CN105039316B - 一种基于Ms30基因建立的玉米雄性不育系保持和繁殖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于Ms30基因构建的用于恢复、保持和繁殖玉米隐性核雄性不育系的多控不育载体及其应用方法,属于生物技术中的基因工程领域。所述的多控不育载体包括四个功能基因元件:1)玉米雄性不育的育性恢复功能基因;2)抑制玉米的雄配子体形成的功能基因;3)玉米种皮颜色筛选标记功能基因;4)除草剂抗性功能基因元件。将所述构建体导入玉米受体(如细胞、愈伤组织或器官)中,可用于恢复、保持、繁殖ms30对应的玉米雄性不育系。本发明有望应用于玉米新型不育化杂交育种和杂交制种,在玉米生产中具有巨大的应用价值。

Description

一种基于Ms30基因建立的玉米雄性不育系保持和繁殖的方法
技术领域
一般地,本发明属于分子生物学和植物基因工程领域。具体地,本发明涉及用于恢复雄性不育玉米育性的育性恢复基因Ms30的构建体、包含所述构建体的重组载体、以及用所述构建体或重组载体转化的宿主细胞、转基因植物细胞和转基因玉米制备方法,且由此产生的玉米雄性不育系种子和保持系种子。
背景技术
作物杂种优势利用和杂交育种技术是一种提高作物产量和品质、保障国家粮食安全的有效手段。玉米是杂种优势利用的典范,其中杂交育种和制种技术的关键均在于母本的去雄。人工去雄相对容易,还可以通过机械去雄、化学杀雄等途径,但是这些策略也存在一些问题:一方面,这些技术大大增加了制种的成本,另一方面,因人工去雄的不彻底或不及时,会降低杂交种的纯度,造成生产上大面积减产,最终导致很大的经济损失。因此,提高杂交种种子纯度是当前玉米生产上急待解决的问题,而利用雄性不育系制种是提高杂交种质量最为有效的途径之一。
玉米核雄性不育材料是一种宝贵的种质资源,对玉米杂交种生产具有极其重要的意义,但长期以来,由于纯合核雄性不育系无法繁殖保持等问题,这类材料在实际生产上几乎没有被有效地利用起来。随着新的核雄性不育材料的不断发现,玉米育种家对其进行了多方面的研究和利用尝试,如利用标记性状与不育性的紧密连锁关系,开发了粒色标记系统法、黄绿苗连锁标记法和多花丝连锁标记体系等,但是由于标记性状与不育性连锁不完全、标记性状鉴定困难、鉴定时期滞后等问题,这些方法和尝试在玉米生产上并没有得到推广应用。随着现代生物技术的迅速发展,部分玉米核雄性不育材料的不育机理逐渐明确,为分子设计创制稳定的玉米不育系奠定了理论基础。
本发明旨在将隐性核雄性不育材料的育性恢复基因表达元件、抑制雄配子体形成的基因表达元件、荧光蛋白筛选标记基因表达元件和除草剂抗性基因表达元件串联起来,构建高效的玉米多控不育遗传转化载体,导入相应的隐性核雄性不育材料中,获得玉米雄性不育系的保持系,从而有效地解决玉米隐性核雄性不育系的保持和繁殖问题,以实现高效的不育化杂交育种和杂交制种。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于Ms30基因的能恢复雄性不育玉米生育力的多控不育载体(构建体)及其应用的方法。
本发明所述的多控不育载体是指用于恢复雄性不育玉米生育力的遗传转化载体,其含有多个功能元件(4种不同类型表达盒的元件),这些功能元件的组装和表达,使转化植株得以可控地(通过雄性育性、种皮颜色和除草剂抗性)用于玉米雄性不育系的繁殖和保持。
本发明所述的多控不育载体的4种不同类型表达盒元件,包含玉米雄性育性相关基因的表达盒、抑制植物雄配子体形成或功能的表达盒、除草剂抗性基因表达盒和颜色标记基因表达盒。
(1)具体地,玉米雄性育性相关基因的表达盒中,从上游至下游依次包括雄性器官特异表达启动子或组成型表达启动子、育性相关基因和终止子。
进一步,上述育性相关基因即玉米Ms30基因。
上述启动子可以是雄性器官特异表达启动子5126、Ms30基因的启动子或组成型表达的Ubiquitin启动子。
5126启动子是玉米花药特异性启动子。
Ubiquitin启动子来自于玉米多聚泛素蛋白基因(maize poly ubi gene),由Ubi基因的启动子区,5’非翻译区和第一内含子组成。
(2)抑制植物雄配子体形成或功能的表达盒中,从上游至下游依次包括花药或雄蕊器官特异启动子、抑制植物雄配子体形成或功能的基因以及终止子。
具体地,上述花药或雄蕊器官特异启动子可以为Pg47启动子或Zm13启动子;抑制植物雄配子体形成或功能的基因为玉米α淀粉酶基因或Dam甲基化酶基因;终止子为In2-1终止子或PinⅡ终止子。
Pg47和Zm13都是花粉特异性启动子,Pg47启动子来自玉米花粉特异性聚半乳糖醛酸酶(Pg47)基因的5’调节区(Allen和Lonsdale,Plant J(1993) 3:261-271)。
玉米α淀粉酶基因,可以是玉米α淀粉酶-1 基因,该基因在雄性组织表达时会导致花粉粒能量来源崩溃,从而遏制花粉发育。
Dam甲基化酶基因(Brooks et al., Nucleic Acids Res(1983)11: 837-851)的表达产物能催化植物DNA中腺嘌呤残基的甲基化,经甲基化的腺嘌呤会影响到细胞存活。
终止子为In2-1终止子(玉米In2-1基因的终止子)或PinⅡ终止子(马铃薯蛋白酶抑制剂Ⅱ的终止子,An et al., Plant Cell (1989)1: 115-122)。
(3)除草剂抗性基因表达盒为35S启动子驱动Bar基因的表达盒,终止子是35S终止子。
35S启动子来自花椰菜花叶病毒基因组的增强子区(Franck et al., Cell(1980)21:285-294)。
(4)颜色标记基因表达盒为由Ltp2启动子、红色荧光蛋白DsRed2基因或mCherry基因以及pinⅡ终止子依次串联构成的表达盒。
Ltp2启动子是大麦脂质转移蛋白基因的启动子,在种子的糊粉层特异表达(Kallaet al., Plant J(1994) 6: 849-860)。
上述含多基因表达盒的构建体是以来自pCambia系列载体的pCambia3301(信息见网址:http://www.cambia.org/daisy/cambia)为骨架进行依次构建的。
利用本发明所述的构建体,本发明还提供了一种用于保持玉米雄性不育植株的纯合隐性状态,并能繁殖玉米雄性不育系的保持系植株的方法,其中还包括鉴定玉米保持系种子和植株的方法。
本发明提供的获得上述雄性不育系和保持系的培育方法是将恢复雄性不育玉米育性的多控不育构建体导入目的植物—玉米隐性核不育系中获得的。
上述导入目的植物的方法是通过花粉管或农杆菌导入植物细胞、愈伤组织、组织或器官中获得植株。
本发明所述的用于保持玉米雄性不育植株的纯合隐性状态的方法,包含:(a)提供第一植株,所述第一植株包含雄性不育基因Ms30的纯合隐性等位基因(Ms30Ms30),且所述第一植株是雄性不育的;(b) 向上述第一植株中引入权利要求1所述的构建体以获得第二植株,所述第二植株只在同源染色体的其中一条染色体上含有所述构建体,即所述构建体为半合子状态;半合子(hemizygote)指的是具有二组相同的染色体组,但有一个或多个基因是单价的,只存在于一个染色体组,另一个染色体组没有与之相对应的等位基因,这种合子称为半合子。所述第二植株包含与所述第一植株相同的雄性不育基因Ms30的纯合隐性等位基因,当其构建体中的玉米雄性育性控制基因Ms30表达时将恢复第二植株雄性生育力;当抑制植物雄配子体形成或功能的基因(如淀粉酶基因或细胞毒素基因)表达时,所述第二植株抑制产生携带构建体的可育雄性配子的形成或功能,从而使得在所述第二植株中只能产生不包含所述构建体的可育雄性配子,其基因型为Ms30;(c) 用所述第二植株的雄性配子使所述第一植株受精,以保持并产生所述第一植株纯合隐性状态的后代种子。
本发明所述的用于繁殖玉米不育系的保持系植株的方法,包含:通过权利要求21所述的第二植株自花受精,产生50%的含有所述构建体的种子(即保持系种子);产生50%的正常不育系种子。
鉴定保持系种子和植株的方法,具体为:将所述第二植株的种子播种后,其产生的花粉作为供体(父本),与其它正常育性植株(作为母本)杂交,所获得F1种子全部是正常颜色种子(非荧光种子)。
将所述第二植株自交后产生的种子在荧光显微镜下观察,具有红色荧光的种子即为保持系种子。
种植所述第二植株自交后产生的种子,使所述种子长成待鉴定植株,用除草剂喷洒所述待鉴定植株,保持系植株与非保持系植株相比,没有植物损伤症状或具有的损伤症状程度更轻。
附图说明
图1所示为玉米多控不育载体pMCS3001构建流程图。
