本发明专利技术公开了用于产生缺少由有性方式获得的胚的植物群体的组合物和方法。组合物包括编码多核苷酸的抑制盒和导致孤雌生殖的启动子。本发明专利技术还提供了用于抑制自繁殖植物中的有性繁殖的孤雌生殖遗传元件。方法包括利用母本胚缺陷隐性突变，所述突变随后作为不育自交保持系统得以保持，从而允许产生对于所述隐性突变等位基因而言是纯合的、但在转基因上是互补的群体。方法还包括利用通过卵细胞特异性启动子表达的毒素基因，从而产生不能通过所述雌配子传递的显性无胚表型。然后将用驱动用于鉴定转基因种子的所述解毒剂、花粉消融PTU以及种子颜色标记的卵细胞启动子转化所得的半合子植物。本发明专利技术涉及产生50％雌性可育的植物，所述植物的种子在下一代生长时将产生具有50％可存活且为转基因的种子，和50％不能存活且为无胚种子的植物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开了用于产生缺少由有性方式获得的胚的植物群体的组合物和方法。组合物包括编码多核苷酸的抑制盒和导致孤雌生殖的启动子。本专利技术还提供了用于抑制自繁殖植物中的有性繁殖的孤雌生殖遗传元件。方法包括利用母本胚缺陷隐性突变，所述突变随后作为不育自交保持系统得以保持，从而允许产生对于所述隐性突变等位基因而言是纯合的、但在转基因上是互补的群体。方法还包括利用通过卵细胞特异性启动子表达的毒素基因，从而产生不能通过所述雌配子传递的显性无胚表型。然后将用驱动用于鉴定转基因种子的所述解毒剂、花粉消融PTU以及种子颜色标记的卵细胞启动子转化所得的半合子植物。本专利技术涉及产生50％雌性可育的植物，所述植物的种子在下一代生长时将产生具有50％可存活且为转基因的种子，和50％不能存活且为无胚种子的植物。【专利说明】
本公开涉及植物分子生物学领域，更具体地讲涉及植物雌性繁殖生物学、改变植物雌性繁殖生物学以及筛选改变的生殖机制性能的方法。
技术介绍
单性生殖是指无性繁殖，其在不受精的情况下导致种子的产生、得到在遗传上与母株相同的后代(Koltunow, et al.， (1995) Plant Phys1l.108:1345-1352 (Koltunow 等人，1995 年，《植物生理学》，第 108 卷，第 1345-1352 页)；Ravi, et al.，(2008)Nature451:1121-4 (Ravi等人，2008年，《自然》，第451卷，第1121-1124页))。它是一个绕开雌性减数分裂和有性生殖来产生与母本相同的胚的繁殖过程。单性生殖增大了开发优良基因组合的可能性，并有利于所需性状的快速掺入。单性生殖不仅提供繁殖保证，而且避免了后代的杂合性丢失，因为卵细胞保持了亲代的基因型。因此，单性生殖避免了由于近亲交配造成的活力丧失效应，并由于杂种优势的影响可能另外赋予一些优点。在物种水平上，单性生殖的发生率不足物种的1%。单性生殖出现在多个野生物种和少数农艺上重要的物种(例如柑桔属和芒果)中，但未出现在任何主要的谷类作物中(Eckhardt, (2003) The Plant Celll5:1449-01 (Eckhardt，2003 年，《植物细胞》，第 15 卷，第1449-01页))。单性生殖的一种形式是不定胚生殖，其中胚由胚珠内位于胚囊外部的体细胞组织直接形成。不定胚生殖通常与正常的有性繁殖平行出现。单性生殖的第二种形式是二倍体孢子生殖，其取代了有性繁殖。在二倍体孢子生殖中，形成了未减数分裂的卵细胞，其随后经历称为孤雌生殖(不经过受精的胚发生过程)的过程而形成胚。单性生殖的第三种形式是无孢子生殖，其与不定胚生殖类似地在有性胚囊外部的组织中发生。无孢子生殖涉及形成无性的未减数分裂的胚囊，其与二倍体孢子生殖类似地经历孤雌生殖而形成单性生殖胚。单性生殖的所有三种形式都依赖于不经过受精而生成胚(孤雌生殖)。因为其提供了对所需基因型的固定和无限增殖的保证，所以工程化该能力以将无性系种子培育成作物(尤其是谷物)引起了极大关注(Spillane, et al., (2001)Nat.B1technol.22:687-91 (Spillane等人，2001年，《自然生物技术》，第22卷，第687-691页))。在商业化植物品系中将单性生殖工程化的分子方法是非常可取的。对基因转录的调控在种子特异性发育程序的表达中具有至关重要的作用。因此，早期胚珠发育期间在有性繁殖途径和单性生殖过程之间的趋异点处分子开关的调控，是在其处可对类单性生殖性状加以控制的点。本公开描述了一种维持缺乏由有性方式获得的胚的植物/种子大群体的方式。这可以用于生成针对诱导孤雌生殖的遗传元件的筛选群体。此外，一旦鉴定出孤雌生殖遗传元件，便可使用该相同方法来预防自繁殖植物中的有性繁殖。
