选择性产生雄性或雌性不育植物的方法技术

产生雄性或雌性不育植物的方法，所述方法包括步骤：用编码至少 一个酶的多核苷酸转化植物材料，所述酶与非毒害植物的物质反应产生 毒害植物的物质，并将所得的经转化的材料再生成植物，其中对植物施 用所述非毒害植物的物质直至雄性或雌性配子形成和/或成熟的时期， 这样非毒害植物的物质提供毒害植物的物质的产生，所述毒害植物的物 质选择性地阻止所述配子体的形成或使其无功能，其中所述酶优先地在 雄性或雌性生殖结构中表达并且所述非毒害植物的物质是D-α氨基酸， 或非蛋白D-α氨基酸的肽衍生物，其特征在于所述酶是可获自纤细红酵 母的突变型D-氨基酸氧化酶，所述氧化酶在位点58上包含赖氨酸而不 是野生型序列中的苯丙氨酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作物中的杂种优势可具有显著的提高产量的效应。通常，与非杂交品种相比，杂种表现出增加的产量。杂种通常给生长因素例如水和肥料以更高的回报单位。杂种通常提供更优的逆境耐受性、在产量和成熟上的一致性，并且也提供简单的将以其它方法可能难以组合的特征或性状给合起来的育种机会。植物中的杂种优势通常大到足以保证商业利用。商用杂种被广泛地应用于许多作物中，包括玉米、高梁、甜菜、向日葵和油菜(canola)。然而，主要由于缺乏经济的杂交种子生产方法，小麦、大麦和水稻仍然主要以近亲交配繁育。常规上，杂交种子的生产包括分区种植雌性和雄性亲本系并且只从雌性亲本收获种子。为确保该种子是杂种，必需通过使雌性系产生雄性不育从而将雌性亲本的自体受粉减少到最小。用于使雌性亲本系雄性不育的方法包括机械的、化学的和遗传的方法。在雌雄异体的植物例如玉米中，可很容易地通过除去雄性花序机械地获得雄性不育。然而绝大部分作物是雌雄同株并且在同一朵花中具有雄性和雌性器官，这使得这种物理去雄不具实用性。因此有时使用遗传方法。发生的遗传雄性不育性状通常是由核基因控制的，其中相对于对应的与能育性相关的等位基因，与雄性不育表型相关的等位基因通常是隐性表达的。在遗传雄性不育发生时，其通常与单个隐性基因相关，所述稳性基因必需是纯合的，这样雄性不育才得以表达。为了在实践中应用这种遗传雄性不育性状，育种家通常培育表型一致的雌性系，所述雌性系分离成雄性不育和雄性可育植物。需要除去雄性可育植物(一旦鉴定)，这是项费力的工作。因为雄性可育植物对保持群体是必需的，所以不能从群体中将其清除，从而使得保持亲本系一直成问题。除了依赖天然存在的雄性不育等位基因外，也可能使用分子生物学方法。可通过基因工程改造植物，使其表达例如反义或核酶基因，所述基因可降低或消除可育花粉形成所必需的关键基因的表达。这种转基因植物系是雄性不育的，并且通过与来自雄性可育植物的花粉杂交可用来生产杂交种子。这些系的主要问题是通过与等基因可育系杂交，其只能在后代中以杂合状态保持。当产量非常重要时，这在杂交种子生产中可能是个问题。尽管例如通常将除草剂抗性与雄性不育连锁起来，就可能选择性地除去雄性可育植物，但这要确保所述植物一开始要以相当高的密度种植。使用细胞质雄性不育用于商业杂种生产要求有稳定的雄性不育细胞质和花粉来源。雄性不育细胞质遗传系统要求用于杂种生产的三种类型的系存在，A系(细胞质雄性不育系)、B系(雄性可育保持系)和R系(具有恢复基因的雄性可育系)。用该系统产生的三系杂交涉及4系的保持和生产，近亲交配的A和B系和另外两系的雄性可育近亲交配。对单一雄性不育细胞质来源的依赖性可使育种的灵活性降到最低并且导致后代大规模地对特定疾病的易感性。也可通过抑制有活力的花粉形成的化学物质生产杂交种子。这些化学物质(称为杀配子剂)用于提供瞬时雄性不育。但是杀配子剂的费用、注册和可靠性已限制其使用。常规的杂种种子生产系统的缺点是需要分行或分区种植雄性和雌性亲本系。在释放少量不能随风传播较远的花粉的作物例如小麦中，低效率的授粉是尤其迫切的问题。在这些作物中多达三分之二的杂种生产田地需要供给雄性花粉供体植物，从而使得杂交种子生产变得很不经济。为了在小麦或其它作物中获得更经济的杂交种子生产，需要将雄性和雌性植物移得更近以更有效地传授花粉；最有效地是在同一行中将雄性和雌性在数厘米内间作。