CN113430209B

CN113430209B - 大麦雄性不育基因bms-1及其应用

Info

Publication number: CN113430209B
Application number: CN202110229012.1A
Authority: CN
Inventors: 倪飞; 付道林; 孙梦; 王晓; 吴佳洁
Original assignee: Shandong Agricultural University
Current assignee: Quanmai Agricultural Technology Co ltd
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2021-03-02
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2041-03-02
Also published as: CN113430209A

Abstract

本发明公开了一种大麦雄性不育基因BMS‑1及其应用，属于植物基因工程技术领域。本发明利用化学诱变剂处理大麦种质材料‘SDAU00886’，创制得到大麦雄性不育突变体材料‘N6807’。遗传分析表明，其雄性不育表型受隐性单基因控制，被命名为BMS‑1；利用正向遗传学的方法，本发明将该基因定位于大麦5HS染色体末端大约1.7cM的遗传区间，对应物理图谱中大约1.26Mb，包含27个候选基因；通过对注释基因进行表达模式分析和单倍型分析，最终鉴定得到大麦雄性不育基因BMS‑1。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。

Description

大麦雄性不育基因BMS-1及其应用

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BMS-1及其应用。

背景技术

植物雄性不育在自然界中是一种常见的现象，是指在高等植物有性生殖过程中，雄性器官发育异常，不能产生有功能的花粉囊、花粉粒或雄配子，但雌蕊发育正常，能接受外来花粉而受精结实，并能将该不育性遗传给后代的现象。虽然植物雄性不育对植物而言是一种异常性状，但它却是农作物利用杂种优势、进行轮回选择和群体遗传改良的理想工具，同时也是研究花粉发育、细胞质遗传和核质互作的原材料。因此对雄性不育的研究有助于理解复杂的植物生殖生长过程，并对作物生产中杂种优势利用和杂交种制种效率的提高具有巨大的应用和经济价值。

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)(Chenet al.,2014)。基于细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,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，大多数细胞核雄性不育(genic male sterility,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。环境敏感型GMS克服了这一缺点，在作物杂交制种中发挥了重要作用，该杂交制种方法被称为“两系法”。环境敏感型GMS品系在限制性条件下(长日照或者高温条件下)用作雄性不育系，在正常条件下(短日照或低温条件下)可育，可用作保持系进行繁殖；其它携带正常可育基因的品系均可用作父本在限制性条件下为环境敏感型GMS品系授粉，获得育性恢复的F₁杂交种。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(Changet 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，近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。

大麦是世界上仅次于玉米、水稻和小麦的第四大谷类作物，是麦族植物研究的模式材料。大麦用途广泛，可以用作粮食、饲料，也可作为麦芽制造和酿酒工业的必需原料。大麦具有早熟、抗逆和丰产等诸多优点，在形态学、遗传学等方面具有广泛的多样性。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)；对于水稻来说，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)。但对于小麦和大麦杂交种的利用来说，尽管最近几年有了一定的突破，比如小麦杂交制种纯度的提升、雄性不育种质资源的鉴定等，但相比而言麦类作物杂交种并没有进行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。另外，大麦是二倍体，基因组相对简单，与小麦亲缘关系较近，是麦类作物遗传研究的良好模式材料。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的杂交制种有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术，本发明利用化学诱变剂处理大麦种质材料‘SDAU00886’，创制得到大麦雄性不育突变体材料‘N6807’。遗传分析表明，其雄性不育表型受单隐性基因控制，被命名为BMS-1；利用正向遗传学的方法，本发明将该基因定位于大麦5HS染色体末端大约1.7cM的遗传区间，对应物理图谱中大约1.26Mb，包含27个候选基因；通过对注释基因进行表达模式分析和单倍型分析，最终鉴定得到大麦雄性不育基因BMS-1。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BMS-1，所述基因BMS-1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。

本发明的第二方面，提供基因BMS-1在调控植物花药发育中的应用；所述基因BMS-1为如下a)-d)中任一项所述的DNA片段；

a)SEQ ID NO.1所示的DNA片段；

b)SEQ ID NO.2所示的DNA片段；

c)除b)以外的编码SEQ ID NO.3所示氨基酸序列的DNA片段；

d)DNA片段，与a)或b)限定的DNA片段具有90％或90％以上同一性，且编码的蛋白在功能上与SEQ ID NO.3所示的蛋白等价。

基因BMS-1作为大麦雄性不育基因，该基因突变后会导致大麦花药发育出现异常，花药较小，不能产生花粉粒，从而导致雄性不育，自交不结实，但雌蕊发育正常。因此，基因BMS-1可以调控植物花粉发育。

