[发明专利]水稻线粒体不育基因及其应用

说明书

本发明涉及水稻育种技术领域，具体而言，涉及一种水稻线粒体不育基因及其应用。本发明公开了一种水稻线粒体不育基因及其编码序列，并通过该基因序列设计特异性分子标记可快速高效的从野生稻中筛选鉴定出D1型细胞质用做新D1型细胞质不育系的培育。它通过比较基因组学，鉴定出一个D1型细胞质不育系的线粒体基因组特异序列，基因预测及表达差异分析鉴定出不育相关ORFs，并构建植物转化载体转化保持系验证及不育功能。

技术领域

本发明涉及水稻育种技术领域，具体而言，涉及一种水稻线粒体不育基因及其应用。

背景技术

70年代我国应用三系法培育杂交水稻获得成功，并在生产上大面积推广种植，实现了我国水稻单产的第二次飞跃。1976-2005年，我国杂交水稻累计种植面积52.5亿亩，增收稻谷约6.5亿吨，因此杂交水稻的发展是提高粮食产量、解决粮食安全问题的重要途径(袁隆平，2008)。三系杂交水稻利用的基础是细胞质雄性不育，自从野败型细胞质雄性不育系被发现与大面积推广应用以来，上世纪70年代到80年代中期，育种家培育出多达60多种细胞质源来源于野败型、云南滇型(Dian I和DianⅡ)、红莲型、冈型、K型和马协型等，尽管细胞质源和败育特点有较大差异，可分为孢子体不育和配子体不育两种类型(朱英国，2000)。其中，云南滇型、包台型和红莲型为配子体不育系，野败型、D型、K型和冈型等为孢子体败育类型，大部分的配子体败育恢保关系一致，而大部分孢子体败育类型的恢保关系一致，配子体败育和孢子体败育类型的恢保关系相反。

在配子体细胞质雄性不育系中，已经克隆验证了包台型细胞质雄性不育基因orf79和红莲型细胞质雄性不育基因orfH79，两个不育基因为等位变异，有97％的序列同源性(Wang et al.2006；Peng et al.2010)，滇型不育系也鉴定到orf79等位变异基因。对于孢子体型细胞质雄性不育系，罗荡平等用全线粒体基因组表达分析的方法鉴定出野败型不育基因WA352，该基因由3个线粒体基因组片段和一个来源不明片段组成，其他孢子体细胞质不育类型，如印水型、矮败型、冈型、爪哇型、马协型、K型均含有不育基因WA352(Luo etal.2013)。

目前，国际公认细胞质雄性不育类型主要为野败、红莲、包台三种类型，其中前面两种不育细胞质都来源于普通野生稻。20世纪70年代，国内外育种家还利用普通野生稻为细胞质供体培育了其他13种细胞质类型，如崖城野生稻细胞质、田东野生稻细胞质等(朱英国，2000)，因此，从野生稻中挖掘细胞质是培育新型细胞质雄性不育系的一个重要途径。东乡野生稻为多年生野生稻，是迄今为止发现的世界上分布最北的野生稻，被国内外誉为“野生植物大熊猫”(黄依南等，2012)，上世纪80年代，江西省农科院水稻所利用东乡野生稻作为细胞质供体培育出雄性不育系国际油粘A，但一直没有找到对该新型不育系育性恢复良好的恢复源，因此，没有得到推广和利用。近年来，江西省超级水稻研究发展中心以东乡野生稻为细胞质供体培育了新型东野不育系D1A，并以D1A为细胞质来源，分别与培矮64、天丰B、K17B、协青早B、II-32B、2454B、岳4B、9311等回交，获得一批新东野不育系，该类型不育系为孢子体不育系，分子标记鉴定该不育系不含有已克隆的孢子体不育基因WA352。无花粉败育，败育彻底，育性极易稳定，且保持谱广，绝大多数栽培品种可为其保持系。同时，在同质野生稻中找到恢复系，并实现同质野生稻恢复系恢复基因的栽培稻转育，最高恢复率达到85.1％。利用该含强恢复系品种，我们也在筛选优良恢复系并配制杂交组合。因此，它的败育特点、分子机理和恢保关系与目前推广的其他不育系完全不同，为一种新型孢子体不育类型，命名为D1型。该不育系的研究及应用推广作为一种互补类型极大地丰富杂交水稻类型，对促进杂交水稻的可持续发展具有重要价值。

然而，D1细胞质不育基因至今还未得到克隆。克隆D1型不育基因对于了解无花粉型细胞质雄性不育败育机理，创建新型D1型细胞质雄性不育系和恢复系，培育D1型杂交水稻水稻品种，进一步利用水稻杂种优势，提高水稻产量具有重要作用。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容