[发明专利]水稻减数分裂发育相关基因OsMFS1及其应用

说明书

本发明公开一种水稻减数分裂发育相关基因OsMFS1及其应用，其DNA序列如SEQ ID NO.1所示。本发明通过对本发明所述雄性不育突变体mfs的研究，获得控制水稻减数分裂发育基因MFS1。该发现可以提供权威的理论基础，有助于加快种质创新，来培育高产、抗逆性强和适应性广的优质水稻品种，因此在植物育种上有重要应用价值。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，涉及一个水稻减数分裂发育相关蛋白OsMFS1及其编码基因的应用。

技术背景

水稻育性是影响水稻产量的关键因素，在开花植物中，雌雄配子生殖发育是重要的生物学过程，也是高等植物普遍经历的生长过程。在对植物生殖发育的研究中，减数分裂发育受到广泛的关注，减数分裂是进行有性繁殖的生物，创造单倍体配子的复杂的细胞分裂过程。生殖细胞分裂时，染色体只复制一次，细胞连续分裂两次，这是一种染色体数目减半的特殊分裂方式^[1]。减数分裂不仅是保证物种染色体数目稳定的机制，同时也是物种适应环境变化不断进化的机制。减数分裂机制在动物，植物和真菌中是广泛存在的，尽管在不同物种间也存在明显的差异^[2,3]。近年来随着分子生物学的发展，在水稻、拟南芥、小鼠等动植物中克隆到众多减数分裂发育相关基因，使我们更清楚地认识了减数分裂基因的功能以及它与雌雄配子形成的相互关系。

对动植物而言，顺利完成减数分裂，形成有功能的雌雄配子体，是保证物种遗传稳定和多样性的关键。减数分裂是一个复杂的过程，涉及同源染色体配对，联会和分离，大量的减数分裂蛋白被招募，共同保证这一过程顺利完成，任何的“失误”对于配子形成而言都是致命的，因此减数分裂过程为物种带来了众多创新的同时，也面临着高风险。同源染色体联会形成了完成同源重组的特殊装置联会复合体，保证了同源重组的DSB(双链断裂)顺利被修复^[4,5]。拟南芥中基因MND1和另一个减数分裂特有蛋白HOP2形成异源二聚体，在同源重组过程中扮演着辅助因子的作用^[6,7]，SPO11蛋白切割双链形成DSB，随后限制性内切酶切割断裂的切口，暴露出3’单链，大量的重组蛋白RAD51和DMC1被招募完成DSB的修复工作^[8,9,10]，MND1/HOP2复合体参与到链入侵反应，主要功能是寻找模板双链，并且激活RAD51和DMC1的修复能力,保证DSB被成功修复^[11]。近些年对于MFS1的研究很多，功能比较明确，突变之后会导致完全的雌雄性不育，在同源重组过程中发挥着关键的作用^[12]。一系列的研究表明了减数分裂同源重组过程的重要性，同时似乎也反映出其是可控的，可将这一类基因进行改造，运用生物技术提高重组效率，能够在育种过程中更快的获得优良基因和优异性状，但目前仍然需要更多的研究对同源重组过程进行全面了解。

参考文献

[1]Wang,C.,Wang,Y.,Cheng,Z.,Zhao,Z.,and Chen,J.,et al.2015.The roleof OsMSH4in male and female gamete development in rice meiosis.Journal ofExperimental Botany[J],67,1447-1459.

[2]Schwacha,A.,and Kleckner,N.1997.Interhomolog bias during meioticrecombination:Meiotic functions promote a highly differentiated interhomolog-only pathway.Cell[J],90,1123-1135.

[3]Wang,Y.,and Copenhaver,G.P.2018.Meiotic recombination:Mixing it upin plants.Annual Review of Plant Biology[J],69.577-609.