[發明專利]介導植物雄性生育力的核苷酸序列以及使用其的方法

無效

• 申請號: 201310438885.9
• 申請日: 2006-06-22
• 公開（公告）號: CN103642832A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: M.C.阿爾伯特森;T.W.福克斯;H.P.赫爾希;G.A.哈夫曼;M.特林內爾;Y.吳
• 申請（專利權）人: 先鋒高級育種國際公司
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李波;萬雪松

本申請是申請日為2006年6月22日的中國專利申請200680030863.7“介導植物雄性生育力的核苷酸序列以及使用其的方法”的分案申請。

技術領域

本發明涉及核酸序列，以及特別地，對雄性生育力來說關鍵的DNA分子和所述DNA分子編碼的氨基酸序列。

背景技術

雜交植物育種的發展使得生產出的作物品質和數量都可能有相當的進展。因為雜交流程的使用，使得增加的產量和想要的特征(例如對疾病和昆蟲的抗性、耐熱性和耐旱性以及植物組成的變化)組合都成為可能。通常，這些流程很依賴于提供向雌性親本貢獻花粉的雄性親本，以生產出由此得到的雜交體。

通過利用了植物授粉方法的優點的技術，來對田間作物進行育種。如果來自一朵花的花粉被轉移到同一植株的同一朵或另一朵花上，那么就是在對該植株進行自花授粉。如果花粉來自不同植株的花，那么植物就被異花授粉了。

在Brassica中，植株通常是自身不育的，其僅能被異花授粉。在自花授粉的物種(例如大豆和棉花)中，雄性和雌性植株處于解剖學上的并置關系。在天然授粉期間，給定的花的雄性繁殖器官對同一朵花的雌性繁殖器官授粉。

玉米植株(Zea?mays?L.)展現出獨特的情形，它們既可通過自花授粉技術也可通過異花授粉來繁育。玉米在同一植株上具有位于雄穗(tassel)上的雄花和位于耳穗上的雌花。其可自花授粉或異花授粉。當風將花粉從雄穗吹到從初始(incipient)耳穗頂端突出的穗絲上時，玉米中就發生了天然授粉。

控制植株生育力的可靠方法將為改進植物育種提供機會。這尤其可用于開發玉米雜交體，其依賴于某種雄性不育系統，并且其中，雌性不育系統將降低生產成本。

對玉米雜交體的開發需要開發純合的近交系，雜交這些近交系，并且對雜交加以評估。譜系育種和輪回(recurrent)選擇是用于從種群開發近交系的兩種育種方法。育種程序將來自兩個或多個近交系或多種基礎廣泛的來源的目標性狀組合進育種庫，通過自交和對目標表型的選擇從所述庫中開發出新的近交系。雜交體玉米品種是兩種此類近交系的雜交，每種都可能具有另一種所缺乏的一種或多種目標特征，或補足另一種的一種或多種目標特征。將新的近交系與其它近交系雜交，對從這些雜交獲得的雜交體加以評估，以確定出具有商業潛能的那些。第一代的雜交體后代被命名為F₁。在對雜交體的開發中，僅考察F₁雜交體植株。F₁雜交體比其近交系親本更健壯。這種雜交體的健壯或者雜種優勢可以多種途徑體現，包括增加的營養生長和增加的產量。

可通過包括人工去雄(detassel)在內的雄性不育系統來產生雜交體玉米種子。為產生雜交體種子，從正在生長的雌性近交親本(其可與雄性近交親本以多種不同的排列圖案種植)除去雄穗。隨后，只要對外來玉米花粉來源進行了足夠的分離，雌性近交系的耳穗將僅被來自雄性近交系的花粉受精。得到的種子因此是雜交體(F₁)，其將形成雜交體植株。

植物開發中的環境變化可能導致在對雌性親本的人工去雄完成后植株又雄穗化。或者，去雄者可能沒有完全除去雌性近交植株的雄穗。在任何事件中，結果是雌性植株將成功脫落花粉，一些雌性植株將被自花授粉。這將導致隨著正常生產的雜交體種子收獲雌性近交系種子。雌性近交系種子生產力不如F₁種子。此外，雌性近交系種子的存在對生產雜交體的公司來說可能代表著種質安全風險。

或者，可通過機器對雌性近交植株去雄。機械去雄和手工去雄的可靠性基本相同，但更快并且成本更低。然而，較之手工去雄，大多數去雄機器會對植物造成更多的傷害。因此，目前沒有令人完全滿意的去雄形式，人們仍需要替代方法，以進一步降低生產成本，消除雜交體種子生產中的雌性親本自花授粉。

可靠的遺傳雄性不育系統提供了好處。通過使用胞質雄性不育(CMS)近交系，在一些基因型中得以避免繁重的去雄過程。在不存在生育力恢復基因時，CMS近交系的植株是雄性不育的，這是來自胞質基因組而非細胞核基因組的因子的結果。因此，該特征在玉米植株中排他性地通過雌性親本遺傳，因為僅雌性向受精種子提供胞質。用來自并非雄性不育的另一近交系的花粉來使CMS植株受精。來自第二近交系的花粉可或可不貢獻使得雜交體植株雄性可育的基因。通常，來自經去雄的正常玉米的種子和同一雜交體的CMS生產的種子必須被摻合，以確保在雜交體植株生長時有足夠的花粉負載用于受精以及確保胞質多樣性。