本发明专利技术公开了一种水稻雌性不育基因及其在杂交水稻制种中的应用。水稻Os03g0215200基因第二个外显子的第8位核苷酸残基由T突变为C，获得叶片下垂、雌性完全不育表型的水稻突变体，命名为sfs1，其雌性不育是由于外珠被异常增生细胞堵塞珠孔而不能完成受精引起。利用该水稻突变体为父本，与现有恢复系杂交，通过轮回杂交、高代纯合，筛选出雌性完全不育的新型恢复系。基于该恢复系与雄性不育系母本混播制种，不仅可以提高制、繁种产量、降低种子生产成本和确保所产杂交种子的纯度，而且可完全实现杂交水稻种子的机械化生产和轻型栽培。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水稻杂交制种，特别涉及一种导致水稻麦状叶与雌性完全不育表型的蛋白质及其基因，本专利技术还涉及利用该基因构建的恢复系及对恢复系后代进行检测筛选的方法，以及该恢复系在杂交水稻机械混播制种中的应用。
技术介绍
有性生殖是植物传种接代的主要方式，也是培育作物新品种的重要途径，由此而产生的种子和果实是人类赖以生存的主要粮食来源。作物杂交具有旺盛的杂种优势和巨大的增产潜力，杂种优势的利用是发展粮食生产的必然趋势。过去几十年来，以有性生殖为基础的杂交育种为农作物产量提高做出了巨大贡献。水稻作为我国第一大粮食作物，约占粮食总产量的40%。稻米是我国人民赖以生存的主食，水稻生产不仅担负确保我国粮食安全 的重任，并肩负实现种粮增效、稻农增收和全面推进新农村建设的重大使命，也是新阶段我国农业和农村经济发展的中心任务之一。人口增加和耕地减少是我国的基本国情，预计到2030年，我国人口将达到16亿，我国农作物的单产需在现有的基础上提高50%以上才能满足粮食的安全供给。然而，自花授粉作物杂种优势的利用难度极大，只能通过“三系”或“两系”的配套进行种子生产。袁隆平院士专利技术的“三系”杂交稻是指雄性不育系、保持系和恢复系三系配套育种(袁隆平.杂交水稻超高产育种.杂交水稻，1997，12 ￠) :126.)。雄性不育系即一种雄性退化(主要是花粉退化)但雌蕊正常的母水稻，由于花粉无生活力，不能自花授粉结实；再用保持系使这种不育系能不断繁殖，不至于绝种；再育成恢复系，使不育系育性得到恢复，自交结实并产生杂种优势。后来提出的“两系”杂交稻即没有保持系，其育性转换与日照长短和温度高低有密切关系，分为光敏和温敏两种类型。袁隆平院士对此有一个形象的比喻三系法像包办婚姻，两系法是自由恋爱。目前两系杂交稻占杂交稻种植的20%左右，三系杂交稻占70% 80%。一般情况下，为了增强杂种优势，每个杂交组合的父母本性状差异都很大。进行杂交种子生产(由不育系与恢复系杂交，俗称制种)时需按各个组合父母本的生育特性，植株高矮及抽穗季节的风向，确定合理的父母本株行比例。制、繁种时父母本必须按行或分条块种植，加上自花授粉作物花粉量少、传粉距离短、开花时间集中，导致了异交结实率低、种子成本高，一定程度上限制了自花授粉作物杂种优势利用的发展速度。其次，无论是繁种(不育系种子繁殖，由不育系与保持系杂交，俗称繁种)，还是制种，父本自交产生的种子均不能混入母本所产的异交种子中，否则就会造成重大的种子纯度问题。因此，到目前为止，杂交稻种子的生产很难完全适应机械化作业，杂交种子的成本居高不下(朱启升，王安东，杨前进，等.水稻除草剂敏感基因的研究与利用.安徽农业科学，2000，28 (2) :141-142;朱启升.杂交水稻混播制种技术研究进展.作物研究，2004，4 :204-207 ;朱启升，王安东，杨前进，等.水稻除草剂敏感基因导入恢复系的研究.安徽农业科学，2000，15 (3) :5-6.)。如何解决“三系” “两系”杂交稻种子纯度问题一直是一个世界难题，既是科研人员攻关的难点，也是种子企业关心的焦点、农民担心的疑点。袁隆平院士领导的研究小组运用白化标记育种的新技术尝试解决这个难题，他们将白化标记基因导入水稻不育系与保持系，可在苗期识别白化的不育系与保持系杂株，简化杂交水稻种子纯度鉴定工作，使杂交水稻种子纯度风险下降为零。但该方法并不能够在制种源头上保证种子的纯度，只有在杂交种子卖给农民，播种后才能够发现并去除杂苗，还是增加了人力成本，也降低了种子的可靠性和信誉，目前该方法并没有在实际生产中大规模应用。