[发明专利]利用p5126-ZmMs1D构建体创制玉米显性核雄性不育系及其育种制种应用方法

说明书

本发明公开了一种通过生物技术途径，利用包含p5126‑ZmMs1和DsRed基因的构建体创制玉米显性核雄性不育系并应用于玉米杂交育种和制种的技术方法。将所述构建体导入玉米细胞、愈伤组织或器官中，可用于创制转基因的玉米显性核雄性不育系种子：在正常光（白光或太阳光）下该转基因不育系种子呈现出淡红色，在绿色激发光下通过红色荧光滤镜观察，转基因不育系种子表现出较强的红色荧光，非转基因可育种子表现为正常玉米颜色，无荧光。本发明与本团队之前申请授权的玉米隐性雄性不育技术（即玉米多控不育技术体系）发明专利有本质的差异，可高效地应用于玉米不育化杂交育种和杂交制种，具有巨大的农业生产应用价值。

技术领域

一般地，本发明涉及分子生物学和植物基因工程及作物育种领域。具体地，本发明涉及利用p5126-ZmMs1和DsRed基因构建体创制玉米显性核雄性不育系、且由此产生的玉米雄性不育系种子并应用于杂交育种和制种的技术方法。

背景技术

杂种优势是杂合体在一种或多种性状上优于它的两个亲本的现象。例如不同品系、不同品种、甚至不同种属间进行杂交所得到的杂种一代往往比它的双亲表现出更强大的生长速率和代谢功能，从而导致器官发达、体型增大、产量提高，或者表现在抗病、抗虫、抗逆力、成活力、生殖力、生存力等的提高。这是生物界普遍存在的现象。利用植物杂种优势可以显著地提高作物的产量和品质。

在作物中，存在着自花授粉作物和异花授粉作物。自花授粉是指一株植物的花粉，对同一个体的雌蕊进行授粉的现象。与此相反，一株植物的花粉给另一植株的雌蕊授粉就称作异花授粉。水稻的雄蕊和雌蕊在同一器官中，通常以自花授粉方式进行繁殖。对水稻进行杂交育种和杂种优势利用，获得雄性不育系是关键。上世纪70年代“杂交水稻之父”袁隆平等人在野外发现了雄花败育的普通野生稻，这一雄性不育系的发现，为应用“三系”（雄性不育系、保持系、恢复系）配套选育杂交水稻的成功，打开了一个突破口，从而为我国甚至世界的粮食生产做出了重大贡献。

对于异花授粉的作物如玉米，因为缺乏良好的雄性不育系，目前对其进行杂交育种和制种主要采用人工去雄或机械去雄的方法。这些方法存在诸多弊端，比如成本高、纯度不稳和易受环境影响等问题，制约了杂种优势在玉米实际生产中的应用效率。

玉米显性核雄性不育材料不存在去雄的问题，但由于缺乏有效的保持和繁殖技术，很难应用于实际生产当中。现代生物技术的发展为玉米显性核雄性不育材料的利用创造了条件。本发明旨在将导致显性核雄性不育基因表达盒、荧光蛋白标记基因表达盒和除草剂抗性基因表达盒串联起来，构建高效的玉米显性核不育遗传转化载体，导入玉米正常可育自交系材料中，获得玉米显性核雄性不育系及其保持系，通过荧光色选法可以高效分离红色荧光转基因显性核不育系和正常颜色可育系种子，从而有效解决玉米显性核雄性不育系的保持和繁殖问题，以实现高效的玉米不育化杂交育种和杂交制种。

ZmMs1是玉米花粉发育过程中参与小孢子细胞壁发育过程的转录因子，对小孢子细胞壁起负调控作用，该基因的突变能够导致小孢子凋亡和雄花败育。本团队在之前的研究工作中，利用ZmMs1的突变基因及其不育突变体材料发展了玉米隐性雄性不育技术，即玉米多控不育技术体系，并申请、授权了相关发明专利。本发明发现在5126启动子下的野生型ZmMs1能够导致玉米表现出显性不育的表型性状，与之前的发明有着本质的差异，在玉米杂交育种和制种中具有新的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用基于p5126-ZmMs1和DsRed基因的构建体（载体）创制玉米显性核雄性不育系并应用于玉米杂交育种和制种的技术方法。