水稻OsRHD1-3基因在调控水稻花粉育性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了水稻OsRHD1

【技术实现步骤摘要】
水稻OsRHD1
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3基因在调控水稻花粉育性中的应用


[0001]本专利技术涉及生物工程
，具体涉及水稻OsRHD1
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3基因在调控水稻花粉育性中的应用。

技术介绍

[0002]水稻是世界上重要的粮食作物，随着人口的不断增长，如何提高水稻产量，保障粮食安全，已经成重要的科学问题。影响水稻产量的因素有很多，如分蘖数、单穗粒数和粒重等内在遗传因素；以及包括光照、温度、水分和盐度等非生物胁迫和病害、虫害生物胁迫在内的环境因素；另外，人为的栽培管理、施肥模式以及病虫害防治方法等也对水稻产量起着重要的作用。
[0003]提高水稻产量的核心方法是选育优良的品种，优良品种的培育需要高效可靠的育种方法。当前，水稻育种方法包括常规育种和分子育种。常规育种中的杂交育种应用极为广泛，大大提高了我国水稻的产量。目前杂交育种方法有三系法和两系法。三系法包括不育系(核质互作雄性不育系和雄性核不育系)、保持系和恢复系；两系法包括不育系(温敏雄性核不育系和光敏雄性核不育系)和恢复系。不育系的培育对杂交水稻产业的发展具有关键的作用。培育米质好、抗逆性强以及配合力好的不育系也是当前急需解决的问题。
[0004]水稻花药的发育过程比较复杂，发育过程包括8个阶段，即小孢子母细胞形成期、小孢子母细胞减数分裂期、小孢子早期、小孢子中期、小孢子晚期、二胞花粉早期、二胞花粉晚期和成熟花粉期。其中任何阶段出现异常，均可导致花粉育性下降甚至败育。花粉发育过程涉及诸多基因，阐明这些基因在花粉发育中的具体功能，将对理论和实践产生重大价值。
[0005]最近，Wang等(D.Wang,J.Li,L.Sun,Y.Hu,J.Yu,C.Wang,F.Zhang,H.Hou,W.Liang and D.Zhang.2021.Two rice MYB transcription factors maintain male fertility in response to photoperiod by modulating sugar partitioning.New Phytol,231:1612
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1629.)研究发现，两个MYB转录因子CSA1和CSA2可通过调控糖的分配来影响花粉育性，且受光周期调节。Shim等(S.H.Shim,B.Mahong,S.K.Lee,M.Kongdin,C.Lee,Y.J.Kim,G.Qu,D.Zhang,J.R.K.Cairns,J.S.Jeon.2021.Riceβ
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glucosidase Os12BGlu38is required for synthesis of intine cell wall and pollen fertility.Journal of Experimental Botany.)研究发现，编码水稻β
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葡萄糖苷酶基因Os12BGlu38能够调控花粉育性。该基因功能的丧失引起花粉皱缩和空瘪，代谢分析发现该基因的突变导致花药角质单体和蜡质含量增加，组化染色和TEM分析发现突变体花粉的花粉内壁缺失。
[0006]在拟南芥中，Schiefelbein等(J.W.Schiefelbein and C.Somerville.1990.Genetic Control of Root Hair Development in Arabidopsis thaliana.Plant Cell,2(3):235
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243.)报道了AtRHD1(At1g64440)基因在根毛的发育过程中具有重要的调控作用，Atrhd1突变体表现为根毛起始异常。
[0007]通过蛋白序列比对分析发现，水稻中存在4个与AtRHD1功能相似的同源基因，编码UDP
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葡萄糖/半乳糖差向异构酶，但这些基因在水稻调控花粉发育中的功能未见报道。

技术实现思路

[0008]本申请研究结果表明OsRHD1
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3基因(Os09g0526700)在花粉发育中起着关键的作用，这有助于揭示水稻花粉不育的机理，助力水稻雄性核不育系的选育。在水稻中敲除该基因，能够导致花粉育性下降。
[0009]本专利技术所提供的应用，具体为水稻OsRHD1
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3基因在调控水稻花粉育性中的应用，所述水稻OsRHD1
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3基因的碱基序列如SEQ ID NO.1所示。
[0010]本专利技术还提供了水稻OsRHD1
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3基因在选育花粉育性降低的水稻品种中的应用，所述水稻OsRHD1
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3基因的碱基序列如SEQ ID NO.1所示。
[0011]本专利技术还提供了一种培育花粉育性降低的水稻的方法，将水稻中碱基序列如SEQ ID NO.1所示的OsRHD1
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3基因敲除。
[0012]一种培育花粉育性降低的水稻的方法，具体包括以下步骤：
[0013](1)构建基因敲除载体，所述基因敲除载体为带有用于对碱基序列如SEQ ID NO.1所示的OsRHD1
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3基因进行敲除的序列的植物表达载体；
[0014](2)将步骤(1)基因敲除载体导入水稻的细胞中将碱基序列如SEQ ID NO.1所示的OsRHD1
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3基因敲除，培养后获得花粉育性降低的水稻。
[0015]优选的，所述植物表达载体为pYLCRISPR/Cas9Pubi
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H。
[0016]转化受体植物时，可采用农杆菌介导转化的方法，所述的农杆菌具体可以为农杆菌EHA105，步骤(2)将基因敲除载体转入农杆菌后，侵染水稻的细胞。
[0017]所述受体植物为水稻。所述水稻的品种可以为粳稻日本晴(Nipponbare)，但不仅限于日本晴。
[0018]利用所述的基因敲除对水稻进行遗传转化，经测试发现，OsRHD1
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3基因功能的丧失能够导致花粉育性下降。
[0019]优选的，农杆菌侵染的细胞来源为水稻种子诱导的愈伤组织。除了水稻种子诱导的愈伤组织，也包括水稻植株上取得的组织样品诱导的愈伤组织，或者是其他在转基因后能够培育出植株的方式也可以。
[0020]优选的，基因敲除针对的靶点碱基序列如SEQ ID NO.2所示。基因敲除针对的靶点不局限于该碱基序列，能够使OsRHD1
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3基因被敲除后导致基因功能的丧失即可。
[0021]基于水稻与其他单子叶植物的密切关系，本专利技术中OsRHD1
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3基因功能的丧失能够导致花粉育性下降也可以应用到其他单子叶植物中引起花粉育性的下降。
[0022]本专利技术具备的有益效果：
[0023]本专利技术通过设计OsRHD1
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3基因的敲除靶点构建基因敲除载体，并在水稻中进行遗传转化，发现OsRHD1
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3基因功能的丧失能够导致花粉育性下降，有助于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水稻OsRHD1
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3基因在调控水稻花粉育性中的应用，所述水稻OsRHD1
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3基因的碱基序列如SEQ ID NO.1所示。2.水稻OsRHD1
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3基因在选育花粉育性降低的水稻品种中的应用，所述水稻OsRHD1
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3基因的碱基序列如SEQ ID NO.1所示。3.一种培育花粉育性降低的水稻的方法，其特征在于，将水稻中碱基序列如SEQ ID NO.1所示的OsRHD1
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3基因敲除。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)构建基因敲除载体，所述基因敲除载体为带有用于对碱基序列如SEQ ID NO.1所示的...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘银波，杨帅淇，戚佳璇，杨春艳，徐诺，陈娜娜，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：