[发明专利]一种建立植物雄性不育系的方法及其专用表达盒

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，特别涉及一种建立植物雄性不育系的方法及其专用表达盒。

背景技术

杂交育种和杂种优势的利用是农业增产的关键。而雄性不育系是杂交育种和杂种制作的关键材料。传统的雄性不育系要从大田中或野生的种质资源中随机筛选得到。至今还有很多重要农业和蔬菜作物因缺乏良好的雄性不育系而不能充分利用杂交优势。此外要把自然选育得到的雄性不育系用于育种还有多种障隘需要大量的工作。首先，把一个雄性不育系转到其他优良品系的母本时需通过多代的回交，这样不仅育种周期长而且经常会遇到优良品系某些品质丢失等问题。更关键的问题是与不育系相匹配的恢复系不易获得，不能得到可育的杂种。一个创造雄性不育和恢复系的方法在杂交育种和杂种生产上有巨大的应用价值。

利用分子生物学和转基因手段来构建雄性不育系及其配套的恢复系，可以在任何植物中建立不育系和恢复系，为杂交育种和杂交种制备提供父母本材料。油菜素内酯(brassinosteroids，BRs)作为一种新型的植物生长调节激素，在花的发育过程中起着重要的作用。在拟南芥和水稻中，油菜素的缺失都造成雄性不育或不同程度的育性下降。但这些油菜素突变体都是全身性激素缺失，同时伴随着很多生长发育缺陷，比如极度矮化，从而不能直接用于杂交育种。此外这些突变体的雄性不育是因为雄蕊中油菜素功能丧失造成的还是整体植物生长缺陷间接造成的一直不清楚。是否可以通过局部地在花药或雄蕊中特异关闭油菜素响应来得到雄性不育而又不影响植物的营养生长和授粉后的结实一直还没有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种培育植物雄性不育系的方法。

本发明提供的培育植物雄性不育系的方法是通过降低雄蕊或雄蕊器官原基中的油菜素内酯的作用，从而得到植物雄性不育系。

上述降低雄蕊或雄蕊器官原基中的油菜素内酯作用是通过抑制油菜素内酯合成、加速降解油菜素内酯或阻断油菜素信号转导来实现的。

具体地讲，上述阻断油菜素信号转导是将一表达盒导入目的植物中的实现的；所述表达盒，从上游至下游依次包括花药或雄蕊器官原基特异启动子、油菜素信号转导负调控因子的编码序列和终止子。

进一步，上述油菜素信号转导负调控因子的编码序列是序列表中序列1。

上述花药特异启动子可以是核苷酸序列如序列表中序列2所示的AP3启动子。

上述表达盒是通过含有所述表达盒的重组表达载体导入所述目的植物中的。

进一步，上述重组表达载体的构建方法包括如下步骤：利用TOPO重组将序列表中序列1所示基因连到pENTRY-SD/D/TOPO载体，得到载体pTOPO-bin2，然后用MluI酶切所述载体pTOPO-bin2回收2.4kb的DNA片段，再将所述2.4kb的DNA片段与中间载体进行LR Gateway重组反应，得到所述重组表达载体；所述中间载体是将所述AP3启动子插入pGWB20载体的HidIII和XbaII酶切位点间得到的载体。

上述目的植物是双子叶植物或单子叶植物，优选十字花科植物，更优选是拟南芥。

本发明的另一目的在于提供一种用于培育植物雄性不育系的表达盒。

本发明提供的表达盒，从上游至下游依次包括花药或雄蕊器官原基特异启动子、油菜素信号转导负调控因子的编码序列和终止子。

上述油菜素信号转导负调控因子的编码序列是序列表中序列1；所述花药特异启动子是核苷酸序列如序列表中序列2所示的AP3启动子。

实验证明：本发明构建的AP3-bin2的转基因阳性株系中的完全不育的占20.7％，并且与另一发明构建的AP3-bzr1-1D的转基因植株进行杂交后，完全不育的AP3-bin2的转基因株系结实，杂交F1代植物的育性恢复正常，显示AP3-bzr1-1D可恢复AP3-bin2-1的育性。

BIN2是BR的信号转导中一个关键的激酶，它的显性纯合突变体bin2表现为极度矮化并100％雄性不育；而BZR1是一个BIN2的激酶底物，其活性被BIN2抑制，它的显性突变体bzr1-1D可完全恢复bin2的矮化的表型。因此本发明利用BIN2和BZR1在优良品系中直接构建显性雄性不育系，保持系和恢复系，这样作成的三系可直接在杂交育种和杂种制作中应用，节约育种成本并使杂交种子规模化生产成为可能。如果用只在花药中特异表达的启动子来驱动bin2-1和BZR1的表达，可达到雄性不育系和恢复系而不影响其它性状特征。