通过细胞型转移提高植物可转化性制造技术

一种改变或转移植物株系的细胞型的方法。特别地，将转化

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过细胞型转移提高植物可转化性
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35 U.S.C.
§
119要求2019年4月1日提交的美国临时申请62/827,450的优先权，该美国临时申请通过援引以其全文并入本文。
[0003]序列表
[0004]本申请附有一个序列表，该序列表定名为CYTOTYPETRANSFER_ST25.txt，创建于2020年3月16日，大小为约2千字节。本序列表通过引用以其全文并入本文。本序列表随同此申请经由EFS
‑
Web提交，并且符合37 C.F.R.
§
1.824(a)(2)
‑
(6)和(b)。


[0005]本专利技术涉及植物生物
特别地，本专利技术涉及包括玉米转化的植物转化，以及提高顽固(recalcitrant)株系接受外源转基因的能力的方法。

技术介绍

[0006]植物转化(即，将外源DNA(“转基因”)稳定整合到植物基因组中)已经用于为农作物添加新的且有用的性状数十年。参见例如通过援引以其全文并入本文的1996年9月23日提交的美国专利号6,051,409(披露了玉米转化)；通过援引并入本文的2007年3月12日提交的美国专利申请公开2008/0229447(披露了大豆转化)。一个最近的实例包括玉米甚至MIR604，其包含源自细菌的杀虫蛋白质(美国专利号7,361,813，通过援引以其全文并入)。但是，虽然一些玉米系相对容易转化(即，接受转基因DNA)，但是大多数系不容易转化。例如，大多数优良近交系(已经经过几代自交以获得纯的或接近纯的纯合基因组并用作亲本系以产生商业上有价值的杂交体的株系)不能用外源DNA转化。因此，为了将转基因性状“移动”到近交系中，必须首先将转基因性状转化到可转化的玉米系中。该转化的玉米系很少适用于用作育种平台中的亲本系。因此，将转化的玉米系杂交到近交系中以产生子代植物，子代植物将以杂合方式包含近交亲本和转化亲本两者的基因组。然后，包含转基因的子代植物必须回交到近交系中大约6代或7代，以便尽可能地消除由转化亲本贡献的基因组、同时保留转基因性状。该过程通常需要2年至3年。在该过程结束时，最终获得了包含转基因性状的近交系。
[0007]玉米不是统一的物种。它表现出非凡的多样性，无论是马齿形玉米(dent corn)(也称为“大田玉米(field corn)”，具有高淀粉并用于动物饲料、乙醇生产或玉米粉生产)、硬粒玉米(flint corn)(也称为“印度玉米(Indian corn)”，并以其多种颜色而闻名)、甜玉米(sweet corn)(主要供人类食用，通常作为玉米棒)或爆米花。虽然这种多样性中的大部分是由于不同玉米系的基因组间的差异，但是这种多样性中的一些也是由于伴随系的线粒体(为所有细胞提供化学能的亚细胞器)的基因组。线粒体具有它们自己的DNA，并且线粒体基因组指示玉米细胞型。例如，已知玉米具有至少五种不同的细胞型：正常A(“NA”)、正常B(“NB”)、细胞质雄性不育C(“CMS
‑
C”或“C”)、细胞质雄性不育S(“CMS
‑
S”或“S”)和细胞质雄性不育T(“CMS
‑
T”或“T”)。仍然可以发现其它细胞型。因此，相对来说，线粒体通过其基因组
可能对宿主细胞的表型具有巨大的影响。但是，我们仍然只是在学习这些影响可能是什么。
[0008]这里，我们首次发现可转化性与细胞型之间存在关系。已知可转化的玉米系具有NA细胞型，而已知的顽固玉米系具有NB细胞型。因此，我们想知道：我们可以改变顽固近交的细胞型并使其可转化吗？如果是这样，我们可以彻底改革玉米转化并大大加快农民获得商业相关种质中的新性状。

