[发明专利]水稻雄性育性相关蛋白、其编码基因及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程，特别是涉及一种水稻雄性育性相关蛋白、其编码基因及其应用。

背景技术

世界上大约有一半的人口以稻米为主食。自20世纪70年代以来，杂交水稻的推广和应用，为中国乃至世界的粮食增产做出了巨大的贡献，对解决人类的粮食安全问题具有重要意义。杂种优势利用是提高作物产量的重要途径，而雄性不育是有效利用杂种优势的前提和基础。利用雄性不育系生产杂交种，不仅能节省大量去雄的人工，降低种子成本，而且可以减少因去雄不净所造成的混杂，提高种子纯度。同时，雄性不育又是研究植物发育和形态建成的良好材料。因此对雄性不育的研究不仅具有生产上的利用价值，而且还具有重要的理论意义。

水稻作为单子叶植物的模式植物，具有许多优势，首先它是二倍体植物，且种植资源丰富；同时其基因组较小，约为430Mb，并与其他禾本科类作物基因组具有共线性。不仅如此，水稻已构建饱和的遗传图谱，因此水稻成为研究单子叶植物生理生化机制和植物功能基因组理想的模式植物。目前，人们已经获得许多关于水稻生长发育的突变体，并且已经定位和克隆了许多相关的基因(Harushima et al.,1998;Sasaki et al.,2005)。

雄性不育在植物界中很普遍，据报道，已经在43科，162属，320个种和297个种间杂种中发现了雄性不育现象(Kaul,1988)，并且这个数目还在不断增加。由于雄性不育是杂种优势利用的基础，几十年来对雄性不育机理的探索一直是一个非常活跃的研究领域，特别是近年来应用现代生物学技术对雄性不育植物的花药败育过程和雄性不育的分子生物学研究取得了一些新的结果，不断有关于雄性不育分子机制的研究成果出现，并据此提出了若干相应理论和假设(Araya et al.,1998;Hanson and Bentolila,2004;曹双河等,2005)，丰富了杂种优势利用的理论基础，提高了人们对雄性不育机理的认识。

植物雄性不育是植物杂种优势利用的工具，具有重要的生产利用价值，同时植物雄性不育特性既有核基因控制，又有核外细胞质基因控制，表现为核质互作的遗传现象。它是研究植物细胞核遗传和核质互作遗传现象的好材料，可以把性状遗传、细胞遗传和分子遗传相结合进行研究，利用其突变体进行植物发育生物学和育性基因的表达调控的研究，因此植物雄性不育是近年来植物遗传学研究的一个热点。

目前已报道了大量水稻雄性不育基因染色体定位，其中部分基因已经被分离克隆并进行功能验证。但由于水稻雄配子的发育是一个极其复杂的过程，其中涉及到大量基因的参与和互作，因此水稻雄性育性控制的分子基础还不完全清楚，这有赖于大量相关基因的不断克隆和功能阐述因此，植物雄性育性控制基因的克隆和功能研究，对于明确植物雄性育性控制的分子机理和不育特性在杂交稻生产中的应用具有重要的意义。经文献检索，至今未发现与本发明基因VR1相关的功能分析的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种水稻雄性育性相关的蛋白VR1及其编码基因在控制水稻雄性器官育性或鉴定、提高水稻雄性育性中的应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

应用图位克隆技术从水稻雄性器官不育突变体中获得一种雄性育性相关的基因，该基因的缺失导致水稻雄性生殖器官的发育障碍，由于该基因突变导致小孢子液泡化进程受阻，命名为液泡化受阻基因（VR1）。

在此基础上，本发明提供一种雄性育性相关蛋白，其具有如SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列。

同时，本发明提供一种水稻雄性育性相关基因，所述基因的核苷酸序列为：编码上述蛋白的多聚核苷酸，具有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列。

本文中，所述的“不育”的植物是指一种植物，其在适当的生长条件下生长至一定的阶段（如成熟阶段）时，比在相同条件下生长的同类植物的结实率显著降低（如降低40%；较佳地降低60%；更佳地降低80%；最佳地降低95%或更多）。

本发明还包括多肽，可以是重组多肽、天然多肽、合成多肽，优选的是重组多肽。本发明的多肽可以是天然纯化的产物，或是化学合成的产物，或是使用重组技术从原核或真核宿主（例如，细菌、酵母、高等植物、昆虫和哺乳动物细胞）中产生。根据重组生产方案所用的宿主，本发明的多肽可以是糖基化的，或可以是非糖基化的。本发明的多肽还可包括或不包括起始的甲硫氨酸残基。