不依赖品种的植物转化的快速方法技术

公开了一种产生转基因植物的方法。首先将异源ＤＮＡ引入供体植物、植物细胞或将原生质体引入植物细胞或原生质体，然后从供体移入到不带任何供体天然基因组ＤＮＡ的受体植物、植物细胞或原生质体中。选择产生不稳定子代或显示优先分离或分拣的供体或受体。可将ＤＮＡ随机插入或在特异性位点插入受体植物的基因组。还公开了用该方法产生的植物和植物子代、植物部分和种子以及植物的种子部分。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将感兴趣的遗传物质引入植物的方法，更具体说涉及已证明在基因水平上难以操纵的植物品种的转化和品系转变的方法。
技术介绍
在过去二十年中，方法学已进步到基因工程改造植物。一般它们是基于直接将DNA引入植物细胞或用根瘤土壤杆菌(Agrabaterium tumefaciens)介导间接转移。与直接转移有关的方法包括对培养的植物组织颗粒轰击和用聚乙二醇或电穿孔将DNA引入裸露植物细胞，即原生质体。见例如，Sawahel & Cove，biotech.Adv.10394-412(1992)；Christou，Cur.OPinion Biotech.4135-141(1993)；Gelvin，Cur.Opinion Biotech.9227-232(1998)和Birch，Annu.Rev.Plant Physiol.Plant Mol.Biol.48297-326(1997)。大多数方法是品种专一性的，因为它们基于使用体外生长的可再生的植物系统，它是品种专一性的。除了一些经济上重要的作物如番茄、马铃薯和芸苔(canola)以外，目前可行的转化方法仅能用于少数几种品种。育种的传统回交方法提供了将一种性状从一品系(供体)转移到另一品系(回归亲本)的机制。见例如Harlan和Pope，J.Heredity，13319-322(1922)。它对于玉米、大豆和棉花是特别有用的。成功的回交育种需要先前衍生的回归亲本；在选择中保持感兴趣的性状；充分回交以重建回归亲本的基因组。Allard，Principle of Plant Breeding，Wiley and Sons(1960)。在回交程序中，杂交群落以下式描述的速率提高回归亲本基因的纯合性纯合比例＝1-0.5m其中m是回交代数。用该公式可计算出98％以上的杂交基因组在6代后将成为纯合的回归亲本基因。然而该公式仅描述了不与待渐渗杂交的基因连接的基因组区域。连接区域达到纯合的速率依赖于染色体重组频率。在最详细的评估传统回交育种效力的一个研究中，在9个侧接限制性片段长度多态性(RFLP)基因座上检测到8个Tm-2-转换的同基因番茄品系。见Young和Tanksley，Theor.Appl.Genet.77353-359(1989)。回交10代后发现的，在下9代中保持尺寸不减小的最小供体染色体片段是4cM，11代后发现的最大尺寸是51cM(即比相应染色体的一半大)。在根据单序列重复(SSR)或RFLP的标记辅助选择中，可更快更清楚的进行重建，但需要用相对昂贵的方法筛选相当大的子代群，并可能因转基因随机插入独立的原代转化子而复杂化。显然回交不是一种不重要的工作，因为对于大部分作物，同时需要数百种品系、杂交物或品种。例如在1998，美国大豆种子市场包括500种以上的品种，而美国玉米种子市场包括600种以上的杂交品种。回交方法的另一个主要缺点是非常耗时。通过回归回交的品系转变通常需要3-5次再回交，因此增加了至少2-4年的品种发育时间。目前的转化方法有许多缺点。例如品系转变是一种将异源DNA从一种植物物种或品种通过不同的性(如授粉)或体(即细胞)杂交方法转移到另一种植物的方法。由于目前的方法是物种和品种专一性的，它们商业上仅能与允许将转基因从原代转化物转移到多种感兴趣品种的品系转变技术联用。另外，它们导致随机转基因插入宿主基因组。因此需要广泛筛选许多独立的转化物来鉴定稳定、可遗传，并能正确表达转基因的转化物。随后的转基因插入不可能在同一位点，从而使育种复杂化。连锁拖曳(即不良性状的共同遗传)和有限的操纵多个独立转基因性状的能力提出了进一步的困难。专利技术简述申请人专利技术了一种将核酸引入植物并产生基因工程改造的植物的方法。