[发明专利]一种利用LRK1基因转化提高水稻籼粳杂种育性的方法

说明书

技术领域

本发明属于转基因技术领域，涉及提高水稻籼粳杂种育性的方法，尤其是一种利用LRK1基因转化提高水稻籼粳杂种育性的方法。

背景技术

近来年，水稻亚种间杂种不育性的原因已有众多报道，对其不育性的遗传机理也有所探讨；研究表明，亚种间杂种不育的原因是多方面的，其中，有的组合中杂种不育是由花粉败育引起的，另有一些组合中又表现为带某一特定等位基因的雌配子部分败育，而更多的组合中是既有雌配子败育又有雄配子体败育。现有技术中有大量实验证明，籼、粳杂种的不育性不仅仅由单个基因控制，而是由多个不育基因所控制。

Ikehashi等系统研究了74种不同生态型水稻品种种间杂种F₁的育性情况，结果显示，一些品种无论与籼型品种或是与粳型品种杂交，其F₁均能产生很高的育性，从而提出了广亲和(wide-compatibility)品种的概念，随后鉴定了一些广亲和基因，最典型广亲和基因是克服不育位点S-5相应的S5ⁿ。研究还显示，在发现雌配子败育位点时，相应位置上都找到了中性的复等位基因，即广亲和基因；上述广亲和性基因仅仅对等位的不育位点起作用，对非等位的不育位点不起作用，或作用但起不到可以替代的作用。有的研究者把雌性不育基因称为“广亲和基因”，其主要观点为杂种不育性主要表现为雌配子不育，籼稻和粳稻品种在某个座位上等位基因分化为相对的Si和Sj，广亲和品种在该座位为Sn，等位基因在纯合时产生可育性，当等位基因是SiSj杂合时产生不育性，而等位基因是SnSi或SnSj时均可育，因此，广亲和基因概念是相对于雌配子败育位点的。

张桂权等把雄性不育基因座位称为“特异亲和基因”，其主要观点为杂种不育性主要表现为花粉不育；在单个座位上等位基因分化为相对的Si和Sj，不同材料的Si和Sj具有不同的分化度；杂种的育性取决于杂合座位的数目和等位基因的分化距离；等位基因在杂合时可产生不育性而在纯合时又可产生可育性。

上述“特异亲和基因”和“广亲和基因”在解释杂种不育性遗传的理论依据虽不同，但本质上最终都属于多基因座位控制的，都符合单座位孢子体－配子体互作遗传模式。从细胞水平上说,导致籼粳杂种不育的原因除了雄配子败育及雌配子败育以外，还有花粉在柱头上萌发障碍、配子发育受阻、胚乳发育受阻或不正常、花药不开裂、胚胎发育不良和雌雄异熟等；此外,环境条件对其也有很大的影响，上述因素均涉及复杂的分子遗传机理。

因为籼粳杂种不育机理的复杂性，目前只成功分离克隆了广亲和性状基因S5ⁿ；但S5ⁿ基因只能解决由不育位点S-5引起的不育性，并不能克服由其他不育位点引起的不育性，因此，还需继续挖掘克隆其他的广亲和基因和特异亲和基因，只有将多个雌配子亲和基因与雄配子亲和基因聚合于同一亲本，选育聚合多个亲和基因座位的多个广谱亲和性亲本品种，使上述亲本与各种粳稻或籼稻品种杂交均具有亲和性，既可消除雄配子体败育现象，又可消除雌配子败育现象，进一步提高结实率及对环境条件的适应性，有助于解决籼粳亚种间杂种不育性问题，真正实现直接利用籼粳亚种间杂种优势。

有报道披露，以栽培水稻与江西东乡野生稻杂交与回交构建的基因系为材料，通过染色体定位与基因组序列分析分离克隆了来自东乡野生稻基因组的一组编码跨膜受体蛋白LRK的基因，共有8个首尾相连簇集排列的家族成员，分别命名为LRK1，LRK2，LRK3，LRK4，LRK5，LRK6，LRK7和LRK8。在有些籼稻品种中只含有7个LRK基因，缺少LRK1基因；粳稻中，LRK2，LRK3和LRK5基因不表达；籼稻中，缺少LRK1基因，LRK3和LRK5基因不表达。

上述基因簇位于水稻2号染色体的端部，其DNA序列已经登录在国际基因组数据库NCBI，克隆编号为AY756174和DQ195081。经水稻苗期分子检测证实，在粳稻日本晴的8个LRK基因中，有5个基因表达，分别为LRK1，LRK4，LRK6，LRK7和LRK8。在籼稻9311（超级杂交稻亲本之一）中，也有5个LRK基因表达，分别为LRK2，LRK4，LRK6，LRK7和LRK8。

讫今为止，尚未见有利用该组LRK基因提高水稻籼粳杂种育性方面的报道。

发明内容