使用FTIR进行植物性状检测和性状基因渗入的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了具有有成本效益、节省时间、和信息丰富的用户友好特征的优势以实现性状基因渗入的方法和/或系统。所述所提供的方法包括使用傅里叶变换红外(FTIR)光谱确定ω‑3脂肪酸(例如二十二碳六烯酸或DHA；二十二碳五烯酸或DPA；α‑亚麻酸或ALA；以及二十碳五烯酸或EPA)的存在。使用FTIR使得能够使用基于多变量的Mid‑FTIR模型来分析种子中所含的油。所述方法和/或系统提供了非破坏性分析以提供信息来促进性状基因渗入和其他育种应用的优势。

Method and System for Plant Character Detection and Character Gene Infiltration Using FTIR

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用FTIR进行植物性状检测和性状基因渗入的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求2016年6月9日提交的美国临时申请62/347,728的优先权和权益。该/这些申请的全部内容在此以引用的方式并入本申请中。
技术介绍
种子中的某些脂肪酸，包括ω-3脂肪酸(例如二十二碳六烯酸或DHA；二十二碳五烯酸或DPA；α-亚麻酸或ALA；以及二十碳五烯酸或EPA)，由于它们的健康价值而继续获得增加的市场吸引力。确定一群种子的脂肪酸谱是费力的和耗时的。常用的方法包括对种子进行取样并且从种子样品中提取所关注的组分进行分析。这些方法会对种子造成破坏。对种子的非破坏性分析是重要的，这是因为它允许选择具有所期望的性状的事件，同时保持种子存活。美国专利号6,809,819公开了一种使用蒸发光散射检测技术来测定种子中的油含量的方法。所述方法包括使用溶剂从种子样品中提取油；在气流中蒸发溶剂以形成油颗粒；将光引导到气流和油颗粒中以引起来自所述油颗粒的反射光；以及基于所述反射光确定油含量。美国专利公开号2012/0092663公开了一种使用透射拉曼光谱法(transmissionRamanspectroscopy，TRS)分析种子或谷粒来确定种子的组成，如蛋白质和油含量的方法。种子中油或脂肪酸含量的定量分析常常使用常规方法进行，如近红外分析(NIR)、核磁共振成像(NMR)、索氏萃取(soxhletextraction)、加速溶剂萃取(ASE)、微波萃取、以及超临界流体萃取。在提取油之后，将脂肪酸组分水解和衍生化，之后通过气相色谱法或液相色谱法分离。这些方法是耗时的并且不适于对种子进行高通量筛选。由于遗传和环境影响而不断变化的性状通常被称为“数量性状”。数量性状可以基于以下两个因素与“质量”性状或“离散”性状相区分：环境对基因表达的影响，这些影响产生表型的连续分布；以及由多基因遗传产生的复杂分离模式。鉴定与数量性状的表达相关的基因组的一个或多个区域会引起数量性状基因座(QTL)的发现。QTL已经用于性状基因渗入或在遗传水平上的其他育种应用。然而，性状基因渗入或其他育种应用的决策常常需要基于植物种子的组成，而非遗传分析来做出。因此，需要可用于提供用于植物育种和/或性状基因渗入的高通量、非破坏性、和/或快速周转方法的专利技术。
技术实现思路
提供了具有有成本效益、节省时间、和信息丰富的用户友好特征的优势以实现性状基因渗入的方法和/或系统。所提供的方法包括使用傅里叶变换红外(FourierTransformedInfraRed，FTIR)光谱确定ω-3脂肪酸(例如二十二碳六烯酸或DHA；二十二碳五烯酸或DPA；α-亚麻酸或ALA；以及二十碳五烯酸或EPA)的存在。使用FTIR使得能够使用基于多变量的Mid-FTIR模型来分析种子中所含的油。所提供的方法和/或系统可以维持种子完整性并且提供信息以促进性状基因渗入和其他育种应用。本专利技术涉及用于确定植物部分中多不饱和脂肪酸(PUFA)的存在、加速转基因植物的基因渗入、和/或消除转基因植物的基因沉默的方法和系统，其中使用傅里叶变换红外(FTIR)光谱法而不评价实际植物的表型。在一个方面，提供了一种用于确定植物部分中多不饱和脂肪酸(PUFA)的存在的方法。所述方法包括：(a)获得所述植物部分的样品；(b)进行傅里叶变换红外(FTIR)光谱法，其包括约3800cm-1波数至约2600cm-1波数的第一吸收带；(c)将所述步骤(b)的FTIR光谱结果与现有的参考FTIR光谱结果相比较；以及(d)预测所述样品是否含有至少一种PUFA。在一个实施方案中，所提供的方法还包括约7400cm-1波数至约5400cm-1波数的第二吸收带。在另一个实施方案中，所述植物部分包括种子。在另一个实施方案中，所述植物部分包括芥花(canola)种子。在另一个实施方案中，所述PUFA包括ω-3多不饱和脂肪酸。在另一个实施方案中，所述ω-3多不饱和脂肪酸包括二十二碳六烯酸(DHA)。在另一个实施方案中，所述ω-3多不饱和脂肪酸选自由以下各项组成的组：二十二碳六烯酸(DHA)、二十二碳五烯酸(DPA)、α-亚麻酸(ALA)、二十碳五烯酸(EPA)、以及其组合。在另一个实施方案中，所述植物选自由以下各项组成的组：芥花、大豆、向日葵、棉花、芸苔、油菜籽、花生、玉米、小麦、水稻、苜蓿、以及燕麦。在另一个实施方案中，所述植物是转基因植物。在另一个实施方案中，所述植物部分包含转基因植物细胞。在另一个实施方案中，所述植物是第一代、第二代、第三代、第四代、第五代回交植物或其组合的回交植物。在一个实施方案中，将方法针对基线变化校正。在另一个实施方案中，将方法针对水蒸气干扰校正。在另一个实施方案中，将所述方法针对基线变化和水蒸气干扰校正。