图2所示为玉米多控不育载体pMCS3001的T-DNA区域图谱;T-DNA的大小为12,660bp,其中包含4个表达盒,从T-DNA的左边界到右边界分别是除草剂抗性基因Bar的表达盒,雄性育性恢复基因Ms30的表达盒,抑制花粉形成的α淀粉酶基因表达盒,以及颜色标记基因DsRed2的表达盒。
图3所示为玉米多控不育载体pMCS3001的质粒图谱。
图4所示为玉米多控不育载体pMCS3001的酶切鉴定图;M 为1 kb plus DNAmarker;1,2,3分别为pMCS3001质粒用HindIII、BamHI和BglII进行酶切。
图5所示为玉米多控不育载体pMCS3002、pMCS3003构建流程图。
图6所示为玉米多控不育载体pMCS3002的T-DNA区域图谱;T-DNA的大小为11,906bp,其中包含4个表达盒,从T-DNA的左边界到右边界分别是除草剂抗性基因Bar的表达盒,抑制花粉形成的表达盒,雄性育性恢复基因Ms30的表达盒以及颜色标记基因DsRed2的表达盒。
图7所示为玉米多控不育载体pMCS3002的质粒图谱。
图8所示为玉米多控不育载体pMCS3002的酶切鉴定图;M 为1 kb plus DNAmarker;1,2,3分别为pMCS3002质粒用HindIII、EcoRI和XbaI进行酶切。
图9所示为玉米多控不育载体pMCS3003的T-DNA区域图谱;T-DNA的大小为13,474bp,其中包含5个表达盒,从T-DNA的左边界到右边界分别是除草剂抗性基因Bar的表达盒,2个抑制花粉形成的表达盒(α淀粉酶基因表达盒和Dam甲基化酶基因表达盒),雄性育性恢复基因Ms30的表达盒,以及颜色标记基因DsRed2的表达盒。
图10所示为玉米多控不育载体pMCS3003的质粒图谱。
图11所示为玉米多控不育载体pMCS3003的酶切鉴定图;M 为1 kb plus DNAmarker;1,2,3分别为pMCS3003质粒用HindIII、EcoRI和XbaI进行酶切。
图12所示为多控不育载体(pMCS3001, 3002, 3003)的玉米转化流程和植株的再生。
图13所示为多控不育转基因玉米植株的PCR阳性鉴定;M 为DL2000 DNA marker,1至22为不同的转基因植株,P为质粒阳性对照。H2O为水对照。
图14所示为多控不育转基因玉米植株的RT-PCR检测结果;M 为DL2000 DNAmarker,1至8样品为随机取样的转基因植株。图A为植株DNA的PCR检测,图B、C为1至8样品的RT-PCR检测,检测基因分别为Bar和玉米actin基因。
图15所示为收获的转基因玉米植株穗子表型;A为转基因株系在正常白光下的穗子表型,B为A在蓝色激发光下的穗子表型。其中,在蓝色激发光下发红色荧光的种子,在正常白光下表皮呈红色;而在蓝色激发光下不发荧光的种子,在正常白光下表皮为黄色(正常的玉米种子颜色)。
图 16所示为除草剂涂抹检测玉米多控不育保持系和不育系的表型;Ms30-1(+)为转入了多控不育载体pMCS3001的T-DNA的转基因玉米植株(保持系植株)。Ms30-1(-)为ms30纯合隐性的不含转基因成分的植株(不育系植株)。除草剂涂抹后第5天,Ms30-1(+)植株基本上没有叶子损伤,Ms30-1(-)植株则有明显损伤。
具体实施方式
下述实施例用来说明本发明,但不限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换,均属于本发明的范围。
如无特殊说明,实施例中所用的内切酶等酶试剂购自宝生物(大连)有限公司,引物及基因的合成和测序由生工生物工程(上海)股份有限公司完成。其他生化试剂非特别注明外均为常规市售试剂,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1:多控不育载体pMCS3001、pMCS3002和pMCS3003的构建
1.构建含有4个表达盒的多控不育载体pMCS3001
1)构建含有荧光蛋白标记基因mCherry表达盒(Ltp2:mCherry, SEQ ID NO.1)和除草剂抗性基因Bar的表达盒(CaMV35SPRO:Bar, SEQ ID NO.2)的中间载体pCLC。
以pMD18-Ltp2为模板扩增Ltp2片段,所用引物为:
oligo01:5’- caaagcttctctagaactagtggatctcgatgtgtag(AAGCTT为HindIII酶切位点);
oligo02:5’- ctggtcaccagatcttactcggctacactcacac(GGTCACC为BstEII酶切位点,AGATCT为BglII 酶切位点)。
pCambia3301是pCambia系列载体之一,含有除草剂抗性基因Bar的表达盒。将以上扩增产物Ltp2片段和pCAMBIA3301质粒用HindIII和BstEII酶切、胶回收后连接得到pCLtp。
质粒pMD18-mCherry含有mCherry基因(由上海英骏生物技术有限公司合成),以此质粒为模板扩增mCherry片段,所用引物为:
oligo03: 5’- cggagatctatggtgagcaagggcgaggag(AGATCT为BglII 酶切位点)
oligo04: 5’- cggagatcttacttgtacagctcgtccatg(AGATCT为BglII 酶切位点)
将扩增产物mCherry片段用BglII酶切,质粒pCLtp经BglII酶切后去磷酸化处理,以上产物胶回收后进行连接,得到pCLC载体。
2)中间载体pCLCAA的构建(含有α淀粉酶基因表达盒)
质粒pMA-Pg47-ZmAA含有α淀粉酶基因ZmAA的表达盒(Pg47pro:ZmAA-In2-1,SEQID NO.3),委托上海英骏生物技术有限公司合成。将质粒pMA-Pg47-ZmAA和pCLC用HindIII和EcoRI酶切,将4.6 kb的ZmAA表达盒和pCLC载体片段胶回收后连接,得到pCLCAA。
3)pT5126MsOcs载体的构建(含有育性恢复基因Ms30表达盒5126:Ms30, SEQ IDNO.4)
玉米自交系B73是目前广泛应用于玉米遗传研究及育种实践的开放性玉米种质,能够从种子公司直接购买获得。从B73 雄穗中提取RNA,反转录PCR扩增Ms30基因,得到1.2Kb的Ms30基因片段。所用引物如下:
Oligo05:5’- CAAAGTTGCTTTGCGATGGCGCTCCTCCTCCTCCTC
Oligo06:5’- TGGCATGCCGGATCCCTAAATAAGAGTGGTCTCCGG
以pCAMBIA2300-Ubi-Ocs为模板扩增Ocs片段,所用引物如下:
Oligo07:5’- TTATTTAGGGATCCGGCATGCCAGGGCTCTCAATGGAG
Oligo08:5’- GAATTCCTAGGTGATCATCAATCAGTAAATTGAACGGA
(GGATCC为EcoRI 酶切位点)
将以上得到的Ms30和Ocs的PCR产物各取1 ul混合做模板,以引物oligo05和oligo08进行overlap PCR扩增,得到Ms30和Ocs融合的片段Ms30-Ocs。
以B73为材料,用PlantGen DNA Kit 植物基因组DNA提取试剂盒(康为世纪公司)提取基因组DNA。以得到的基因组DNA为模板扩增5126启动子片段,所用引物如下:
Oligo09:5’-gaattcCTAGGATCTTTCTGATTTCAACCATTAC
(GGATCC为EcoRI 酶切位点)
oligo10:5’- GGAGGAGCGCCATCGCAAAGCAACTTTGATTTGTG
扩增得到1.5 kb的 5126片段。
将以上得到的Ms30-Ocs片段和5126片段的PCR产物各取1ul混合做模板,以引物oligo13和oligo16进行overlap PCR扩增,得到融合的片段5126-Ms30-Ocs。将该片段进行进行胶回收后连接到pEASY-T5载体,得到pT5126Ms30Ocs。
4)构建pMCS3001载体
用EcoRI酶切步骤2得到的质粒pCLCAA,酶切产物再经去磷酸化处理;将步骤4得到的pT5126Ms30Ocs用EcoRI酶切。以上两种产物分别胶回收,连接获得重组载体pMCS3001,经酶切和测序验证正确。pMCS3001载体的专利保藏号为CGMCC No.10448,保存在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所,100101;生物保藏的分类命名:大肠埃希氏菌(Escherichia coli);保藏日期:2015年1月27日。
