自交亲和性甘蓝植物及其培育方法技术

本发明专利技术涉及具有自交亲和性的甘蓝植物(不包括花椰菜和芥蓝)、或其后代。根据本发明专利技术，提供了具有自交亲和性的甘蓝植物。由此，可针对甘蓝植物提供能够实施稳定且高效的原种种子生产的技术手段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自交亲和性甘蓝植物及其培育方法对相关申请的引用本申请基于作为在先日本专利申请的日本特愿2018-030872号(申请日：2018年2月23日)主张优先权权益，日本特愿2018-030872号的全部公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及赋予了自交亲和性(selfcompatibility，SC)的甘蓝(Brassicaoleracea)植物。更详细而言，本专利技术涉及通过向甘蓝作物原本具有的自交不亲和性(selfincompatibility，SI)基因导入功能缺失型的基因座来克服制种方面的问题的技术。
技术介绍
十字花科植物是起源于中近东、地中海沿岸的植物种，芸薹(Brassica)属植物中包含农业上极为重要的作物。其中，甘蓝种(Brassicaoleracea)是极为重要的植物种，其包括B.oleraceavar.capitata(卷心菜)、B.oleraceavar.italica(西兰花)、B.oleraceavar.botrytis(花椰菜)、B.oleraceavar.gemmifera(抱子甘蓝)、B.oleraceavar.gongyloides(苤蓝)、B.oleraceavar.acephara(叶牡丹、羽衣甘蓝)、B.oleraceavar.albograbra(芥蓝)等。以甘蓝为代表的许多十字花科植物具有“自交不亲和性”的性质，即，即使与具有和自体相同的S单倍型(haplotype)的植物的花粉交配，柱头上的花粉萌发、花粉管伸长也会受到阻碍而无法受精。利用该性质，在十字花科作物中，自20世纪60年代起确立了用于向市场提供杂交第一代(F1)品种的大规模制种体系，各种苗公司对F1品种积极进行了开发。继承双亲的优异性质的F1品种与原生品种、固定种相比，品种内的一致性高、显示出适应各种环境的优异能力，因此商业利用价值高，在许多国家得到利用。对F1进行制种的具体方法中，在同一场圃中栽培具有某种S单倍型的亲本株系、和具有其他S单倍型的亲本株系，介由利用了蜜蜂等的虫媒来进行群体交配。该过程中当然也将接受自体花粉、来自相同株系的花粉，但由于SI的性质而使得自这些花粉的萌发、花粉管伸长受到阻碍，因此不会形成自交种子(selfedseed)。另一方面，自具有不同的S单倍型的株系受粉的情况下，发生正常的受精而进展至形成F1种子。如上所述，植物原本具有的SI在F1制种体系中的利用价值高，但另一方面也存在问题。作为一种生物学现象，SI的功能的呈现并非是完美的，其强度根据遗传背景、S单倍型的种类、环境因素而变化，存在自体花粉的花粉管伸长未被阻止从而以一定比例混入了由自花受精产生的自交种子的问题。为了解决该问题，迄今为止，育种人员从甘蓝内存在的许多S单倍型中筛选出了SI的功能强效呈现的株系。尽管如此，在进行大规模商业水平上的制种时，仍然无法完全避免混入自交种子。作为F1种子提供的商品中包含了这样的自交种子的情况下，不仅会降低品种的价值，也会酿成对于种苗公司而言重要的亲本株系流出至其他公司的问题。作为解决前述问题的手段，进入20世纪90年代后，开始实施利用了细胞质雄性不育性(cytoplasmicmalesterility，CMS)的F1制种。所谓CMS，是在细胞质基因组内具有引起雄性不育的致病基因的母系遗传性状。根据作物的不同，也存在不育性状的表现不稳定的种，但甘蓝的CMS非常稳定，不易受到环境的影响，因此能够实现高纯度的F1种子生产。