本发明的第三方面，提供携带上述基因BMS-1的重组表达载体、转基因细胞系或基因工程菌在调控植物花药发育中的应用。

本发明的第四方面，提供如下1)-3)中任一项所述的蛋白在调控植物花药发育中的应用；

1)氨基酸序列是SEQ ID NO.3所示的蛋白；

2)将SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列经过一个、数个或数十个氨基酸的替换、删除或插入得到的与SEQ ID NO.3所示的蛋白具有相同功能的蛋白；

3)在SEQ ID NO.3所示的蛋白的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白。

本发明的第五方面，提供基因BMS-1在创制植物雄性不育株系中的应用；所述基因BMS-1为如下a)-d)中任一项所述的DNA片段；

a)SEQ ID NO.1所示的DNA片段；

b)SEQ ID NO.2所示的DNA片段；

c)除b)以外的编码SEQ ID NO.3所示氨基酸序列的DNA片段；

d)DNA片段，与a)或b)限定的DNA片段具有90％或90％以上同一性，且编码的蛋白在功能上与SEQ ID NO.2所示的蛋白等价。

本发明的第六方面，提供基因BMS-1在植物杂交育种或制种中的应用；所述基因BMS-1为如下a)-d)中任一项所述的DNA片段；

a)SEQ ID NO.1所示的DNA片段；

b)SEQ ID NO.2所示的DNA片段；

c)除b)以外的编码SEQ ID NO.3所示氨基酸序列的DNA片段；

本发明的第七方面，提供一种创制植物雄性不育株系的方法，包括在含有如下a)-d)任一项所述的多核苷酸的植物中使所述多核苷酸表达降低或不表达的步骤；

a)SEQ ID NO.1所示的DNA片段；

b)SEQ ID NO.2所示的DNA片段；

c)除b)以外的编码SEQ ID NO.3所示氨基酸序列的DNA片段；

d)DNA片段，与a)或b)限定的DNA片段具有90％或90％以上同一性，且编码的蛋白在功能上与SEQ ID NO.3所示的蛋白等价；

或者，包括在含有由如下1)-2)中任一项所述的蛋白的植物中使所述蛋白质活性降低或丧失的步骤；

1)氨基酸序列是SEQ ID NO.3所示的蛋白；

2)将SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列经过一个、数个或数十个氨基酸的替换、删除或插入得到的与SEQ ID NO.3所示的蛋白具有相同功能的蛋白。

优选的，使所述多核苷酸表达降低或不表达的方法包括：突变或敲除所述多核苷酸的全部或部分序列；或者构建干涉载体干扰所述多核苷酸的表达；或者使用基因沉默系统使所述多核苷酸的表达沉默。

作为优选的实施方案，本发明给出的一种创制植物雄性不育株系的方法，包括以下步骤：

将植物中SEQ ID NO.3所示的蛋白第393位氨基酸进行突变。

本发明的第八方面，提供一种恢复植物雄性不育株系的花药育性的方法，包括如下步骤：将外源基因BMS-1转入植物雄性不育株系，使得突变体恢复野生型表型。

所述外源基因BMS-1为如下a)-d)中任一项所述的DNA片段；

a)SEQ ID NO.1所示的DNA片段；

b)SEQ ID NO.2所示的DNA片段；

c)除b)以外的编码SEQ ID NO.3所示氨基酸序列的DNA片段；

上述应用或方法中，所提及的“植物”可以为在利用该基因BMS-1后表现雄性不育的所有物种。所述植物包括：自身携带基因BMS-1的植物；和/或通过外源转入基因BMS-1或基因BMS-1突变体的植物。

优选的，所述植物具体包括但不限于：大麦、小麦、水稻和短柄草等。

本发明的有益效果：

本发明创制了大麦雄性不育突变体材料‘N6807’，并首次从该雄性不育突变体材料中分离得到了大麦雄性不育基因BMS-1，并通过基因表达模式检测和单倍型分析，证明了BMS-1发生突变后，能够导致大麦出现雄性不育的表型。本发明发现的大麦雄性不育基因BMS-1在植物杂种优势利用和杂交种制种生产中都具有重要作用。

