[发明专利]植物花粉发育调控基因Ms1及其编码蛋白

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物花粉发育调控基因Ms1及其编码蛋白序列，属于基因工程领域。

背景技术

植物的生殖生长是一个非常复杂的过程，从造孢细胞到成熟的生殖细胞要经历数十个发育阶段，任何一个发育阶段出现异常都会造成生殖生长的停滞并导致植物育性的丧失。雄性不育（Male Sterile）指因为植物雄性生殖细胞的非正常发育导致雄花的花粉育性丧失。因此对雄性不育的研究有助于理解复杂的植物生殖生长过程，并对作物生产中杂种优势利用和杂交种制种效率的提高具有巨大应用和经济价值。

玉米（Zea mays L.）是我国重要的禾本科粮食作物，具有重要的科研和经济价值。因为其雌雄异花的特点而被视作植物生殖生长的理想研究对象。目前国内通过各种诱变手段发现了大量的玉米雄性不育突变体，这为我们通过正向遗传学手段分析和研究植物花器官的发育调控提供了丰富的实验材料。

发明内容

本发明提供一种新的调控植物花粉发育基因Ms1的DNA序列、cDNA序列、启动子序列和该基因所编码功能蛋白的氨基酸序列，所述基因是一种植物雄穗特异性表达基因，所述基因功能的缺失会特异性导致植物雄花不育。

本发明的第一个发明目的是：提供一种调控植物花粉发育的新基因Ms1，其特征在于，是选自如下1）或2）或3）或4）或5）的DNA分子：

1）SEQ ID NO. 1所示的DNA分子（克隆自玉米自交系B73的基因组DNA）：该DNA分子由1286个核苷酸组成，自5’末端第59-711位核苷酸为第一个外显子，第712-813位核苷酸为内含子，第814-1286位核苷酸为第二个外显子；

2）SEQ ID NO. 2所示的DNA分子（克隆自玉米自交系B73的cDNA）；

3）在SEQ ID NO. 1基础之上经过一至数个碱基替换和/或一至数个碱基的插入和/或缺失以及大片段的核苷酸序列插入/缺失/移位/倒位所形成能够影响植物生育能力的DNA分子；

4）在0.1×SSPE（或 0.1×SSC）、0.1％（w/v） SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜，能够与SEQ ID NO. 2的DNA分子杂交且编码植物花粉发育相关蛋白的DNA分子；

5）与SEQ ID NO. 2的DNA分子具有85%以上的同源性且编码植物花粉发育相关蛋白的DNA分子。

本发明的第二个发明目的是：提供上述基因所编码的调控植物花粉发育的相关蛋白质。

在一个实施方案中，所述基因编码如下1）或2）所述的蛋白质：

1）序列表的SEQ ID NO. 3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

2）将序列表的SEQ ID NO. 3经过一个或数个氨基酸残基的取代、和/或缺失、和/或添加且具有影响植物小孢子细胞壁发育功能的相关活性的蛋白质。

本发明的第三个发明目的是：提供在植物雄花器官中调节所述基因序列转录表达的启动子。

在一个实施方案中，所述启动子序列如 SEQ ID NO. 4 所示 DNA 序列，该序列具有在植物雄花器官中特异启动如 SEQ ID NO. 1、2 所述基因序列转录的功能。

序列表的SEQ ID NO. 4为所述基因启动子的序列，总长782个核苷酸对应图4.A所示基因结构-1至-782位，所述启动子含有第747bp-751bp核苷酸（SEQ ID NO. 4）的CCAAT框（CCAAT box）对应图4.A所示基因结构-36至-32，第754bp-759bp核苷酸（SEQ ID NO. 4）的TATA框（TATA box）对应图4.A所示基因结构-29至-24，启动子的必要区域包括TATA框和CCAAT框的-24位至-36位，-1至-55区域是特别必要区域。

本发明的第四个发明目的是：提供含有所述基因和/或启动子的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。

本发明第五个发明目的是：提供上述基因在用于转基因改良作物的用途。

在一个实施方案中，所述基因用于诱导作物植株雄性不育，以便导入外源基因以获得优质的转基因作物。

在一个具体实施方案中，所述改良包括产量提高、品质提高、抗病虫害、抗逆、抗倒伏等生长性状的改良。

在另一具体实施方案中，所述作物是自花授粉或异花授粉作物。

在一个更加具体的实施方案中，所述作物包括但不限于玉米、小麦、高粱、水稻。