pMCS3001包含4个表达盒,如图2所示,从T-DNA的左边界到右边界分别是除草剂抗性基因Bar的表达盒,雄性育性恢复基因Ms30的表达盒,抑制花粉形成的表达盒(α淀粉酶基因表达盒),以及颜色标记基因mCherry的表达盒。pMCS3001载体图谱见图3。
2.构建含有4个表达盒的多控不育载体pMCS3002
1)构建含有花粉致死基因ZmAA表达盒的重组载体pCZmAA
以质粒pMA-Pg47-ZmAA为模板扩增 ZmAA的表达盒,得到片段Pg47PRO: ZmAA-In2-1。PCR引物为:
Oligo11: 5’- cccaagctttgcaccggacactgtctggtg (AAGCTT为HindIII酶切位点);
Oligo12: 5’- ccgaattccgtggagatataggggaaagagaacg (gaattc为EcoRI酶切位点)。
将上述花粉致死基因ZmAA表达盒与pCambia3301载体的骨架相连:用HindIII和EcoRI双酶切Pg47-BT1-ZmAA-In2-1片段和pCAMBIA3301载体后,将ZmAA表达盒连入pCAMBIA3301大片段中,获得载体命名为pCZmAA。
2)构建含有育性恢复基因Ms30表达盒(Ubiquitin:Ms30-Ocs, SEQ ID NO.5)的重组载体pTUMs30
从玉米B73 雄穗cDNA中PCR扩增Ms30基因,得到1.2 Kb的Ms30的ORF片段。所用引物如下:
Oligo13: 5’-cgcggtaccATGGCGCTCCTCCTCCTCCTCG(GGTACC为KpnI酶切位点)
Oligo14: 5’-gccggatccCTAAATAAGAGTGGTCTCCGG(GGATCC为BamHI酶切位点)
pCAMBIA2300-Ubi-Ocs载体含有Ubiquitin启动子和Ocs终止子,在Ubiquitin启动子后含多克隆位点,载体的骨架是pCAMBIA系列的pCAMBIA2300(信息见网址:http://www.cambia.org/daisy/cambia)。pCAMBIA2300-Ubi-Ocs载体由发明人所在公司实验室保存。用KpnI和BamHI双酶切Ms30片段和pCAMBIA2300-Ubi-Ocs载体。将Ms30片段连入pCAMBIA2300-Ubi-Ocs酶切片段中,获得pCUMs30。
以pCUMs30为模板扩增Ubi-Ms30-Ocs片段,所用引物为:
Oligo15:5’-aagcttaattagcttgcatgcctgcagtg(AAGCTT为HindIII酶切位点)
Oligo16:5’- gGtcaccctgcagtgatcatcaatcagtaaattGAAcg
gagAATATTA (GGTCACC为BstEII酶切位点,TGATCA为BclI酶切位点)
将以上扩增片段Ubi-Ms30-Ocs连入T载体pEASYT3中,获得载体命名为pTUMs30。
3)构建荧光标记基因表达盒(Ltp2:DsRed2-Nos, SEQ ID NO.6)载体pT-LD
pMD18-Ltp2含有Ltp2启动子,Ltp2的5’端和3’端分别含有BclI和XhoI酶切位点。DsRed2-FL-19T含有DsRed2基因。pMD18-Ltp2和DsRed2-FL-19T均委托上海英骏生物技术有限公司合成。以DsRed2-FL-19T载体为模板扩增DsRed2片段,所用引物为:
oligo17: 5’- gtgatcacatctcgagatggcctcctccgagaacgtc(TGATCA为BclI酶切位点、CTCGAG为XhoI酶切位点);
oligo18: 5’- gggtcaccctacaggaacaggtggtggc(GGTCACC为BstEII酶切位点)。
将以上扩增片段DsRed2连入T载体pEASYT3中,获得pTDsRed2。
用BclI和XhoI双酶切pMD18-Ltp2和pTDsRed2载体,胶回收后将Ltp2片段连入pTDsRed2片段中,获得含有荧光标记基因表达盒的载体pT-LD。
4)构建pMCS3002载体
用BclI和BstEII双酶切上述获得的中间载体pTUMs30和pT-LD,胶回收Ltp2-DsRed2片段和pTUMs30片段,将Ltp2-DsRed2片段连入pTUMs30,获得pTUMs30-LD。
用HindIII和BstEII双酶切pCZmAA和pTUMs30-LD,将Ubi-Ms30-Ocs-Ltp2-DsRed2片段连入pCZmAA大片段中,获得的载体命名为pMCS3002,经酶切和测序验证正确。pMCS3002载体的专利保藏号为CGMCC No.10449,保存在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所,100101;生物保藏的分类命名:大肠埃希氏菌(Escherichia coli);保藏日期:2015年1月27日。
pMCS3002载体包含4个表达盒,如图6所示,从T-DNA的左边界到右边界分别是除草剂抗性基因Bar的表达盒,抑制花粉形成的α淀粉酶基因表达盒,雄性育性恢复基因Ms30的表达盒以及颜色标记基因DsRed2的表达盒。pMCS3002载体图谱如图7所示。
3.构建含有5个表达盒的多控不育载体pMCS3003
用HindIII酶切上述的pMCS3002载体,并进行去磷酸化处理。载体pMD18-Dam含有Dam表达盒(Dam基因表达盒Zm13:Dam, SEQ ID NO.7),将该载体用HindIII酶切后得到Dam表达盒片段。将以上pMCS3002载体酶切片段和Dam表达盒片段分别胶回收后进行连接,获得的载体命名为pMCS3003,经酶切和测序验证正确。pMCS3003载体的专利保藏号为CGMCCNo.10450,保存在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所,100101;生物保藏的分类命名:大肠埃希氏菌(Escherichia coli);保藏日期:2015年1月27日。
pMCS3003载体包含5个表达盒,如图9所示,从T-DNA的左边界到右边界分别是除草剂抗性基因Bar的表达盒,抑制花粉形成的α淀粉酶基因表达盒和Dam表达盒,雄性育性恢复基因Ms30的表达盒以及颜色标记基因DsRed2的表达盒。pMCS3003载体图谱如图10所示。
实施例2:玉米多控不育载体pMCS03001、pMCS3002和pMCS3003的应用
1.玉米多控不育载体转化农杆菌
参照AN(Methods in Enzymology(1987)153:292-305)方法,将本发明所构建的多控不育载体pMCS3001、pMCS3002和pMCS3003转化到农杆菌EHA105(Hood et al.,Transgenic Res(1993)2:208-218)中。
取1~2μg 质粒,加到100μL于冰上溶化的农杆菌EHA105感受态细胞中,冰浴30min。置于液氮中迅速冷冻1 分钟,移入37℃水浴中5 min;迅速冰浴 2 min后将加入1000μLYEB 液体培养基,于28℃,转速为200 rpm 条件下培养2~4 hr,涂于含50 mg/L 的利福平(Rifampicin)和100 mg/L 的卡那霉素(Kanamycin)的固体YEB 平板上培养2~3天。长出单菌落后,挑取单菌落接种于含相应抗生素的YEB液体培养基中,28℃振荡培养过夜。碱裂解法提取质粒。将以上质粒转化大肠杆菌DH5α感受态细胞,得到单菌落后接种LB培养基培养,然后提取质粒。用限制性内切酶酶切质粒验证,如图4、7和图11所示,酶切结果表明玉米多控不育载体pMCS3001 、pMCS3002 和pMCS3003都正常转化进入农杆菌中。
2.多控不育载体的玉米转化流程和植株的再生
ms30 突变体(ms30ms30)纯合的雄性不育植株与来自玉米HiⅡ植株的花粉杂交、回交数代之后,该ms30 等位基因渐渐渗入易于转化的HiⅡ玉米种质。
按照常规采用的农杆菌侵染法,将无菌培养的上述具有玉米Ms30ms30杂合等位基因的玉米HiⅡ的幼胚与本实施例所述的农杆菌共培养,以将实施例1构建的多控不育载体pMCS3001中的T-DNA(包含4个表达盒)、pMCS3002中的T-DNA(包含4个表达盒)或pMCS3003中的T-DNA(包含5个表达盒)转入到玉米基因组中,获得了转基因玉米植株。
