[发明专利]温敏雄性不育基因HSP60-3B及其应用和育性恢复的方法

说明书

本发明公开了一种温敏雄性不育基因HSP60‑3B及其应用和育性恢复的方法；该基因HSP60‑3B的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述的应用是：采用常规方法或基于CRISPR/Cas9系统，敲除、改变或抑制HSP60‑3B基因，使得常规水稻品种中的HSP60‑3B基因表达水平降低，进而获得水稻雄性不育株系。本发明通过引物扩增HSP60‑3B基因，使用遗传转化的手段，能够使突变体恢复到野生型表型。本发明获得的水稻HSP60‑3B不育系营养生长阶段没有明显异常，平均生长温度32℃至34℃条件下不育，平均温度22℃生长条件下可育。HSP60‑3B基因应用于水稻育种时，可以提高水稻生殖期花粉抗高温的能力，有稳产的作用；而HSP60‑3B不育系应用于杂交育种中，可以免除母本去雄的工作，大大提高生产效率，降低人工成本，在农业生产上具有重要的应用潜力。

技术领域

本发明属于水稻育种技术领域，涉及一种生物工程技术领域的水稻不育系创制的方法，具体涉及一种温敏雄性不育基因HSP60-3B及其应用和育性恢复的方法。

背景技术

水稻是我国要的粮食作物之一，不论是种植面积还是总产量都居粮食作物中的第一位。我国约有60％以上的人口以稻米为主食,是世界上最大的稻米生产国和消费国。长期以来，人口的增长、生活质量的提高和耕地面积的减少对作物产量的要求日益增加，因而保障粮食安全一直是我国农业生产所面临的挑战。水稻杂种优势的研究与成功利用，是现代植物遗传育种学科领域的一大成就，为我国乃至世界的粮食增产发挥了重要的作用。水稻杂种优势的利用首先需要获得雄性不育系。植物的雄性不育一直是植物中十分普遍的现象，而且作为一种遗传工具，可以省去人工去雄的麻烦，在农作物杂种优势利用上有重要的应用价值。目前生产上使用的杂交水稻属于三系杂交水稻，比常规水稻增产20％左右。

三系杂交水稻的发展始于野生败育的细胞质雄性不育(CMS-WA)株系的发现，该发现解决了水稻杂交过程中的自授粉问题。三系杂交水稻包括三个不同的株系：恢复系，保持系和细胞质雄性不育系。其中，恢复系提供花粉，与细胞质雄性不育系杂交，F1代能够恢复育性正常接种；保持系与不育系相比具有相同的基因型，但其花粉可育，与细胞质雄性不育系杂交时可提供花粉，产生雄性不育基因型的种子，使这一基因型得以保持。尽管三系杂交被广泛的应用于杂交水稻种子的生产，但三系中对正常细胞质的保持系及核内基因可育的恢复系的需求制约了杂交水稻品系的开发。但是三系法杂交水稻种子优势表现复杂，受恢复系和保持系的影响较大，在生产和推广上收到一定的限制。因此，筛选和培育新的不育系一直是杂交水稻育种的重要研究方向之一。

水稻是雌雄同花植物，花药是水稻的雄性生殖器官，其配子体(花粉)成熟于水稻花药中。雄性配子体从形态建成到成熟包含一系列复杂的生物学过程。首先，初生造孢细胞通过增殖和分化形成花粉母细胞，花粉母细胞经过减数分裂形成四分体，随后四分体解离释放出游离的小孢子；小孢子的细胞核经过两次有丝分裂形成两个生殖核和一个营养核，同时小孢子表面的外壁结构逐步形成，最终发育成为成熟花粉。这一系列过程是复杂而精密的，任何一个关键环节失控将会导致小孢子发育异常而导致雄性败育。对水稻雄性生殖发育过程的研究对筛选水稻不育系具有重要的指导意义。

因此，利用物理、化学以及生物等手段对雄性配子体发育过程中的关键基因进行诱变，以阻断相应进程进而导致雄性不育，是创造新型水稻不育系的重要手段。

发明内容

本发明针对现有水稻不育系种质缺乏的限制，提供一种新的温敏雄性不育基因HSP60-3B及其应用和育性恢复的方法。利用HSP60-3B基因及其蛋白参与调控水稻雄性生殖的特点，利用转基因技术控制水稻雄性生殖发育，通过突变该蛋白序列或抑制该蛋白的表达产生新的水稻雄性不育株系，在农业生产上具有重要的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明涉及一种水稻温敏雄性不育基因HSP60-3B，所述温敏雄性不育基因HSP60-3B编码的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。