[发明专利]OsMSH4蛋白及其编码基因在调控植物花粉育性中的应用

说明书

技术领域

本发明属于植物分子生物学技术领域，涉及一种水稻OsMSH4蛋白及其编码基因在调控水稻花粉育性中的应用。

背景技术

水稻是人类最重要的粮食作物之一，世界上近一半的人口，包括东亚和东南亚的绝大部分人口，都以大米为食。水稻更是我国的第一大粮食作物，因此如何提高水稻的产量是我国农业生产上的关键问题。从二十世纪六十年代开始，随着半矮品种的推广，水稻和小麦的产量得到了突破性的增长。在推广绿色革命的11个国家中，水稻单产80年代末比70年代初提高了63％。因此，这次矮化育种被称为近代谷物生产的一次“绿色革命”。在我国，二十世纪七十年代由袁隆平研究出的三系法杂交水稻也是“绿色革命”杰出代表。杂交水稻的推广极大的提高了水稻的单产，缓解了我国人口迅速增长与粮食短缺的矛盾。三系法杂交水稻中的三系是指雄性不育系，保持系和恢复系。水稻雄性不育系是杂交水稻制种的关键，不育系水稻雌蕊发育正常，但本身没有花粉或者花粉败育，即不能正常的自交结实。将恢复系的花粉授给不育系植株即可生产出杂交种子。杂交种后代雄蕊育性恢复正常，可以自交结实。选育出有增产优势或品质优良的杂交种即可用于大规模生产。保持系水稻雌雄蕊都正常，用它的花粉给不育系授粉，最终仍然得到雄性不育的植株，从而保证了不育系的繁殖。

虽然，雄性不育系的利用在杂交水稻的制备和选育过程中起到了至关重要的作用，但是自然界里的自发雄性不育植株极少，鉴定困难，需耗费大量人力物力。因此，通过基因工程途径获得雄性不育水稻成为一个上好的选择。水稻花粉形成的过程也就是雄配子体的发生过程。植物雄配子体花粉的形成包括小孢子的发生和雄配子的形成两个过程。小孢子的发生这一过程都在幼小的花药中进行，包括小孢子母细胞的形成，减数分裂过程以及四分体的分散过程。雄配子体即花粉粒是小孢子经过两次有丝分裂形成的，其中包含被称作雄配子的精细胞。在花粉发育的这一系列过程中涉及到众多相关基因，只有他们按照一定的时空顺序正常表达，才能保证可育花粉的形成。

通常生物的生活周期由二倍体时期与单倍体时期的交替组成。二倍体细胞经由减数分裂进程形成染色体数目减半的单倍体细胞即雌雄配子或卵细胞和精子；而单倍体的细胞通过受精作用，也就是核融合形成新的二倍体细胞。减数分裂在整个生活周期中起着至关重要的作用，使每种生物代代都能够保持二倍体的染色体数目。在减数分裂过程中，同源染色体间通过重组发生部分交换产生交叉，结果使配子的遗传基础多样化，使后代对环境条件的变化有更大的适应性，促进了生物物种的进化。早在19世纪，生物学家们根据对不同生物的研究提出了一系列重要成果。孟德尔通过对豌豆的观察，提出了遗传学的两个基本定律-分离定律和自由组合定律。而摩尔根则是以果蝇为模式生物阐明了遗传学的第三大定律-连锁交换定律。在这些发现中，模式生物都起到了重要作用。水稻不但是重要的粮食作物，也是单子叶植物研究中的模式生物。近些年来，科学家以水稻为研究对象对减数分裂过程进行了研究，获得了许多控制减数分裂的基因。

发明内容

本发明的目的是提供一种水稻OsMSH4蛋白及其编码基因在调控水稻花粉育性中的应用。

本发明所提供的应用，具体为由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质(命名为OsMSH4蛋白)或其编码基因(命名为OsMSH4基因)在调控植物花粉育性中的应用。

由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质(OsMSH4蛋白)或其编码基因(OsMSH4基因)在培育花粉育性降低的植物品种中的应用也属于本发明的保护范围。

本发明的再一个目的是提供一种培育花粉育性降低的转基因植物的方法。

本发明所提供的培育花粉育性降低的转基因植物的方法，具体可包括如下步骤：

a)在目的植物中对由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因进行抑制表达，得到转基因植物；

b)从步骤a)所得转基因植物中得到与所述目的植物相比，花粉育性降低的转基因植物。

在本发明中，所述花粉育性的降低，除了花粉形态学外，还体现为减数分裂过程中所形成的交叉的数目越少。

在上述应用或方法中，所述由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质(OsMSH4蛋白)的编码基因(OsMSH4基因)是如下(1)至(4)中任一所述的DNA分子：

(1)序列表中序列2的第137-2533位所示的DNA分子；

(2)序列表中序列2所示的DNA分子；