[发明专利]水稻光敏感核不育基因pms1的分离克隆及应用

说明书

本发明涉及水稻光敏感核不育基因pms1的分离克隆及应用。pms1基因仅有一个转录本PMS1T，它是一个非编码长链RNA。该基因的不同等位基因之间存在65bp的插入/缺失变异以及两个单核苷酸突变。其中pms1显性等位基因的序列如SEQ ID NO:4所示，隐性等位基因的序列如SEQ ID NO:3所示。利用该插入/缺失变异及一个单核苷酸突变得到了水稻光敏感核不育基因pms1的两个分子标记。pms1显性等位基因能降低长日照下NIL(MH)结实率。超量表达全长或者截短的PMS1T也会降低长日照下NIL(MH)的结实率。光敏感核不育系农垦58S中抑制PMS1T的表达可以恢复农垦58S的育性。该基因的分离克隆对新的水稻光敏感核不育系的选育和改良具有重要利用价值。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域。具体涉及一种水稻光敏感核不育基因pms1的分离克隆、功能验证及其在水稻改良中的应用。

本发明分离的pms1基因仅有一个转录本PMS1T，它是一个非编码长链RNA，不编码蛋白质。该基因的不同等位基因之间存在65bp的插入/缺失变异以及两个单核苷酸突变。其中pms1显性等位基因的序列如SEQ ID NO:4所示，隐性等位基因的序列如SEQ ID NO:3所示。利用该插入/缺失变异及一个单核苷酸突变得到了水稻光敏感核不育基因pms1的两个分子标记。pms1显性等位基因能降低长日照下NIL(MH)结实率，短日照下NIL(MH)结实率无影响。超量表达全长或者截短的PMS1T也会降低长日照下NIL(MH)的结实率。光敏感核不育系农垦58S中抑制PMS1T的表达可以恢复农垦58S的育性。该基因的分离克隆对新的水稻光敏感核不育系的选育和改良具有重要利用价值。

背景技术

杂交水稻充分利用水稻亚种间的杂种优势，极大地提高了水稻产量，为我国粮食安全做出了巨大的贡献。目前杂交水稻育种主要采用“三系”和“两系”法。三系法杂交水稻以核质互作雄性不育(CMS)为利用基础，育成雄性不育系、保持系和恢复系。雄性不育系无法自交产生种子，以保持系为父本与雄性不育系杂交能结实，并且后代拥有雄性不育的特征；恢复系与雄性不育系杂交产生可育杂交种子供生产应用。如此三系配套选育强优组合，并进行杂交种的生产。三系杂交稻技术成熟，在我国种植面积广泛，但也存在着一些应用局限。由于三系杂交稻不育胞质单一，受恢保关系的限制，配组不够自由，因此选育新组合的周期比较长。在生产中，其育种程序和生产环节比较复杂，导致种子生产的成本较高。而两系法杂交稻的出现，将杂交水稻应用推向了一个新的高度。光敏两系法是利用光敏感雄性核不育水稻的育性随光照长度改变的特性。光敏感雄性核不育水稻是1973年石明松在晚粳品种农垦58大田中发现的典型自然雄性不育株，研究表明该雄性不育株的育性受光照长度的影响，具有长日照条件下不育和短日照下可育的特性，这种光敏核不育粳稻后被统一命名为“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)。在生产实践中，利用光敏核不育水稻育性随光照长度转换的特性，在长日照不育期内，用作母本与父本品种在大田隔离区内相间种植进行杂交，配制杂交种；短日照可育期内，自交结实，繁殖不育系种子。由此一系两用，不育系与保持系合二为一，将“三系”育种简化为“两系”。两系法杂交稻相较于三系法杂交稻极大地简化了种子生产程序；而且恢复谱广，绝大部分品种都能恢复农垦58S的育性，配组自由。并且将农垦58S进一步选育，得到了许多籼型光敏核不育系。同一亚种内几乎所有的品种与光敏核不育系杂交F1代育性正常恢复，可以广泛利用水稻品种间杂种优势；同时，跟广亲和品种杂交，可培育籼粳亚种间杂交稻。在我国杂交稻总推广面积中，两系法杂交稻所占的比例逐年上升(斯华敏等.我国两系杂交水稻发展的现状和建议.中国水稻科学，2011，25：544-552)。