[发明专利]一种Viviparous1基因及其启动子表达载体的构建方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于转基因技术培育小麦品种技术领域，更具体涉及一种Viviparous 1(Vp1，以下简称Vp1)基因及其启动子的表达载体构建方法，同时还涉及一种Viviparous 1基因及其启动子在小麦穗发芽抗性育种中的应用，包括转Vp1基因获得抗穗发芽小麦新材料，Vp1基因启动子在小麦种子中特异表达的应用，Vp1基因抗穗发芽的功能验证，及以转基因抗穗发芽为亲本的小麦品种培育。 

背景技术

小麦穗发芽(preharvest sprouting，PHS)是指在收割前籽粒就在麦穗上萌发的现象。穗发芽消耗了贮藏营养，籽粒重量减轻，导致减产。更严重的是穗发芽造成小麦品质下降，穗发芽种子生产的面粉，由于淀粉降解，制作的面条容易断裂，面包体积小，失去商用价值。同时，穗发芽引起种子活力下降，导致幼苗生长不良，影响来年的产量，因此穗发芽的小麦也失去了留种的价值(Groos C.，Gay G.，Perretant M.R.et al.Study of the relationship between pre-harvest sprouting and grain color by quantitative trait loci analysis in a white×red grainbread-wheat cross.TheorAppl Genet，2002，104：39-47)。这些都会给小麦生产者带来严重损失。 

穗发芽是一个世界性的灾害，在美国、加拿大、澳大利亚、新西兰、南非、日本、法国等主要小麦生产国都曾发生。在我国，83％的小麦生产区都有不同程度的发生。在小麦收获前，遇到冷湿天气，一些敏感的品种就易发生穗发芽。长江流域在小麦收获前常遇阴雨天气，穗发芽现象时常发生，是我国穗发芽危害最严重的地区之一(Xiao S.H.，Zhang X.Y.&Yan C.S.et al.Germplasm improvement for preharvest sprouting resistance in Chinese white-grained wheat：An overview of the current strategy.Euphytica，2002，126：35-38)。受全球气候变化影响，我国北方近年也多次遭受穗发芽的危害，仅1992年陕西关中地区小麦穗发芽减产4亿公斤，直接经济损失达2.6亿元。在我国现有栽培品种中，具有较高穗发芽抗性的不到5％(黄涛，李和平，张兆顺等.小麦穗发芽抗性与选择效应研究.华中农业大学学报，2007，26(1)：11-14)。可见穗发芽严重威胁着我国的小麦生产安全，寻找抗穗发芽的种质资源，培育抗性小麦品种，是解决这一问题的根本途径。 

穗发芽抗性与种子休眠相关，受多基因调控，并受潮湿和低温环境的诱导。在分子水平上，标记了与种子休眠和穗发芽抗性相关的QTL位点达数十个。几乎每条同源染色体上都有与穗发芽抗性相关的QTL位点。通过对小麦基因组间的比较，以及不同谷物的遗传图谱的比较，发现种子休眠和穗发芽抗性QTL位点所处的染色体区段具有很高的同源性，其中Vp1(Viviparous 1)基因与穗发芽有密切关系(Li，C.，Ni，P.，Francki，M.，Hunter，A.，Zhang，Y.，Schibeci，D.，Li，H.，Tarr，A.，Wang，J.，Cakir，M.，Yu，J.，Bellgard，M.，Lance，R.，Appels，R.，2004.Genes controlling seed dormancy and pre-harvest sprouting in a rice-wheat-barley comparison.Funct Integr Genomics 4，84-93；Gale，M.D.，Flintham，J.E.，Devos，K.M.，2002.Cereal  comparative genetics and preharvest sprouting.Euphytica 126，21-25)。