水稻“三系” “两系”杂交稻种子制种技术性强，人工成本高，劳动效益降低，制种面积逐年萎缩。水稻制种不仅对生产条件要求较高，而且对整地播种、水肥管理、化学调控、赶花授粉、育秧收晒等技术要求较高。由于农村劳动力大量转移，适于水稻制种的青壮劳动力逐步减少，一般的老人、妇女、儿童难以较好地承担，一旦生产条件不适合、技术措施不到位或遭遇不利天气，就会影响制种产量和种子质量，给制种农户和种子企业造成很大损失。另一方面，制种基地难上规模，难以连片，难以管理，而且伴随着基地整体素质偏低、生产成本被动提升、制种比较效益低等负面因素，导致水稻制种成本增高，劳动收益率降低。近几年全国范围内杂交稻制种面积减少30多万亩。农业部预测，杂交稻种子市场供应将由充足有余向供应偏紧状况转变，并且各地制种规模将出现逐年下降趋势。 水稻“三系” “两系”杂交稻种子制种难以实现机械化。我国现行杂交水稻制种技术，自播种至收获完全依靠人工操作，父母本分期播种，先栽父本，后栽母本，工序繁杂，整个制种过程需要足够的劳动力做保证，只适宜在劳动密集型的农村推广应用，大型农场因缺少足够的劳动力而不能制种。安徽省农科院绿色食品所报道过“混播制种”杂交水稻育种方法(张德文，杨前进，王士梅，汪婉琳，朱启升.混制I号机械化混播制种生产技术.农业生物技术，2008，24 (10) 66-69 ;张德文，陈多璞，杨前进，等.不同时期喷施苯达松对“混制I号”制种产量的影响 安徽农业科学，2007，35 (11) :3212-3213. 3215.)。经过安徽省农业专家测评，由于混播使得花粉利用率高，该技术培育出的杂交一代，亩产达到了 400多公斤，比中国现行的制种技术增产40%以上。而安徽省农科院绿色食品工程研究所改变了此种传统的杂交水稻种子生产方法，在我国首次提出选育能进行混播制种且可以进行机械收割的强优势杂交水稻组合，创立了崭新的杂交水稻种子生产技术。通过生物技术首次专利技术了携带苯达松敏感基因的水稻父本(恢复系)。在生产种子时,改变过去父母本分开播种栽插的繁琐方法，采用父母本一次混合播种，或抛秧、或机插、或直播，简化栽插工序，在完成授粉后通过改变环境条件(喷施苯达松)使父本死亡，而未携带该基因的母本则可正常生长，最后进行机械化收割。然而该方法中苯达松喷施时间和剂量很容易受到外界环境的影响，很容易发生恢复系“杀不彻底”，引起种子纯度问题，而且苯达松本身对环境有一定的污染，同时也增加制种成本。由于以上原因，目前还没有企业或农场大规模应用该方法。Maruyama提出了选育具有恢复力的雌性不育系来解决上述问题(Maruyama, K.,RKato and H. Araki. Mechanized production of Fl seeds in rice by mixed planting.JARQ 1991. 24 :243-252.)，在文中Maruyama提出杂交制种时，将母本和父本混播提高授粉率，然后通过种子颜色、大小或者其他特征来分离Fl杂交种子和父本可育后代。同时也设想用雌雄全不育的父本来混播制种的思路。但限于当时的技术水平和实验材料，这个想法没有实现。农业是整个国家的基础，种子是农业的基础，种子供种安全是国家农业安全的重中之重。粳稻“三系” “两系”杂交稻种子制种技术急需突破。我们国家杂交水稻面积占水稻总面积的57%，主要在南方。北方种的是粳稻，南方种的是籼稻，籼稻是大头，4亿多亩里面有3亿多亩种的是籼稻，占四分之三。现在杂交水稻里面，主要是杂交籼稻。现在在北方，杂交水稻还很少。如果杂交粳稻突破了，很可能杂交本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种导致水稻麦状叶与雌性完全不育表型的蛋白质，其特征在于，它是序列表中SEQ？ID？NO：1所示氨基酸序列的蛋白质。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：瞿礼嘉，李金军，李林川，刘敬婧，高荣村，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
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