在另一个实施方案中，通过遗传算法，通过使用在校准集与预验证集之间分割的数据的模型来确定相关性。在另一个方面，提供了一种用于植物性状基因渗入的计算机化系统。所述系统包括：(a)数据库，所述数据库包括含有至少一种多不饱和脂肪酸(PUFA)的样品和不含PUFA的样品的现有参考傅里叶变换红外(FTIR)光谱结果；(b)植物部分的至少一个样品；(c)由非反射金属合金制成的定制的样品夹持器；以及(d)能够测量FTIR光谱的仪器。在一个实施方案中，所述FTIR光谱结果包括约3800cm-1波数至约2600cm-1波数的第一吸收带。在另一个实施方案中，所述FTIR光谱结果还包括约7400cm-1波数至约5400cm-1波数的第二吸收带。在另一个实施方案中，所述植物部分包括种子。在另一个实施方案中，所述植物部分包括芥花种子。在另一个实施方案中，所述PUFA包括ω-3多不饱和脂肪酸。在另一个实施方案中，所述ω-3多不饱和脂肪酸包括二十二碳六烯酸(DHA)。在另一个实施方案中，所述ω-3多不饱和脂肪酸选自由以下各项组成的组：二十二碳六烯酸(DHA)、二十二碳五烯酸(DPA)、α-亚麻酸(ALA)、二十碳五烯酸(EPA)、以及其组合。在另一个实施方案中，所述植物选自由以下各项组成的组：芥花、大豆、向日葵、棉花、芸苔、油菜籽、花生、玉米、小麦、水稻、苜蓿、以及燕麦。在另一个实施方案中，所述植物是转基因植物。在另一个实施方案中，所述植物部分包含转基因植物细胞。在另一个实施方案中，所述植物是第一代、第二代、第三代、第四代、第五代回交植物或其组合的回交植物。在另一个方面，提供了一种加速转基因植物的基因渗入和/或消除转基因植物的基因沉默的方法。所述方法包括：(a)从植物部分获得关于所关注的性状的傅里叶变换红外(FTIR)光谱信息；(b)从所述提供所述植物部分的植物中选择种子并且基于所述来自步骤(a)的FTIR结果表达所述性状；(c)种植来自步骤(b)的种子；(d)收集来自步骤(c)的后代种子；以及将步骤(a)-步骤(d)重复至少三代。在一个实施方案中，所述FTIR光谱结果包括约3800cm-1波数至约2600cm-1波数的第一吸收带。在另一个实施方案中，所述FTIR光谱结果还包括约7400cm-1波数至约5400cm-1波数的第二吸收带。在另一个实施方案中，所述植物部分包括种子。在另一个实施方案中，所述植物部分包括芥花种子。在另一个实施方案中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定植物部分中多不饱和脂肪酸(PUFA)的存在的方法，所述方法包括(a)获得所述植物部分的样品；(b)进行傅里叶变换红外(FTIR)光谱法，其包括约3800cm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.09 US 62/347,7281.一种用于确定植物部分中多不饱和脂肪酸(PUFA)的存在的方法，所述方法包括(a)获得所述植物部分的样品；(b)进行傅里叶变换红外(FTIR)光谱法，其包括约3800cm-1波数至约2600cm-1波数的第一吸收带；(c)将所述步骤(b)的FTIR光谱结果与现有的参考FTIR光谱结果相比较；以及(d)预测所述样品是否含有至少一种PUFA。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括约7400cm-1波数至约5400cm-1波数的第二吸收带。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物部分包括种子。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物部分包括芥花种子。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述PUFA包括ω-3多不饱和脂肪酸。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述ω-3多不饱和脂肪酸选自由以下各项组成的组：二十二碳六烯酸(DHA)、二十二碳五烯酸(DPA)、α-亚麻酸(ALA)、二十碳五烯酸(EPA)、以及其组合。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物选自由以下各项组成的组：芥花、大豆、向日葵、棉花、芸苔、油菜籽、花生、玉米、小麦、水稻、苜蓿、以及燕麦。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物是转基因植物。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物部分包含转基因植物细胞。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物是第一代、第二代、第三代、第四代、第五代回交植物或其组合的回交植物。11.一种用于植物性状基因渗入的计算机化系统，所述计算机化系统包括(a)数据库，所述数据库包括含有至少一种多不饱和脂肪酸(PUFA)的样品和不含PUFA的样品的现有参考傅里叶变换红外(FTIR)光谱结果；(b)植物部分的至少一个样品；(c)由非反射金属合金制成的定制的样品夹持器；以及(d)能够测量FTIR光谱的仪器。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述FTIR光...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·B·普多塔，D·加乔特，V·斯托尔茨，T·A·沃尔什，
申请(专利权)人：美国陶氏益农公司，
类型：发明
国别省市：美国,US