附图说明

图1：野生型大麦Morex和雄性不育突变体N6807的花药。

图2：利用BSR-Seq技术对BMS-1基因进行初步定位。

图3：BMS-1基因的遗传图谱(A)、物理图谱(B)和候选基因(C)。

图4：候选基因的表达模式分析。

图5：候选基因的表达检测。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术部分所介绍的，发掘和鉴定败育彻底的雄性不育基因是作物杂种优势利用的前提。本发明利用化学诱变剂EMS处理大麦种质材料‘SDAU00886’创制突变体库，筛选并鉴定雄性不育突变体后代，鉴定得到一个无花粉粒类型的雄性不育突变体植株‘N6807’。遗传分析表明，该雄性不育表型受单隐性基因控制。以该雄性不育突变体植株为材料，本发明进一步利用BSR-Seq技术对控制其雄性不育性状的基因进行初步定位；在初步定位的基础上，在目标区间通过开发分子标记，并结合F₂分离群体，完成了目标基因遗传图谱的构建；结合大麦Morex参考基因组和基因注释信息，对目标区间的注释基因进行表达模式分析和单倍型分析，最终将HORVU5Hr1G000690基因确定为大麦雄性不育基因BMS-1。HORVU5Hr1G000690基因编码一个含有436个氨基酸残基的查耳酮合酶(chalconesynthase)，查耳酮合酶是类黄酮类物质代谢合成途径中的关键酶，在高等植物中，类黄酮类物质是广泛存在的次生代谢物，在植物与环境的相互作用中起到了重要作用，如抗病、防止UV损伤、影响豆科植物的根瘤形成等，同时与植物花色的形成密切相关。但还未见有关于查耳酮合酶与麦类作物雄性不育的相关报道。因此，本发明所发现的基因BMS-1是一个全新的大麦雄性不育基因，该基因发生突变后能够导致大麦出现雄性不育的表型。

本发明的大麦雄性不育基因BMS-1定位于大麦chr5H染色体短臂的端粒端，并具有花药特异性表达的特性。大麦雄性不育基因BMS-1的全长gDNA序列如SED ID NO.1所示；基因的cDNA序列如SEQ ID NO.2所示；所编码蛋白的氨基酸序列如SED ID NO.3所示。

基于上述发现的大麦雄性不育基因BMS-1，本发明的保护范围还包括与上述基因同源的DNA片段，只要它们编码的蛋白与SEQ ID NO.3所示的蛋白功能等价。本文所指的“与SEQ ID NO.3所示的蛋白功能等价”意味着目标DNA片段所编码的蛋白在生物学功能和生理生化特征等方面与本发明中SEQ ID NO.3所示的蛋白相同或相近。SEQ ID NO.3所示的蛋白典型的生物学功能是调控植物花药发育。通过下调SEQ ID NO.3所示的蛋白的表达量和/或活性，可以导致植物的雄蕊发药发育不正常，雄蕊的花药较小，不能产生花粉粒。

这些与基因BMS-1同源的DNA片段包括本发明核苷酸序列(SEQ ID NO.1和SEQ IDNO.2)对应的等位基因、同源基因、突变基因和衍生基因；它们编码的蛋白类似于本发明SEQID NO.3所示的蛋白，或存在一个、数个或数十个氨基酸的替换、删除或插入现象，都属于本发明内容。

本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化和点突变的方法，对本发明的基因BMS-1的非关键位置的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本发明基因BMS-1的核苷酸序列90％或者更高同一性的核苷酸，例如90％、92％、94％、96％、97％、98％或者99％，只要编码的蛋白与SEQ ID NO.3所示的蛋白功能等价，均是衍生于本发明的核苷酸序列并且等同于本发明的序列。

这里使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。“同一性”包括与本发明SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列具有90％或更高，或95％或更高，或99％或更高同一性的核苷酸序列。氨基酸或核苷酸序列的等同率可采用BLAST算法测定(Altschul etal.1990.Journal of Molecular Biology 215:403-410；Karlin andAltschul.1993.Proceedings of the National Academy of Sciences 90:5873-5877)。

基因BMS-1关键位点的突变会导致大麦出现雄性不育的表型，本发明通过单倍体分析发现，基因BMS-1的编码序列发生了G393A的突变并导致了所编码氨基酸的提前终止(W131*)，由此导致大麦雄性不育。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。未注明详细条件的实验方法是按照常规试验方法或按照供应商所建议的操作说明书进行的。

