[发明专利]一种水稻湿敏不育基因及其应用与不育系培育方法

说明书

本发明公开了一种水稻湿敏不育基因，其编码的蛋白为如SEQ ID No.1所示的氨基酸序列构成的蛋白或其衍生蛋白，该水稻湿敏不育基因调控水稻湿敏不育性状，可用于制备湿敏不育水稻品种，可用于两系杂交水稻育种。本发明还提供了一种水稻不育系培育方法，可以作为两系杂交水稻育种的重要补充。

技术领域

本发明涉及基因工程和分子育种领域，具体涉及一种水稻湿敏不育基因及其应用与不育系培育方法。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要粮食作物之一，大约有一半人口以稻米为主粮。

杂交水稻可以在常规水稻的基础上增产10-20％，大约占中国水稻种植面积一半(Cheng et al.,2007；Su et al.,2012)。杂交技术可以分为传统的三系杂交技术和新一代的两系杂交水稻技术(Chen et al.,2014)。两系杂交水稻还可以比三系杂交水稻增产5-10％(Kim and Zhang,2018)。这是因为两系杂交水稻使用环境敏感型不育系作为不育系和保持系，不需要特异的恢复系，几乎所有正常水稻都可以作为恢复系，配组自由，杂种优势利用效率高；而三系杂交水稻具有特定的细胞质雄性不育系、保持系和恢复系关系，限制了杂种优势的利用(Zhang et al.,1994；Zhang et al.,2013)。正因为此，两系杂交水稻近年来发展迅速，根据中国农业部的统计，当前两系杂交水稻的种植面积大约占杂交水稻种植面积的一半。因此发展两系杂交水稻具有重要意义。

植物是固着生长的生物，需要比动物更能适应环境的变化。环境敏感型不育突变体的育性受环境影响，其本质是相关基因突变后导致植物对环境更加敏感。环境敏感型雄性不育包括光敏不育，温敏不育和湿度敏感型不育等，当前在两系杂交水稻中使用的主要是温敏不育系。在中国，农垦58S是第一个被发现的光敏不育系，开启了两系杂交水稻的育种。培矮64S是由农垦58S转育而来的，早期两系杂交水稻育种中的最重要温敏不育系。

PMS3(LDMAR)是一个长链非编码RNA，控制农垦58S光敏不育(Ding et al.,2012)。培矮64S是由农垦58S转育而来的，早期两系杂交水稻育种中的最重要温敏不育系。我们发现p/tms12-1位点存在一个非编码RNA，并且可以产生一系列phasiRNA，其中osa-smR5864上存在一个点突变，分别在农垦58S中控制光敏不育和在培矮64S中控制温敏不育(Zhou etal.,2012)。PMS1是一个长链非编码RNA，可以产生一系列phasiRNA，控制农垦58S光敏不育(Fan et al.,2016)。CSA编码一个MYB转录因子，可以指导单糖转运子OsMST8的转录，调控水稻反光敏不育(Zhang et al.,2013)。在中国，安农S-1是第一个发现的籼型温敏不育系，其不育性受tms5控制，当前中国95％以上的两系杂交水稻都使用tms5(Zhou et al.,2014；张华丽等,2015)。我们发现TMS5编码一个核酸内切酶RNase ZS1，参与受温度诱导表达的泛素-核糖体融合基因UbL40 mRNA的降解，控制水稻温敏不育(Zhou et al.,2014)。TMS10编码一个受体类激酶，突变后导致温敏不育，并且TMS10和其同源基因TMS10L在低温下功能不冗余(Yu et al.,2017)。OsOSC12/OsPTS1是triterpene synthase，突变后影响脂肪酸合成和导致水稻湿度敏感不育(Xue et al.,2018)。

但是两系杂交水稻使用环境敏感型不育作为不育系和保持系，其育性容易受环境异常变化而发生漂变，导致自交结实而降低杂交种子纯度。因此挖掘新的环境敏感型基因资源，补充到水稻不育系的培育中，有利于提高两系杂交水稻制种的安全性。

发明内容