[发明专利]玉米基因ZmABCG20在调控作物雄性育性中的应用

说明书

本发明提供玉米基因ZmABCG20在调控作物雄性育性中的应用，玉米品种B73中ZmABCG20的基因组DNA序列如SEQ ID NO:1所示，所编码的蛋白序列如SEQ ID NO:3所示。本发明还提供基因ZmABCG20的突变体zmabcg20‑1及其应用，突变基因序列如SEQ ID NO:7所示；还提供了该突变基因的分子标记鉴定方法。本发明提供的花粉发育控制基因、突变体及其分子标记可应用于农作物杂交育种和杂交制种。

技术领域

本发明属于基因工程和分子育种领域，具体地说，涉及玉米基因ZmABCG20在调控作物雄性育性中的应用。

背景技术

植物雄性不育突变是自然界中十分普遍的现象，至少己在43个科、162个属的617个物种中发现了雄性不育突变体。在遗传上植物雄性不育分为细胞核雄性不育，细胞质雄性不育和细胞核细胞质互作雄性不育三大类：1)细胞核雄性不育由细胞核基因突变产生，有显性突变和隐性突变，有孢子体基因突变和配子体基因突变。显性突变和配子体基因突变只能通过雌配子遗传，隐性突变既可通过雌配子也可通过雄配子进行遗传，而且遵循孟德尔定律。目前已克隆了一些孢子体隐性核不育基因，如拟南芥的ms2，玉米的ms45和水稻的mil1等(Aarts等，1997，The Arabidopsis MALE STERILITY 2protein sharessimilarity with reductases in elongation/condensation complexes，PlantJournal，12:615-623；Albertsen，2006，Male tissue-preferred regulatory sequencesof MS45gene and method of using same，专利号：US7154024B2；Hong等，2012，Somaticand reproductive cell development in rice anther is regulated by a putativeglutaredoxin，Plant Cell，24:577-588)；一些配子体隐性核不育基因也被克隆，如拟南芥的两个小孢子有丝分裂异常的突变体sidecar pollen和gemini pollen(Oh等，2010，TheSIDECAR POLLEN gene encodes a microspore-specific LOB/AS2domain proteinrequired for the correct timing and orientation of asymmetric cell division，Plant Journal，64:839-50；Park等，1998，The Arabidopsis thaliana gametophyticmutation gemini pollen1disrupts microspore polarity,division asymmetry andpollen cell fate，Development，125:3789-99)；玉米上还克隆了一个孢子体显性核不育基因MS44(Cigan and Albertsen，1998，Reversible nuclear genetic system for malesterility in transgenic plants，US5750868)；2)细胞质雄性不育则是由细胞质基因控制，并没有相对应的核恢复基因，属母性遗传；3)细胞核细胞质互作雄性不育由细胞质基因和细胞核基因共同控制，其实质是细胞质与细胞核遗传物质不和的结果。不育细胞质是一些由突变线粒体基因引起，但有相对应的核恢复基因，能抑制不育细胞质基因。不育细胞质基因可产生一种新的蛋白质，够影响线粒体正常功能(Chen and Liu，2014，Malesterility and fertility restoration in crops，Annu Rev Plant Biol，65:5.1-5.28)。在育性恢复基因方面，目前水稻中已经克隆了Rf-1，Rf-2，Rf-4，Rf-5等基因(Komori等，2004，Map-based cloning of a fertility restorer gene,Rf-1,in rice(Oryzasativa L.)，Plant Journal，37:315-325；Itabashi等，2011，The fertility restorergene,Rf2,for Lead Rice-type cytoplasmic male sterility of rice encodes amitochondrial glycine-rich protein，Plant Journal，65:359-367；Tang等，2014，Therice restorer Rf4for wild-abortive cytoplasmic male sterility encodes a PPRprotein that functions in reduction of WA352transcripts，Molecular Plant，7:1497-500；Hu等，2012，The rice pentatricopeptide repeat protein RF5restorersfertility in Hong-Lian Cytoplasmic male-sterile lines via a complex with theglycine-rich protein GRP162，Plant Cell，24:109-22)。