农杆菌侵染玉米幼胚转化流程如下:
取授粉后9~11天的玉米幼穗,剥去苞叶,表面消毒后剥取幼胚,从玉米中分离幼胚(见图12-1),用农杆菌悬浮液侵染幼胚(见图12-2),其中农杆菌能够将所述介导植物雄性育性的构建体传递至幼胚细胞(步骤1 :侵染步骤)。在此步骤中,幼胚浸入农杆菌悬浮液(OD660=0.4~0.6,侵染培养基(N6盐2g/L、N6 维生素、L-脯氨酸0.115g/L、蔗糖68.5g/L、葡萄糖36g/L、乙酰丁香酮(AS)40mg/L,pH5.2))中以启动接种。幼胚在侵染步骤后在固体培养基(N6盐2g/L、N6 维生素、L-脯氨酸0.115g/L、蔗糖68.5g/L、葡萄糖36g/L、乙酰丁香酮(AS)100mg/L、2,4- 二氯苯氧乙酸(2,4-D)1mg/L、琼脂7g/L,pH5.8)上与农杆菌共培养(见图12-3)3天(步骤2 :共培养步骤)。在此共培养阶段后,有一个选择性的“恢复”步骤(步骤3 :恢复步骤)。在该步骤中,恢复培养基(N6盐2g/L、N6 维生素、L-脯氨酸0.115g/L 、蔗糖20g/L、葡萄糖10g/L、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)1mg/L、琼脂7g/L,pH5.8)中含有抑制农杆菌生长的抗生素(羧苄青霉素500mg/L),以消除农杆菌并为侵染细胞提供恢复期。接着,幼胚在有选择剂(2.5mg/L双丙氨膦)的筛选固体培养基(N6盐4g/L、N6 维生素、L-脯氨酸1.38g、蔗糖5g/L、甘露糖12.5g/L、2,4- 二氯苯氧乙酸(2,4-D)1mg/L、琼脂7g/L,pH5.8)上培养,导致转化的细胞选择性生长(步骤4:选择步骤)(见图12-4)。然后,抗性愈伤组织转到再生培养基I(N6盐4g/L、N6 维生素、L-脯氨酸1.38g/L、蔗糖30g/L、6-苄基腺嘌呤2mg/L、琼脂7g/L,双丙氨膦1.5mg/L,pH5.8),25℃暗培养2-3周。在此阶段出现胚芽鞘(见图12-5)。在固体培养基(MS 分化培养基和MS 生根培养基)上培养以再生植物(步骤5 :再生步骤)(见图12-6)。
筛选得到的抗性愈伤组织转移到所述MS 分化培养基(MS 盐4.3g/L、MS 维生素、麦芽糖20g/L、葡萄糖10g/L、天冬酰胺0.15g/L、肌醇100mg/L、琼脂7g/L,pH5.8)上,25℃下培养分化。分化出来的小苗转移到所述MS 生根培养基(MS 盐2.15g/L、MS 维生素、蔗糖20g/L、萘乙酸 0.5mg/L、琼脂7g/L,pH5.8)上,25℃下培养至约10cm高,移至温室培养至结实(见图12-7和12-8)。在温室中,每天于28℃下光照培养16 小时,再于20℃下黑暗培养8小时。
3.转基因玉米植株的PCR阳性鉴定
取温室培养的转化阳性候选玉米植株的叶片,用PlantGen DNA Kit 植物基因组DNA提取试剂盒提取其基因组DNA,以基因组DNA为模板,采用质粒载体特异引物Bar基因引物进行PCR鉴定,同时以非转基因玉米DNA作为阴性对照,以多控不育载体质粒作为阳性对照。
Bar基因引物序列如下:
Oligo19 (Bar-F): 5’- ctcgagtctaccatgagcccagaac
Oligo20 (Bar-R): 5’- ctcgagtcaaatctcggtgacgggca
图13为部分转基因植株的PCR鉴定。从图13可以看出,在检测的转多控不育载体的22株转基因候选株中,有11株是转化阳性植株。
4.转基因植株在RNA水平的鉴定
随机挑取8株温室培养的转化多控不育载体的阳性候选植株分别提取DNA和RNA,并将RNA反转录成cDNA。用上述Bar基因引物对DNA和cDNA分别进行PCR扩增。玉米actin基因作为内标参照基因,引物序列如下:
Oligo21 (Actin-F): 5’- AAATGACGCAGATTATGTTTGA
Oligo22 (Actin-R): 5’- GCTCGTAGTGAGGGAGTACC
检测结果表明随机检测的8株植株,其基因组DNA和RNA水平上的阳性结果一致(图14-A、B),表明在DNA水平检测阳性的植株都有除草剂抗性基因的表达。
5.Real time PCR验证转基因玉米植株
取上述DNA水平和RNA水平检测为阳性的转基因玉米植株Ms30(T0)的叶片约100mg作为样品,用PlantGen DNA Kit 植物基因组DNA提取试剂盒提取其基因组DNA,通过Taqman探针荧光定量PCR 方法检测Bar 基因和IVR 基因的拷贝数。同时以野生型玉米植株作为对照,按照上述方法进行检测分析。实验设3 次重复,取平均值。
检测BAR 基因和IVR 基因拷贝数的具体方法如下:
取转基因玉米植株Ms30(T0) 和野生型玉米植株的叶片各100mg,分别在研钵中用液氮研成匀浆,每个样品取3 个重复;
使用PlantGen DNA Kit 植物基因组DNA提取试剂盒提取上述样品的基因组DNA,具体方法参考其产品说明书;
用Quawell Q5000超微量紫外分光光度计测定上述样品的基因组DNA 浓度;
调整上述样品的基因组DNA 浓度至同一浓度值,所述浓度值的范围为80-100ng/μl ;
采用Taqman 探针荧光定量PCR 方法鉴定样品的拷贝数,以经过鉴定已知拷贝数的样品作为标准品,以野生型玉米植株的样品作为负对照,每个样品3 个重复,取其平均值;荧光定量PCR 引物和探针序列分别是:
以下引物和探针用来检测BAR基因序列:
Oligo23:5’- TCACTCGGGATGACGATGG ;
Oligo24:5’- TGCCACCAGACAGTGTCCG ;
Probe1:5’- ccgagccgcaggaaccgcaggag (荧光基团5’6-FAM;淬灭基团3’TAMRA);
以下引物和探针用来检测IVR 基因序列:
Oligo25 :5’- TGGCGGACGACGACTTGT ;
Oligo26 :5’- AAAGTTTGGAGGCTGCCGT ;
Probe2 :5’- CGAGCAGACCGCCGTGTACTTCTACC(荧光基团5’CY5;淬灭基团3’BHQ-2);
PCR 反应体系为:25 μl 2×GoldStar TaqMan Mixture(With ROX);1 μlForward Primer,10 µM(终浓度0.2 μM);1 μl Reverse Primer,10 µM(终浓度0.2 μM);1μl Probe,10 µM;2 μl Template DNA,最终利用不含任何RNase的水稀释到50 μl。
PCR 反应条件为:步骤1:预变性,温度95℃,时间10 min;步骤2:变性,温度95℃,时间15s;步骤3:退火/延伸,温度60℃,时间1 min;重复上述40个循环。
利用SDS2.3 软件(Applied Biosystems)分析数据。
实验结果表明,所述介导植物生育力的构建体(包含完整的T-DNA区)己经整合到所检测的玉米植株的染色体组中,而且获得了具有单拷贝的所述介导植物生育力构建体的转基因玉米植株Ms30-1(转化pMCS3001)、Ms30-2(转化pMCS3002)和转基因玉米植株Ms30-3(转化pMCS3003)。
6.玉米雄性不育保持系和不育系的鉴定和繁殖
使所述转基因玉米植株Ms30-1(T0)自交,收获自交T1 种子Ms30-1(T1)。如图12-8所示,50% 的所述自交T1 种子Ms30-1(T1)表皮为红色,在荧光下观察呈现红色荧光(见图15),所述红色荧光种子标记为Ms30-1(+);另50% 的所述自交T1 种子Ms30-1(T1)表皮为黄色或乳白色,荧光下观察无红色荧光,所述无红色荧光种子标记为Ms30-1(-)。
种植上述Ms30-1(+)和Ms30-1(-)种子直至长到3叶期,用0.1mg/L的除草剂Basta涂抹所述Ms30-1(+)和Ms30-1(-)植株叶片,根据除草剂处理后第5天观察到的叶子损伤情况来确定植株是否损伤。实验表明,所述Ms30-1(+)植株基本上没有显示出叶子损伤,所述Ms30-1(-)植株则有明显的叶子损伤(见图16)。
上述荧光观察结果和除草剂抗性结果表明所述介导植物生育力构建体以预计频率传递给了后代,即Ms30-1(+)为包含所述介导植物生育力构建体的转基因玉米植株(保持系植株)。Ms30-1(-)为Ms30 纯合隐性的不含所述构建体的植株(不育系植株)。
7.转基因植株花粉育性的分析
