[發(fā)明專利]穩(wěn)定和控制無融合生殖的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00816100.3
• 申請(qǐng)日: 2000-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN1391435A
• 公開（公告）日: 2003-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·G·卡門
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 猶他州大學(xué)
• 主分類號(hào): A01H1/00
• 分類號(hào): A01H1/00;A01H1/06;C12N15/09
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 唐偉杰

發(fā)明背景

這項(xiàng)發(fā)明是關(guān)于在開花植物(被子植物)中通過無融合生殖(無融合生殖的種子形成)來固定雜種優(yōu)勢(shì)和其它性狀。尤其是它提供了“穩(wěn)定”天然或人工培育的兼性無融合生殖體(能進(jìn)行有性生殖和無融合生殖的植物)的無融合生殖的方法，使無融合生殖體偶生的有性生殖子代不成為有性回復(fù)子，而和其母本一樣進(jìn)行無融合生殖。它還提供了“控制”天然及人工培育的無融合生殖體進(jìn)行無融合生殖的方法，使這些無融合生殖體呈現(xiàn)專性的無融合生殖、或除誘導(dǎo)成兼性無融合生殖之外的專性生殖、或除誘導(dǎo)成專性無融合生殖之外的兼性無融合生殖。該發(fā)明用遺傳、細(xì)胞遺傳學(xué)和分子修飾來防止表達(dá)無融合生殖的關(guān)鍵座位內(nèi)的基因重組(無融合生殖的穩(wěn)定)。該發(fā)明還通過控制天然和人工培育的兼性無融合生殖體形成有性起源種子的頻率來控制無融合生殖來源的種子百分比(無融合生殖的控制)。

本專利申請(qǐng)中提到的無融合生殖類型能形成無性種子。因此，無融合生殖植物的種子中含有復(fù)制了母本植物基因的胚。這些無融合生殖類型包含偶生胚胎和有配子體的無融合生殖(下文稱之為無融合生殖)，通常分為無孢子生殖和二倍性孢子生殖。S.E.Asker和L.Jerling，植物無融合生殖(Apomixis?in?Plants)(CRC?Press?1992)(以下簡(jiǎn)稱″Asker&?Jerling″)。

通過在大孢子母細(xì)胞(MMC)(二倍性孢子形成)或母體珠心細(xì)胞(無孢子生殖)中誘導(dǎo)早熟胚囊形成，負(fù)責(zé)無融合生殖的發(fā)育信號(hào)常先于大孢子形成。早熟胚胎(常常形成于柱頭可接受花粉前)的形成也常常先于受精作用。無融合生殖信號(hào)強(qiáng)度的變化允許無融合生殖體中有性生殖的偶然性表達(dá)。因此，大多數(shù)無融合生殖體中，單一無融合生殖植物將產(chǎn)生一定比例的有性生殖形成的種子。該比例常受環(huán)境因素的影響(Asker?&?Jerling)。在蝶須屬型的二倍性孢子形成中，早熟胚囊形成信號(hào)產(chǎn)生非常早，完全抑制減數(shù)分裂。在蒲公英屬型的二倍性孢子形成中，早熟胚囊形成信號(hào)出現(xiàn)得稍晚些，因而減數(shù)分裂開始后影響MMC的形成。在山柳菊屬型的無孢子生殖中，誘導(dǎo)早熟異常胚囊形成信號(hào)影響了珠心細(xì)胞。受影響的母體珠心細(xì)胞經(jīng)過三輪核內(nèi)細(xì)胞減數(shù)分裂，產(chǎn)生8核胚囊。在黍型單倍體單孢子中，只進(jìn)行兩回核內(nèi)細(xì)胞減數(shù)分裂，因而只產(chǎn)生4核胚囊。在偶生胚胎中，胚形成于細(xì)胞而不是卵細(xì)胞，包括珠心細(xì)胞，珠被細(xì)胞，助細(xì)胞和反足細(xì)胞(Asker?&?Jerling.)。

誘導(dǎo)，穩(wěn)定和控制作物無融合生殖的技術(shù)具有革新植物育種的潛力，逐漸成為全球農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)本質(zhì)所在。采用該方法，育種工作者將利用植物本身的種子一代接一代地“克隆”高品質(zhì)植物(表現(xiàn)出高度雜種優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)基因性狀等等)。因?yàn)樘烊蛔魑镫s種優(yōu)勢(shì)的固定導(dǎo)致產(chǎn)量增加，如小麥(15％)和水稻(35％)，農(nóng)業(yè)上將對(duì)其進(jìn)行將大規(guī)模的開發(fā)，這將使得具有極大商業(yè)價(jià)值的無性繁殖推廣至全球。因?yàn)榭寺≈荒芡ㄟ^種子，對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家的閑置農(nóng)田和發(fā)展中國(guó)家資源貧乏的農(nóng)民而言，無性繁殖可能成為最有價(jià)值的轉(zhuǎn)移生物技術(shù)和生產(chǎn)力的優(yōu)勢(shì)的植物機(jī)制。在21世紀(jì)，無融合生殖可能成為植物育種者最有價(jià)值的遺傳工具之一。于最近召開的關(guān)于無融合生殖的會(huì)議上得出如下結(jié)論：“將無融合生殖引入有性生殖的作物中，是一項(xiàng)長(zhǎng)期的國(guó)際科學(xué)的成果。如果無融合生殖具有足夠強(qiáng)的適應(yīng)性，其對(duì)農(nóng)業(yè)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響(Bellagio無融合生殖討論會(huì)，為什么說無融合生殖對(duì)于農(nóng)業(yè)是重要的，1998(The?BellagioApomixis?Conference，Why?is?Apomixis?Important?to?Agriculture，1998))(http：//billie.harvard.edu/apomixis/apotech.html)。