[发明专利]大麦雄性不育基因msg3002及其应用

说明书

本发明公开了一种大麦雄性不育基因msg3002及其应用，属于植物基因工程技术领域。本发明通过选择大麦雄性不育突变体材料GSHO 3002作为母本，构建图位克隆的作图群体，筛选包含2080个Fsubgt;2/subgt;单株的分离群体，将msg3002基因定位在一个0.2cM的遗传区间，完成了精细遗传图谱的构建。在参考大麦物理图谱和小麦共线性物理图谱的基础上，结合RNA‑Seq数据，鉴定得到大麦雄性不育基因msg3002。本发明发现的大麦雄性不育基因msg3002可在植物杂种优势利用和杂交种制种生产中发挥重要作用。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一种大麦雄性不育基因msg3002及其应用。

背景技术

大麦是我国第四大粮食作物，主要用作饲料、粮食和啤酒原料，在国民经济中占有重要地位。随着人口的持续增加和生活水平的不断提高，我国的粮食需求呈刚性增长。粮食产量与作物杂交种的生产和应用密切相关。在四大粮食作物中，玉米杂交种在超高产进程中发挥重要作用，使其产量自2012年开始跃居我国第一位(中国统计年鉴，2017)；杂交水稻的广泛应用促使我国水稻产量增幅超过20％，其种植面积达到水稻总种植面积的50％以上(Yuan,2015)。然而，麦类作物杂交种尚未获得大规模的生产和利用。小麦和大麦都是严格地自花授粉作物，雄性不育性状的保持和恢复是杂交种生产的关键，发掘和鉴定优良雄性不育基因是杂交种生产的前提。因此，利用正向遗传学的方法分离大麦雄性不育基因对大麦和小麦等植物杂交制种有重要意义。

植物雄性不育(male sterility)是指雄蕊发育不正常，不能产生正常的花药、花粉或雄配子，但雌蕊发育正常，可以接受外来花粉而受精结实的现象。主要包括细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,CMS)和细胞核雄性不育(genic male sterility,GMS)。植物雄性不育是开发杂种优势的重要工具，在作物杂交育种上应用广泛，相关的杂交制种技术分为“三系法”(three-line system)和“两系法”(two-line system)(Chen etal.,2014)。基于CMS的杂交制种技术称为“三系法”，即需要三个育种品系：CMS不育系、不育保持系和不育恢复系。与CMS相比，大多数GMS还没有用于杂交制种，主要困难在于无法有效实现GMS不育基因的保持和恢复。最近几年，以隐性雄性不育基因为基础并结合基因工程手段创制的第三代杂交技术在水稻和小麦中逐渐成熟(Chang et al.,2016；Wang et al.,2017)。该技术的前提是获得败育彻底的雄性不育基因，其优势是可以获得100％不育的隐性核不育群体，进而获得不含转基因成分的杂种F₁，是一种稳定高效、不育系和保持系集一体的新型不育杂交育种体系。不管是“三系法”、“两系法”，还是基于基因工程的第三代杂交技术，发掘和鉴定败育彻底的雄性不育基因是植物杂种优势利用的前提。

发明内容

针对上述现有技术，本发明选择大麦雄性不育突变体材料GSHO 3002作为母本，构建图位克隆的作图群体，筛选包含2,080个F₂个体的分离群体(超过4,000个交换型配子)，将该msg3002定位在一个0.2cM的遗传区间，完成了精细遗传图谱的构建。在参考大麦物理图谱和小麦共线性物理图谱的基础上，结合RNA-Seq数据，鉴定得到大麦雄性不育基因msg3002。该基因的功能缺失会造成大麦的雄性不育，由此可以产生新的雄性不育材料，在科研和农业生产中具有重要的应用价值。

本发明的第一方面，提供一种大麦雄性不育基因msg3002，所述基因msg3002为：

i)SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；或

ii)SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列；或

iii)与i)或ii)的核苷酸序列具有90％或90％以上同源性且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列。