实施例1：大麦雄性不育突变体材料‘N6807’的创制和鉴定

本发明利用化学诱变剂EMS处理大麦种质材料‘SDAU00886’创制突变体库，并筛选并鉴定雄性不育突变体后代。具体方法如下：利用0.4％(V/V)的EMS处理野生型SDAU00886种子(M₀代)，处理后的种子即为M₁代，M₁代自交之后获得M₂代植株。在M₂代株系中，本发明鉴定到一个无花粉粒类型的雄性不育突变体植株‘N6807’，其花药发育出现异常，花药较小，不能产生花粉粒，但可以接受外来花粉而恢复育性(图1)。本发明利用野生型Morex作为父本与N6807进行杂交并创制F₂分离群体，并对其进行遗传分析。在F₂分离群体中可育和败育单株分别为91和32个，符合3:1分离比(χ²＝0.068，P>0.5)，说明N6807的雄性不育表型受单隐性基因控制，本发明将该基因命名为“BMS-1”。

实施例2：基因BMS-1的定位与候选基因的筛选

1.利用BSR-Seq技术对BMS-1基因进行初步定位：

利用实施例1中创制的F₂分离群体，本发明分别对32个败育单株的旗叶进行取样并提取RNA，等量混合形成败育混合池，以及野生型Morex和雄性不育突变体材料N6807的旗叶进行取样并分别形成可育亲本和败育亲本池。获取的样品立刻置于液氮保存，取样结束后在-80℃冰箱中进行样品的长期保存。总RNA的提取采用TRIzol(Invitrogen,CA,USA)试剂盒法，实验方法参照试剂盒说明书。分别采用Nanodrop 2000、Qubit 2.0(LifeTechnologies,CA,USA)和Agilent 2100(Agilent Technologies,CA,USA)进行RNA样品纯度、浓度和完整性的检测，检测合格的样品进行常规RNA-Seq文库的构建和测序。测序平台选用Illumina Novaseq 6000，文库大小约300bp，测序读长为PE 150bp，亲本池测序数据为8Gb/样本，混合池测序数据为15Gb/样本。将过滤后的cleandata比对大麦Morex参考基因组IBSC_v2(http://plants.ensembl.org/Hordeum_vulgare/Info/Index)上并进行SNPCalling及计算SNP位点的Index值(某一基因型占总基因型的比例)。序列比对和SNPCalling分别采用STAR v2.6.0和GATK v3.8完成。在基因组的大部分区域，由于基因间的自由组合，上述Index值约为0.5；而在控制目标性状的基因区域，混合池的Index值则趋向于1.0，由此可快速完成初步定位，将目标基因大致定位于基因组上某一区间。BSR-Seq结果表明，BMS-1基因定位在大麦chr5H染色体短臂的端粒端，对应在大麦Morex物理图谱上大约为chr5H:0-10Mb区间(图2)。

2.BMS-1遗传图谱、物理图谱构建和候选基因：

在BSR-Seq初步定位的基础上，本发明在目标区间开发了6个分子标记，并结合上述F₂分离群体，将BMS-1定位于一个1.7cM的遗传区间，两端的侧翼标记分别为：Marker9和Marker10，构建目标基因的遗传图谱(图3A)。该遗传区间对应在大麦Morex参考基因组上大约为1.26Mb(图3B)，包含27个可能的候选基因(图3C)。分子标记的开发策略如下：对大麦可育材料Morex和败育亲本N6807(遗传背景为SDAU00886)进行DNA重测序，测序平台选用Illumina Novaseq 6000，文库大小约300bp，测序读长为PE 150bp，序数据为100Gb/样本，测序数据大约为20×；利用禾本科重复序列数据库mipsREdat 9.3p(http://pgsb.helmholtz-muenchen.de/)作为参考序列，对测序得到的cleandata进行过滤，只保留非重复序列部分进行常规多态性检测；选取InDel位点(在两个亲本中差异大于10bp)上下游各200bp序列，利用大麦Morex参考基因组进行local BLAST，对BLAST结果进行过滤，只保留唯一匹配的多态性位点，即特异位点进行分子标记开发。候选区间物理图谱和注释基因参照大麦Morex基因组信息(IBSC_v2)。

