[发明专利]陆地棉GhMS20基因及其在创制棉花单显性雄性不育系的应用

说明书

本发明公开一种在陆地棉GhMS20基因及其编辑载体创制棉花单显性雄性不育系的应用，属于农业生物技术领域。本发明公开了一种培育棉花不育系的方法，针对棉花的MS20基因为靶标，创制单显性雄性不育系，步骤包括降低所述棉花植株中花粉发育相关的MS20的表达或活性的步骤。本发明可以产生新的棉花雄性不育系，用来生产杂交种子，开展新型二系杂交棉花、轮回选择和创造基因库，在农业生产上具有十分重要的应用。

技术领域

本发明属于农业生物技术领域，具体涉及一种在棉花中表达的GhMS20基因及其在棉花单显性雄性不育中的应用。本发明描述了来自棉花GhMS20基因的核苷酸序列，利用该序列构建基因编辑载体，遗传转化棉花，创制出单显性雄性不育表型的转基因植株。

背景技术

雄性不育是作物杂交制种和种质创新的重要遗传资源，雄性不育基因的定位、克隆与功能解析有重要的理论意义和应用价值。造成植物育性降低的因素有很多种，如绒毡层发育和降解异常、花粉发育异常、花药发育开裂异常和环境异常等。雄性不育通常是指雌雄同株植物保持完全正常的雌性功能，而不能产生正常功能雄性配子的一种生物学特征。该性状主要表现为花药无花粉、雄配子或花粉粒无活性和花药不开裂等，但雌蕊可接受外来的花粉而受精结实，这为研究花粉粒发育、细胞质、细胞核和核质互作遗传等基础研究提供重要实验材料，也成为开展农作物轮回选择、杂种优势、群体改良和种质资源创新的重要工具。因此，植物雄性不育机理和应用一直是生命科学领域研究的重点和热点。

棉花是重要的纤维作物，具有明显的杂种优势，棉花杂交制种途径包括人工去雄、化学杀雄、利用指示性状和雄性不育系等。目前，棉花育种生产杂交种主要通过人工去雄方法实现，但人工去雄生产杂交种具有成本高、效率低和育种周期长等缺点，因此，雄性不育在育种中的研究、应用和推广具有重要意义。然而，由于缺乏合适的雄性不育材料生产F₁种子，杂种优势在棉花生产中的应用受到限制。目前，棉花雄性不育杂种优势利用主要集中于洞A和ms5ms6两种棉花隐性细胞核雄性不育系，通过杂交或回交培育获得多种洞A不育衍生系，先后培育出高杂种优势组合类型，主要有川杂一号、川杂四号、川杂六号和鲁棉八号（[1]唐雯. 陆地棉隐性核不育系花器发育的形态解剖特征及生理生化特性研究[D]. 雅安: 四川农业大学图书馆, 2008；石雅丽, 张锐, 任茂智, 等. 棉花雄性不育的研究进展[J]. 生物技术进展, 2013, 05: 328-335）。通过双隐性ms5ms6不育系获得杂交种主要包括南农6号、南农9号、南农98-4和中棉所38号等（石雅丽等，2013）。