[发明专利]与水稻核雄性不育表型相关的分子标记和应用

说明书

本发明涉及植物分子生物学技术领域，具体涉及与水稻核雄性不育表型相关的分子标记和应用。本发明通过图位克隆的方法，将基因GMS4372定位在第2染色体长臂上的分子标记RM13562和RM13630之间1669.1Kb的区段内，并且本发明还发现该片段与标记RM13592、RM13599和RM13606共分离，与标记RM13562和RM13630紧密连锁。GMS4372的突变使水稻表现出雄性不育表型。GMS4372的发现以及与其共分离或紧密连锁标记的开发为水稻雄性不育系的选育提供了新的不育基因源和分子辅助选择手段，在雄性不育系选育中具有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于植物分子生物学技术领域，具体涉及与水稻核雄性不育表型相关的分子标记和应用。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一。随着人口的增长和生活品质的提升，据预计到2050年水稻的年产量要提高1-2倍才能满足人类发展的需求。杂交水稻是父母本杂交后获得的子一代，其产量往往比常规稻亲本提高15％以上，抗性和适应性也远胜于亲本。因此，应用和推广杂交水稻是提高水稻产量的一个重要途径。

雄性不育系是杂交水稻育制种技术的关键节点。雄性不育系是指雄配子发育异常而丧失生育能力，雌配子发育正常的植物株系。它只能作为母本接受父本的花粉，自交不能结实。目前杂交水稻生产上应用的雄性不育系有核质互作型和光温敏型两种。核质互作型雄性不育系的不育基因在细胞质中，细胞核中没有育性恢复基因。当细胞核中有育性恢复基因的恢复系与其配组杂交时可以生产可育的子一代杂交种，当细胞核中没有育性恢复基因而细胞质中也没有不育基因的保持系与其杂交时可以繁殖不育系种子。由于需要不育系、保持系和恢复系三系配套，这种杂交水稻育制种技术常被称为“三系法”。一些控制核质互作型不育及相应育性恢复的基因已经被克隆(Chen and Liu，2014，Male sterility andfertility restoration in crops，Annu Rev Plant Biol，65：579-606)。核质互作型不育系是杂交水稻育制种中第一种大规模应用的不育系，为杂交水稻产业的建立和发展奠定了材料基础。然而由于核质互作型不育系的组配受到恢复系基因型的限制，导致只有约5％的种质资源能被利用。而细胞质的不育基因有导致米质差、特定病虫害流行的潜在风险。

光温敏型雄性不育系是一种育性受光温环境调控的不育系。在一定的光温条件下这种不育系保持不育，可用于组配杂交。当条件改变时不育系恢复育性，可用于不育系繁殖。由于光温敏雄性不育系实现了不育系和保持系的合二为一，只需要父本与其配组生产子一代杂交种，因此相应的育制种技术常被称为“两系法”。调控光温敏雄性不育的基因在细胞核中，目前已经克隆的基因包括PMS3、TMS5、CSA和TMS10(Chen and Liu，2014，Malesterility and fertility restoration in crops，Annu Rev Plant Biol，65:579-606；Zhou H，et al，2014，RNase ZS1 processes UbL40 mRNAs and controlsthermosensitive genic male sterility in rice，Nature Communications，5:4884-4892)。与核质互作型不育系相比，光温敏型不育系繁殖程序简单，配组因恢复基因广泛存在而更自由。光温敏不育系的大规模应用极大地巩固和推动了杂交水稻产业发展。然而，由于该型不育系的育性受光温环境影响，也导致制种风险高，制种地域受到限制。

为了克服目前杂交水稻育制种技术中存在的关键性缺陷，创造和利用新类型的不育系将是重要的突破口。

发明内容

本发明的目的是丰富现有技术中的核不育基因数量，提供一种含有水稻核雄性不育基因的分离的核苷酸片段，以及提供与水稻核雄性不育表型相关的分子标记。