[发明专利]参与显花植物花粉自交不亲和性异交亲和性控制的蛋白及其编码基因和应用

说明书

发明领域

本发明属于植物基因工程领域。具体地说，本发明涉及与显花植物，如茄科类自交不亲和性花粉异交亲和性控制的相关蛋白质及其编码基因SSK1，以及利用转基因RNAi下调花粉中该基因的表达所起到的花粉异交亲和性丧失的功能；同时还涉及对该基因所编码的蛋白序列比较分析等。

背景技术

转基因技术是DNA重组技术之一，转基因植物自1983年首次在烟草中获得成功以后，至今已有35科120多种植物中获得成功。由于转基因技术可以通过外源基因的导入，使得作物具有其原本没有的优良的品质和属性，因此可以提高作物产量，改善品质，减少除草剂和杀虫剂等农药的使用量，进而可以节省大量的劳动力，是解决全球粮食问题和农业可持续发展的一个重要的手段。自20世纪80年代以来，随着生物基因工程技术和相关技术的发展，转基因作物已经在生产上大面积的推广应用。据2009年2月23日年农业生物技术国际服务组织(ISAAA)发布的《2008年度全球生物技术作物商业化现状报告》统计结果显示，全球转基因作物的种植面积有1.02亿hm2，种植国家有22个^[1]。

但是，转基因技术同样也是一把“双刃剑”。在作物转基因技术带给人们巨大的科学发展、经济效益和社会效益的同时，同样也对生态环境和人类健康等多方面可能造成的潜在的危险^[2]。这些关于转基因生物安全性的问题受到越来越多的关注。目前认为转基因作物所可能带来的安全性问题主要表现在如下几个方面。第一，转基因作物可能造成环境和健康的生物安全性问题。转基因作物通常带有抗性筛选基因，有人认为这些抗性标记有可能影响人类抗生素药物的治疗效果。另外目前转基因作物所带有转入的目标基因大多为抗虫、抗病类基因，转基因的方法也通常为病原菌或是病毒介导，因此带有这些基因的病原菌和病毒的外流有可能产生新的致病性病毒^[3]。第二，转基因作物可能造成生态安全性风险。具有抗除草剂的抗性转基因作物的抗性基因可能通过物种间的基因流动转移至杂草或是近缘野生型品种上，使得这些杂草和野生种具有抗除草剂的抗性，多次转移后可能成为“超级杂草”，进而破坏生态系统^[4-6]。此外，作为外来品种的转基因作物，通常具有“选择优势”，可能会影响植物基因库的遗传结构，导致野生等位基因的以及其它遗传资源的丢失，进而影响生态系统中物种的种类和种群的数量，使得生物多样性的丧失^[6]。第三，转基因作物有可能产生转基因食品安全性的问题。已有研究报道提示，转基因作物在饲喂小鼠时可以造成潜在的危害^[7，8]。总而言之，这上述的转基因实验和作物的潜在的风险提示我们对于转基因实验和转基因作物的有效的安全性的控制是必须的^[9]。

转基因实验和转基因作物的造成风险的主要的原因是转基因在不同物种间和品种间的流动和转移，即基因漂流。基因漂流(gene flow/dispersal)指的是基因通过花粉授粉杂交等途径在种群之间扩散的过程。转基因植物基因漂流的途径有三种。其一是通过转基因植物的种子或组织的扩散；其二是通过转基因植物的花粉向同种或近缘种植物杂交扩散；其三则是通过非同种生物间，例如植物的病原菌等发生基因的漂流。在这三种途径中，通过花粉进行的基因漂流的速度最快，影响范围也最广。因此，对于降低植物转基因的漂流风险一个有效的方法是改变其转基因花粉的育性和亲和性。Mariani等人于1990年利用绒毡层特异启动子TA29启动子驱动重组B-葡萄糖醛酸酶或核糖核酸酶基因(RNase T1或barnase)在转基因烟草和油菜的绒毡层中表达从而选择性的破坏绒毡层，以获得雄性不育株^[10]。该技术已经应用于小麦、水稻和番茄等经济作物^[11-14]。随后，也有利用RNAi技术抑制花粉发育相关的基因进而构建雄性不育株的研究报道^[15]。由此可见，通过转基因方法产生雄性不育系而限制转基因植物基因漂流有效的方法。但是，目前在构建了雄性不育系的这些株系中，尽管产生的雄性不育系显著的限制了转基因的漂流，但同时也使得得到的转基因株系没有办法自交，因此也无法得到相应的纯合体，不利于育种。因此，找到一种既可以抑制转基因的漂流，但却可以不影响自交的方法对于分子育种有一定的意义。