[发明专利]甘蓝型油菜nap细胞质雄性不育恢复基因Rfn的克隆及其应用

说明书

本发明提供了一种甘蓝型油菜细胞质雄性不育恢复基因的分离克隆、功能验证和应用。本发明分离的甘蓝型油菜nap细胞质雄性不育恢复基因Rfn，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，它编码的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。该基因属于PPR基因家族的成员，为一个组成型表达的基因。将Rfn转化导入不含有nap细胞质恢复基因的油菜，可以获得育性恢复的植株。恢复基因Rfn的克隆及验证可用于甘蓝型油菜优良自交系和常规品种选育，解决部分材料在低温条件下花粉不足、产量下降的现象。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种甘蓝型油菜nap细胞质雄性不育恢复基因及其应用。

背景技术

植物雄性生殖器官不能产生正常的雄配子即花粉的现象称为雄性不育，具有雄性不育特性的植物或作物品系称为不育系。而一些品系与不育系杂交能够产生具有正常育性的植株，这些植物或作物品系称为恢复系。利用不育系作母本和恢复系作父本杂交进行杂交，可配制高纯度的杂交种。因此，不育系和恢复系在作物杂交育种中具有重要价值。

对于雄性不育及其育性恢复的研究在多种农作物如水稻、小麦、玉米、大豆、油菜等已有报道，在生产上已广泛应用于杂交种生产。雄性不育的遗传基础包括核基因控制的细胞核雄性不育(Genic male sterility,简称GMS)和细胞质控制的细胞质雄性不育(Cytoplasmic male sterility,简称CMS)。利用CMS及其育性恢复特性进行杂交育种的方法通常称为“三系法”，即不育系、恢复系和保持系。其中不育系具有线粒体基因组中特异基因控制的细胞质雄性不育特性。恢复系具有正常的细胞质或不育的细胞质，花粉正常可育，自交可结实，其特点是核基因组中携带育性恢复基因(fertility restorer gene，简称Rf)。保持系具有正常的细胞质，花粉正常可育，但其核基因组中不携带有功能的恢复基因。

甘蓝型油菜细胞质雄性不育有多种类型，如同源胞质类型nap CMS和pol CMS；异源胞质类型有ogu CMS，tour CMS，hau CMS等。pol CMS、ogu CMS及tour CMS在国内外油菜杂交育种中有较广泛的应用。由于大部分甘蓝型油菜栽培品种中均含有nap CMS的恢复基因而表现为可育。只有少数品种由于缺少恢复基因Rfn而表现为不育或部分不育，同时napCMS不育植株在相对较高的温度情况下就会变为部分可育或完全可育(Fan和Stefan,1986)，限制了该系统在油菜杂交种生产上的应用。然而在甘蓝型油菜自交系或常规品种选育过程中，经常有品种出现分段结实的现象。具体表现为：低温条件下，有效花序段部分花蕾在尚未开放时即黄化脱落，或能正常开花但不能正常发育结实，有的花即使能发育成角果，但每个角果仅有少量种子，而在温度较高的情况下则结实完全正常。这必将导致无效角果增加，产量下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一个甘蓝型油菜细胞质雄性不育恢复基因Rfn，利用该基因可恢复甘蓝型油菜nap CMS的育性，或作为分子标记，促进甘蓝型油菜优良自交系和常规品种选育。

为了实现本发明的目的，发明人通过大量试验研究并不懈努力，最终从甘蓝型油菜中分离得到一种甘蓝型油菜nap CMS的恢复基因Rfn，其核苷酸序列如序列表中SEQ IDNO:1所示。

根据本领域的常规技术手段，本发明人可以采用已克隆的多核苷酸序列作为探针，从基因组或cDNA文库中筛选得到本发明的基因或同源基因。同样，采用PCR技术也可以从基因组和cNDA中扩增得到本发明的基因或任何一段感兴趣的核苷酸序列或与其同源的核苷酸序列。因此，在严格条件下与序列表中SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列杂交且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列也属于甘蓝型油菜nap CMS的恢复基因序列。

进一步地，上述任意一种核苷酸序列经核苷酸添加、删除、替换、修饰的保守性突变而获得的保守性变异体也属于甘蓝型油菜nap CMS的恢复基因序列。