[发明专利]甘油醛－3－磷酸脱氢酶及胞质雄性不育的核恢复

说明书

发明背景(a)发明领域

本发明涉及胞质雄性不育核恢复的标记，更具体地是涉及将甘油醛-3-磷酸脱氢酶互补DNA用作这种标记的使用。本发明还涉及胞质雄性不育核恢复基因，并且更具体地为此目的而对一种形式的编码甘油醛-3-磷酸脱氢酶的基因的使用。最后，本发明还涉及以这种基团对植物直接通过遗传转化而生产恢复系。(b)现有技术描述

不同作物品种杂交可能使其产量比亲本系明显地有增加。这种现象被标为杂交优势。为了实现对杂交优势的利用，有必要建立一种方法以在杂交过程中预防亲本系中的一个或二者的自花授粉。达到这种目的方法有机械、化学和遗传手段。一种成熟的遗传方法是胞质雄性不育(CMS)的性状。CMS的遗传决定因子，即父本传递的在产生可育花粉方面的无能力，位于线粒体基因组中。因为CMS植物是雄性不育的，其上所形成的全部种子都需要经过杂交。但是，由于CMS的父本传递性，其F₁杂交后代一般也是雄性不育的因此也不能进行自花授粉和产生种子。为了解决这个问题，可在杂交的授粉亲本中引入被称为育性恢复因子(Rf)的特定的抑制雄性不育表型的核基因。非雄性不育胞质具不育性的基因型可被称为保持者；而携带Rf基因的则称之为恢复者；可将保持和恢复CMS的基因看作是同一座位上的不同等位基因(分别为rf和Rf)。现有方案的缺陷

为了产生不同套系的利用CMS的杂交，必须有足够量的含有Rf基因的恢复系，以及因CMS胞质而不育的“保持者”系。图1中简单示意了这些系在杂交作物生产中的应用。通过传统遗传学来发展这些系是一个缓慢的过程，它至少需要几年的努力，并且目前在某些作物中进行基于CMS的杂交产生了严重的瓶颈问题，这是作物包括加拿大的主要经济作物-Canola。例如，为了产生新的恢复系，有必要首先在一个提供Rf基因的现有保持系与接受(该基因)系之间进行杂交，然后对受体株系进行一系列的回交以在不改变该受体株系其它所需性状的情况下引入该Rf基因，这个过程一般称之为渐渗。即使经过多代之后，与Rf基因在供体DNA上连锁的一些供体DNA还将保持，这种现象被称之为连锁累赘；该供体DNA可能携带有害性状并损害受体株的质量(Jean,M.等，1993,Current Topics inMolecnlar Genetics,1:195-201)。

该过程可通过间接选择的一般方法简化：首先用与恢复基因连锁的遗传标记而非恢复基因本身来筛选后代植株。这些标记的选择是因为它们在植物发育相当早的时期即可进行筛选。这就避免了要将许多后代植株培养到成熟期的昂贵程序并可以大大加速渐渗过程。限制性片段长度多态性(RFLPs)代表了一种适于该目的的理想的DNA标记。RFLPs是用特异性探针检测到的限制性片段图谱之间的差异(在两个基因型之间)。在恢复系和保持系之间检测片段图谱差异以及与Rf基因共分离的探针在植物育种工作中可用来间接地对恢复系进行选择。我们已得到了与Rfp1连锁的一些探针，在杂交种子生产中目前正在用的是Polima的一个恢复因子或称之为polCMS和甘兰菜(Canola)(B.napus)的两种CMS中的一种。这些标记中没有任何一个与基因完全连锁。这就对其在间接选择中的应用产生了一个不确定的因素-任何一个标记在植物中的存在并不能保证该植株中也存在恢复基因。因此有必要应用许多的标记对含有该恢复基因的植株进行间接选择。

提供一个与胞质雄性不育的核恢复紧密联锁的标记是非常有必要的。

这种方法还可通过直接导入克隆的恢复系基因进一步加快进程。我们认为我们鉴定的与Rfp1完全连锁的探针检测的就是恢复系基因本身。发明简述

本发明的目的之一是提供一个与胞质雄性不育核恢复连锁的标记。

本发明的另一个目的是将甘油醛-3-磷酸脱氢酶互补DNA提供用来作为这种恢复标记。

本发明还有一个目的是用这个基因直接通过遗传转化来产生恢复系。

根据本发明提供了一个特异于植物胞质雄性不育核恢复的探针，它包含甘油醛-3-磷酸脱氢酶cDNA或基因组DNA序列、其杂交片段或者由其衍生的用来作为引物扩增甘油醛-3-磷酸脱氢酶的任何DNA序列，其中所说的DNA序列或其杂交片段与其特征为具核恢复基因的植物的特定DNA片段在严紧条件下杂交。

根据本发明还提供了植物中胞质雄性不育的核恢复基因，它包括编码甘油醛-3-磷酸脱氢酶的DNA序列及周围序列。

该周围序列可位于甘油醛-3-磷酸脱氢酶的3′和/或5′端，可以是约可50kb。