在这种系统中只收获来自(雄性不育)雌性亲本的种子是不现实的。通过在种植混合物中使用尽可能低的这种雄性亲本植株和/或通过使用雌性不育的雄性植株可最大限度地减少来自雄性亲本的非杂交种子的污染。用于构建显性雌性不育系的方法已在(EP412,006A1(1990)；Goldman等人，(1994)EMBO.J.，13，2976-2984)中描述，但对于雄性不育系，其必须以杂合子保持。因此，存在着对用于生产杂交种子的简单经济的方法的需要。特别是为了有效地生产杂交种子，存在着对提供雄性不育雌性亲本系和雌性不育雄性亲本系的需要，它们可容易地以纯的纯合系保持和用于有效地生产杂交种子。在本领域中描述的用于实现该目的的方法包括从雄性和雌性亲本系生产杂交种子的方法，在所述雄性和雌性亲体系中至少有一个包含优选地在花组织中表达的异源嵌合基因，所述嵌合基因使得株系条件性地不育，所述不育依赖于外源非毒害植物的物质的施用，所述非毒害植物的物质可通过由所述异源嵌合基因编码和优选地在雄性或雌性生殖结构中表达的酶特异性和局部地转化成毒植物素。所述非毒害植物的物质可以是前除草剂(pro-herbicide)。具有这种条件性不育亲本系的有利方面是允许其以不育性状的纯合体保持。能育性只是在施用外源非植物毒性物质时被破坏。在一个这样的条件性雄性不育系统的例子中，编码脱乙酰基酶的基因优选地在雄花组织的绒毡层细胞中表达，在所述细胞中其将外源施用的前除草剂N-乙酰L膦丝菌素转化成毒植物素L膦丝菌素，从而阻止了有活力的花粉形成。在进一步类似的例子中(i)绒毡层优选地表达的细菌细胞色素P450催化前除草剂R7402转化成阻止有活力的花粉形成的磺脲毒植物素；和(ii)绒毡层优选地表达的膦酸单酯水解酶催化甘油草甘膦将前除草剂转化成阻止有活力的花粉形成的毒植物素草甘膦。WO98/03838描述了条件性雌性不育系统的例子，其中能够将所述前除草剂转化成植物毒素的酶优选地在雌性生殖结构中表达。尽管存在这些用于生产条件性不育的雄性和雌性亲本系的方法，杂交种子的产量仍然远不能满足在作物例如小麦的常规应用。本专利技术特别涉及到在本领域内提高条件性雄性不育的雌性亲本系和条件性雌性不育的雄性亲本系的生产。本专利技术涉及改进用于生产作物杂交种子的方法。特别是本专利技术涉及从雄性和雌性亲本系中生产杂交种子的方法，所述雄性和雌性亲本系中至少有一种是条件性雌性或雄性不育的，所述不育依赖于外源施用对作物为非植物毒性的和包括前除草剂的物质。本专利技术进一步涉及在使条件性不育亲本系中自体受精被减少到最低或被阻止的时间和足够量施用所述非植物毒性物质的方法。本专利技术也涉及通过用一个或多个嵌合基因转化植物材料以生成条件性雄性或雌性不育植物的方法，其中所述嵌合基因单个地或一起编码一个或多个能够与非毒害植物的物质(优选地以前除草剂的形式存在)反应产生毒害植物的物质的酶。在一个或多个启动子有效地控制下表达酶，所述启动子在条件性雄性不育植物的情况下使所述酶优先地在雄性生殖结构中表达或在条件性雌性不育植物的情况下使所述酶优先地在雌性生殖结构中表达。所述植物材料再生成形态学正常的能育植物(条件性雄性或雌性不育的植物)。本专利技术也包括使用条件性雄性不育植物与条件性雌性不育植物更有效地产生杂交种子，使用某些前除草剂作为非毒害植物的物质和使用嵌合基因以更有效地生产杂交种子，本专利技术也包括用于本专利技术的嵌合基因和酶。本专利技术也提供条件性雄性不育、条件性雌性不育植物、这些植物的种子和通过所述方法产生的杂交种子。在本专利技术优选的实施方案中，用于所述制备杂交种子的方法的作物是玉米、水稻、高梁、小麦、粟、燕麦、油菜和大麦。根据本专利技术，提供了生产雄性或雌性不育植物的方法，所述方法包括步骤用编码至少一种与非毒害植物的物质反应生成毒害植物的物质的酶的多核苷酸转化植物材料，并且将所得的转化材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：R·达勒，T·R·豪克斯，P·A·汤普森，R·维尼尔，
申请(专利权)人：辛根塔有限公司，
类型：发明
国别省市：