大田作物的许多工业杂种种子生产系统依赖于传粉控制的遗传方法。用作母本的植物或者不能散粉、产生生化上不能进行自花受精的花粉，或者不能制造花粉。不能自花受精的植物称为“自交不亲和”。与使用自交不亲和性系统有关的困难包括自交不亲和母系的可用性及其繁殖，以及自交不亲和性的稳定性。在某些情况下，可用化学方法克服自交不亲和性，或在阻断花粉的生化机制被激活前对未成熟芽进行人工授粉。可失效的自交不亲和性系统通常非常易受恶劣气候条件的伤害，后者破坏或减小生化阻断自花传粉的效力。工业种子生产较广泛感兴趣的是造成雄性不育的基于遗传花粉控制的系统。这些系统有两个一般类型(1)核雄性不育性，这是因为一个或多个核基因发生突变，不能形成花粉，或(2)细胞质遗传的雄性不育性，通常称为“细胞质雄性不育性”(CMS)，其中因为细胞质细胞器(通常为线粒体)的改变，花粉形成被阻断或花粉败育。核不育性可以或者是显性，或者是隐性。如果可以进行母系的营养繁殖或无性繁殖，那么显性不育性只能用于杂种种子的形成。如果不育性植物或可育性植物易于区别，那么可以使用隐性不育性。然而，显性不育性系统和隐性不育性系统的工业实用性分别受无性繁殖的费用和自花能稔植物母系选株的限制。尽管有涉及使用CMS的杂交方案，但是其工业价值有限制。一个CMS系统的实例是位于细胞质的线粒体中的一个特异性突变，在适当的核背景下导致不能形成成熟花粉。在某些情况下，核背景可以补偿细胞质突变，形成正常花粉。特异性核“恢复基因”使得具有CMS线粒体的植物形成花粉。一般来说，使用CMS进行工业种子生产涉及使用三个育种系一个雄性不育系(母本)；一个保持系，与雄性不育系同源，但含有完整功能的线粒体；和一个父本系。父本系可以携带或可以不携带细胞质特异性恢复基因。对于诸如蔬菜之类杂种的种子回收不重要的作物而言，可以使用CMS系统，而不用恢复。对于杂种的果实或种子为工业产品的作物而言，必须用父本的特异性恢复基因恢复杂种种子的育性，或必须对雄性不育杂种授粉。可以通过用小比例的雄性可育植物进行授粉而完成。在大多数物种中，由于所有的细胞质细胞器都只由卵细胞遗传，因此CMS特征是母体遗传的。CMS系统具有一些限制，可以妨碍它们作为生产雄性不育植物的唯一方法。例如，玉米的一种特殊CMS类型(T细胞质)赋予对特定真菌感染产生的毒素的敏感性。虽然许多作物仍使用CMS系统，但它在某些环境条件下可能发生故障。因此，显然非常需要除人工、机械、化学和常规遗传方法外的控制花粉生产的方法。专利技术概述因此，本专利技术的一个目的是提供产生雄性不育植物的方法，即通过异源表达抗生物素蛋白使植物不育。本专利技术的另一目的是提供一个嵌合基因，该基因包含编码抗生物素蛋白的DNA序列，操作性地与植物启动子序列连接。本专利技术的另一目的是提出逆转因表达抗生物素蛋白引起的雄性不育性的方法。按照本专利技术的一个实施方案，通过提供包含操作性地与植物启动子连接的编码抗生物素蛋白核苷酸序列的分离DNA分子，达到这些目的和其它目的。在一个推荐实施方案中，该分离的DNA序列包含于一个表达载体中。在另一推荐实施方案中，该植物启动子序列为组成型启动子，在另一推荐实施方案中，组成型启动子为遍在蛋白质启动子。按照本专利技术的另一实施方案，提供一转基因植物，其中该植物包含异源核苷酸序列，后者包含抗生物素蛋白基因，并且该异源核苷酸序列提高植物组织中抗生物素蛋白的浓度，引起雄性不育性。在一个推荐实施方案中，转基因植物为玉米植株、大豆植株或向日葵植株。在另一推荐实施方案中，该异源DNA分子还包含一个组成型启动子序列，后者在一个推荐实施方案中为遍在蛋白质启动子序列。按照本专利技术的再一个方面，提供产生转基因雄性不育植物的方法，包括将包含一个启动子和一个抗生物素蛋白基因的表达载体导入植物细胞中，其中启动子控制抗生物素蛋白基因的表达，而抗生物素蛋白基因的表达引起雄性不育性。在一个推荐实施方案中，由该植物细胞再生转基因植物。在另一推荐实施方案中，该启动子包括遍在蛋白质启动子或可诱导启动子。按照本专利技术的再一个方面，提供使用抗生物素蛋白基因产生雄性不育杂种植物的方法，包括产生包含上述DNA分子的第一亲本雄性不育植株，其中抗生物素蛋白的表达引起雄性不育性；产生表达第二外源基因的第二转基因亲本植株；以及第一亲本与第二亲本异花受精，产生表达第二外源基因的杂种植株，其中第二外源基因的产物减少杂种植株中抗生物素蛋白的表达，由此产生雄性可育杂种植物。在本专利技术该方面的一个推荐实施方案中，第二外源基因选自反义基因、核酶基因和外导序列(extemal guide sequence)基因。在另一推荐实施方案中，反义基因包含抗生物素蛋白mRNA序列，在再一推荐实施方案中该mRNA序列在可诱导启动子的控制下。在另一推荐实施方案中，核酶基因包含抗生物素蛋白mRNA序列。在再一推荐实施方案中，外导序列基因包含抗生物素蛋白mRNA序列。在再一推荐实施方案中，第一亲本植株的DNA分子还包含操作性地与所述启动子连接的LexA操纵子，其中第二外源基因为LexA阻遏物基因。在另一推荐实施方案中，启动子序列为包含一个花药框的花药特异性启动子序列，花药框选自SEQ ID NO1的核苷酸序列、SEQ ID NO2的核苷酸序列、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·霍华德，M·C·阿尔伯森，
申请(专利权)人：先锋高级育种国际公司，
类型：发明
国别省市：
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