[发明专利]一种矮败水稻培育方法及其所用到的DNA

说明书

技术领域

本发明涉及通过基因工程技术培育水稻植株的方法，具体为培育雄性不育与矮秆性状同时表现的水稻植株的方法，更具体的涉及利用RNAi技术对水稻花药发育相关基因和对茎杆有伸长作用的基因的表达进行干扰并实现同时下调或沉默，使水稻植株同时表现出矮秆性状和雄性不育，并呈现完全连锁显性遗传。

背景技术

轮回选择是一种周期性的群体改良方法，以遗传背景丰富的群体为基础，经过周期性地反复异交和选择，集结有益基因，使群体内的优良或增效基因频率逐步增加，不良或减效基因频率不断降低；有利于打破优良基因与不良基因间的连锁，不断提高基因重组体水平；在群体不断改良的同时，保持较高的遗传多样性，为新的优良外缘基因最大表达提供广泛的背景基因型，既可快速有效地改良目标性状，又可提高新种质的利用率和适应性，进一步增加群体的遗传多样性和长期保持对重要农艺性状进行改良的遗传潜力^[1，2]，最终使群体得到改良的育种方法。轮回选择尤其适合于对呈数量遗传的性状进行改良，如提高产量及其构成因素、改善种子和植株品质、提高抗病虫性和对不良环境的耐受性等^[3]。如Sprague从1939年开始用轮回选择方法进行玉米改良，然后从不同轮的改良群体中陆续选出了B14、B37、B73、B84等一大批优良自交系。Illinois大学对玉米子粒成分的选择，从1896年开始，经过103轮对高蛋白(IHP)、高油(IHO)、低蛋白(ILP)、低油(ILO)的长期定向选择，证明选择对改变子粒化学成分的巨大作用^[4]。

在轮回选择整个过程中需要不同的植株进行大量的杂交和混合，玉米等异花授粉作物因容易操作，很早就开始大范围的应用并取得了显著的效果。水稻由于是自花授粉作物需要靠人工去雄授粉配制杂交组合，费工费时，杂交组合数量和分离群体规模受到很大限制。尽管目前水稻已经有很多不育系，但是利用雄性不育系时，正常品种需要具有育性恢复能力，有限的细胞质雄性不育系和恢复系资源制约着水稻轮回选择的广泛开展。而光敏核不育材料的利用虽可解决恢复系资源窄的问题，但其本身的育性易受环境影响、异交结实率低等问题又限制着轮回选择育种的快速发展^[5]。此外，单独的雄性不育，只有开花时才能辨认，很难在短时间内大规模地标记区分，势必限制规模的扩大。同时，不育株和可育株同高，导致在授粉时较高植株的花粉有更大的授粉几率，经过几轮选择后，群体有增高的趋势影响作物的丰产性^[6]。因此选择矮秆性状标记雄性不育，不仅可以提高不育株的异交率，又可同时防止群体的逐渐增高。

矮秆性状标记雄性不育性状必须是矮秆性状基因与雄性不育基因完全连锁或紧密连锁，才能达到矮秆性状的植株全是雄性不育，高秆的全是可育植株。但在自然界，矮秆性状基因和雄性不育基因在同一条染色体而且紧密连锁的概率非常低，通过常规的方法先找到显性雄性不育基因和矮秆性状基因再将两个基因聚合，一般很难实现。目前仅在小麦中通过常规杂交育种技术获得了矮败小麦。刘秉华等用太谷核不育小麦作材料，以“矮变一号”为标记供体，从杂交后代群体中筛选到显性不育基因Ms2与显性矮秆基因Rht10在4D染色体短臂呈紧密连锁遗传的材料，其交换率仅为0.18％^[7-10]。实践证明，在水稻中通过常规杂交技术，难以获得雄性不育与矮秆性状同时表现的水稻植株。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，创新性地通过基因工程技术获得雄性不育与矮秆性状同时表现的水稻材料，即矮败水稻。因此，本发明的目的是通过RNAi干扰技术，针对水稻花药发育相关基因和茎杆伸长相关基因，使得两种基因表达下调或沉默，使水稻植株同时表现矮秆性状和雄性不育性状，并且表现为显现完全连锁。其中，本发明所述基因的概念是指包括基因的5’端非编码区、外显子、内含子和3’端非编码区。