本发明专利技术属于植物基因工程技术领域，具体涉及水稻基因工程技术领域。本发明专利技术通过图位克隆的方法分离得到一个编码长链RNA的光敏感核不育基因pms3，该基因能调控水稻花粉的育性。pms3基因的核苷酸序列如SEQ?ID?NO：2所示。其等位基因的核苷酸序列如SEQ?ID?NO：3所示，在该序列的790bp处存在一个由C到G的等位基因突变。本发明专利技术还得到一种选育水稻光敏感核不育基因的分子标记，其核苷酸序列如序列表SEQ?ID?NO：1所示，在该序列的1711bp处存在一个碱基突变。本发明专利技术获得的控制水稻花粉育性的基因pms3，其等位基因以及选育水稻光敏感核不育系的分子标记可广泛应用到水稻的育种与遗传改良，尤其是在新的水稻不育系的产生，光敏感水稻不育系的选育中的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及植物基因工程
具体涉及一种水稻光敏感核不育基因pms3的分离克隆、功能验证及在水稻改良中的应用。
技术介绍
水稻是世界人口的主要粮食来源之一。随着世界人口的膨胀，土地面积的减少，水稻单产及总产量的提高一度成为育种工作者追求的目标。基于不育系、保持系和恢复系的“三系”法杂交水稻的成功培育与利用堪称水稻育种史上“一次伟大的革命”，但是，随着人口的继续增长以及人们生活水平的日益提高，对粮食生产提出了更高的要求，三系杂交稻不育胞质单一的弊端也逐渐显露出来，成为了阻碍三系杂交稻进一步推广和利用的重要因素。光温敏核不育水稻是石明松1973年从粳稻品种农垦58群体中首次发现的自然 突变体，命名为农垦58S(石明松.对光照长度敏感的隐性雄性不育水稻的发现及初步研究.中国农业科学，1985，2 :44-48)，它在长日照下雄性不育，短日照下雄性可育。利用这个重要特性，该水稻品种在长日高温条件下可作为不育系用于杂交制种，而在短日低温条件下又能自交繁殖下一年的不育系种子，因此，在杂交水稻种子生产过程中可以免去作为产生不育系种子的保持系，使常规使用的“三系”减少为“两系”。另外，农垦58S与其他的水稻品种杂交F1代均为正常可育，配组自由度增大，其育性恢复不受胞质基因限制，因而比CMS的恢复源更广泛。通过分离克隆光、温敏雄性不育基因，研究其作用的机理，阐明其作用的本质，并以此为指导，转化到理想的遗传背景中，将有助于快速创造优良的目标品系以应用于生产，从而提高水稻产量。
技术实现思路
本专利技术的目的是从水稻中分离克隆光敏感核不育基因pms3，对该基因进行功能验证及在水稻育种中的应用。该基因是一个不编码蛋白的长链RNA(见实施例5)。利用该基因的信息将极大的提高了优良不育系选育的速度，加快两系法育种进程，进一步提高水稻的生物学产量。本专利技术涉及分离和应用一个包含pms3基因的DNA片段，并对该片段的作用机理进行阐述。这一段DNA具有如SEQ ID NO : I所示的核苷酸序列。本专利技术涉及分离和应用编码长链RNA的光敏感核不育基因pms3，这个基因具有如SEQ ID NO :2所示的核苷酸序列，包括与SEQ ID NO :2所示的核苷酸序列有90%以上同源性的基因序列，也包括因插入、替代或缺失一个或多个碱基而产生的突变体等位基因或衍生物。这个基因的等位基因具有如SEQID NO :3所示的核苷酸序列。本专利技术克隆的水稻光敏感核不育基因pms3突变植株，其花粉的育性受到光照长度的影响在长日照条件下，花粉完全败育；而短日照条件下，花粉则表现部分或全部可育。将突变植株中的包含pms3基因的DNA片段通过遗传转化的方法导入到正常水稻品种中，可以使正常水稻的花粉败育(见实施例I)，可用于新的不育系的培育。本专利技术涉及根据pms3的DNA片段序列信息发展的用于培育水稻光敏感核不育系的分子标记，通过对水稻正常植株与光敏感突变植株的pms3基因区段的DNA序列比较分析发现，光敏感突变植株的pms3基因中有一个特有的单碱基的替换突变，根据这个单碱基的突变，我们发展了可以用于辅助育种的分子标记(见实施例2)。本专利技术中，pms3基因表达量的上升可以使光敏感雄性不育植株的花粉恢复正常，将该基因构建到植物表达载体中时，可在其转录起始核苷酸前加上任何一种强启动子或诱导型启动子，使pms3基因在不育植株中过量表达或者诱导表达，可以人工改变水稻的花粉育性，用于水稻育种(见实施例4)。