遗传图谱构建过程中所用到的6个分子标记见表1；Marker6-Marker12的核苷酸序列分别如SEQ ID NO.4-SEQ ID NO.15所示。

表1：应用到的PCR标记

注：^a雄性可育材料Morex(M)，雄性败育材料N6807(N)。

实施例3：候选基因的表达模式分析

突变体N6807除花药发育出现异常之外，其余表型均与野生材料类似。因此，BMS-1基因突变之后只影响了花药发育，其具有花药特异表达的特性。本发明为了对候选基因进行筛选，选取了可育材料在减数分裂前后的花药进行RNA-Seq测序和基因表达定量分析。叶环距和幼穗长度可作为预测花药发育阶段的指标。对大麦花药和花粉进行卡宝品红染色表明：当叶环距为-6cm～-3cm，穗长在2cm～5cm时，幼穗的大多花药处于减数分裂时期。本发明按此标准对花药进行取样，分别选取减数分裂时期以及减数分裂前后共三个发育阶段的花药等量混合后进行RNA测序。同时，为保证样品的一致性，花药仅从幼穗中部的3-5个小花收集，获取的样品立刻置于液氮保存，每组样品取3个生物学重复，RNA提取、质检以及后续建库测序与BSR-Seq类似。结合大麦公共RNA-Seq数据(NCBI BioProject PRJEB14349)中根(root)、茎(stem)、叶(leaf)和籽粒(grain)的表达数据以及本发明中所测的花药(anther)表达数据，我们采用salmonv0.14.1(https://combine-lab.github.io/salmon/)对不同组织中的基因表达进行了定量分析。结果表明，在27个候选基因中有18个基因在上述至少一个组织中表达(TPM>1)；在花药中则有9个基因(HORVU5Hr1G000580、HORVU5Hr1G000590、HORVU5Hr1G000630、HORVU5Hr1G000690、HORVU5Hr1G000700、HORVU5Hr1G000760、HORVU5Hr1G000770、HORVU5Hr1G000780和HORVU5Hr1G000830)表达，但只有HORVU5Hr1G000690呈现出花药特异表达的特征(图4)。

同时，本发明利用RT-PCR对HORVU5Hr1G000690的特异表达模式进行了确认(图5)。相关引物如下：

HORVU5Hr1G000690-F：5'-GGATGTCGACACGAACAAGCAG-3'；(SEQ ID NO.16)

HORVU5Hr1G000690-R：5'-GTCACCGCCTTGTTGGAGATG-3'。(SEQ ID NO.17)

Actin-F：5'-TATGCCAGCGGTCGAACAA-3'；(SEQ ID NO.18)

Actin-R：5'-GGAACAGCACCTCAGGGCAC-3'。(SEQ ID NO.19)

结合突变体只有花药发育出现异常的表型，本发明选取HORVU5Hr1G000690作为最有可能的候选基因进行后续单倍型分析。

实施例4：候选基因的单倍型分析和突变体验证

本发明利用RT-PCR的方法分别扩增了突变体N6807和其对应野生型SDAU00886中HORVU5Hr1G000690对应的cDNA序列，RT-PCR引物分别为：

F:5'-CTCTTGCACTGAGATTCCATCC-3'；(SEQ ID NO.20)

R:5'-TCCATCAACAAGAGCTCACCAGC-3'。(SEQ ID NO.21)

HORVU5Hr1G000690编码一个含有436个氨基酸残基的查耳酮合酶(chalconesynthase)，但在突变体N6807中则发生了G393A、W131*(第131个氨基酸由W突变为终止密码子)的突变并导致了所编码氨基酸的提前终止。

本发明并检验了HORVU5Hr1G000690在100余份雄性不育植株(来自EMS诱变突变体库，遗传背景为SDAU00886)上的序列，鉴定到HORVU5Hr1G000690基因发生突变的3个突变体株系：N6109、N9477和N11255，均表现为雄性不育的表型。这3个雄性不育突变体在cDNA水平的突变类型分别为：C437T、G1247A和G688A，在氨基酸水平分别为：S145F、G415E和G229R。综上所述，遗传定位、基因表达模式、单倍型分析和突变体验证结果表明，HORVU5Hr1G000690即为大麦雄性不育基因BMS-1。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

