[发明专利]一种水稻PTC1基因缺失突变体及其分子鉴定方法和应用

说明书

本发明提供一种水稻PTC1基因缺失突变体及其应用。本发明将籼稻品种93‑11经钴60辐射诱变引起水稻基因组第9染色体上，从第15324556位碱基到第15583926位碱基共259370个碱基缺失，该缺失片段包含整个PTC1基因，该缺失基因突变体命名为ptc1‑1664，缺失片段两端核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，该缺失位点可以通过核苷酸序列如SEQ ID No.2‑4所示的分子标记来鉴定，该突变体引起水稻隐性雄性核不育，可用于制备隐性雄性核不育的转基因水稻，在水稻种质资源的遗传改良育种中作用重大。本发明还提供了该突变体的分子标记鉴定方法及其在育种制种中的应用。

技术领域

本发明属于植物分子生物学领域，具体涉及一种水稻PTC1基因 缺失突变体ptc1-1664及其分子鉴定方法和应用。

背景技术

植物雄性不育突变是自然界中十分普遍的现象，至少己在43个 科、162个属的617个物种中发现了雄性不育突变体。在遗传上植物 雄性不育分为细胞核雄性不育，细胞质雄性不育和细胞核细胞质互作 雄性不育三大类：1)细胞核雄性不育由细胞核基因突变产生，有显 性突变和隐性突变，有孢子体基因突变和配子体基因突变。显性突变 和配子体基因突变只能通过雌配子遗传，隐性突变既可通过雌配子也 可通过雄配子进行遗传，而且遵循孟德尔定律。目前已克隆了一些孢 子体隐性核不育基因，如拟南芥的ms2，玉米的ms45和水稻的mil1 等；一些配子体隐性核不育基因也被克隆，如拟南芥的两个小孢子有 丝分裂异常的突变体sidecar pollen和gemini pollen；玉米上还克隆了 一个孢子体显性核不育基因MS44；2)细胞质雄性不育则是由细胞 质基因控制，并没有相对应的核恢复基因，属母性遗传；3)细胞核 细胞质互作雄性不育由细胞质基因和细胞核基因共同控制，其实质是 细胞质与细胞核遗传物质不和的结果。不育细胞质是一些由突变线粒 体基因引起，但有相对应的核恢复基因，能抑制不育细胞质基因。不 育细胞质基因可产生一种新的蛋白质，够影响线粒体正常功能。在育 恢复基因方面，目前水稻中已经克隆了Rf-1，Rf-2，Rf-4，Rf-5等基 因。

水稻是我国的民族产业，杂交水稻对提高我国粮食产量发挥了重 要作用。目前，我国杂交水稻累计种植面积超过45亿亩，杂交水稻 种植面积已经占到全国水稻种植面积的55％左右。杂种水稻是选用两 个遗传背景不同，同时性状又能互补的水稻品种，通过杂交产生具有 杂种优势的第一代杂交种用于生产。杂交水稻具有明显的杂种优势现 象，主要表现在生长旺盛，根系发达，穗大粒多，抗逆性强等方面。 杂交水稻比常规稻增产达30％。目前我国种植的杂交水稻可分为三系 法杂交稻和两系法杂交稻。三系法杂交稻(三系杂交稻)就是生产这 种杂交稻需要三个水稻品系来完成：水稻质核互作雄性不育系、水稻 细胞质雄性不育保持系和水稻细胞质雄性不育恢复系。水稻质核互作 雄性不育系(简称不育系，代号A)有野败型，红莲型等多种细胞质 类型。水稻细胞质雄性不育保持系(简称保持系，代号B)是用来繁 殖不育系一种水稻。其细胞核基因型与不育系相同，但含有可育细胞 质基因，可产生可育花粉，能够自交结实。由于保持系的核基因不含 恢复基因，因此它给不育系授粉产生的后代也是不育的。水稻细胞质 雄性不育恢复系(简称恢复系，代号R)携带恢复基因，能够修复细 胞质雄性不育性，与不育系杂交产生的杂种(即杂交稻)正常可育。 三系育种法存在感病、品质差、育种效率低等问题。因受恢保关系的 制约，95％的水稻资源不能用于杂交育种。两系法杂交稻利用光温敏 核不育突变体，其在长日高温条件下表现雄性不育，可进行杂交制种， 短日低温条件下表现雄性可育，可以自交繁殖。与三系法相比，两系 法具有显著的优越性：不育系与恢复系配组自由，选配优良组合几率 大；不育系可一系两用。但是两系法不育系易受光温环境影响，育种 风险巨大。比如在制种期间遇上低温，不育系将转为可育，产生自交 种子，影响杂交种子的纯度；有的两系杂交种遇上高温则不育，影响 结实率，导致减产。因此，寻找新的雄性不育制种方法依然是作物育 种上的重要研究课题。