生长性被改良的细胞质雄性不育芜菁植物制造技术

本说明书公开了具有与具有正常细胞质的芜菁植物同等的生长性的细胞质雄性不育芜菁植物、或其后代。现有的细胞质雄性不育芜菁植物由于核基因组和线粒体基因组的亲和性不充分，因而存在较之具有正常细胞质的芜菁植物而言生长性降低的问题。根据本发明专利技术的方式，可以改善以往的细胞质雄性不育芜菁植物中观察到的生长性降低这一点，提供生长性被改善的细胞质雄性不育芜菁植物。质雄性不育芜菁植物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生长性被改良的细胞质雄性不育芜菁植物
[0001]对相关申请的引用
[0002]本申请基于作为在先日本专利申请的日本特愿2019
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78906号(申请日：2019年4月17日)主张优先权权益，日本特愿2019
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78906号的全部公开内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及生长性被改良的细胞质雄性不育芜菁(Brassica rapa)植物。

技术介绍

[0004]芜菁属于十字花科芸薹属，起源于地中海地区。通过自然杂交，分化为具有各种形态特征的亚种，并延续为白菜、芜菁(turnip)、小松菜、小白菜(pak choi)等多种蔬菜类(非专利文献1)。
[0005]一般而言，植物品种中存在常规种和杂种第一代(以下记为“F1”)品种，在主要作物中，F1品种是普遍的。F1品种由于杂种优势(heterosis)而具有生长旺盛、生长快、产量能力提高等较大优点。此外，就F1品种而言，由于生长变得旺盛，故而也可期待提高对病害虫的耐性、耐寒
·
耐暑性等环境适应性。另外，由于F1品种的基因型为杂合性并且是相同的基因型，因此表型显示出极高的均一性。因此，农产品的可销售性提高。此外，F1品种的双亲能够整合被显性基因支配的有用性状，因此能实现快速育种。
[0006]由于具有如上所述的优势，使得F1品种在主要作物中占据了栽培品种的主流。
[0007]在进行F1品种的制种时，双亲一般使用自交繁殖(近交)株系，并在杂种优势的效果较大的组合等之中，选定种子亲本和花粉亲本。为了防止自交受精，种子亲本必须进行去雄，但基于人力的去雄需要非常多的劳动力。因此，如果能将作为基因上雄性不育性的细胞质雄性不育(Cytoplasmic Male Sterility(以下中记为“CMS”))株系用于种子亲本，就可以无需基于人力的去雄操作，经济且大量地生产F1种子。利用了CMS的F1种子的生产已经在向日葵、甜菜、马铃薯、小麦、胡萝卜、洋葱、葱、卷心菜、西兰花、花椰菜、萝卜、和大白菜等中确立了商业性的生产系统。
[0008]在十字花科作物中，被利用最多的CMS是Ogura CMS，其被用于萝卜(Raphanus sativus)、甘蓝(Brassica oleracea)、芥菜(Brassica juncea)、油菜(Brassica napus)等中。Ogura CMS是从品种名称不明的日本型萝卜中发现的，迄今为止被广泛地用于萝卜中的F1品种的开发。另外，Ogura CMS介由属间杂交和连续回交导入油菜(Brassica napus)中，获得了雄性不育株系，但当初具有在低温下呈现褪绿的缺点而未能实用化。为了克服该褪绿，在Ogura CMS油菜和具有正常的细胞质的油菜之间进行细胞融合。对于得到的再生植物而言，来源于萝卜的叶绿体被置换为来源于油菜的叶绿体，即使在低温下也正常地生长。在油菜中，通过使用细胞融合，繁育出实用的CMS株系(非专利文献2)。
[0009]随后，在甘蓝和萝卜之间也同样地进行了细胞融合，繁育出不引起褪绿的Ogura CMS甘蓝植物，实际应用于西兰花、卷心菜等的F1品种的开发中(专利文献1)。
[0010]在芜菁植物中，也以专利文献1的Ogura CMS甘蓝植物作为种子亲本、以芜菁植物
作为花粉亲本进行连续回交，开发出不引起褪绿的Ogura CMS芜菁植物，坂田种苗株式会社在进行品种开发。
[0011]然而，在育种的过程中，在许多亲本株系、F1株系中均观察到生长性的降低。因此，与利用自交不亲和性(Self Incompatibility(以下中记为“SI”))的F1相比，利用现有的CMS的F1的生长性降低一般而言是显著的。因此，在芜菁植物中，利用CMS的F1化没有进展。
[0012]例如，对于小松菜、青梗菜等软质蔬菜而言，因为是将种子分期播种、有计划地栽培、并一起收获的，因而从播种至收获为止的成熟期均一性非常重要，其是与农户收益直接相关的特性。这种情况下的生长性降低的问题严重到收获期推迟3天、可销售性即显著降低、丧失作为品种价值的地步。此外，即使是对收获前的生长期较长的大白菜等而言，同样地，收获期相差5天左右即会被视为不同品种，生长性也是重要的特性。
[0013]如上所述，从幼苗至蔬果为止生长性不降低是对在芜菁中利用CMS的F1而言非常重大的问题，因此延误了利用CMS的F1的普遍推广。如果能克服该问题，则能够最大限度地享受前述利用CMS的F1的优点。由于根据使用的株系，生长性的降低是轻微的，因而存在兼顾利用F1的杂种优势而成功品种化的例子，但能使用的亲本株系、组合有限，且存在不少育种限制，因而强烈要求开发能普遍使用的Ogura CMS芜菁植物。
[0014]另外，在芜菁植物中，介由属间杂交和连续回交从Ogura CMS萝卜植物向芜菁中导入CMS，获得了通过有性杂交进行核置换而得的Ogura CMS芜菁植物，但仍具有与油菜同样地在低温下呈现褪绿的缺点。为了克服该褪绿的问题，在通过有性杂交进行核置换而得的Ogura CMS芜菁植物和正常细胞质的芜菁之间实施非对称细胞融合，繁育出作为新的Ogura CMS芜菁植物的“new OguCMS”。“new OguCMS”显示出不会引起低温下的褪绿、具有发达的蜜腺、其种子生产性与保持系同等等特性(专利文献2、非专利文献3)。
[0015]然而，在专利文献2和非专利文献3中，没有进行关于“new OguCMS”的生长性的定量评价，该CMS植物的种子也没有被保藏，因而确认“new OguCMS”的生长性是极其困难的。关于这一点，在非专利文献3的图1的照片中，可见“new OguCMS”的植物体明显小于“亲本CMS(parental CMS)”，因此可推知生长性低于具有正常细胞质的芜菁植物。此外，本申请的专利技术人等推测可能是“new OguCMS”的品种“紫罗兰油菜(日文：紫羅蘭油菜)”(注1)、“Nihao Fung”均为迷你青梗菜的品种，基于这一点也可认为“new OguCMS”的生长性低于具有正常细胞质的芜菁植物。
[0016](注1)此处的品种名称“紫羅蘭油菜”中文记为“紫罗兰油菜”。
[0017]在利用CMS的F1品种的开发中，重要的是使显示雄性不育性的细胞质尽可能地不对雄性不育性以外的性状产生影响。例如，在玉米中，虽然培育了导入有T型雄性不育细胞质的F1品种，但在1970年，出现了胡麻斑病菌的T小种，T型雄性不育细胞质由于具有特异于该病原菌的感病性而遭受了巨大的打击。因此，T型雄性不育细胞质的利用被立即中止，不得不回归以往的人工去雄方法(非专利文献4)。