SEQUENCE LISTING

<110> 山东农业大学

<120> 大麦雄性不育基因BMS-1及其应用

<130> 2020

<160> 21

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 1408

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 1

atggtgagcg ctagggatgt cgacacgaac aagcagcagc agcagcagca gcagcagcag 60

gctacgtgcc tgctgactcc caaccccggc aaggccacga tcctcgccct gggccatgct 120

ttcccgcagc agctcgtgat gcaggactac gtcgtggagg gcttcatgag gaacaccaac 180

tgcaacgacc ccgagctcaa ggagaagctc accaggctgt gtatgtatca ttttatgcaa 240

cttaactgtt tttgtttcgt tgatgattga atcatgatga tcggtggatg catggacata 300

tatatgcata tgtgcaggca agacgactac ggtgaagacg aggtacgtgg tgatgtcgga 360

ggagatcctc aagagctacc ctgagctggc ccaggagggg ttgccgacga tgaagcagcg 420

gctggacatc tccaacaagg cggtgacgca gatggccacg gaggcgtcgc tggcgtgcgt 480

cgaggcttgg ggcggcgacc tgtcggcgat cacccacctg gtctacgtct cgtccagcga 540

ggcgcggttc cccggcgggg acctgcacct ggcgcgcgcc ctggggctga gcccggacgt 600

ccgccgcgtc atgctcgcct tcacggggtg ctccggcggc gtggcgggcc tccgcgtcgc 660

caagggcctg gccgagagct gccccggcgc gcgcgtcctg ctggccacct ccgagaccac 720

cgtggccggg ttccgcccgc ccagccccga ccggccctac gacctcgtcg gggtggcgct 780

cttcggggac ggcgcgggcg cggccgtcgt cggcgccgac ccgaccgccg tggagcgccc 840

gctcttcgag ctccactcgg cgctgcagcg cttcctcccc gacaccgaga agaccatcga 900

cggccggctg acggaggagg gcatcaagtt ccagctcggc cgcgagctcc cccacatcat 960

cgaggcgcac gtcgagtcct tctgccagaa gctcatcaag gagcaccccg gtgctgccgc 1020

cgccgccgcg gaggacgtgt tgacctacga caagatgttc tgggcggtgc acccgggtgg 1080

tccggcgatc ctgaccaaga tggaagggcg gctggggctg gacggcggga agctgcgcgc 1140

gagccggagc gcgctccggg actttgggaa cgcaagcagc aacaccatcg tctacgtgct 1200

ggagaacatg gtggaggaga gcaggcggca gaggatgacg gaggcgccgg tgctggagaa 1260

catggtggag gagagcaggc ggcagaggac gacggagccg gagatggagc cggagtgcga 1320

gtgggggctc atactggcgt tcgggccggg gatcaccttc gaggggatcc tggcaaggaa 1380

cctccaggca cgcatagccg ccaactag 1408

<210> 2

<211> 1311

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 2

atggtgagcg ctagggatgt cgacacgaac aagcagcagc agcagcagca gcagcagcag 60

gctacgtgcc tgctgactcc caaccccggc aaggccacga tcctcgccct gggccatgct 120

ttcccgcagc agctcgtgat gcaggactac gtcgtggagg gcttcatgag gaacaccaac 180

tgcaacgacc ccgagctcaa ggagaagctc accaggctgt gcaagacgac tacggtgaag 240

acgaggtacg tggtgatgtc ggaggagatc ctcaagagct accctgagct ggcccaggag 300

gggttgccga cgatgaagca gcggctggac atctccaaca aggcggtgac gcagatggcc 360

acggaggcgt cgctggcgtg cgtcgaggct tggggcggcg acctgtcggc gatcacccac 420

ctggtctacg tctcgtccag cgaggcgcgg ttccccggcg gggacctgca cctggcgcgc 480

gccctggggc tgagcccgga cgtccgccgc gtcatgctcg ccttcacggg gtgctccggc 540

ggcgtggcgg gcctccgcgt cgccaagggc ctggccgaga gctgccccgg cgcgcgcgtc 600

ctgctggcca cctccgagac caccgtggcc gggttccgcc cgcccagccc cgaccggccc 660

tacgacctcg tcggggtggc gctcttcggg gacggcgcgg gcgcggccgt cgtcggcgcc 720

gacccgaccg ccgtggagcg cccgctcttc gagctccact cggcgctgca gcgcttcctc 780

cccgacaccg agaagaccat cgacggccgg ctgacggagg agggcatcaa gttccagctc 840

ggccgcgagc tcccccacat catcgaggcg cacgtcgagt ccttctgcca gaagctcatc 900