附图说明序列表SEQ ID NO 1显示的是本专利技术分离克隆的包含有pms3基因的DNA片段序列(全长6440bp ;在第171 Ibp处碱基G突变为C)。序列表SEQ ID NO 2显示的是本专利技术分离克隆的pms3基因的核苷酸序列(全长1236bp,不含intron,不编码蛋白，该DNA序转录成RNA后就能发挥功能)。序列表SEQ ID NO 3显不的是本专利技术分尚克隆的pms3基因等位基因的核昔酸序列(全长1236bp,不含intron,不编码蛋白，该DNA序转录成RNA后就能发挥功能,相对于SEQ ID NO 2所示的序列的第790位的“C”，该序列在第790bp处存在一个等位基因突变， 即由C突变为G)。图I :互补载体pCAMBIA1301示意图。图2. pms3基因功能互补实验。图中A S6K互补转化成熟时期阴性植株(左)与阳性植株(右)株型比较；B :成熟时期阴性植株(左)与阳性植株(右)小穗育性比较；C 开花时期阴性植株(左)与阳性植株(右)的小花形态比较；D :开花时期阴性植株(左)与阳性植株(右)的花药形态观察；E :阴性植株花粉碘染，bar = 50 μ m ；F :阳性植株花粉碘染，bar = 50 μ m ；G :1\代阴性植株(_)与阳性植株(+)花粉育性与小穗育性统计(3个家系)，数值代表平均值+/_标准误。图3 :基于农垦58S突变序列发展的分子标记。图中A :本专利技术中CAPS标记形成的原理；B =CAPS标记农垦58，农垦58S及DH80中的基因型表现；C :利用该CAPS标记对6种常规水稻品种及42种野生稻品种的基因型鉴定，C中所涉及的水稻资源如下所述(具体来源见《遗传资源来源披露登记表》，该遗传资源不是作为本专利技术的遗传用途，仅仅是作为测试材料的对照)I-珍汕97 ；2-明恢63 ;3_日本晴；4_中花11 ;5_牡丹江8 ;6-农垦58S ;7-农垦 58 ;8-DH80 ;9-mPA64s ; 10-IRGC 1012 ;11_IRGC 1034 ;12_IRGC 14619 ;13_IRGC 17376 ；14-IRGC 26977 ;15-IRGC 27635 ; 16-IRGC 30346 ; 17-IRGC 53453 ; 18-IRGC 53454 ；19-IRGC 66515 ；20-IRGC 66528 ;21_IRGC 66560 ;22_IRGC 66627 ;23_IRGC 66809 ；24-IRGC 66813 ;25-IRGC 66831 ;26_IRGC 77144 ;27_IRGC 73118 ;28_IRGC 74730 ；28-IRGC 76290 ；30-IRGC 76404 ;31_IRGC 77143 ;32_IRGC 77144 ;33_IRGC 77529 ；34-IRGC 77636 ;35_IRGC 77645 ;36_IRGC 77665 ;37_IRGC 78269 ;38_IRGC 80180 ；39-IRGC 81586 ;40-IRGC 82097 ；41-IRGC 84154 ；42-IRGC 104921 ；43-IRGC 113509 ；44-IRGC 80622 ;45_IRGC 81831 ;46_IRGC 81845 ;47_IRGC 81883 ;48_IRGC 81915 ；49-IRGC 81928 ;50_IRGC 82037 ;51_IRGC 83795。上述以IRGC编号开头的为国际水稻研究所统一编号的野生稻品种。图4 :超量表达载体pCAMBIA1301A构建示意图。图5 :pms3基因超量表达转基因植株的表型。图中A :pms3基因超量表达转基本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分离的编码长链RNA的光敏感核不育基因pms3在控制水稻花粉育性中的应用，其特征在于，该基因的核苷酸序列如SEQ?ID?NO：2所示。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张启发，丁寄花，陆青，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：
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