为确定转基因植株中抑制植物雄配子体形成或功能的表达盒的表达效果,我们对具有单拷贝的所述介导植物生育力构建体的转基因玉米植株植株(图15)加以评估,以该转基因植株做父本,非转基因玉米对照植株HiⅡ-A做母本进行测交分析。11.6万粒杂交的种子在荧光显微镜下观察,没有发现具有红色荧光的种子。表明所授的花粉是不含转基因成分的,这也说明所述表达盒已起到抑制雄配子细胞正常发育的作用。
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<213> 人工序列
<400> 4
gatctttctg atttcaacca ttaccgatga atttctattt ggattagttc attttcgtct 60
tccctgtctg atcctgtttt cgacaattct gatcccgaat ccgtttttga attaaaatat 120
aaaaaataaa aacaagaaat ggtttatctc ggtcaatttc gtttttcacg aggaacatat 180
tcggtgtaca tgagcctttg gtgcacatga actaacaaag ttcacaaaaa attctgaaaa 240
aaaatcatac atattctttg catcgctact cctattatat ataaaatttc atgttcaaat 300
ttgttatatt ttagctgtaa taaaaagagt atttttagcc gattttctaa tttaaacttg 360
tcagaagttg tcttttttta ttacaactaa gtttaatgaa tttgaacttg aaacatgtat 420
ataattagag taagatgaaa agaatatgta tggatttttt caaaaaaatt gtaaaccttt 480
tttagttcat gtgcaccata tgtgaatcaa aggttcatat acaccggata tgtttccttt 540
ttcacgaacc taatctggcc tagccagtat gttgtggact tggctcctaa gtgtgaacct 600
ggcagtgatg ggcaacaaag caggcatgcc ttatgtgtga tgaataattg acacatgtac 660
cgagaggttt ggggtttttt tgtattgcat agcaaaacat ggtgaaattc ttagggtatt 720
tttgagatta catttagggc atgtttgttt cccttcattt tgaggaattg gaatctaact 780
aataaattag gctatttttt tagaatgtga cattcccaac tttctaaagt gtacatataa 840
gtctatctta aataatttat agggtggaag atgtaaattg attatataga tttataagct 900
tcttttctaa tgtaaaattt aaagctcact cttctacttg cttctctata acataatata 960
gtttataact acctctctca tatgatttag aataatatac aaatatatta cataaaaaat1020
atattaattg aattagtgtt gtctaattta taattattag aatgtaattc aattccaacg1080
aaacaacggg gccttaggtt taatatcttc cttacactgc gaaaatgttg ttacacttgc1140
caaaaaaaat caatcgcata tttaccttac aaggacatat tttagcaaaa tgctatagac1200
atgaatccaa cgtaatcaat agagtgagat ttactggtaa actaccaatt gctcatctgc1260
tcggtaccaa ccagcctttc ctattaccat gcacatgttg cctctcaact gcagcatctt1320
tcaagccgtg agcagacatg ttgcagatcg aagtaaggta tatatgtgca tagtctccta1380
attcttcatc ttcaacctct agctgattga tctctggtat ttaccactct ttccttcctt1440
ccttccttca attctaaata ccacaaatca aagttgcttt gcggggcccg gatccgggat1500
ccggtaccat ggcgctcctc ctcctcctcg tcctgctccg ctccgccgcc agcgctggcg1560
cgggcgctga accgcatcgc tccccggcca ctgccctctt cgtcctgggc gactccacgg1620
tcggctgcgc cgcggcgacg gcgagcagca ttctgtcgct caacctgacc accaccacca1680
ccacgctgcc gtcctcgctc tccggcgagc cgtgcctctt cttccacgag gcgcggctcc1740
gcgtcccgga cctcctcgcg gccaagatgg gcctcccttc gccgcccccg atctccgcgc1800
tcaacggcac agcgtccgcc gccgcgcgcg gcgtcaactt cggcggcggc ggcgggcagc1860
tgctgttcta cggaggcgga ggcggggtgc gcgggccggc gtccgtcttc ctcacgggcg1920
ccgtcgggca gcaggtccgc ctcgcctccg agacgctgca gctgctgcgg ctcgaggccg1980
ccgcgccggg ggagccgtcg tcctcgcccg ccgcagtgtt cgtcctgtcc ttcggcgccg2040
acgcctacgc gcgcctgctc gcgcgcgggc ccgccgaggc cgccgccgcc gcgcccaagc2100
acggccgccg cgggctcgcc cgcctcctcg ccgaccgcgt cgcgcgcgca gtctcggagc2160
tgtacgaggc cggcgcgagg agggtggcgg tgatgggggt gccgccgctg gggtgcgcgc2220
cgcgcgtcgt gtgggagcgg tcgtcccccg tccgcgacgg cggcgcagga tgcgtcgagg2280
aggcgaacga gctgatccaa gggtacaacg gcaggctcgc ggcgaggctg gacgagctgc2340
ggctggcgct ggccggcgcc gacgttgtgt tctgcgacgt gtacaagggg atgatggaga2400
tcatctccaa cccgaccacg gttcgaggag acgagggagg catgctgcgg gctggggccc2460
atgagggcca cggtgggctg cgtcagcaag gagatggcgt gcggcgcgcc ggagcgccac2520
gtgtggtggg acatctacag ccccacggag gccgcggatg ccctcgtgac caactggtcc2580
tggtcgtcgg acggctccgg cgccaccagc atctgcggcc ccatctctct gcagcagctg2640
gctgcagtgt cgccgtcgcc gccgggggcg taggaacaaa ccactcgttg tatttagttc2700
actcgtatta cccgccggag accactctta tttagggatc cggcatgcca gggctctcaa2760
tggagtttga atcaaatctt ccagctgctt taatgagata tgcgagacgc ctatgatcgc2820
atgatatttg ctttcaattc tgttgtgcac gttgtaaaaa acctgagcat gtgtagctca2880