技术实现思路
存在两种不同但类似的方法。第一种方法利用母本胚缺陷(胚致死)隐性突变，该包标记，其用于允许将保持系群体从所产生言是纯合的群体，但由于半合子状态的构建中应当分离成1: 1的存活的转基因(八八/户的孤雌生殖的遗传元件。此外，所述系统之解毒剂构建体的自繁殖杂交体(不丧失杂能包括:隐性胚致死突变/卵细胞消融品分消融转基因、种子颜色标记和(自繁殖植电雄性不育品系鉴定不依赖受精的种子形二胚发生的带激活标签的体细胞组织(根)亭人，2002年，《植物杂志》，第30卷，第:224-235 0^叩等人，2009年，《细胞研究》，含鉴定产生种子中的体细胞胚发生的基因。7'法。这些方法描述了产生大量无胚种子的。这些方法的一个优 点是将不阻止胚乳受图3是受精的拟南芥胚囊的荧光图像，显示出位于正常发育的中央细胞中的7-8个胚乳核。没有存在接合子或胚(红色)的迹象，也没有存在任何助细胞(绿色)的迹象。可将胚乳描述为在不存在胚的情况下发育。图4是受精的拟南芥胚囊的荧光图像，其具有接合子(红色)和宿存助细胞(绿色)的残迹，其中接合子和宿存助细胞均显示出正在凝聚和解体。中央细胞显示为不健全的并处于解体的早期阶段(如通过中央细胞的空泡形成增多所指示)。图5是在受精将要开始前2个未受精的拟南芥胚囊的荧光图像。左边的胚囊具有中央细胞(青色)，该中央细胞具有2个胚乳核和2个助细胞(黄色)，但缺少卵(红色)。右边的胚囊具有中央细胞(青色)，该中央细胞具有单个初生胚乳核，但缺少助细胞(黄色)和卵(红色)。图6是受精的拟南芥胚囊的荧光图像和微分干涉相差(DIC)荧光重叠图像。中央细胞(青色)具有单个胚乳核和I个助细胞(黄色)，但缺少卵(箭头)。图7是受精的拟南芥胚囊的荧光图像，其具有位于正常发育的中央细胞中的4个胚乳核。仅存在非常弱的红色荧光信号(箭头)，其指示胚或接合子的残迹的存在。宿存助细胞(绿色)正在解体。胚乳正在不存在胚的情况下发育。图8是具有良好发育的胚乳的2个拟南芥胚囊的荧光图像。左边的胚囊在其中央细胞(青色)中具有多个胚乳核，并且在其珠孔端处(箭头)是胚或接合子(红色)的残迹。在正常条件下，该胚在心形阶段应当发育地完全得多。右边的较小胚囊具有多个胚乳核(青色)，但缺少胚(箭头)。到该最后阶段为止，助细胞自然地降解。图9至11示出了来自种子的保持无胚群体的种子。图9是对无胚条件进行分离的拟南芥种子的宽场显微图。在该取样中，较亮的种子是饱满的，并且包含胚。较暗的种子是皱缩的，并且缺少胚。无胚种子已明显发育，与在不存在胚的情况下的明显胚乳发育一致。图10是与图A相同的样品视场的宽场荧光显微图。从饱满的含胚种子观察到亮红色荧光。从皱缩的无胚种子观察到极少的荧光或未观察到荧光。图11示出了被设计用于筛选孤雌生殖的库构建体的一个预想实施例的组分。在TDNA骨架内，启动子例如AT DDlPRO(反足细胞启动子)将驱动来自边界在3’端处(此处为终止子)的单性生殖遗传来源的cDNA或gDNA片段。独特于保持系构建体的种子颜色标记的种子颜色标记也在TDNA边界内。图12和13示出了筛选孤雌生殖cDNA群体，以及在筛选群体中对孤雌生殖胚进行预测性鉴定的方法。图12示出了由反足细胞发育的发绿色荧光的孤雌生殖胚。生成了预测性无红色荧光的发绿色荧光的种子，随后在高通量筛选系统例如得自Un1n B1me本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于生成缺少由具有繁殖能力的有性方式获得的胚的大型种子群体的方法，包括：a)用包含三个部分的第一转基因盒转化第一植物，所述三个部分为：i)表达驱动同源解毒剂的启动子的卵细胞，ii)花粉消融PTUiii)种子选择标记；b)用第二表达盒转化所述植物，其中所述第二表达盒包含编码通过卵细胞特异性启动子表达的毒素基因的核酸分子，生成显性半合子无胚表型，从而产生对于所述毒素而言是纯合的但对于能育性而言是半合子的植物群体；以及c)使来自用所述第二盒转化的所述植物的所述种子生长，产生其种子的50％存活并且所述第一和第二表达盒为转基因的植物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：AM西甘，SJ拉维特，
申请(专利权)人：先锋高级育种国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。