另一方面，十字花科作物原本具有的SI得以维持，在为了进行F1制种而增殖亲本株系(原种增殖)的情况下，SI作为不理想的性质而残留。即，在利用了CMS的F1制种体系中，完全不需要SI的性质，但由于无论哪个亲本株系均具有SI，因此存在即使进行通常的交配也几乎不发生自花受精、无法高效地进行自交种子的增殖的问题。另外还存在下述问题：在F1制种时的亲本株系彼此具有相同的S单倍型的情况下，也无法对将它们组合而得到的F1进行制种。迄今为止，还针对用于打破自交不亲和性(SI)的方法进行了各种研究。例如，通过(i)利用手动交配进行蕾期授粉的方法、(ii)使已开放的花暴露于CO2的方法、或(iii)实施将NaCl水溶液散布至花等操作的方法，尝试了原种增殖(文献T.Guohua等，CruciferaeNewsletter(1986)p75(非专利文献1))。然而，存在利用手动交配的蕾期授粉耗费时间和劳力、难以进行大规模的生产、CO2处理和NaCl处理依赖于各株系的遗传背景、S单倍型从而SI打破效果不稳定的问题，所有种苗公司均在原种增殖方面持续陷入困境(文献Niikura等，TheorApplGenet(2000)vol.101p1189(非专利文献2))。需要说明的是，作为相关的现有技术，例如，日本专利4346933号(专利文献1)中记载了十字花科植物的S基因型鉴定方法。另外，国际公开公报WO2014/115680A(专利文献2)中，记载了具有自交亲和性的十字花科植物的繁育方法。然而，该文献中以芜菁种(Brassicarapa)作为对象，其虽然同为芸薹属植物，但与甘蓝种完全不同。本领域技术人员熟知，即使植物的“属”相同，只要“种”不同，则针对某一“种”的见解仍然无法直接适用于其他的“种”。如上所述，尚未报道在利用了CMS的甘蓝的F1种子制种体系中高效且稳定地增殖原种株系的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利4346933号专利文献2：国际公开公报WO2014/115680A非专利文献非专利文献1：CruciferaeNewsletter(1986)p75T.Guohua等，“UseofCO2andsaltsolutiontoovercomeself-incompatibilityofChinesecabbage(B.campestrisspp.Pekinensis).”非专利文献2：TheorApplGenet(2000)vol.101p1189S.Niikura等，“Geneticanalysisofthereactionlevelofself-incompatibilitytoa4％CO2gastreatmentintheradish(RaphanussativusL.).”非专利文献3：BreedingScience(2003)vol.53p199M.Watanabe等，“Recentprogressonself-incompatibilityresearchinBrassicaspecies.”非专利文献4：TheorApplGenet(1996)vol.92p388,T.Nishio等，“RegistrationofSallelesinBrassicacampestrisLbytherestrictionfragmentsizesofSLGs.”非专利文献5：BreedingScience(2004)vol.54p291A.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有自交亲和性的甘蓝植物(不包括花椰菜和芥蓝)、或其后代。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180223 JP 2018-0308721.具有自交亲和性的甘蓝植物(不包括花椰菜和芥蓝)、或其后代。


