单倍体诱导组合物及其使用方法技术

本文提供了使用突变的马铃薯糖蛋白样磷脂酶IIα(“pPLAIIα”，这里重新命名为MATRILINEAL)在植物中诱导单倍体诱导，克隆pPLAIIα以在植物中诱导单倍体诱导，和遗传工程化植物以包含突变的pPLAIIα的方法。还提供了在授粉期间向植物施用局部和喷雾化学物质、脂质和RNAi分子以便诱导单倍体产生的方法。进一步提供了在授粉期间化学处理植物以诱导单倍体同时还减少胚败育和增加结籽的方法。倍体同时还减少胚败育和增加结籽的方法。倍体同时还减少胚败育和增加结籽的方法。

【技术实现步骤摘要】
单倍体诱导组合物及其使用方法
[0001]本申请是申请日为2016年11月17日、申请号为201680067447.8、专利技术名称为“单倍体诱导组合物及其使用方法”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]要求优先权
[0003]本申请根据35U.S.C.
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120要求2015年11月18日提交的美国临时申请号62/256,902和2016年2月26日提交的美国临时申请号62/300,507的权益，将其内容通过引用并入本文。
[0004]序列表
[0005]本申请附有一个序列表，所述序列表定名为80906
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PCT_ST25.txt，创建于2016年11月16日，大小为约392千字节。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
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Web提交，并且符合37C.F.R.
§
1.824(a)(2)
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(6)和(b)。


[0006]本申请披露的主题涉及单倍体诱导(“HI”)或其在植物中的不存在和/或存在的鉴别检测，所述植物是或不是单倍体诱导物。更具体地，本申请披露的主题涉及如下核酸，所述核酸可以用于在植物中诱导HI、和/或诱导可以修饰以便在将以另外的方式展现HI的植物中或在将不以另外的方式展现HI的植物中产生或防止HI的生物活性。甚至更具体地，本申请披露的主题涉及编码生物活性分子的核酸分子以及使用所述核酸分子来调节植物中的HI的方法。
[0007]这里提供的是在玉米的至少一个马铃薯糖蛋白样磷脂酶A2α(“PLA”)基因中发现的一系列独立的人类诱导的突变；在至少一个PLA基因中具有这些突变的玉米植物；以及通过筛选合并的和/或单独的玉米植物来产生和鉴定PLA基因中相似的和/或另外的突变的方法。本专利技术的玉米植物由于在至少一个PLA基因中的非转基因突变而诱导单倍性。还提供的是通过施用化学品到植物的生殖组织来诱导从头单倍体诱导的方法。还提供的是在授粉期间通过施用化学品到植物的生殖组织来提高结籽率和单倍体诱导率(“HIR”，本文中被定义为在用单倍体诱导物花粉对穗授粉之后存活的单倍体籽粒的数量除以籽粒的总数)的方法。

