[发明专利]水稻延胡索酰乙酰乙酸水解酶基因在水稻育性控制中的应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程应用技术领域，涉及水稻FAH基因在控制水稻育性方面的应用，具体是通过抑制水稻延胡索酰乙酰乙酸水解酶基因(以下简称FAH基因)的表达创建水稻雄性不育材料。

背景技术

水稻是重要的粮食作物，其生产对我国粮食的供给具有重要的意义。杂交水稻的推广，使水稻产量得到大幅度提高，一定程度上缓解了我国人口迅速增长对粮食需求急剧增长的压力。杂交水稻是选用遗传上具有一定差异的优良水稻品种为亲本，采用“三系法”或“二系法”等生产具有杂种优势的杂交种。杂交种在产量、生长势、生活力、繁殖力等方面都优于双亲。“三系法”是利用不育系、保持系和恢复系进行杂交育种，是水稻育种和推广的一个巨大成就。其中，雄性不育系雌蕊发育正常，而雄蕊的发育退化或败育，不能自花授粉结实；保持系雌雄蕊发育正常，将其花粉授予雄性不育系的雌蕊，不仅可结种子，而且播种后仍可获得雄性不育植株；恢复系花粉授予不育系的雌蕊，所产生的种子播种后，长成的植株又恢复了育性。雄性不育性的利用是制备杂交水稻的重要环节。但是从自然界中寻找的不育系并不多。利用基因工程的方法获得不育系是一条有效的途径。如通过干扰某些基因的表达使花粉败育获得不育系(de Groot et al，2004；Chen et al，2007；Shi et al，2015)。

FAH基因编码的延胡索酰乙酰乙酸水解酶参与酪氨酸降解途径。在拟南芥中编码FAH的基因突变后会造成拟南芥在短日照条件下的细胞死亡(Han et al,2013)。但是，目前尚未有关于水稻FAH基因在控制育性方面的研究报道。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供水稻FAH基因在水稻育性控制中的应用，为培育水稻不育系提供新的方法。

为达上述目的，本发明所采用的技术方案是：水稻FAH基因在控制水稻育性中的应用，该FAH基因的核苷酸序列如SEQ ID No.3所示。其中，该水稻FAH基因在育性控制方面的应用是指干扰该基因的表达降低水稻植物的育性，即该基因的表达降低使水稻植物的育性降低。

本发明通过基因工程手段将该FAH基因与干扰表达载体连接后，转化至其它植物如水稻中，抑制该基因在转化后的植物体内的表达，可以使该植物的育性降低。

本发明同时提供上述水稻FAH基因在培育水稻雄性不育植株中的应用，该FAH基因的核苷酸序列如SEQ ID No.3所示。

本发明还提供一种培育水稻雄性不育植株的方法，该方法是将含权利要求1所述FAH基因的干扰表达载体导入水稻植株中，能抑制水稻中FAH基因的表达，使水稻育性降低，该水稻植株经培育即得水稻雄性不育植株。

本发明克隆了水稻FAH基因，分析该基因在水稻不同组织中的表达，发现该基因在水稻幼穗中的表达水平最高。进一步将该基因与植物干扰表达载体连接重组后，转化至水稻日本晴中，发现转基因水稻中该基因的表达水平降低，并且转基因水稻的花粉活力和育性都降低。通过对水稻中该基因的表达干扰，降低其在水稻中的表达水平，可以获得雄性不育的转基因水稻，这些不育系能用于杂交水稻的生产。另外可以利用该基因抑制其它植物中其同源基因的表达，而控制其它植物的育性。

附图说明

图1为水稻FAH基因在水稻不同组织中的表达分析。

图2为FAH基因干扰表达转基因水稻的鉴定。

其中，A：FAH基因干扰表达转基因水稻的PCR鉴定；WT表示非转基因对照水稻；1-4表示FAH干扰表达转基因水稻；

B：FAH基因干扰表达转基因水稻中FAH基因的表达分析；WT表示非转基因对照水稻；1，3，4表示FAH干扰表达转基因水稻。

图3是FAH基因干扰表达转基因水稻的育性观察。

其中，A：FAH基因干扰表达转基因水稻植株的观察；B：FAH基因干扰表达转基因水稻种子的观察；C：FAH基因干扰表达转基因水稻花粉活力的观察。A、B、C中的WT表示非转基因对照水稻，RNAi表示FAH干扰表达转基因水稻。

具体实施方式

实施例1水稻FAH基因cDNA的克隆及其序列分析