蛋白质phd11、其编码基因以及它们在选育玉米雄性不育系中的应用制造技术

本发明专利技术公开了蛋白质phd11、其编码基因以及它们在选育玉米雄性不育系中的应用。蛋白质PHD11自N末端起第396位的氨基酸残基种类含有精氨酸的待测玉米的雄性育性为或疑似为可育。蛋白质PHD11自N末端起第396位的氨基酸残基种类仅为谷氨酰胺的待测玉米的雄性育性为或疑似为不育。蛋白质PHD11自N末端起第396位的氨基酸残基种类可以作为检测对象，预测待测玉米雄性育性。本发明专利技术具有重大的应用价值。本发明专利技术具有重大的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
蛋白质phd11、其编码基因以及它们在选育玉米雄性不育系中的应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及蛋白质phd11、其编码基因以及它们在选育玉米雄 性不育系中的应用。

技术介绍

[0002]玉米是全世界种植面积以及产量居于榜首的农作物，是主要粮食作物之一。玉米不仅是 畜牧业、养殖业等的重要饲料来源，也是食品、轻工业、化工业等不可或缺的原料之一。因 此，提高玉米产量对粮食安全和经济发展具有重要意义。
[0003]目前，玉米种是通过杂交制种，传统的母本去雄的方式是人工去雄、机械去雄或者化学 杀雄，对母本的伤害大且成本高。应用雄性不育系制种，则避免了这些缺陷，并且制种纯度 高有利于集约化经营。玉米是最早利用雄性不育系进行杂交制种的作物，通过选育优良的不 育系改善玉米制种效果为玉米高产稳产提供坚实的基础条件。自1950年第一个玉米雄性不育 系杂交种问世以来，玉米雄性不育相关研究取得很大的进展，但由于技术等原因，玉米雄性 不育系制种在我国的推广利用远远不足。
[0004]玉米是典型的雌雄同株异花植物，雄花在顶部，雌花位于植株中部。玉米雄性不育是指 玉米雄花无法产生可育花粉，造成雄性不育可能是由于减数分裂出现异常、或者花药壁、绒 毡层等组织发育缺陷。植物雄性不育可分为细胞核雄性不育(GMS)和细胞质雄性不育(CMS) 以及核质互作雄性不育。CMS是母系遗传，不符合孟德尔遗传规律。CMS系统已成功用于玉米 杂交种子生产，但存在一些严重问题，如易感病、某些环境下雄配子育性的遗传不稳定、恢 复系的种质资源狭窄等，限制了玉米制种的广泛应用。GMS是由核基因控制的，分为显性核 不育基因和隐性核不育基因，迄今鉴定的大多数突变表型受隐性基因控制。传统的利用GMS 制种是两系法策略，将不育株和杂合可育株杂交，得到一半不育系，一半保持系。这种办法 显然需要田间鉴定，繁殖杂交种时需拔除可育株，繁殖保持系时需拔除不育株。为了区分可 育种和不育种，早期人们利用与不育基因连锁的胚乳颜色基因、黄绿苗基因进行早期鉴定， 但还是存在连锁不紧密导致的鉴定不准确且耗时耗力的问题，从而增加制种成本。2006年美 国先锋公司开发了SPT技术，实现了转基因系生产非转基因系。SPT表达盒包含育性恢复基 因、花粉致死基因和颜色筛选基因，将SPT表达盒转化到不育系中，通过分子鉴定和性状选 择得到阳性植株，阳性植株雄配子50％含有SPT表达盒致死，雌配子50％携带SPT，50％不携 带，自交后代50％为不育系不携带转基因原件，50％不育保持系携带SPT表达盒、可育且有颜 色可通过种子筛选。将保持系给不育系授粉得到大量不育系，可供制出杂交种。SPT技术成 果克服了细胞核雄性不育系和保持系分离的难题，借助胚乳颜色便于分选，不育系和杂交种 排除了转基因成分。SPT核心技术之一是表型稳定的核不育基因，因此探索新的优良的GMS 的是利用雄性不育玉米制种的重要环节。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是获得玉米细胞核雄性不育相关的蛋白质。
[0006]本专利技术首先保护蛋白质phd11。蛋白质phd11可为如下a1)或a2)或a3)或a4)：
[0007]a1)氨基酸序列是SEQ ID NO:1所示的蛋白质；
[0008]a2)在SEQ ID NO:1所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；
[0009]a3)将a1)或a2)所示的蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加 得到的与玉米雄性育性相关的蛋白质；
[0010]a4)与SEQ ID NO:1限定的氨基酸序列具有80％或80％以上同源性，来源于玉米且与雄性 育性相关的蛋白质。
[0011]其中，SEQ ID NO:1由689个氨基酸残基组成。
[0012]为了使a1)中的蛋白质便于纯化，可在SEQ ID NO:1所示的蛋白质的氨基末端或 羧基末端连接上如表1所示的标签。
[0013]表1.标签的序列
[0014]标签残基序列Poly
‑
Arg5
‑
6(通常为5个)RRRRRFLAG8DYKDDDDKStrep
‑
tag II8WSHPQFEKc
‑
myc10EQKLISEEDL
[0015]上述a3)中的蛋白质，所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过 10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。
[0016]上述a3)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。
[0017]上述a3)中的蛋白质的编码基因可通过将SEQ ID NO: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，和/或在其5
′
端和/或3
′ꢀ
端连上表1所示的标签的编码序列得到。
[0018]本专利技术还保护编码上述任一所述蛋白质phd11的核酸分子。
[0019]所述编码上述任一所述蛋白质phd11的核酸分子可为b1)或b2)或b3)或b4)或b5) 所示的DNA分子：
[0020]b1)编码区是SEQ ID NO:3所示的DNA分子；
