[发明专利]水稻生殖发育基因MMD2的应用及恢复水稻雄性不育的方法

说明书

本发明涉及水稻育种技术领域的一种水稻生殖发育基因MMD2的应用及恢复水稻雄性不育的方法；所述的MMD2基因序列如SEQ ID NO.1所示，其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，所述的应用是：通过基因变异或抑制表达使得水稻雄性生殖发育异常，获得水稻雄性不育系并可以用来生产杂交种子；所涉恢复MMD2基因功能缺失所致的雄性不育的方法，通过引物扩增MMD2基因构建载体，使用遗传转化方法转化突变体，能够使突变体恢复到野生型表型。本发明获得的水稻突变体营养生长阶段没有任何异常，但生殖生长异常导致完全不育；应用于杂交育种中，可以免除母本去雄的工作，大大提高生产效率，降低人工成本，在农业生产上具有重要的应用。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种水稻生殖发育基因MMD2的应用及恢复水稻雄性不育的方法。

背景技术

水稻是世界上主要的粮食作物之一，更是我国最重要的粮食作物。中国是世界上最大的稻米生产国和消费国，约有60％以上的国人以稻米为主食。我国水稻年播种面积超过3000万公顷，占世界的20％，占全国粮食作物播种面积的30％。水稻产量的高低与稳定，直接关系着人类的生活和社会的安定。

水稻生殖发育，是水稻生活史上最重要的一段时期，也是水稻产量与品质形成的关键时期。在生殖发育中，雄蕊和雌蕊的发育占重要地位。植物适时释放出发育成熟的花粉，对于完成受精结实是至关重要的。花药是花粉发育的场所，首先造孢细胞增殖发育成花粉母细胞，经过减数分裂形成四分体，随后包裹在四分体周围的胼胝质降解，释放出小孢子，然后单核小孢子经过两次有丝分裂，形成一个包含两个精子、一个营养细胞的成熟花粉，最后花药开裂释放花粉完成受精作用。任何一个过程的变化，均有可能引起花药发育异常最终导致雄性不育。

雄性不育在自然界中普遍存在，是杂交育种的基础，研究雄性生殖器官花药的发育，对作物遗传育种和农业产量的提高等方面具有重要的作用。从育种战略上看，杂交水稻的发展可以分为三系法、两系法和一系法三个发展阶段。每进入一个新阶段，都是育种上的一次突破，从而会把水稻的产量提高到一个新台阶。现在生产上用的杂交水稻属于三系法品种间杂交优势利用的范畴，这种三系杂交稻一般要比常规水稻增产20％左右，当前仍处于方兴未艾时期。但是，三系法杂交水稻种子优势表现复杂，受恢复系和保持系关系限制，使优良组合的筛选比较困难。因此，科学家一直在筛选和培育新的不育系，以期扩展细胞质背景，为远缘杂交和杂种优势的利用奠定基础。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种水稻生殖发育基因MMD2的应用及恢复水稻雄性不育的方法，具体是一种雄性生殖发育相关基因MMD2及恢复MMD2功能缺失导致水稻雄性不育的方法，利用MMD2基因及其蛋白参与调控水稻雄性生殖发育的特点，及其利用转基因技术控制水稻雄性生殖发育，通过突变该蛋白序列或抑制该蛋白的表达产生新的水稻雄性不育株系，在农业生产上具有十分重要的应用。

本发明是通过以下技术方案来实现的:

第一方面，本发明涉及一种水稻雄性生殖发育相关基因MMD2，其基因全长序列如SEQ ID NO.6所示、其CDS如SEQ ID NO.1所示。

第二方面，本发明涉及一种所述雄性生殖发育相关基因MMD2编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

第三方面，本发明涉及一种所述水稻雄性生殖发育相关基因MMD2的应用，所述的应用包括：通过基因变异或抑制表达获得水稻雄性不育系或/和用所述水稻雄性不育系生产种子。

优选地，所述抑制表达包括采用RNAi手段。

第四方面，本发明还涉及一种恢复所述基因MMD2功能缺失导致的水稻雄性不育的方法，包括如下步骤：将所述基因MMD2转入水稻雄性不育株系，即可恢复所述不育株系的野生型表型；

其中，所述水稻雄性不育株系是通过MMD2基因变异或抑制其表达获得的；