技术介绍

[0008]授粉是一个复杂的过程。被子植物花粉粒由一个大的营养细胞和两个雄配子(精细胞)组成。落在柱头上后，花粉粒萌发花粉管，随着花粉管沿着雌蕊传导管(female transmitting tract)向下航行时，由在胚囊的珠孔端的两个助细胞分泌的化学引诱剂引导，花粉管展现快速尖端生长。在沿着管向下传递过程中，精子通过被称为雄性生殖单位的黏性细胞质彼此连接并且与营养核连接。在与两个助细胞之一接触后不久，花粉管破裂并且两个精子被推动穿过快要消失的助细胞细胞质以独立地与胚囊的卵子和中央细胞融合，从而完成双受精。即使在初次接触后，受精失败事件也可以通过第二个花粉管来拯救，第二个花粉管经由与宿存助细胞相互作用而使胚囊受精。
[0009]为了形成杂交种子，育种者将近交亲本品系杂交，一个充当父本，一个充当母本。开发基本上纯合的近交亲本品系的过程通常需要待选择和自花授粉(自交)多代以变得接近纯合的杂交种。这个过程耗时且昂贵。为了缩短在玉米、稻、小麦、大麦和其他作物中开发纯合近交种的时间，育种者可以选择使用单倍体诱导物品系来诱导杂交亲本的单倍体种子产生。然后将单倍体植物的染色体加倍，例如通过染色体加倍剂如秋水仙碱，以形成双单倍体纯合近交品系。
[0010]单倍体诱导(“HI”)是一类植物现象，其特征在于胚发育期间诱导物染色体的丢失。WO 2012/030893(通过引用并入本文)描述了可能负责单倍体诱导的玉米染色体1的区域。该区域中提高单倍体诱导的鉴定的标记被描述为介于48,249,509
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51,199,249之间，其与具有(60,213,661)的物理位置的公共标记umc1169相关。此区域似乎不与Stock 6中的单倍体诱导区域对齐。Dong等人,(2013)Theor.Appl.Genet.[理论与应用遗传学]126:1713
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1720描述了位于bin 1.04中的QTL，其解释了HIR的高达66％的基因型方差。
[0011]在许多植物物种(如高粱、大麦、小麦和其他草)中观察到了单倍体诱导。在玉米中，HI似乎是染色体1区域内重排、突变和/或重组、插入或缺失的结果(除了明显的例外ig型单倍体诱导，其是在染色体3上的不定配子体1(INDETERMINATE GAMETOPHYTE1)基因中的突变的结果)。已经研究并大致鉴定出传说的HI品系。然而，尚未提出证明在玉米中HI的诱发遗传因子的实验证据。以前也未鉴定出本文中列出的与此性状相关的标记。
[0012]在玉米中，单倍体种子或胚是通过在单倍体诱导物父本(即“单倍体诱导物花粉”)与实际上人们选择的任何穗之间进行杂交而特异性产生的
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所述穗可以是任何近交种、杂交种或其他种质。当单倍体诱导物花粉DNA未通过胚的第一次细胞分裂完全传递和/或维持时产生单倍体。所产生的表型不完全外显，其中一些胚珠含有单倍体胚，其他含有二倍体胚、非整倍体胚、嵌合胚或败育胚。单倍体籽粒具有仅含有母本DNA的胚加正常三倍体胚乳。在单倍体诱导后，使用表型或遗传标记筛选典型地将单倍体胚或种子从二倍体和非整倍体同胞中分离出来，并使其生长或培养成单倍体植物。然后将这些植物自然地或经由化学操作(即，秋水仙碱)转化成双单倍体(DH)植物，所述植物然后产生近交种子。
[0013]HI品系在染色体1上含有数量性状基因座(“QTL”)，其负责至少66％的单倍体诱导变异。当它渗入不同背景时，QTL以不同的比率导致单倍体诱导。种子工业中使用的所有单倍体诱导物品系都是建立的HI品系(称为Stock6)的衍生物，并且全部都具有单倍体诱导物染色体1QTL突变。在这里，我们揭示了该QTL中的关键突变，所述突变在补偿时拯救了正常的生殖。虽然这种突变的起源尚不清楚，但它存在于所有诱导物品系(包括Stock6)中。
[0014]通过使用双单倍体(DH)植物协助植物育种。DH植物的产生使得植物育种者能够获得近交品系而无需多代近交，从而减少了产生纯合植物所需的时间。DH植物为植物育种者提供了宝贵的工具，特别是用于产生近交品系、QTL定位、细胞质转换、性状渐渗以及用于高通量性状改良的F2筛选。由于一代基本上产生了纯合品系，因此节约了大量的时间，否定了对多代传统近交的需要。具体地，因为DH植物是完全纯合的，它们非常适合于数量遗传学研究。单倍体种子的产生对于双单倍体育种过程至关重要。当用来自雌核发育诱导物(如Stock 6)的花粉受精时，在母本种质上产生单倍体种子。
[0015]玉米单倍体诱导物植物产生花粉，当其与非诱导物种质杂交时，会导致单倍体种子的雌核发育(gynogenic development)。不幸的是，这个过程往往产生低频率的单倍体籽
粒。低效的单倍体诱导频率是玉米双单倍体育种计划的限制因素。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种cDNA，其包含SEQ ID NO:3、与SEQ ID NO:3直系同源的序列、或与SEQ ID NO:3具有70％一致性的序列。2.如权利要求1所述的cDNA，其中所述与SEQ I...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：先正达参股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：