[发明专利]一种利用育性基因S44获得水稻雄性不育系的方法

说明书

本发明公开了一种利用育性基因S44获得水稻雄性不育系的方法，属于生物技术领域。具体地，本发明通过EMS诱变水稻获得一个由单个隐性核基因控制的雄性不育突变体，并利用Mutmap方法定位突变性状相关基因，获得了水稻育性调控基因S44。S44基因的突变可导致水稻产生雄性不育表型，通过调节该基因的表达可调控植物育性，用以获得植物雄性不育系以及调控植物育性的方法，对于研究植物的花药发育机制和水稻杂交育种工作具有重要意义。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及植物杂交育种方法，包括不育系繁殖和杂交种子制备，更具体地涉及一个育性基因S44及其突变体及其在杂交育种中的应用。

技术背景

杂交育种是提高农作物产量及其质量的重要方法，杂交种通常比常规种具有明显的产量、抗性和适应性优势，杂交种的选育通常也比常规种选育周期短、见效快。目前杂交育种已经成为许多作物的主要育种方法。

作物雄性不育系的选育是杂交育种的关键环节。雄性不育系是雄配子发育缺陷、雌配子发育正常的植物个体，作为母本接受来自父本的花粉。雄性不育系的选育需要考虑几个因素：1、杂交配组：不育系与相应的父本植物组合产生具有优良性状的杂交后代；2、不育系的繁殖：不育系能在一定条件下恢复育性使其得到保持；3、不育系自身繁殖以及杂交制种效率：好的不育系必须易于繁殖，而且杂交制种产量高。目前用于水稻杂交育种的雄性不育系包括细胞质不育系和细胞核不育系。细胞质雄性不育杂交育种体系涉及雄性不育系、恢复系和保持系，即所谓的“三系法”。三系杂交法需要有特定的恢复系和保持系，不但制种过程复杂，还大大限制了杂种优势对不同品种资源的利用。与“三系法”对应的“两系法”利用核基因控制的不育系和该不育系在特定生长环境条件下恢复育性的特点，使恢复系和保持系合二为一。与“三系法”相比，“两系法”具有明显的优势，既省去了保持系而简化了杂交种子的生产程序，且大大扩展了父本的选择范围，可以将各种优良性状组合到杂交后代中。

两系法杂交水稻是利用光温敏不育系水稻为基本材料培育的。运用两系法杂交水稻育种技术，中国分别于2000年、2004年、2012年先后实现了超级稻育种计划第一期亩产700公斤、第二期亩产800公斤、第三期亩产900公斤的育种目标，实现了超级杂交稻超高产、米质优、抗性强的有机结合，目前正在助力冲击第四期亩产1000公斤的育种目标。两系杂交水稻，稻米品质优，具有更丰富的营养，米饭清香可口，营养价值更高。用于两系杂交的不育系的关键特性是：在一定的条件下不育系保持不育性，可用于杂交制种；而条件改变时不育系可恢复育性自身繁殖，达到保持该不育系的目的。2014年1月10日，2013年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行，袁隆平率领的“两系法杂交水稻技术研究与应用”获国家科技进步奖特等奖。

两系杂交技术在水稻中的成功应用，为提高产量、改进品质、增加抗性和适应性作出了重要贡献，在植物育种上具有重要的应用价值，但目前“两系杂交法”仍存在问题：光温敏材料的育性易受外界环境因素影响，低温会诱导不育系自交结实导致杂交种子纯度不达标，且多数光温敏核雄性不育系自交结实率低，繁殖产量不稳定。因此，如何在“三系法”和“两系法”的基础上，研究出对资源利用率高、杂交制种安全、更易于培育高产、优质、多抗杂交水稻的新技术已成为杂交水稻发展的迫切要求。并且，雄性不育是杂交育种过程的技术核心，但多数与水稻花药及小孢子发育相关的基因的分子机制及复杂的调控网络尚不清楚，从遗传学、细胞学、分子生物学以及生理生化等多层次共同研究花药发育的机制，有利于更为详尽全面地了解这一过程，促进水稻杂交技术在育种工作中的应用。