向日葵(Helianthus annuus)低棕榈酸含量的分子标记及其使用方法技术

本公开涉及向日葵低棕榈酸含量的分子标记及其使用方法，具体涉及用于鉴定具有低棕榈酸含量表型的向日葵植物的方法和组合物。一些实施方案涉及用于鉴定、选择、和/或构建低棕榈酸含量的植物和种质的分子标记，或者用于鉴定和反选择相对高棕榈酸含量的植物的分子标记。本公开还涉及通过利用至少一种本文所述标记的方法产生的具有低棕榈酸含量表型的向日葵植物。

【技术实现步骤摘要】
向日葵(Helianthusannuus)低棕榈酸含量的分子标记及其使用方法本申请是2013年3月15日提交的申请号为201380026237.0(国际申请号为PCT/US2013/032217)，专利技术名称为“向日葵(Helianthusannuus)低棕榈酸含量的分子标记及其使用方法”的专利技术专利申请的分案申请。优先权声明本专利申请要求获得美国临时专利申请系列号61/613,383的利益，其于2012年3月20日提出申请。
本公开涉及用于鉴定具有低棕榈酸含量的向日葵植物的组合物和方法，其中该方法是用分子遗传标记鉴定、选择和/或构建低棕榈酸含量植物。本公开还涉及通过本专利技术方法产生的显示低棕榈酸含量的向日葵植物。背景栽培向日葵(HelianthusannuusL.)是全世界植物油的一个主要来源。在美国，每年种植大约400万英亩向日葵，主要位于达科他州(Dakotas)和明尼苏达州(Minnesota)。在过去十年里，美国种植的向日葵英亩数非常快速地扩大，这部分地是由于向日葵育种和品种改良领域中的数项重要进展，包括细胞质雄性不育和育性恢复基因的发现。这一发现允许产生杂交向日葵。如此产生的杂交体在20世纪70年代早期被引入。关于向日葵细胞质雄性不育(CMS)和遗传育性恢复的描述见Fick,“BreedingandGenetics”，《向日葵科学与技术》(SunflowerScienceandTechnology)第279-338页(J.F.Carter编辑.1978)。葵花籽油主要包含棕榈酸(16:0)、硬脂酸(18:0)、油酸(18:1)、亚油酸(18:2)和亚麻酸(18:3)等脂肪酸。尽管植物中还存在其它的不常见脂肪酸，但是棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸占世界植物油产量中存在的脂肪酸的大约88％。J.L.Harwood,“PlantAcylLipids:Structure,DistributionandAnalysis,”4Lipids:StructureandFunction,P.K.Stumpf和E.E.Conn编辑(1988)。棕榈酸和硬脂酸是饱和脂肪酸，在某些研究中已经证明了它们促成血浆胆固醇水平的增加，这种增加导致冠状动脉心脏病发展的一个因素。根据最近的研究，不饱和脂肪酸(如油酸和亚油酸)含量高的植物油可能具有降低血浆胆固醇的能力。一般而言，饱和脂肪酸还具有比相同碳数目的不饱和脂肪酸更高的熔点，这促成食物的耐冷性(coldtolerance)问题，并会进一步促成摄入过程中食物在口中的蜡质感(waxy)或油腻感。也已经知道，用饱和脂肪酸低于大约3％的脂肪和油制成的食品通常每人份(serving)含有少于0.5克的饱和脂肪，因此在目前的标记监管制度(labelingregulation)下可以被标记为含有“零饱和脂肪”。任何新的、理想的植物种质的开发都包含许多步骤。植物育种程序将来自两个或多个栽培种或来自广泛多样来源的期望性状组合成育种池(breedingpool)，通过自交和选择期望的表型从育种池开发栽培种。对新的栽培种进行评估，以确定哪些具有商业潜力。植物育种首先是分析和确定现存种质的问题和缺点，建立项目目标，和定义具体地育种目的。下一步是选择具有满足项目目标的性状的种质。目标是在单一品种中组成来自亲本种质的期望性状的改良组合。这些重要的性状可以包括更高的种子产量、对疾病和昆虫的抗性、更好的茎和根、对干旱和热的耐受性，和更好的农艺学品质。育种或选择方法的选择取决于植物繁殖的模式、被改良性状的遗传性、和商业上使用的栽培种的类型(例如F1杂交栽培种、纯系栽培种等)。对于高度可遗传的性状，选择在单一地点评估的优越植物个体可能是有效的，而对于遗传性低的性状，应当基于对近缘植物的家族的重复评估所得的平均值进行选择。流行的选择方法通常包括种系谱选择、改良系谱选择、混合选择(massselection)和轮回选择(recurrentselection)。遗传的复杂性影响育种方法的选择。回交育种用于将一个或少数几个对高度可遗传的性状有利的基因转移到理想的栽培种中。这种方法已被广泛地用于选育疾病抗性栽培种。多种轮回选择技术已用于改良由多个基因控制的数量遗传性状。轮回选择在自花受粉作物中的使用取决于授粉的容易度、每次授粉成功杂交的频率、和来自每次成功杂交的杂交后代的数目。每个育种项目应当包括对选育方法效率的周期性客观评估。评估标准随着目标和目的而变化，但是应该包括每年的来自选择的增益(gainfromselection)(基于与合适标准的比较)，高级育种系(advancedbreedingline)的总价值，和每单位投入(例如每年、花费的每一美元(每一磅)等)产生的成功栽培种的数目。然后，对有前景的高级育种系进行彻底的测试，并与代表商业目标区的环境中的合适标准品进行比较三年以上。从最佳的系中选出新的商业栽培种的候选者；那些在少数几个性状上仍有不足的系可以作为亲本用以产生供进一步选择用的新群体。这些过程，最终通向上市(marketing)和销售(distribution)的步骤，从进行第一次杂交的时间算起通常花费8-12年。因此，新栽培种的开发是耗时的过程，需要精确的预先计划、资源的高效使用、和最低限度的方向变化。植物育种中最困难的任务是鉴定遗传上优越的个体。鉴定优越植物的一种方法是观察其相对于其它实验植物和广泛种植的标准栽培种的性能(performance)。如果单次观察没有结论，则重复观察可提供对其遗传价值的更好评估。这个任务非常困难，因为(对于大多数性状而言)真实基因型价值被其它混杂的植物性状或环境因素掩盖。向日葵植物育种的目的是开发新的、独特的、并且优越的向日葵栽培种和杂交体。育种者最初选择并杂交两种或更多种亲本系，接着进行重复的自交和选择，产生许多新的遗传组合。理论上，育种者能够通过杂交、自交和诱变产生数十亿种不同的遗传组合。这样的育种者对该过程没有细胞水平上的直接控制。因此，两个育种者绝不会开发出具有相同向日葵性状的相同系，或者甚至非常类似的系。每年，植物育种者选择种质来推进到下一世代。在独特且不同的地理、气候和土壤条件下种植该种质。然后，在生长期期间和结束时进行进一步的选择。发展出的栽培种是不可预测的。这种不可预测性是由于育种者的选择所致，该选择发生在独特的环境中，且无法在DNA水平上进行控制(使用常规的育种方法)，并且会产生数百万种不同的可能的遗传组合。具有本领域普通技术的育种者无法预测他所开发的最终所得品系，至多可能以非常粗略且概括的方式进行预测。类似地，同一育种者无法使用完全相同的初始亲本和相同的选择技术产生相同的栽培种两次。这种不可预测性导致优越的新型向日葵栽培种的开发要花费大量的资源、金钱等。新的向日葵栽培种的开发要求开发和选择向日葵品种、杂交这些品种、和选择优越的杂交体杂交。通过在选定的雄性能育亲本之间的人工杂交或者通过使用雄性不育系统来产生杂交种子。对这些杂交体选择可表明种子确为杂交体的某些单基因性状(例如荚果颜色、花的颜色、短柔毛(pubescence)的颜色、和除草剂抗性)。关于亲本品系，以及杂交体表型的数据影响育种者决定是否继续特定的杂交体杂交。谱系育种通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于鉴定包含低棕榈酸含量的第一向日葵植物或种质的方法，该方法包括：检测第一向日葵植物或种质中的至少一个与低棕榈酸含量连锁的标记，其中该至少一个标记为HA0743。

