[发明专利]影响雄性生育力的蛋白质、其编码基因及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种影响雄性生育力的蛋白质、其编码基因及用途，特别是涉及一种来自玉米的、通过降解胼胝质以影响雄性生育力的蛋白质、其编码基因及用途。

背景技术

植物杂交育种技术的发展使得作物的品质和数量均有相当程度的提高。由于杂交技术的应用，使得产量增加和预期特征（例如疾病抗性、昆虫抗性、耐热性、耐旱性以及植物组成的变化）的各种组合都成为可能。通常情况下，杂交技术的应用依赖于向母本提供花粉的父本，由此获得杂交种。

长期以来，在玉米育种工作和生产上使用的雄性不育系主要通过常规育种的方法筛选获得，或者将不育性状从一个品种通过回交的方法引入另一品种中，这种方法周期长、见效慢，难以满足生产发展的迫切需求；同时雄性不育系的资源非常有限，严重制约玉米制备和生产杂交种。

如果植物已空间隔离雄性和雌性的花或者分离雄性和雌性植株，则可以适用杂交种植物生产的机械方法。例如，在玉米植株的顶端花序中具有生产花粉的雄花，雌花在沿着茎的叶轴部。玉米的异交是通过对母本机械去雄以防止自交来确保的。尽管目前去雄被用于植物的杂交种种子生产中，如玉米，但是依据母本去雄的实际去雄成本和产量损失，上述过程是劳动密集型的且是昂贵的。另外，大部分作物植物的功能性雄性和雌性器官均在同一朵花中，因此去雄不是一个简单的过程。尽管可以在散粉前用手除去花粉形成器官，但上述杂交种生产的方法是极端劳动密集型的和昂贵的。

生产杂交植物的化学方法包括使用化学药品杀死或阻止可育花粉的形成。这些化学药品被称为杀配子剂，被用于给予暂时的雄性不育。由于化学药品的费用和有效性、以及应用的持续时长和可靠性，使用杀配子剂进行的杂交植物的商业化生产是受限制的。杀配子剂的一个严重的局限性在于其具有植物毒性的影响，其严重程度取决于基因型。其它局限性包括这些化学药品对于延长花期中的作物不一定是有效的，因为生长的新花可能没有被影响。因此，需要重复应用上述化学药品。

上世纪九十年代，Mariani等人开创了人工制备雄性不育系的新途径，他们利用来自烟草的花药绒毡层的特异启动子(TA29)和核糖核酸酶基因（Barnase）构建表达盒转化烟草和油菜，导致转基因植株的花药绒毡层被破坏，形成雄性不育系，而并未影响转基因植株的其它性状。除利用Barnase构建雄性不育系之外，当前很多研究表明其它的功能基因也可被广泛应用于基因工程方法来构建转基因雄性不育植株。

在花粉发育过程中，小孢子的分离要靠花药绒毡层分泌胼胝质酶降解坚硬的胼胝质。这个过程有着严格的时空特异性，如果该过程紊乱就会导致小孢子发育停止，产生畸形花粉导致雄性不育。Worrall等人将经过修饰的烟草β-1,3-葡聚糖酶基因与拟南芥绒毡层特异表达的启动子A3和A9重组，使转基因烟草植株在减数分裂的时期过表达β-1,3-葡聚糖酶，从而出现了不同程度的雄性不育现象。为了利用上述技术获得新的雄性不育株系，需要不同来源的β-1,3-葡聚糖酶基因，例如玉米，而至今未发现有玉米的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种影响雄性生育力的蛋白质、其编码基因及用途，即新的来自玉米的β-1,3-葡聚糖酶基因，以获得新的雄性不育株系。

为实现上述目的，本发明提供了一种影响雄性生育力的蛋白质，包括：

（a）具有SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；或

（b）在（a）中的氨基酸序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸且具有影响雄性生育力的活性的由（a）衍生的蛋白质；或

（c）如SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列组成的蛋白质。

为实现上述目的，本发明还提供了一种影响雄性生育力的基因，包括：

（a）编码所述影响雄性生育力的蛋白质的核苷酸序列；或

（b）在严格条件下与（a）限定的核苷酸序列杂交且编码具有影响雄性生育力的活性的蛋白质的核苷酸序列；或

（c）如SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列。

所述严格条件可为在6×SSC（柠檬酸钠）、0.5%SDS（十二烷基硫酸钠）溶液中，在65℃下杂交，然后用2×SSC、0.1%SDS和1×SSC、0.1%SDS各洗膜1次。

为实现上述目的，本发明还提供了一种表达盒，包含在有效连接的调控序列调控下的所述影响雄性生育力的基因。

进一步地，所述调控序列可以为花药特异性启动子。

优选地，所述花药特异性启动子可以为MAC2。