该方法可用于玉米和小麦等植物，它们很难用当前的技术进行基因修饰。另外，本方法对回交方法有显著的改进，因为它在短得多的时间内达到了相同或更好的结果。感兴趣的核酸不直接引入感兴趣的植物或称作受体。而是首先送到另一与受体不同的植物，称作供体或剪贴板物种。然后将核酸从供体移到受体。一种方法需要有性杂交或“杂交”两种植物。用供体的花粉对受体植物授粉。另一种方法是在细胞水平上进行的，将供体和受体植物的细胞或原生质体融合。本专利技术的一个特征使核酸从供体移动到受体，而不移动供体的任何天然基因组DNA。这是通过选择通常产生不稳定杂交子的供体/受体对完成的。这意味着各自的基因组是不稳定的，因此不能合并产生“杂交”植物。该现象在下文称作“产生不稳定子代或显示优先分离或分拣。”在供体和受体染色体临时性共存过程中，感兴趣基因的核酸移动到受体植物的基因组。本专利技术的另一个特征是通过用旁侧序列包围感兴趣的核酸来实现随机或位点专一性引入核酸，这些旁侧序列使得核酸转座到随机位置或指导核酸插入受体基因组的特定位置。因此，本专利技术的一个方面涉及一种将遗传物质引入植物的方法，包括制备用具有5’和3’可切割旁侧序列的异源核酸转化的第一种植物，这些旁侧序列使异源核酸从一个基因组移动到另一个基因组；使第二种植物和转化的第一种植物杂交，其中第一和第二种植物在杂交后产生不稳定子代或显示优先分离或分拣；和选择含有异源核酸第二种植物的子代。在优选例中，5’和3’可切割旁侧序列含有转座因子，第一种植物、第二种植物或第一和第二种植物都产生对转座因子专一性的转座酶。在另一个优选例中，5’和3’可切割旁侧序列是重组位点，第一种植物、第二种植物或第一和第二两种植物都产生对重组位点专一性的重组酶。在其他优选例中，也称为供体或剪贴板物种的第一种植物是三囊草(Tripsacum)，也称为受体的第二种植物是玉米、小麦、大麦或燕麦。在另一个优选例中，供体是诸葛菜(Orychophragmus)，受体是十字花科植物如芸苔。其他优选供体/受体对是短绒野大豆(Glycine tomentella)/大豆、龙葵(Solanumphureja)/马铃薯、玉米/小麦、玉米/大麦、玉米/燕麦、狼尾草(Pennisetum)/小麦、狼尾草(Pennisetum)/大麦、鳞茎大麦(Hordeum bulbosum)/大麦、鳞茎大麦/小麦、Nicotiana digluta/烟草(Nicotiana tabacum)和小粒稻(Oryza minuta)/水稻。在其他优选例中，供体和/或受体植物携带Se半配子(semigamy)突变。在另一个优选例中，供体和/或受体植物是携带导致多胚性的ms突变的大豆。在本方法的其他优选例中，转基因通过靶向重组靶向进入作为整合基因座位的专一性预定的基因组位点。本专利技术的相关方面针对在体细胞水平进行的将遗传物质引入植物的方法。该方法包括以下步骤制备用异源核酸转化的第一种植物的细胞或原生质体，该异源核酸具有5’和3’可切割的旁侧序列，它能使异源核酸从一个基因组移动到另一个基因组；将细胞或原生质体与第二种植物的细胞或原生质体融合，产生融合细胞或融合原生质体，其中第一和第二植物在杂交后产生不稳定的子代或显示优先分离或分拣；从融合细胞或融合原生质体再生出整株植物；和选择含有异源核酸的再生植物的子代。还提供了融合细胞或原生质体本身。另外，本专利技术的方法产生与用其他方法产生的转基因植物具有不同基因组成的植物，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将遗传物质引入植物的方法，其特征在于，该方法包括：制备用具有５′和３′可切割旁侧序列的异源核酸转化的第一种植物，该旁侧序列使所述异源核酸从一个基因组移到另一个基因组；使用第二种植物与转化的第一种植物杂交，其中所述第一和第二种植物 在杂交后产生不稳定的子代或显示优先分离或分拣；和选出含有所述异源核酸的所述第二种植物的子代。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NV屈奇克，V克利米克，
申请(专利权)人：依康遗传学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]