【技术特征摘要】
2012.03.20 US 61/613,3831.一种用于鉴定包含低棕榈酸含量的第一向日葵植物或种质的方法，该方法包括：检测第一向日葵植物或种质中的至少一个与低棕榈酸含量连锁的标记，其中该至少一个标记为HA0743。2.根据权利要求1的方法，其中所述种质是向日葵品系或向日葵品种。3.根据权利要求1的方法，其中所述检测包括检测多态性简单序列重复标记(SSR)的至少一个等位基因形式。4.根据权利要求1的方法，其中所述检测包括扩增所述标记或所述标记的一部分而产生经扩增的标记扩增子，和检测所得的经扩增的标记扩增子。5.根据权利要求4的方法，其中该扩增包括：将扩增引物或扩增引物对与从所述第一向日葵植物或种质分离的核酸混合，其中该引物或引物对与所述标记的至少一部分互补或部分互补，并能够使用该向日葵核酸作为模板引发DNA聚合酶所致的DNA聚合；和在包含DNA聚合酶和模板核酸的DNA聚合反应中延长所述引物或引物对，从而产生至少一个扩增子。6.根据权利要求5的方法，其中所述核酸是DNA分子或RNA分子。7.根据权利要求4的方法，其中所述扩增包括利用聚合酶链式反应(PCR)或连接酶链式反应(LCR)，在PCR或LCR中使用从所述第一向日葵植物或种质分离的核酸作为模板。8.一种用于产生基因渗入的向日葵植物或种质的方法，该方法包括：将至少一个与低棕榈酸含量正相关的标记等位基因从第一向日葵植物或种质基因渗入到第二向日葵植物或种质中，产生基因渗入的向日葵植物或种质，其中该至少一个标记是HA0743；并对基因渗入的向日葵植物或种质选择至少一个与低棕榈酸含量连锁的标记的存在，该至少一个标记选自HA0743。9.根据权利要求8的方法，其中所述第二向日葵植物或种质与所述第一向日葵植物或种质相比显示更高的棕榈酸含量，并且其中所述基因渗入的向日葵植物或种质与所述第二植物或种质相比显示降低的棕榈酸含量。10.一种通过根据权利要求8的方法产生的基因渗入的向日葵种质，其中该种质是来自所述基因渗入的向日葵植物的核酸样品。11.根据权利要求8的方法，其中所述第二向日葵植物或种质是来自优良向日葵品种或外来向日葵品种的植物或种质。12.根据权利要求1的方法，其中所述被检测的标记是用选自下组的软件确定的：TASSELTM、GeneFlowTM、和MapManager-...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·胡，M·沙利文吉尔伯特，J·E·巴克伦，J·T·格迪斯，
申请(专利权)人：陶氏益农公司，
类型：发明
国别省市：美国,US