aaggagcacc ccggtgctgc cgccgccgcc gcggaggacg tgttgaccta cgacaagatg 960

ttctgggcgg tgcacccggg tggtccggcg atcctgacca agatggaagg gcggctgggg 1020

ctggacggcg ggaagctgcg cgcgagccgg agcgcgctcc gggactttgg gaacgcaagc 1080

agcaacacca tcgtctacgt gctggagaac atggtggagg agagcaggcg gcagaggatg 1140

acggaggcgc cggtgctgga gaacatggtg gaggagagca ggcggcagag gacgacggag 1200

ccggagatgg agccggagtg cgagtggggg ctcatactgg cgttcgggcc ggggatcacc 1260

ttcgagggga tcctggcaag gaacctccag gcacgcatag ccgccaacta g 1311

<210> 3

<211> 436

<212> PRT

<213> 人工序列

<400> 3

Met Val Ser Ala Arg Asp Val Asp Thr Asn Lys Gln Gln Gln Gln Gln

1 5 10 15

Gln Gln Gln Gln Ala Thr Cys Leu Leu Thr Pro Asn Pro Gly Lys Ala

20 25 30

Thr Ile Leu Ala Leu Gly His Ala Phe Pro Gln Gln Leu Val Met Gln

35 40 45

Asp Tyr Val Val Glu Gly Phe Met Arg Asn Thr Asn Cys Asn Asp Pro

50 55 60

Glu Leu Lys Glu Lys Leu Thr Arg Leu Cys Lys Thr Thr Thr Val Lys

65 70 75 80

Thr Arg Tyr Val Val Met Ser Glu Glu Ile Leu Lys Ser Tyr Pro Glu

85 90 95

Leu Ala Gln Glu Gly Leu Pro Thr Met Lys Gln Arg Leu Asp Ile Ser

100 105 110

Asn Lys Ala Val Thr Gln Met Ala Thr Glu Ala Ser Leu Ala Cys Val

115 120 125

Glu Ala Trp Gly Gly Asp Leu Ser Ala Ile Thr His Leu Val Tyr Val

130 135 140

Ser Ser Ser Glu Ala Arg Phe Pro Gly Gly Asp Leu His Leu Ala Arg

145 150 155 160

Ala Leu Gly Leu Ser Pro Asp Val Arg Arg Val Met Leu Ala Phe Thr

165 170 175

Gly Cys Ser Gly Gly Val Ala Gly Leu Arg Val Ala Lys Gly Leu Ala

180 185 190

Glu Ser Cys Pro Gly Ala Arg Val Leu Leu Ala Thr Ser Glu Thr Thr

195 200 205

Val Ala Gly Phe Arg Pro Pro Ser Pro Asp Arg Pro Tyr Asp Leu Val

210 215 220

Gly Val Ala Leu Phe Gly Asp Gly Ala Gly Ala Ala Val Val Gly Ala

225 230 235 240

Asp Pro Thr Ala Val Glu Arg Pro Leu Phe Glu Leu His Ser Ala Leu

245 250 255

Gln Arg Phe Leu Pro Asp Thr Glu Lys Thr Ile Asp Gly Arg Leu Thr

260 265 270

Glu Glu Gly Ile Lys Phe Gln Leu Gly Arg Glu Leu Pro His Ile Ile

275 280 285

Glu Ala His Val Glu Ser Phe Cys Gln Lys Leu Ile Lys Glu His Pro

290 295 300

Gly Ala Ala Ala Ala Ala Ala Glu Asp Val Leu Thr Tyr Asp Lys Met

305 310 315 320

Phe Trp Ala Val His Pro Gly Gly Pro Ala Ile Leu Thr Lys Met Glu

325 330 335

Gly Arg Leu Gly Leu Asp Gly Gly Lys Leu Arg Ala Ser Arg Ser Ala

340 345 350

Leu Arg Asp Phe Gly Asn Ala Ser Ser Asn Thr Ile Val Tyr Val Leu

355 360 365

Glu Asn Met Val Glu Glu Ser Arg Arg Gln Arg Met Thr Glu Ala Pro

370 375 380

Val Leu Glu Asn Met Val Glu Glu Ser Arg Arg Gln Arg Thr Thr Glu

385 390 395 400

Pro Glu Met Glu Pro Glu Cys Glu Trp Gly Leu Ile Leu Ala Phe Gly

405 410 415

Pro Gly Ile Thr Phe Glu Gly Ile Leu Ala Arg Asn Leu Gln Ala Arg

420 425 430

Ile Ala Ala Asn

435

<210> 4

<211> 24

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 4

cagccgacac aatctttatt gcac 24

<210> 5

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 5

ctcctcgggt cattctctgc 20

<210> 6

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 6

ggtgttgtgt gtatgcctaa tcc 23