2.如权利要求1所述的具有自交亲和性的甘蓝植物(不包括花椰菜和芥蓝)、或其后代，其是自交不亲和性的甘蓝植物(不包括花椰菜和芥蓝)的位于自交不亲和性基因座(S基因座)的基因被自交亲和性的甘蓝植物的位于S基因座的基因置换而成的。


3.如权利要求1或2所述的具有自交亲和性的甘蓝植物(不包括花椰菜和芥蓝)、或其后代，其是通过将自交亲和性的甘蓝植物与自交不亲和性的甘蓝植物(不包括花椰菜和芥蓝)进行交配、从杂交后代中筛选具有自交亲和性的个体而得到的。


4.如权利要求1～3中任一项所述的自交亲和性甘蓝植物，其在S基因座具有由下述(a)～(c)组成的组中的任意一种以上的DNA：
(a)包含序列号1或序列号2所示的碱基序列的DNA；
(b)包含与序列号1或序列号2所示的碱基序列具有95％以上的序列同一性的碱基序列、且与植物的自交亲和性的表现相关的DNA；或
(c)包含将序列号1或序列号2所示的碱基序列中的1个或多个碱基进行缺失、取代、插入及/或添加而得的碱基序列、且与植物的自交亲和性的表现相关的DNA。


5.如权利要求4所述的甘蓝植物、或其后代，其通过向自交不亲和性基因座导入包含所述(a)～(c)中任一者的DNA的S等位基因而成为自交亲和性。


6.如权利要求1～5中任一项所述的自交亲和性甘蓝植物、或其后代，所述自交亲和性甘蓝植物为西兰花或卷心菜。


7.甘蓝植物(不包括芥蓝)、或其后代，其在S基因座具有被发现存在于由保藏编号FERMBP-22347确定的芥蓝品种中的、自交亲和性的基因座“BoS-SC1”。


8.甘蓝植物(不包括芥蓝)、或其后代，其在S基因座具有被发现存在于由保藏编号FERMBP-22349确定的西兰花品种中的、自交亲和性的基因座“BoS-SC1”。


9.如权利要求7或8所述的甘蓝植物(不包括芥蓝)、或其后代，其中，基因座“BoS-SC1”具有下述(i)～(iii)的碱基序列：
(i)序列号1所示的碱基序列；
(ii)与序列号1所示的碱基序列具有95％以上的序列同一性的碱基序列；或
(iii)将序列号1所示的碱基序列中的1个或多个碱基进行缺失、取代、插入及/或添加而得的碱基序列。


10.如权利要求7～9中任一项所述的甘蓝植物、或其后代，所述甘蓝植物为西兰花或卷心菜。


11.甘蓝植物(不包括花椰菜、甘蓝野生种)、或其后代，其在S基因座具有被发现存在于由保藏编号FERMBP-22350确定的花椰菜品种中的、自交亲和性的基因座“BoS-SC2”。


12.甘蓝植物(不包括花椰菜、甘蓝野生种)、或其后代，其在S基因座具有被发现存在于由保藏编号FERMBP-22348确定的西兰花品种中的、自交亲和性的基因座“BoS-SC2”。


13.如权利要求11或12所述的甘蓝植物(不包括花椰菜、甘蓝野生种)、或其后代，其中，基因座“BoS-SC2”具有下述(I)～(III)的碱基序列：
(I)序列号2所示的碱基序列；
(II)与序列号2所示的碱基序列具有95％以上的序列同一性的碱基序列；或
(III)将序列号2所示的碱基序列中的1个或多个碱基进行缺失、取代、插入及/或添加而得的碱基序列。


14.如权利要求11～13中任一项所述的甘蓝植物、或其后代，所述甘蓝植物为西兰花或卷心菜。


15.由保藏编号FERMBP-22349确定的西兰花、或其后代。


16.由保藏编号FERMBP-22348确定的西兰花、或其后代。


17.权利要求1～16中任一项所述的植物或其后代的植物体的一部分。


18.权利要求1～16中任一项所述的植物或其后代的种子。


19.具有自交亲和性的甘蓝植物(不包括花椰菜和芥蓝)的培育方法，其包括将自交亲和性的甘蓝植物与自交不亲和性的甘蓝植物(不包括花椰菜和芥蓝)进行交配、从杂交后代中筛选具有自交亲和性的个体的步骤。


20.如权利要求19所述的自交亲和性甘蓝植物的培育方法，其中，所述自交亲和性的甘蓝植物的自交亲和性与位于自交不亲和性基因座(S基因座)的基因关联。


21.如权利要求19或20所述的自交亲和性甘蓝植物的培育方法，其中，所述自交亲和性的甘蓝...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木隆夫，泉田敦，平本哲也，
申请(专利权)人：坂田种苗株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP