[发明专利]一种水稻温敏雄性不育基因及其应用

说明书

本发明涉及一种水稻温敏雄性不育基因及其应用，属于分子育种和基因工程领域。本发明利用CRISPR/Cas9对BIL1启动子和外显子进行了定点敲除获得温敏雄性不育系。bil1突变材料在高温(30℃)下呈现花粉败育率增高，结实率降低，小穗空壳直立的表型。在低温下(22～25℃)花粉败育率有所恢复，说明该基因是温敏雄性不育基因；利用该基因可创制水稻温敏雄性不育系，丰富不育系资源，服务于两系杂交育种。

技术领域

本发明属于分子育种和基因工程领域，具体涉及一种水稻温敏雄性不育基因 BIL1及其在植物花粉育性调控方面的应用。

背景技术

杂种优势是指具有一定遗传差异的两个个体进行杂交后，所产生的后代在生活力、生长发育速度、抗逆性以及形态大小等方面明显优于杂交双亲的现象。水稻利用杂种优势的途径主要是通过杂交水稻育种，其方式主要有两系法和三系法。三系法需配套保持系，不育系和恢复系。而两系法则不需要保持系，两系法中的不育系的雄性可育与否受周围的环境影响（光周期、温度、温度等），在特定的环境条件下可以作为保持系。利用两系法减少了三系配套所必须的种植面积，降低了生产成本，同时其不育性受细胞核控制，从而避免了细胞质不育对杂种优势的负效应，以及因细胞质单一化而导致某种毁灭性病虫害爆发的潜在威胁 ( 袁隆平，1987)。此外，两系杂交稻比三系杂交稻具有5-10％的增产潜力(Kim andZhang ,2018)。因此，温敏雄性不育系的发掘和利用对两系杂交稻的发展具有重要意义。

环境敏感型不育系其本质是一些环境敏感基因突变后导致植物对环境更加敏感。目前所鉴定的主要环境敏感雄性不育系有：光敏不育系，湿敏不育系和温敏不育系。其中，温敏不育系是当前两系杂交法中主要应用的不育系。温敏不育材料往往产生于自然突变，出现频率低。因此，用传统手段培育温敏不育系的周期长、效率低，且不可控。

发明内容

针对现有技术中温敏不育系培育中存在的周期长、效率低，且不可控等问题，本发明利用中花11作为代表性水稻品种，基于CRISPR/Cas9技术编辑 BIL1基因，可快速精准获得温敏不育系。

本发明的第一方面，是提供一种温敏雄性不育基因，所述温敏雄性不育基因为水稻 BIL1基因，具有如下任意一种特征：

a、编码氨基酸序列如SEQ ID NO：02所示的蛋白质；

b、编码由SEQ ID NO：02经替换、缺失或插入一个或多个氨基酸残基所形成的具有与a同等功能的蛋白质。

本发明的第二方面，是提供一种重组表达载体，含有所述的温敏雄性不育基因，即水稻 BIL1基因。

本发明的第三方面，是提供一种转化体，所述转化体是将上述的重组表达载体转化宿主细胞所得。

本发明的第四方面，是提供上述温敏雄性不育基因、重组表达载体或转化体在以下任意一种中的应用：

（1）水稻花粉育性调控；

（2）水稻温敏雄性不育系培育；

（3）水稻杂种优势利用育种；

（4）水稻花粉育性机制研究。

本发明的第五方面，是提供一种水稻温敏雄性不育系的创制方法，所述方法的操作如下：利用基因编辑技术对水稻 BIL1基因进行定点突变，使其编码的如SEQ ID NO：02所示的蛋白质的表达受阻或活性丧失，水稻表型显示为高温雄性不育、低温育性恢复。