[发明专利]水稻OsHSN基因在调控水稻育性发育中的应用

说明书

本发明公开了水稻OsHSN基因在调控水稻育性发育中的应用。本发明通过突变水稻OsHSN基因，抑制其蛋白表达发现所得突变体植株的长势和野生型无明显差别，但突变体植株的花药都出现了卷曲，花药极性发育不正常，且水稻产量明显降低，表明水稻OsHSN基因可调控水稻的育性发育，可通过阻断或抑制OsHSN基因的表达创制水稻雄性不育株系，用于培育杂交水稻等。本发明还提供了一种利用突变OsHSN基因获得花药极性发育异常的突变体的方法，为水稻的设计育种提供了一种有效途径，与利用化学、物理诱变获得的突变体相比目的性更强，对基因组的损伤小，可规避转基因带来的可能风险。

技术领域

本发明属于水稻基因工程技术领域。更具体地，涉及水稻OsHSN基因在调控水稻育性发育中的应用。

背景技术

水稻雄性不育系的发现及利用开创了水稻杂交育种的新时代，对提高水稻产量发挥了巨大作用。由于目前水稻杂交过程中使用的不育系存在育性不稳定、细胞质负效应等缺点。因此，深入开展水稻雄性不育调控机制的研究，对获得新型水稻不育系，提高农业产量，揭示水稻育性发育的分子调控机理等方面具有重要的理论意义。

叶片和花作为侧生器官，由毗邻的分生组织发育形成，因此，建立近-远轴极性对植物侧生器官的正常发育具有重要作用(Husbands et al.,2009)。花分生组织来源于茎尖分生组织，因此许多花器官如雄蕊与叶片进化同源(Smyth et al.,1990；Bowman et al.,1991)。每个正常发育的成熟水稻小穗中包含六枚花药，花药由雄蕊原基发育形成，每个花药由两大两小共四个药室(花粉囊)组成，四个药室中的每一个都被不同的同心细胞层围绕且呈左右对称分布，左右两侧对称的结构各包含上下排列的一大一小两个药室，中间由维管组织和花丝组成的药隔将左右两半连接起来，横切面形状类似蝴蝶，上宽下窄，即在上的两个大药室相距较远，而在下的两个小药室则反之(ZhangWilson,2009)。花粉成熟后会在左右两侧的一大一小两个药室之间形成裂口，供花粉释放。另外，花药四个药室的发育应同步进行，不论是内部的小孢子，还是外部的花药壁，其发育时期都应该趋于一致(ZhangWilson,2009)。一旦存在药室发育不同步的情况，那么小孢子将无法正常形成，上下两个药室之间的药壁组织无法形成裂口，成熟的花粉粒将无法释放，最终导致雄性不育。

相关研究表明，近-远轴极性在雄蕊发育的早期阶段就已经建立，和叶片类似，OsPHB3在近轴区域表达，规范近轴身份特征；而OsETT1则在远轴区域表达，调控远轴侧细胞的发育(Toriba et al.,2010)。叶片中的近远轴极性一旦建立将不会改变，而雄蕊中的近-远轴极性发育却是一个动态变化的过程，其发育调控基因表达区域的变化介导了水稻花药的左右对称发育和花丝的径向对称发育(Goldberg et al.,1993；McConnellBarton,1998)。另外，生长素在雄蕊发育早期(原基和花粉的形成)和晚期(花粉成熟、花药开裂和花丝生长)均发挥重要作用，生长素应答因子(ARF)通过调节生长素应答基因的表达，在生长素信号转导中发挥关键作用。如在水稻中，OsETT1/OsARF15和OsETT3/OsARF3在花药模式的近-远轴极性建立方面发挥重要作用(Toriba et al.,2010；Salehin et al.,2015)。而持续挖掘控制水稻育性发育相关的基因对水稻不育系的创制具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是丰富调控水稻育性发育相关的基因，提供水稻OsHSN基因在调控水稻育性发育中的应用。

本发明的第一个目的是提供水稻OsHSN基因在调控水稻育性发育中的应用。

本发明的第二个目的是提供所述水稻OsHSN基因在创制水稻雄性不育株系中的应用。

本发明的第三个目的是提供阻断或抑制水稻OsHSN蛋白表达的试剂在调控水稻育性发育中的应用。

本发明的第四个目的是提供阻断或抑制水稻OsHSN蛋白表达的试剂在创制水稻雄性不育株系中的应用。