[发明专利]一种油菜细胞质雄性不育基因及其应用

说明书

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种油菜细胞质雄性不育基因及其应用。本发明提供了从油菜Nsa CMS线粒体基因组克隆的野芥细胞质雄性不育(Nsa CMS)的不育基因orf346及其编码的蛋白质，包括含有orf346基因的载体。orf346基因的核苷酸序列如SEQ：ID NO：1所示。该基因编码的蛋白质的序列如SEQ ID NO:2所示。本发明的不育基因可以通过基因工程技术转化农作物从而培育雄性不育系，可用于杂交种子生产，也可以根据不育基因的序列信息开发出特异性分子标记；可根据标记鉴定含有不育基因的油菜不育系。

技术领域

本发明属于植物转基因技术领域，具体涉及分离克隆一种油菜细胞质雄性不育基因及其在植物育种中的应用。

背景技术

油菜的杂种优势的利用技术是提高油菜产量的一条有效途径，稳定细胞质雄性不育系(CMS)的利用可以满足大规模制备杂交种的需求。胡琼等采用原生质体融合技术将新疆野芥野油18(2n＝18)同甘蓝型油菜的体细胞进行融合，并通过让其后代同甘蓝型油菜连续回交，选育出了败育彻底稳定的细胞质雄性不育系Nsa CMS，通过分子手段以及细胞学观察表明其同现有的细胞质雄性不育系均不相同，为一种新型细胞质雄性不育系，在三系杂交制种中具有广阔的应用潜力(Hu et al.,2002)。

由于胞质不育基因定位于线粒体基因组，属于母系遗传，细胞质不育基因的鉴定克隆与CMS相关线粒体基因通常采用RFLP、AFLP、AP-PCR、RAPD等分子标记技术，对不育系和相应的同核异质保持系线粒体DNA进行比较，或用mRNA差异显示法比较不育系与可育系线粒体基因组表达谱的差异，从而获得与细胞质雄性不育相关的基因，如矮牵牛、水稻、榨菜、油菜、玉米等植物中与CMS相关的DNA区域鉴定。由于线粒体基因组结构复杂，常规的分子生物学手段在进行不育基因克隆研究方面已现困顿，利用全基因组扫描等高通量鉴定方法有助于获得更多信息。

目前所发现的大多数不育基因大都具备以下三个显著特征：1、与已知基因形成嵌合结构；2、具备跨膜结构域；3、与已知功能基因共转录(Chen and Liu,2014)。随着高通量测序技术的发展，完成不育系与保持系线粒体基因组测序并通过差异性分析，并根据不育基因的以上信息特征，可以快速获得不育基因。目前通过线粒体基因组测序技术比对不育系及保持系线粒体基因组序列差异，结合不育基因的序列特征信息，很多细胞质雄性不育基因获得了鉴定，例如水稻Dongxiang CMS的orf182(Xie et al.,2018)，萝卜Don CMS的orf463(Park et al.,2013)；Hau CMS的orf288(Heng et al.,2014)等。

发明内容

本发明的第一个目的是分离克隆油菜Nsa CMS不育基因。本发明采用高通量测序技术获得了不育系的基因组，并通过与保持系线粒体基因组比对筛选获得了一个具备上述不育基因特征的差异基因orf346。通过构建该基因的转化载体，在拟南芥以及油菜中表达该基因后均获得了败育表型。利用该基因设计的分子标记，可以鉴定含有Nsa CMS不育胞质的材料，从而将该基因应用于杂交制种及不育胞质的鉴定中。

本发明的第二个目的是提供上述不育基因编码的蛋白质氨基酸序列。

本发明的第三个目的是提供上述不育基因在培育植物不育系方面的应用。

本发明的技术方案通过以下方法实现：

1、油菜Nsa CMS不育基因orf346的克隆