gatccttacc gccggtttcg gttcattcta atgaatatat cacccgttac tatcgtattt2940
ttatgaataa tattctccgt tcaatttact gattga 2976
<210> 5
<211> 3491
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 5
aattagcttg catgcctgca gtgcagcgtg acccggtcgt gcccctctct agagataatg 60
agcattgcat gtctaagtta taaaaaatta ccacatattt tttttgtcac acttgtttga 120
agtgcagttt atctatcttt atacatatat ttaaacttta ctctacgaat aatataatct 180
atagtactac aataatatca gtgttttaga gaatcatata aatgaacagt tagacatggt 240
ctaaaggaca attgagtatt ttgacaacag gactctacag ttttatcttt ttagtgtgca 300
tgtgttctcc tttttttttg caaatagctt cacctatata atacttcatc cattttatta 360
gtacatccat ttagggttta gggttaatgg tttttataga ctaatttttt tagtacatct 420
attttattct attttagcct ctaaattaag aaaactaaaa ctctatttta gtttttttat 480
ttaataattt agatataaaa tagaataaaa taaagtgact aaaaattaaa caaataccct 540
ttaagaaatt aaaaaaacta aggaaacatt tttcttgttt cgagtagata atgccagcct 600
gttaaacgcc gtcgacgagt ctaacggaca ccaaccagcg aaccagcagc gtcgcgtcgg 660
gccaagcgaa gcagacggca cggcatctct gtcgctgcct ctggacccct ctcgagagtt 720
ccgctccacc gttggacttg ctccgctgtc ggcatccaga aattgcgtgg cggagcggca 780
gacgtgagcc ggcacggcag gcggcctcct cctcctctca cggcaccggc agctacgggg 840
gattcctttc ccaccgctcc ttcgctttcc cttcctcgcc cgccgtaata aatagacacc 900
ccctccacac cctctttccc caacctcgtg ttgttcggag cgcacacaca cacaaccaga 960
tctcccccaa atccacccgt cggcacctcc gcttcaaggt acgccgctcg tcctcccccc1020
cccccctctc taccttctct agatcggcgt tccggtccat ggttagggcc cggtagttct1080
acttctgttc atgtttgtgt tagatccgtg tttgtgttag atccgtgctg ctagcgttcg1140
tacacggatg cgacctgtac gtcagacacg ttctgattgc taacttgcca gtgtttctct1200
ttggggaatc ctgggatggc tctagccgtt ccgcagacgg gatcgatttc atgatttttt1260
ttgtttcgtt gcatagggtt tggtttgccc ttttccttta tttcaatata tgccgtgcac1320
ttgtttgtcg ggtcatcttt tcatgctttt ttttgtcttg gttgtgatga tgtggtctgg1380
ttgggcggtc gttctagatc ggagtagaat tctgtttcaa actacctggt ggatttatta1440
attttggatc tgtatgtgtg tgccatacat attcatagtt acgaattgaa gatgatggat1500
ggaaatatcg atctaggata ggtatacatg ttgatgcggg ttttactgat gcatatacag1560
agatgctttt tgttcgcttg gttgtgatga tgtggtgtgg ttgggcggtc gttcattcgt1620
tctagatcgg agtagaatac tgtttcaaac tacctggtgt atttattaat tttggaactg1680
tatgtgtgtg tcatacatct tcatagttac gagtttaaga tggatggaaa tatcgatcta1740
ggataggtat acatgttgat gtgggtttta ctgatgcata tacatgatgg catatgcagc1800
atctattcat atgctctaac cttgagtacc tatctattat aataaacaag tatgttttat1860
aattattttg atcttgatat acttggatga tggcatatgc agcagctata tgtggatttt1920
tttagccctg ccttcatacg ctatttattt gcttggtact gtttcttttg tcgatgctca1980
ccctgttgtt tggtgttact tctgcaggtc gactctagag gatcaattcg agctcggtac2040
catggcgctc ctcctcctcc tcgtcctgct ccgctccgcc gccagcgctg gcgcgggcgc2100
tgaaccgcat cgctccccgg ccactgccct cttcgtcctg ggcgactcca cggtcggctg2160
cgccgcggcg acggcgagca gcattctgtc gctcaacctg accaccacca ccaccacgct2220
gccgtcctcg ctctccggcg agccgtgcct cttcttccac gaggcgcggc tccgcgtccc2280
ggacctcctc gcggccaaga tgggcctccc ttcgccgccc ccgatctccg cgctcaacgg2340
cacagcgtcc gccgccgcgc gcggcgtcaa cttcggcggc ggcggcgggc agctgctgtt2400
ctacggaggc ggaggcgggg tgcgcgggcc ggcgtccgtc ttcctcacgg gcgccgtcgg2460
gcagcaggtc cgcctcgcct ccgagacgct gcagctgctg cggctcgagg ccgccgcgcc2520
gggggagccg tcgtcctcgc ccgccgcagt gttcgtcctg tccttcggcg ccgacgccta2580
cgcgcgcctg ctcgcgcgcg ggcccgccga ggccgccgcc gccgcgccca agcacggccg2640
ccgcgggctc gcccgcctcc tcgccgaccg cgtcgcgcgc gcagtctcgg agctgtacga2700
ggccggcgcg aggagggtgg cggtgatggg ggtgccgccg ctggggtgcg cgccgcgcgt2760
cgtgtgggag cggtcgtccc ccgtccgcga cggcggcgca ggatgcgtcg aggaggcgaa2820
cgagctgatc caagggtaca acggcaggct cgcggcgagg ctggacgagc tgcggctggc2880
gctggccggc gccgacgttg tgttctgcga cgtgtacaag gggatgatgg agatcatctc2940
