[發明專利]品系設計

在審

• 申請號: 201380034112.2
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN104411158A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: R·H·G·德爾克斯
• 申請（專利權）人: 瑞克斯旺種苗集團公司
• 主分類號: A01H5/00
• 分類號: A01H5/00;A01H1/02;C12N15/82
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 劉曉東

發明領域

本發明涉及一種用于遺傳修飾雜交植物的基因組的方法。它還涉及染色體取代系(substitution?line)和/或漸滲系(introgression?line)的文庫，以及由此獲得的染色體和漸滲系的文庫用于加速的植物育種的用途。

發明背景

植物育種的目的在于將盡可能多的有利的和有吸引力的性狀組合在同一植物基因組中，其目標是獲得優良植物品系或品種。由此，植物育種者可以利用在相關作物物種內或在相同種或屬的野生(未人工培育的和未馴化的)親緣內的遺傳變異。

他還可以通過化學、物理或其它方式進行誘變而誘導感興趣的植物物種的基因組中的遺傳變異，并尋找由該誘導的遺傳變異所產生的表型變異。

如果他愿意并能夠應用轉基因方法，他還可以選擇將一個或多個轉基因導入作物植物的基因組。這些轉基因可以對應于在同一植物物種中或者在能夠一起雜交以產生可育后代的植物物種中天然存在的基因、基因簇或基因間序列。這被稱為同源基因化(cisgenesis)。或者，它們可以對應于合成基因或來自不能與感興趣的植物物種天然雜交的有機體(organism)DNA片段，例如來自另一個家系的植物，或是來自不同分類(taxa)的有機體，例如動物、真菌、病毒或細菌。這被稱為轉基因(transgenesis)。這些DNA序列或者以未發生改變的方式被導入感興趣的植物物種的基因組，或者它們被以某種方式改變，例如通過誘變或者不誘變的重組技術。

轉基因技術允許研究者將多個DNA構建體組合入同一植物的基因組，并因而堆疊(stack)或形成金字塔式的(pyramid)不同的性狀。該方法通過編碼這些性狀的轉基因的組合堆疊/金字塔結構最終可以導致攜帶多個所選擇性狀的植物的建立。但是，這樣的轉基因方法具有若干缺點。

給定轉基因的效果和/或功能性往往強烈地依賴于它被插入在植物基因組中的確切位置。任何經遺傳修飾的物質要獲得批準用于商業用途和動物和/或人類消費，需要經歷非常廣泛的監管程序，其是極為昂貴的和耗時的。通常只會對給定基因組中特定轉基因插入事件進行授權。多個轉基因的堆疊只會使得這個過程更加昂貴、繁瑣和復雜。此外，在全球食品市場的重要區域中，轉基因食品不被允許用于人類消費。

不希望生產或銷售轉基因植物的植物育種者通常會依賴于傳統育種技術以便將多個感興趣的性狀組合在一個植物物種中。育種過程包括通過雜交的方式將兩個植物的基因組混合的第一步，其中每個植物包括有趣的遺傳性狀。隨后，需要跟蹤感興趣的性狀在這兩個植物的雜交后代中的存在，其通常基于表型分析和/或基因組測試(例如DNA標記分析、單核苷酸多態性(Single?Nucleotide?Polymorphism，SNP)檢測、DNA測序等)來完成。

因為原始植物的整個基因組已經被混合在F1產物中并在減數分裂過程中被重組，原始親本植物的各種性狀會被打亂，并且它們在雜交的F2后代中分離。然后，育種者希望在單個植物中固定盡可能多的商業上有吸引力的性狀，而同時消除盡可能多的不想要的性狀。他的目標是建立一個可市場化的、商業上有吸引力的產品，其由于例如各種有趣的表型性狀的新組合而在市場上是有競爭力的并且是成功的。

為了實現該目標，他需要將衍生自親本植物與供體植物雜交的F1植物反復與親本植物回交，并且在每一個世代中針對攜帶所有或實際上盡可能多的期望性狀的個體再次選擇。這個過程是非常耗時的，因為通常需要四至六個回交世代和大量的后代群體來獲得主要是純合的并類似于親本植物的系，并且來自供體植物的一個或多個期望的性狀已經漸滲并固定其中。

某些作物(例如萵苣)具有相對短的生命周期，而其它作物(例如胡蘿卜)需要兩年來產生種子。因此，在這樣的作物中，一個新的商業品種的產生很容易就需要大約8年至大約20年。另外，在選擇和隨后的回交過程中，幾乎所有的存在于供體植物或種質(accession)的基因組中的遺傳變異被丟失了，因為育種者在該供體種質中特異性針對他最初鑒定(主要通過表型)的一個或幾個感興趣的性狀進行選擇。如果每個隨后回交世代的群體大小是有限的(例如由于用于植物的種植空間的有限可用性)，植物育種者將不可避免地無法注意并欣賞由供體種質的基因組貢獻的其它潛在有趣的性狀。因此，傳統育種面對的是存在于例如野生型種質和作物植物的未栽培親緣中的大量遺傳變異開發不足(under-exploitation)的問題。