[发明专利]一种与光温环境互作的水稻杂种不育基因座S23及应用

说明书

本发明公开一种与光温环境互作的水稻杂种不育基因座S23及应用。该S23基因座包括序列如SEQ ID No.1～SEQ ID No.7所示的7个候选基因。本发明以展颖野生稻为供体、HJX74为受体得到的SSSL与HJX74杂交构建的F₂为定位群体，将S23基因座分别定位到HJX74和SSSL基因组的11.54kb和7.08kb区间内。S23基因座控制的种间杂种花粉不育仅在自然短日照条件下存在，在自然长日照条件下不起作用。该S23基因座是目前第一个受光温环境调控的水稻杂种不育位点，因此本发明可为F₁杂种花粉不育和光温环境的互作研究提供有利的保障，为水稻杂交育种和利用水稻杂种优势提供理论依据。

技术领域

本发明属于植物分子育种领域，特别涉及一种与光温环境互作的水稻杂种不育基因座S23及应用。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，世界上一半以上的人口以稻米为主食(International Rice Genome Sequencing Project,2005)。自从20世纪60年代的矮化育种与70年代的亚种内杂种优势的利用大幅度提高水稻产量以来，水稻产量从80年代中期开始出现了徘徊不前的局面，水稻推广品种亲本来源单一、遗传资源的狭窄是造成这一现状的主要原因之一。限制水稻育种取得重大突破的遗传资源“瓶颈”日益凸显。目前，水稻育种进入到了以超级杂交稻为主要品种类型的育种阶段。“在高产、优质、多抗”的育种目标下，对优异育种资源的需求不断增多，对优良性状的要求也更高。因此，进一步拓宽和丰富水稻的遗传资源，把水稻远缘种中的优异基因导入到栽培稻中是行之有效的方法。

稻属有22个野生稻种，其中与亚洲栽培稻(O.sativa)同属AA组的有6个种，分别是普通野生稻(O.rufipogon)、尼瓦拉野生稻(O.nivara)、南方野生稻(O.meridionalis)、短舌野生稻(O.barthii)、长雄蕊野生稻(O.longistaminata)和展颖野生稻(O.glumaepatula)。野生稻在长期的生存竞争和自然选择下保留和积累了丰富的遗传多样性和大量重要的优良基因，有些是栽培稻不具有或已经消失的有利基因。据不完全统计，AA组野生稻的优良特性主要有抗病、抗虫、耐寒、耐盐碱、耐旱、耐荫、节间伸长、胞质雄性不育、大柱头、大粒、早熟、广亲和、高生物产量和高蛋白质含量等(何光存,2002；汤圣祥等,2008)。因此，发掘稻属近缘野生种的有利基因、开展种质创新，有利于改良水稻品种的遗传多样性，为目前水稻超高产育种和分子设计育种提供重要的基因资源。但众所周知，栽培稻与野生稻之间存在着严重的种间生殖隔离，使其杂种F₁高度不育，这极大限制了野生稻的有利基因向亚洲栽培稻的转移。此外，水稻的种间(野生稻和栽培稻、亚洲栽培稻和非洲栽培稻)和亚种间(籼稻和粳稻)杂种具有比亚种内杂种更强大的杂种优势，但其杂种不育性成为妨碍这种杂种优势利用的主要障碍。因此挖掘亚洲栽培稻与野生稻种间的杂种不育基因，探讨这些杂种不育基因作用的分子机理，是将野生稻优异基因导入到现代栽培稻的先决条件，对水稻种质质量的提升和种间亚种间强大杂种优势的有效利用具有重要的理论价值和实践意义。

杂种不育是生物进化中产生的一种自然现象，是指亲缘关系相近但彼此分化的种属和亚种间不能交配产生杂种，或产生杂种生殖力下降或完全不育的现象(马生健等,2014)，其主要表现为以下几种情况：雄配子体败育(Oka,1957；张桂权和卢永根,1993)、雌配子体败育(Ikehashi and Araki,1986)、雌雄配子体亲和性降低(Liu et al.,2004)、花药不开裂(刘永胜等,1997)、花粉在柱头上萌发障碍(Ikehashi and Wan,1995)和环境条件的影响(Li et al.,1996)等，其中配子体败育是杂种不育的主要形式(何光华等,1994；朱晓红等,1996；严长杰等,2003；Song et al.,2005；Ouyang et al.,2009,2010；Ouyang andZhang,2013；马生健等,2014；欧阳亦聃,2016)。