技术实现思路

[0009]这里提供了一种改变顽固植物的细胞型以使顽固植物可转化的方法。这是通过从顽固植物收集花粉并用其对具有可转化细胞型的受体植物进行授粉来实现的。从该授粉事件中，获得具有(从母本亲本遗传的)可转化细胞型同时在其核基因组中还具有从顽固父本遗传的一组染色体的子代胚胎。这种子代胚胎，无论是直接转化还是诱导以形成愈伤组织或生长为植物，都具有比其顽固亲本更高的转化效率。在一些情况下，顽固亲本具有NB细胞型或者细胞质雄性不育细胞型CMS
‑
C、CMS
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S或CMS
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T。
[0010]当受体植物接受来自顽固植物(充当父本)的花粉时，受体植物充当母本。受体植物可以是单倍体诱导物植物，也就是说，受体植物的任何子代可以仅具有正常数目的一半的染色体。例如，受体植物可以是雄性单倍体诱导物植物，其导致一些子代失去母本染色体(并且从而仅保留父本染色体)。父本单倍体诱导物植物可以包含ig1基因或CENH3基因中的突变。参见2005年1月7日提交的美国专利号7,439,416(披露了IG1基因)和2010年10月5日提交的美国专利号8,618,354(披露了CENH3突变)，两者均通过援引以其全文并入本文。当受体植物是父本单倍体诱导物时，由所要求保护的方法产生的子代将包含顽固植物的核基因组(即，作为单倍体)，但是包含受体植物的细胞型。
[0011]当受体植物不是单倍体诱导物植物时，由所要求保护的方法产生的子代将包含顽固植物的核基因组和受体植物的核基因组(即，作为正常二倍体)并具有受体植物的细胞型。在这种情况下，可能需要与顽固植物进行回交，以便提高顽固植物的核基因组相对于子代中的受体植物的核基因组的存在的百分比和表观遗传状态，同时仍然保留所需的可转化细胞型。通过所要求保护的方法产生的第一子代(F1代)将包含NA细胞质和核基因组，该核基因组包含半受体亲本基因组和半顽固亲本基因组。在与顽固亲本花粉进行一次回交(“BC”)之后，第二代(即，BC2代子代)将包含NA细胞质和核基因组，该核基因组75％来自顽固亲本、25％来自受体亲本。第二代之后的子代世代(例如，BC3、BC4等)将具有越来越小的受体核基因组与顽固核基因组的比率。通过使用分子标记来选择所需的亲本，可以加速所需的核基因型的选择。在没有标记的情况下的选择过程如下表中所示：
[0012]表1.使用顽固植物作为花粉提供者而不进行选择，在回交子代世代中逐渐减少母本基因组的存在。
NO:5和反向引物SEQ ID NO:6。可替代地，指示NA细胞质的标记的测试包含探针SEQ ID NO:7和/或探针SEQ ID NO:8，其中探针用荧光团差异标记。
[0020]序列表中的序列简述
[0021]SEQ ID NO:1
‑
4是用于区分CMS与正常细胞质的标记组。正向引物和反向引物(分别为SEQ ID NO:1和2)扩增初始靶标，并且用指示检测到哪个等位基因的不同荧光团标记CMS和正常细胞质探针(分别为SEQ ID NO:3和4)。
[0022]SEQ ID NO:5
‑
8是用于区分正常A与正常B细胞型的标记组。正向引物和反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种提高顽固玉米系转化效率的方法，所述方法包括：a.获得顽固玉米植物并从中收集花粉；b.用来自所述顽固玉米植物的花粉对包含正常A(“NA”)细胞质的受体玉米植物进行授粉；以及c.从中获得子代胚胎；其中所述子代胚包含NA细胞质和至少所述顽固玉米植物的核基因组，并且其中所述子代胚具有比所述顽固玉米植物更高的转化效率。2.一种对顽固玉米系赋予可转化性的方法，所述方法包括：a.获得顽固玉米植物并从中收集花粉；b.用来自所述顽固玉米植物的花粉对包含正常A(“NA”)细胞质的受体玉米植物进行授粉；以及c.使子代植物从中生长；其中所述子代植物包含NA细胞质和所述顽固玉米植物的核基因组，并且其中所述子代植物是可转化的。3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述顽固玉米植物包含非NA细胞质。4.如权利要求3所述的方法，其中所述非NA细胞质选自由以下组成的组：正常B(“NB”)细胞质、细胞质雄性不育C(“C”或“CMS
‑
C”)细胞质、细胞质雄性不育S(“S”或“CMS
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S”)细胞质或细胞质雄性不育T(“T”或“CMS
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T”)细胞质。5.如权利要求1或2所述的方法，其中所述受体玉米植物是单倍体诱导物植物。6.如权利要求5所述的方法，其中所述单倍体诱导物植物是母本单倍体诱导物植物。7.如权利要求6所述的方法，其中所述母本单倍体诱导物植物包含突变的ig1基因或母系基因。8.如权利要求6所述的方法，其中所述单倍体诱导物植物是父本单倍体诱导物植物。9.如权利要求6所述的方法，其中所述父本单倍体诱导物植物包含CENH3突变。10.如权利要求1所述的方法，其中所述子代胚胎生长为子代植物。11.如权利要求2或10所述的方法，其中所述子代植物与该顽固玉米植物回交至少一代。12.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：先正达农作物保护股份公司，
类型：发明
国别省市：