<210> 7

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 7

gaaggtggat caattccgtt aac 23

<210> 8

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 8

atgtgtagcc tcttctggta g 21

<210> 9

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 9

gatgcactac aaccactcta atc 23

<210> 10

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 10

ccttgttcat gctgcattct tcg 23

<210> 11

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 11

ggaagttctg gtcgtccttg agc 23

<210> 12

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 12

ctggaggaat aagcgagcac tag 23

<210> 13

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 13

agccagagca ggcggttagg g 21

<210> 14

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 14

gtagatgcct taagaaggtt gct 23

<210> 15

<211> 24

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 15

gtgaatagag atgttcagag atcg 24

<210> 16

<211> 22

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 16

ggatgtcgac acgaacaagc ag 22

<210> 17

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 17

gtcaccgcct tgttggagat g 21

<210> 18

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 18

tatgccagcg gtcgaacaa 19

<210> 19

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 19

ggaacagcac ctcagggcac 20

<210> 20

<211> 22

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 20

ctcttgcact gagattccat cc 22

<210> 21

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 21

tccatcaaca agagctcacc agc 23

Claims

1.一种大麦雄性不育基因BMS-1，其特征在于，所述基因BMS-1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。

2.基因BMS-1在调控植物花药发育中的应用；所述基因BMS-1为如下a)-c)中任一项所述的DNA片段；

a）SEQ ID NO.1所示的DNA片段；

b）SEQ ID NO.2所示的DNA片段；

c）除b)以外的编码SEQ ID NO.3所示氨基酸序列的DNA片段；

所述植物为自身携带基因BMS-1或基因BMS-1突变体的植物。

3.携带权利要求1所述基因BMS-1的重组表达载体、转基因细胞系或基因工程菌在调控植物花药发育中的应用；

所述植物为自身携带权利要求1所述基因BMS-1或基因BMS-1突变体的植物。

4.如下1）-2）中任一项所述的蛋白在调控植物花药发育中的应用；

1）氨基酸序列是SEQ ID NO.3所示的蛋白；

2）在SEQ ID NO.3所示的蛋白的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白；

5.基因BMS-1在创制植物雄性不育株系中的应用；所述基因BMS-1为如下a)-c)中任一项所述的DNA片段；

a）SEQ ID NO.1所示的DNA片段；

b）SEQ ID NO.2所示的DNA片段；

c）除b)以外的编码SEQ ID NO.3所示氨基酸序列的DNA片段；

所述植物为自身携带基因BMS-1或基因BMS-1突变体的植物。

6.基因BMS-1在植物杂交育种或制种中的应用；所述基因BMS-1为如下a)-c)中任一项所述的DNA片段；

a）SEQ ID NO.1所示的DNA片段；

b）SEQ ID NO.2所示的DNA片段；

c）除b)以外的编码SEQ ID NO.3所示氨基酸序列的DNA片段；

所述植物为自身携带基因BMS-1或基因BMS-1突变体的植物。

7.一种创制植物雄性不育株系的方法，其特征在于，包括在含有如下a)-c)任一项所述的多核苷酸的植物中使所述多核苷酸表达降低或不表达的步骤；

a）SEQ ID NO.1所示的DNA片段；

b）SEQ ID NO.2所示的DNA片段；

c）除b)以外的编码SEQ ID NO.3所示氨基酸序列的DNA片段；

或者，包括在含有氨基酸序列是SEQ ID NO.3所示的蛋白的植物中使所述蛋白质活性降低或丧失的步骤；

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使所述多核苷酸表达降低或不表达的方法包括：突变或敲除所述多核苷酸的全部或部分序列；或者构建干涉载体干扰所述多核苷酸的表达；或者使用基因沉默系统使所述多核苷酸的表达沉默。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将植物中如SEQ ID NO.3所示的蛋白第393位氨基酸进行突变。

10.一种恢复植物雄性不育株系的花药育性的方法，其特征在于，包括如下步骤：将外源基因BMS-1转入植物雄性不育株系，使得突变体恢复野生型表型；

所述外源基因BMS-1为如下a)-c)中任一项所述的DNA片段；

a）SEQ ID NO.1所示的DNA片段；

b）SEQ ID NO.2所示的DNA片段；

c）除b)以外的编码SEQ ID NO.3所示氨基酸序列的DNA片段；

所述植物雄性不育系由BMS-1突变造成。