[發明專利]高粱基因(MA5/MA6)的發現和利用

無效

• 申請號: 200980133227.0
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN102131925A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: J·E·馬萊特;W·L·魯尼;P·E·克萊因;D·莫里施格;R·墨菲;J·A·布雷迪
• 申請（專利權）人: 德克薩斯A&M大學體系
• 主分類號: C12N15/00
• 分類號: C12N15/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳文平;尚繼棟

發明背景

本申請要求于2008年7月21日提交的美國臨時申請第61/082,388號的優先權。上述申請通過參考完整引入本文中。

本發明是在美國國家科學基金會提供的第DBI-0321578號基金和美國能源部提供的第DE-FG02-06ER64306號基金的政府支持下作出的。美國政府擁有本發明的某些權利。

序列表的引入

包含于2009年7月21日創建的、24.8K字節的、文件名為“TAMC010WO_Sequence_Listing”的文件中的序列表，通過電子提交方式提交，本文通過參考引入。

1.發明領域

本發明一般地涉及植物遺傳學和分子生物學領域。尤其是，它涉及通過利用分子標記生產高生物質(biomass)的高粱雜種。

2.相關技術的說明

生物質產量是設計用于木質纖維素轉化為生物燃料或生物能源的生物質或生物能源作物的最重要屬性之一。生長期是生物質產量的首要決定因素，因此假設環境條件允許產量潛力得以表達，晚花(lateflowering)或無花(non-flowering)植物積累最多的生物質。

一旦高粱開始開花，植物營養體(莖、葉)的生長停止，使得碳和氮化合物被用于籽粒產生。因此，生物質積累在生殖期總體減少至一定程度，并且一旦籽粒灌漿已完成(除非籽粒產生后截根(ratooning))即停止。

與此相反，為了生物質生產而種植的晚花或無花生物能源高粱作物通過建立更大的植物營養體而繼續累積生物質，直到霜凍或不利的環境條件(例如，干旱、冷)抑制光合作用。據估計，假設在整個生長季節都有合理的生長條件，晚花/無花生物質高粱的產量將是每畝食用高粱累積的生物質的兩倍以上。因此，需要生產晚花或無花高粱。

發明內容

本發明通過使用分子標記進行選擇克服了現有技術在生產高生物質高粱雜種中的主要缺陷。

在一個方面，本發明提供了一種用于生產晚花或無花雜種高粱植物的方法，包括使第一早花高粱植物與第二早花高粱植物雜交，其中，第一和第二早花高粱植物的每一個對于對早花表型有貢獻的至少一個等位基因是純合隱性的，而且其中，第一和第二早花高粱植物不是對于同一個對早花表型有貢獻的等位基因為純合隱性的。在一個實施方式中，雜種后代植物包括顯性Ma7或Ma3等位基因。

在進一步的方面，本發明提供了對于至少Ma5或Ma6等位基因為雜合顯性的第一高粱植物與對于至少Ma5或Ma6等位基因為純合隱性的第二高粱植物的雜交。

在再進一步的方面，本發明提供了對于至少Ma5或Ma6等位基因為純合顯性的第一高粱植物與對于至少Ma5或Ma6等位基因為純合隱性的第二高粱植物的雜交。

在某些實施方式中，第一或第二早花高粱植物可以通過以下方法產生：a)使包含優良生物能源性質的對于Ma5和Ma6為純合顯性的晚花或無花高粱植物與對于Ma5或Ma6等位基因為純合隱性的早花高粱植物雜交；b)使F₁后代近交；和c)選擇對于Ma5或Ma6為純合隱性但不是對于同一個Ma5或Ma6等位基因為純合隱性且包含所述優良的生物能源性質的早花高粱F₂植物。

在另一實施方式中，第一或第二早花高粱植物可以通過以下方法產生：誘變晚花或無花高粱植物，以產生包含無活性的光周期感測途徑(photoperiod?sensing?pathway)中的基因的早花后代。在某些實施方式中，光周期感測途徑中的基因選自Ma3、Ma5、Ma6和Ma7。例如，Ma3基因可以包含編碼PhyB的核酸，Ma5基因可以包含編碼COP9FUS5同系物或Myb轉錄因子的核酸，Ma6基因可以包含編碼高粱Prr37的核酸，Ma7基因可以包含編碼選自PhyC、MADS-盒14蛋白質和AP1的多肽的核酸。

在一些實施方式中，第一或第二早花高粱選自ATx623、EBA-3和R.07007。

在某些實施方式中，本發明提供了一種選擇本發明的雜交的后代植物的方法，包括包含與Ma5或Ma6等位基因遺傳連鎖的至少第一遺傳標記的標記輔助的選擇。例如，在一個實施方式中，與Ma5等位基因遺傳連鎖的遺傳標記可以包含編碼選自COP9FUS5同系物和Myb轉錄因子的多肽的核酸，在另一實施方式中，與Ma6等位基因遺傳連鎖的遺傳標記包含編碼高粱Prr37的核酸。在本發明特別的實施方式中，高粱Prr37多肽可以在位置166處包含賴氨酸，或可以由包含SEQ?ID?NO：1的核酸分子編碼。