[0021]b2)核苷酸序列是SEQ ID NO:3所示的DNA分子；
[0022]b3)核苷酸序列是SEQ ID NO:2所示的DNA分子；
[0023]b4)与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同源性，来源于玉米且 编码所述蛋白质phd11的DNA分子；
[0024]b5)在严格条件下与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列杂交，来源于玉米且编码所 述蛋白质phd11的DNA分子。
[0025]其中，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或hnRNA等。
[0026]其中，SEQ ID NO:2由3279个核苷酸组成(基因全长)，SEQ ID NO:3由2070个核苷酸 组成(编码区)。SEQ ID NO:3所示的核苷酸编码SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列。
[0027]本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化和点突变的方
法，对 本专利技术的编码所述蛋白质phd11的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本发 明分离得到的所述蛋白质phd11的核苷酸序列75％或者更高同一性的核苷酸，只要编码所述 蛋白质phd11，均是衍生于本专利技术的核苷酸序列并且等同于本专利技术的序列。
[0028]这里使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。“同一性”包括与本专利技术的 编码SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列组成的所述蛋白质phd11的核苷酸序列具有75％或更高， 或80％或更高，或85％或更高，或90％或更高，或95％或更高同一性的核苷酸序列。同一性可 以用肉眼或计算机软件进行评价。使用计算机软件，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.蛋白质phd11，为如下a1)或a2)或a3)或a4)：a1)氨基酸序列是SEQ ID NO:1所示的蛋白质；a2)在SEQ ID NO:1所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；a3)将a1)或a2)所示的蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与玉米雄性育性相关的蛋白质；a4)与SEQ ID NO:1限定的氨基酸序列具有80％或80％以上同源性，来源于玉米且与雄性育性相关的蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白质phd11的核酸分子。3.如权利要求2所述的核酸分子，其特征在于：所述核酸分子为b1)或b2)或b3)或b4)或b5)所示的DNA分子：b1)编码区是SEQ ID NO:3所示的DNA分子；b2)核苷酸序列是SEQ ID NO:3所示的DNA分子；b3)核苷酸序列是SEQ ID NO:2所示的DNA分子；b4)与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同源性，来源于玉米且编码权利要求1所述蛋白质phd11的DNA分子；b5)在严格条件下与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列杂交，来源于玉米且编码权利要求1所述蛋白质phd11的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述核酸分子的表达盒、重组载体或重组微生物。5.Z1)或Z2)：Z1)权利要求1所述蛋白质phd11、或、权利要求2或3所述核酸分子、或、含有权利要求2或3所述核酸分子的表达盒、重组载体或重组微生物，在调控玉米雄性育性中的应用；Z2)权利要求1所述蛋白质phd11、或、权利要求2或3所述核酸分子、或、含有权利要求2或3所述核酸分子的表达盒、重组载体或重组微生物，在选育玉米雄性不育系和/或玉米雄性不育保持系中的应用。6.A1)或A2)：A1)一种玉米雄性不育系的选育方法，为抑制雄性可育玉米表达蛋白质phd11，获得转基因玉米；所述转基因玉米即为玉米雄性不育系；A2)一种玉米雄性不育保持系的选育方法，为使雄性不育玉米表达蛋白质phd11，获得转基因玉米；所述转基因玉米即为玉米雄性不育保持系；所述雄性不育玉米的不育性状是由于表达蛋白质phd11的能力丧失或降低引起的；所述蛋白质phd11，为如下a1)或a2)或a3)或a4)：a1)氨基酸序列是SEQ ID NO:1所示的蛋白质；a2)在SEQ ID NO:1所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；a3)将a1)或a2)所示的蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与玉米雄性育性相关的蛋白质；a4)与SEQ ID NO:1限定的氨基酸序列具有80％或80％以上同源性，来源于玉米且与雄性育性相关的蛋白质。7.一种预测待测玉米雄性育性的方法，为S1)或S2)或S3)：S1)检测待测玉米的权利要求1所述蛋白质phd11自N末端起第396位的氨基酸残基种
类；“蛋白质phd11自N末端起第396位的氨基酸残基种类含有精氨酸”的待测玉米的雄性育性为或疑似为可育；“蛋白质phd11自N末端起第396位的氨基酸残基种类仅为谷氨酰胺”的待测玉米的雄性育性为或疑似为不育；S2)检测待测玉米总RNA的特定转录本中...

【专利技术属性】
技术研发人员：金危危，冷国辉，潘玲玲，黄伟，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：