[0018]此外，矮牵牛(petunia)中的CMS早已为人所知，作为其因果基因的S
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pcf被大量地用作研究材料。然而，利用了该CMS的F1品种由于引起开花推迟、花蕾的发育停止等，目前已几乎不再使用(非专利文献4)。
[0019]如这些例子所示，即使发现了CMS，当该CMS伴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.具有与具有正常细胞质的芜菁植物同等的生长性的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代。2.如权利要求1所述的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其在线粒体基因组内具有来源于萝卜植物、甘蓝植物和芜菁植物的线粒体基因组的DNA。3.如权利要求1或2所述的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其是通过实施使用具有正常细胞质的芜菁种间杂交植物作为细胞质受体亲本的非对称细胞融合而获得的。4.如权利要求1～3中任一项所述的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其是通过实施使用具有来源于萝卜植物的细胞质雄性不育基因的细胞质雄性不育芸薹属植物作为细胞质供体亲本的非对称细胞融合而获得的。5.如权利要求1～3中任一项所述的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其是通过实施使用来源于细胞质雄性不育甘蓝植物的细胞质雄性不育芸薹属植物作为细胞质供体亲本的非对称细胞融合而获得的。6.如权利要求1～3中任一项所述的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其是通过实施使用来源于细胞质雄性不育甘蓝植物的细胞质雄性不育芜菁植物作为细胞质供体亲本的非对称细胞融合而获得的。7.如权利要求1～4中任一项所述的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其是通过实施使用现有的细胞质雄性不育芸薹属植物作为细胞质供体亲本、使用具有正常细胞质的芜菁种间杂交植物作为细胞质受体亲本的非对称细胞融合而获得的。8.如权利要求3～7中任一项所述的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其中，种间杂交植物来源于甘蓝植物和芜菁植物。9.如权利要求3～8中任一项所述的种间杂交植物，其中，种间杂交植物具有高再分化能力。10.如权利要求7所述的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其中，现有的细胞质雄性不育芸薹属植物为现有的细胞质雄性不育芜菁植物。11.如权利要求7所述的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其中，现有的细胞质雄性不育芸薹属植物来源于细胞质雄性不育甘蓝植物。12.如权利要求4～11中任一项所述的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其中，细胞质供体亲本具有细胞质雄性不育基因orf138。13.细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其在线粒体基因组内具有来源于萝卜植物、甘蓝植物和芜菁植物的线粒体基因组的DNA，并且其是通过实施使用具有正常细胞质的芜菁种间杂交植物作为细胞质受体亲本的非对称细胞融合而获得的。14.如权利要求1～13中任一项所述的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其含有来源于由保藏编号FERM BP
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22371或保藏编号FERM BP
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22372确定的植物的线粒体基因组。15.如权利要求1～14中任一项所述的细胞质雄性不育芜菁植物或其后代，其中，由线粒体基因组标记BrMt
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13K、BrMt
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23K、BrMt
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74K、BrMt
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120K、BrMt
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149K、BrMt
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185K确定的线粒体DNA中的至少任一者为芜菁型。16.如权利要求1～14中任一项所述的芜菁植物或其后代，其中，由线粒体基因组标记BrMt
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119K、BrMt
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133K、BrMt
‑
139K、BrMt
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171K、BrMt
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208K确定的线粒体DNA中的至少任一
者为甘蓝型。17.如权利要求1～14中任一项所述的芜菁植物或其后代，其中，由线粒体基因组标记BrMt
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13K、BrMt
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16K、BrMt
‑
23K、BrMt
‑
28K、BrMt
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43K、BrMt
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【专利技术属性】
技术研发人员：堀内慎吾，铃木隆夫，泉田敦，西川和裕，
申请(专利权)人：坂田种苗株式会社，
类型：发明
国别省市：