[發明專利]高溫種子萌發

有效

• 申請號: 201580057920.X
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN107404857B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: E·R·科普爾斯;M·波斯特
• 申請（專利權）人: 瑞克斯旺種苗集團公司
• 主分類號: A01H5/10
• 分類號: A01H5/10;C12N15/61;C12N15/11
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張小勇

本發明涉及在其基因組中包含經修飾的NXS基因和/或其經修飾的調控序列的種子。與不具有經修飾的NXS基因的野生型種子相比，經修飾的NXS基因和/或其經修飾的調控序列為該種子提供在高溫下萌發的能力。對基因和/或其調控序列的修飾可能導致NXS基因的表達被顯著降低或被阻止。除此之外或替代地，該種子可以具有降低的NXS蛋白水平、降低的NXS蛋白活性或完全不存在NXS蛋白。經修飾的NXS基因可以例如包含提前終止密碼子和/或編碼包含一個或多個氨基酸置換的NXS蛋白。

發明領域

本發明涉及能夠在高溫下萌發的種子。本發明還涉及產生具有這種能力的種子的植物、后代和繁殖材料及其用途。本發明特別涉及萵苣中在高溫下的萌發。

發明背景

種子在不同環境條件下快速均勻地萌發的能力是種植者中非常期望的特征。溫度是調節萌發的關鍵環境信號。種子已經發展了被稱為熱抑制(二次或誘導型休眠的形式)的機制，以防止在超最適溫度期間種子提前萌發，例如在炎熱的夏天月份可能發生的種子萌發。

在種子中，植物的應激激素植物激素脫落酸(ABA)涉及種子萌發的熱抑制。已經顯示ABA的水平響應于諸如高溫的非生物脅迫而升高，但在最適溫度下迅速降低。因此，ABA在調控種子萌發的熱抑制中起重要作用。

種子引發允許種子的受控水合，允許種子在萌發過程中完成第一步驟，然后它們干燥回其原始水分含量，并儲存直至播種。種子引發的主要優點之一是通過增加萌發發生的最高溫度來緩解熱抑制的能力。

雖然種子引發可能有利于種子萌發，但在勞力和設備要求、所用成分的類型以及水合和干燥回種子所需的時間方面是昂貴的程序。此外，與未處理的種子相比，引發過程可能導致經引發的種子的保質期降低。這種不良副作用受到干燥回程序的速度和程度的影響。

此外，存在“過度引發”的固有風險，這可能導致種子的根尖發生損害，并且隨之可能導致幼苗生長不良。過度引發將使得經引發的種子無用，從而使復雜的種子質量檢查成為引發過程的另外必要條件。

通過開發能夠在高溫下萌發而不需要引發的種子，昂貴且潛在不確定的種子引發過程變得過時了。

提高種子在高溫下萌發的能力也可以擴大蔬菜種植總面積。由于此類品種的萌發能力不足以克服在這樣高的溫度下的熱抑制，世界相對溫暖的冬季的地區目前不適合某些作物生長。

在更全球化的背景下，由于全球變暖導致的溫度上升可能對土壤溫度有相當大的影響。因此，高溫和由此導致的土壤溫度升高被認為是重大的環境壓力，其可能限制了在不久的將來全球的作物生產力。

在得到本發明的研究中，出乎意料地發現對萵苣新黃素合成酶基因的一個或多個修飾給萵苣種子提供了在高溫(其顯著高于包含野生型新黃素合成酶基因的萵苣種子的萌發溫度)下萌發的能力。如本文所用，新黃素合成酶簡稱為NXS。NXS是ABA途徑中的酶，其催化來自紫黃質(ABA的前體)的新黃素的形成。由于NXS是ABA途徑中的酶，因此預計對將導致較低的新黃素水平的NXS基因和/或編碼的NXS蛋白的修飾也將導致ABA水平的降低，從而允許種子萌發仍然發生在高溫下。ABA途徑的高度保守性意味著對如同本研究中發現的NXS基因和所得性狀的修飾廣泛適用于其中存在具有相似功能的直系同源的NXS基因的其他植物物種。

因此，本發明的目的是提供具有改善的在高溫下萌發的能力的種子。進而這將減少或消除對昂貴的引發處理的需要，和/或允許萌發的更大的均勻性和可靠性，和/或潛在增加作物栽培總面積。