caacccgacc acggttcgag gagacgaggg aggcatgctg cgggctgggg cccatgaggg3000
ccacggtggg ctgcgtcagc aaggagatgg cgtgcggcgc gccggagcgc cacgtgtggt3060
gggacatcta cagccccacg gaggccgcgg atgccctcgt gaccaactgg tcctggtcgt3120
cggacggctc cggcgccacc agcatctgcg gccccatctc tctgcagcag ctggctgcag3180
tgtcgccgtc gccgccgggg gcgtaggaac aaaccactcg ttgtatttag ttcactcgta3240
ttacccgccg gagaccactc ttatttaggg atcctctaga gtcgacctgc aggcatgccc3300
tgctttaatg agatatgcga gacgcctatg atcgcatgat atttgctttc aattctgttg3360
tgcacgttgt aaaaaacctg agcatgtgta gctcagatcc ttaccgccgg tttcggttca3420
ttctaatgaa tatatcaccc gttactatcg tatttttatg aataatattc tccgttcaat3480
ttactgattg a 3491
<210> 6
<211> 1818
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 6
ctctagaact agtggatctc gatgtgtagt ctacgagaag ggttaaccgt ctcttcgtga 60
gaataaccgt ggcctaaaaa taagccgatg aggataaata aaatgtggtg gtacagtact 120
tcaagaggtt tactcatcaa gaggatgctt ttccgatgag ctctagtagt acatcggacc 180
tcacatacct ccattgtggt gaaatatttt gtgctcattt agtgatgggt aaattttgtt 240
tatgtcactc taggttttga catttcagtt ttgccactct taggttttga caaataattt 300
ccattccgcg gcaaaagcaa aacaatttta ttttactttt accactctta gctttcacaa 360
tgtatcacaa atgccactct agaaattctg tttatgccac agaatgtgaa aaaaaacact 420
cacttatttg aagccaaggt gttcatggca tggaaatgtg acataaagta acgttcgtgt 480
ataagaaaaa attgtactcc tcgtaacaag agacggaaac atcatgagac aatcgcgttt 540
ggaaggcttt gcatcacctt tggatgatgc gcatgaatgg agtcgtctgc ttgctagcct 600
tcgcctaccg cccactgagt ccgggcggca actaccatcg gcgaacgacc cagctgacct 660
ctaccgaccg gacttgaatg cgctaccttc gtcagcgacg atggccgcgt acgctggcga 720
cgtgcccccg catgcatggc ggcacatggc gagctcagac cgtgcgtggc tggctacaaa 780
tacgtacccc gtgagtgccc tagctagaaa cttacacctg caactgcgag agcgagcgtg 840
tgagtgtagc cgagtactcg agatggcctc ctccgagaac gtcatcaccg agttcatgcg 900
cttcaaggtg cgcatggagg gcaccgtgaa cggccacgag ttcgagatcg agggcgaggg 960
cgagggccgc ccctacgagg gccacaacac cgtgaagctg aaggtgacga agggcggccc1020
cctgcccttc gcctgggaca tcctgtcccc ccagttccag tacggctcca aggtgtacgt1080
taagcacccc gccgacatcc ccgactacaa gaagctgtcc ttccccgagg gcttcaagtg1140
ggagcgcgtg atgaacttcg aggacggcgg cgtggccacc gtgacccagg actcctccct1200
gcaggacggc tgcttcatct acaaggtgaa gttcatcggc gtgaacttcc cctccgacgg1260
ccccgtgatg cagaagaaga ccatgggctg ggaggcctcc accgagcgcc tgtacccccg1320
cgacggcgtg ctgaagggcg agacccacaa ggccctgaag ctgaaggacg gcggccacta1380
cctggtggag ttcaagtcca tctacatggc caagaagccc gtgcagctgc ccggctacta1440
ctacgtggac gccaagctgg acatcacctc ccacaacgag gactacacca tcgtggagca1500
gtacgagcgc accgagggcc gccaccacct gttcctgtag ggtgaccagc tcgaatttcc1560
ccgatcgttc aaacatttgg caataaagtt tcttaagatt gaatcctgtt gccggtcttg1620
cgatgattat catataattt ctgttgaatt acgttaagca tgtaataatt aacatgtaat1680
gcatgacgtt atttatgaga tgggttttta tgattagagt cccgcaatta tacatttaat1740
acgcgataga aaacaaaata tagcgcgcaa actaggataa attatcgcgc gcggtgtcat1800
ctatgttact agatcggg 1818
<210> 7
<211> 1562
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 7
gctgccattt aatgattcta tatatactat tcacttatgg atacatttaa ctgatggcgt 60
tttgttgagc gcgtcttatt tatttttaca tagcagcata gaagattaga agtcgcatgt 120
ccaagttttg tggaccgctg agaaactcaa ccaaattcga catatttttc acctccccat 180
gccacagaac caggtcaaaa cggctttctg gccgtcgccc actatttgta cgggcagcca 240
gacaaatatt cgggtctcgc agattattta aggacaccac aggctgcgtt acgaaaccag 300
gccagatttg ccaccctcgt ctcaccctcc ctccctcaca caaataataa ggaaaggtcc 360
cgcccttttc ctccgacatc cacagagagg aggggaaaac acgtacaatg aagaaaaatc 420
gcgctttttt gaagtgggca gggggcaagt atcccctgct tgatgatatt aaacggcatt 480
tgcccaaggg cgaatgtctg gttgagcctt ttgtaggtgc cgggtcggtg tttctcaaca 540
ccgacttttc tcgttacatc cttgccgata tcaatagcga cctgatcagt ctctataaca 600
