[发明专利]小麦雄性不育基因WMS及其花药特异性启动子的应用

说明书

本发明涉及一种小麦雄性不育基因WMS及其花药特异性启动子的应用。本发明利用RNA测序技术对比了小麦近等基因系‘鲁麦15’和‘鲁麦15+Ms2’(简称‘鲁麦15_Ms2’)在减数分裂初期的花药转录组，从中发现了只在‘鲁麦15_Ms2’花药组织表达的基因WMS。WMS基因的全长cDNA序列如SEQ ID NO:1所示；WMS基因编码的蛋白(即WMS蛋白)氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示；WMS基因启动子具有花药组织特异性驱动的活性，人为操作WMS基因能够改变小麦和短柄草的雄蕊育性。因此，本发明可用于实现目标基因的花药特异性表达、创建植物雄性不育特性、建立植物轮回选择体系、发展植物杂交制种技术。

一、技术领域

本发明涉及一种小麦雄性不育基因WMS及其花药特异性启动子的应用。

二、技术背景

植物雄性不育对于选择育种和杂交制种至关重要。在很多植物上，发现了大量的雄性不育株系，对于它们的收集和保存为现代农业提供了宝贵的遗传和种质资源。近年来，人工创制的植物雄性不育系，尤其对于重要粮食作物水稻(Oryza sativa L.)和玉米(Zeamays L.)，在生产上开始发挥作用。

美国先锋公司(Pioneer Hi-Bred International)创制了新型种子生产技术(Seed Production Technology，SPT)(Waltz.2012.Nature Biotechnology 30:215-217)。在玉米上，SPT技术应用到3个关键基因：显性雄性可育基因Ms45，隐性雄性不育基因ms45和红色荧光(可视)标记基因DsRed2。先锋公司构建了携带Ms45和DsRed2各自表达框架的植物表达载体(简称Ms45-DsRed2)，其中可育基因Ms45受花药特异性启动子驱动，可视标记基因DsRed2受组成型启动子驱动。先锋公司将Ms45-DsRed2载体导入玉米雄性不育系(ms45/ms45)，创制了玉米雄性不育保持系DP-32138-1(ms45/ms45，Ms45-DsRed2/_)。DP-32138-1作为花粉供体，为玉米雄性不育植株(ms45/ms45)授粉，不育株上收获的种子再经可视荧光自动分拣技术，获得玉米雄性不育系(ms45/ms45)和玉米雄性不育保持系DP-32138-1(ms45/ms45，Ms45-DsRed2/_)，其中的不育系可用于杂交种生产。在创制植物雄性不育系方面，利用花药特异性启动子驱动不育基因至关重要，有助于降低其它非预见性风险。在水稻上，罗等人(2006)通过cDNA差显技术鉴定到花药绒毡层特异性表达的基因RTS，该基因主要在减数分裂时期的绒毡层表达，其表达在植株开花前消失(Luo et al.2006.PlantMolecular Biology 62:397-408)。刘等人(2013)借助高通量技术发现了水稻花药特异性表达的基因LTP6，该基因编码脂类转运蛋白(Liu et al.2013.Planta 238:845-857)。总之，采用花药特异性启动子驱动植物雄蕊育性相关基因，对于雄性可育/不育系的创建和杂交种的生产有重要意义。