[发明专利]一种玉米MS8基因突变体及其分子鉴定方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于植物分子生物学和基因工程领域，具体涉及一种玉米MS8基因突变体ms8-4505及其分子鉴定方法和应用。

背景技术

植物雄性不育突变是自然界中十分普遍的现象，至少己在43个科、162个属的617个物种中发现了雄性不育突变体。在遗传上植物雄性不育分为细胞核雄性不育，细胞质雄性不育和细胞核细胞质互作雄性不育三大类：1)细胞核雄性不育由细胞核基因突变产生，有显性突变和隐性突变，有孢子体基因突变和配子体基因突变。显性突变和配子体基因突变只能通过雌配子遗传，隐性突变既可通过雌配子也可通过雄配子进行遗传，而且遵循孟德尔定律。目前已克隆了一些孢子体隐性核不育基因，如拟南芥的ms2，玉米的ms45和水稻的mil1等；一些配子体隐性核不育基因也被克隆，如拟南芥的两个小孢子有丝分裂异常的突变体sidecar pollen和gemini pollen；玉米上还克隆了一个孢子体显性核不育基因MS44(Cigan and Albertsen，1998，Reversible nuclear genetic system for male sterility in transgenic plants，US5750868)；2)细胞质雄性不育则是由细胞质基因控制，并没有相对应的核恢复基因，属母性遗传；3)细胞核细胞质互作雄性不育由细胞质基因和细胞核基因共同控制，其实质是细胞质与细胞核遗传物质不和的结果。不育细胞质是一些由突变线粒体基因引起，但有相对应的核恢复基因，能抑制不育细胞质基因。不育细胞质基因可产生一种新的蛋白质，够影响线粒体正常功能(Chen and Liu，2014，Male sterility and fertility restoration in crops，Annu Rev Plant Biol，65:5.1-5.28)。在育恢复基因方面，目前水稻中已经克隆了Rf-1，Rf-2，Rf-4，Rf-5等基因。

玉米已成为我国第一大粮食作物，播种面积达到5.5亿亩，是饲料、食品加工、生物能源的重要原料，在国外也是消费量最大的蔬菜之一。目前国内种植的玉米几乎全部为杂交玉米。玉米杂交授粉主要通过人工去雄进行杂交，需耗费大量的劳动力，成本高昂；而且由于去雄损伤玉米顶部叶片，会造成制种产量损失。利用雄性不育系制种可解决人工去雄带来的问题。但玉米中曾经应用的胞质雄性不育系存在一些缺陷：首先由于胞质雄性不育系需要特定的恢复基因恢复育性，因此种质资源利用率很低，限制了优良品种的选育效率；其次部分不育系育性不稳定，在特定条件下可恢复育性，影响杂交种的纯度；最后，由于胞质基因型单一，造成玉米斑病大爆发，直接导致胞质雄性不育技术退出市场。普通核不育则可避免这些问题，如在玉米中得以应用，不但可以节省人工去雄所需的劳动力成本，而且可以提高制种产量。

通过自然突变体鉴定和人工诱变如物理辐射，化学处理，组织培养等方法，人们在玉米中获得了多种不育突变体。MS8突变体是其中之一。玉米MS8基因有9个外显子，编码一个β-1,3半乳糖基转移酶类蛋白，可能与脂类物质合成有关，但其确切底物还未发现；MS8功能缺失影响了玉米花药表皮和绒粘层分化，进而导致雄性不育；除花药外，MS8在其它组织也有少量表达，但在ms8突变体中这些组织没有突变表型(Wang等,2013,Maize Male sterile 8(Ms8),a putativeβ-1,3-galactosyltransferase,modulates cell division,expansion,and differentiation during early maize anther development.Plant Reprod,26:329–338)。

发明内容

本发明的目的是提供一种玉米MS8基因突变体ms8-4505及其分子鉴定方法和应用。

本发明首先对玉米品种京科糯2000种子(M₀代)进行钴60辐射诱变处理，种植处理的种子获M₁代植株；M₁代植株自交产生种子(为M₂代)，种植M₂代植株，对M₂代植株进行形态学，组织学和遗传学鉴定，筛选不育植株；然后对不育植株进行基因测序和DNA序列分析，在分子水平上进行验证。最后获得纯合不育单株，并用于杂交育种和生物技术研究。