ttgtgaagat gcgtactgat gagtacgtac aggccgcacg cgagctgttt gttcccgaaa 660
caaattgcgc cgaggtttac tatcagttcc gcgaagagtt caacaaaagc caggatccgt 720
tccgtcgggc ggtactgttt ttatatttga accgctacgg ttacaacggc ctgtgtcgtt 780
acaatctgcg cggtgagttt aacgtgccgt tcggccgcta caaaaaaccc tatttcccgg 840
aagcagagtt gtatcacttc gctgaaaaag cgcagaatgc ctttttctat tgtgagtctt 900
acgccgatag catggcgcgc gcagatgatg catccgtcgt ctattgcgat ccgccttatg 960
caccgctgtc tgcgaccgcc aactttacgg cgtatcacac aaacagtttt acgcttgaac1020
aacaagcgca tctggcggag atcgccgaag gtctggttga gcgccatatt ccagtgctga1080
tctccaatca cgatacgatg ttaacgcgtg agtggtatca gcgcgcaaaa ttgcatgtcg1140
tcaaagttcg acgcagtata agcagcaacg gcggcacacg taaaaaggtg gacgaactgc1200
tggctttgta caaaccagga gtcgtttcac ccgcgaaaaa ataaagactt gtccatcttc1260
tggattggcc aacttaatta atgtatgaaa taaaaggatg cacacatagt gacatgctaa1320
tcactataat gtgggcatca aagttgtgtg ttatgtgtaa ttactagtta tctgaataaa1380
agagaaagag atcatccata tttcttatcc taaatgaatg tcacgtgtct ttataattct1440
ttgatgaacc agatgcattt cattaaccaa atccatatac atataaatat taatcatata1500
taattaatat caattgggtt agcaaaacaa atctagtcta ggtgtgtttt gcgaatgcgg1560
cc 1562

Claims (21)

1.一种可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,其特征在于,包含四种功能基因表达元件:雄性不育玉米育性恢复基因Ms30的表达元件;抑制玉米雄配子体形成或功能的表达元件;玉米种皮颜色筛选标记基因的表达元件;除草剂抗性基因表达元件,
其中,所述雄性不育玉米育性恢复基因Ms30的表达元件的核苷酸序列如序列表中SEQID No.4或SEQ ID No.5所示。
2.根据权利要求1所述可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,其特征在于,所述构建体包含1个或2个抑制玉米雄配子体的形成或功能的表达元件。
3.根据权利要求1所述可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,其特征在于:所述抑制玉米雄配子体的形成或功能的表达元件由启动子、抑制玉米雄配子体形成或功能的基因和终止子可操作地相连而构成。
4.根据权利要求3所述的可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,其特征在于,所述抑制玉米雄配子体的形成或功能的表达元件的启动子为聚半乳糖醛酸酶47基因的调控序列或Zm13基因的调控序列。
5.根据权利要求3所述的可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,其特征在于,所述抑制玉米雄配子体形成或功能的基因是淀粉酶基因、DAM甲基化酶基因或细胞毒素基因。
6.根据权利要求3所述的可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,其特征在于,所述抑制玉米雄配子体的形成或功能的表达元件的终止子是玉米In2-1基因的终止子或马铃薯蛋白酶抑制剂Ⅱ的终止子。
7.根据权利要求1所述的可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,其特征在于:所述玉米种皮颜色筛选标记的表达元件由启动子、玉米种皮颜色筛选标记基因和终止子可操作地相连而构成。
8.根据权利要求7所述的可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,所述玉米种皮颜色筛选标记的表达元件的启动子是玉米种皮特异表达的启动子。
9.根据权利要求7所述的可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,所述玉米种皮颜色筛选标记基因是红色荧光基因或绿色荧光基因。
10.根据权利要求7所述的可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,所述玉米种皮颜色筛选标记的表达元件的终止子是胭脂碱合成酶基因或章鱼碱合成酶基因的终止子。
11.根据权利要求1所述的可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,其特征在于:所述除草剂抗性基因的表达元件由启动子、除草剂抗性基因和终止子可操作地相连而构成。
12.根据权利要求11所述的可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,其特征在于,所述除草剂抗性基因的表达元件的启动子是花椰菜花叶病毒的35S启动子。
13.根据权利要求11所述的可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,其特征在于,所述除草剂抗性基因是EPSPS基因、PAT基因或BAR基因。
14.根据权利要求11所述的可以恢复、保持和繁殖玉米雄性不育系的多控不育构建体,其特征在于,所述除草剂抗性基因的表达元件的终止子是来自花椰菜花叶病毒的35SpolyA终止子。
15.一种包含权利要求1所述构建体的重组载体。
16.一种包含权利要求1所述构建体的植物细胞,所述植物为玉米。
17.一种用于保持玉米雄性不育植株的纯合隐性状态的方法,所述方法包括:(a)提供第一植株,其包含Ms30基因的纯合隐性等位基因,并且其是雄性不育的;(b)创制第二植株,所述第二植株是向上述第一植株中引入权利要求1所述构建体,且所述构建体只存在于同源染色体的其中一条染色体上,即所述构建体为半合子状态;所述第二植株包含Ms30基因的纯合隐性等位基因;(c)用所述第二植株的雄性配子给所述第一植株受精,以保持并产生所述第一植株纯合隐性状态的后代。
18.一种用于繁殖玉米雄性不育系的含有权利要求1所述构建体的保持系种子的方法,所述方法包括:通过权利要求17中所述的第二植株自花受精产生50%的含有所述构建体的种子和50%的正常不育系种子。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,其还包括鉴定具有所述构建体种子的步骤,具体为:将所述第二植株的种子播种后,其产生的花粉作为供体,与其它正常育性植株杂交,所获得子一代种子全部是正常颜色种子。
20.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,其还包括鉴定具有所述构建体的种子的步骤,具体为:将所述第二植株的种子在荧光显微镜下观察,含有所述构建体的种子具有红色荧光。
21.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,其还包括鉴定具有所述构建体的植株的步骤,具体为:种植所述第二植株自交后产生的种子;使所述种子长成待鉴定植株;用除草剂喷洒所述待鉴定植株,具有所述构建体的植株与不含所述构建体的植株相比,没有植物损伤症状或损伤症状程度更轻。
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