使用高通量、非破坏性种子取样的种子选育方法技术

本发明专利技术提供通过应用高通量、非破坏性种子取样促进种质改良工作的新的方法。在一个实施方案中，用于分析种子群体中单粒种子的高通量、非破坏性方法包括从群体的大量种子中提取样品，同时保持种子的发芽势，并且分析样品是否存在至少一个遗传或化学性状的一个或多个特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及植物育种领域。更准确地讲，本专利技术提供用高通量和 非破坏性种子取样技术，提高并精简种质改良工作的方法。
技术介绍
本部分的陈述仅提供与本公开内容有关的背景资料，并不构成现 有技术。在植物发育和改良中，通过选择育种或遗传操作对植物进行遗传 改良，并且当获得所需要的改良时，经过若干代的种植并收获种子， 从而发展成为商业用数量级。为了加速植物改良的过程，进行统计取 样和检-险，以便从已经遗传或具有所需性状的群体中选出种子。然而， 这种统计取样必然使某些没有所需性状的种子保留在种子群体中，也 可能无意中将具有所需性状的种子排除在所需的种子群体之外。不是 所有种子都遗传或具有所需要的性状，因此，仍然需要将这些种子从 群体中精选出来。已经对高通量、非破坏性种子取样器和取样方法进行了描述，这 些取样器和取样方法可供单粒种子分析使用，从而克服了统计样本方 面的阻碍。例如，下列专利申请中公开了用于种子的自动取样器和自动取样系统以及种子的取样、检验和增力口(bulking)方法美国专利申 请顺序号11/213,430 (2005年8月26日申请)、美国专利申请顺序号 11/213,431 (2005年8月26日申请)、美国专利申请顺序号11/213,432 (2005年8月26日申请)、美国专利申请顺序号11/213,434 (2005年8 月26日申请)和美国专利申请顺序号11/213,435 (2005年8月26曰申 请)，所述专利申请都通过引用全部结合到本文中。本专利技术利用高通量、非破坏性种子取样系统，满足了本领域改进 育种方法的需求。专利技术概述本公开内容涉及通过用高通量、非破坏性种子取样来促进种质改 良工作的系统和方法。用自动化非破坏性取样，可检测群体中的单粒 种子，并且只选出具有一个或多个所需特征的种子。这就为种质改良 和管理提供了新的更有效的方法，导致育种群体得到改良。在一个实施方案中，本公开内容提供用于对种子群体中的单粒种 子进行分析的高通量、非破坏性方法。该方法包括从群体的大量种子 中选取样品，同时保持种子的发芽势，并且分析样品是否存在一个或 多个指示至少一个遗传或化学性状的特征。在另一个实施方案中，本公开内容提供用于分析单倍体种子群体 的高通量方法。该方法包括从单倍体种子群体的大量种子中选取样 品，同时保持种子的发芽势，并且分析样品是否存在一个或多个指示 至少一个遗传或化学性状的特征。在又一个实施方案中，本公开内容提供用于增加加倍单倍体种子群体的高通量方法。该方法包括提供包含单倍体种子的种子群体，从 种子群体中选出一粒或多粒具有至少一个优选特征的种子。然后，由选出的种子培育出加倍单倍体种子，从每粒加倍单倍体种子中选取样 品，同时保持种子的发芽势。分析样品是否存在一个或多个指示至少 一个遗传或化学性状的特征。根据分析结果，选出一粒或多粒加倍单 倍体种子，由选出的加倍单倍体种子培育出植物或植物组织。在本专利技术的各个实施方案中，可以对样品的一个或多个指示至少 一个化学性状的特征进行分析。这些特征的实例可包括蛋白质、油、 糖类、脂肪酸、氩基酸、生物聚合物、药物、淀粉、发酵淀粉、次生 ^f匕合物和代Z謝物。在本专利技术的其它各个实施方案中，可以对样品的一个或多个指示至少 一个遗传性状的特征进行分析。这些特征的实例可包括遗传标 记、单核苷酸多态性、简单序列重复、限制性片段长度多态性、单元型、标签SNP、遗传标记的等位基因、基因、DNA衍生的序列、RNA 衍生的序列、启动子、基因的5'非翻译区、基因的3'非翻译区、微小 RNA、 siRNA、 QTL、卫星标记、转基因、mRNA、双链mRNA、转 录谱(transcriptional profile)和曱基化才莫式。本专利技术教导实用性的其它方面从本文所提供的描述来看是显而 易见的。应当理解的是，本文的描述和具体实施例仅用于说明目的， 并不意味着限制本专利技术教导的范围。附图简述本文所描述的附困仅用于说明目的，并不意味着以任何方式限制 本公开内容的范围。附图说明图1是表示实施例3中所述进行PCR以检测特定SNP的玉米胚 乳组织样品的等位基因图。图2曲线图说明实施例6中所述的预选对驱动有利单元型频率的 功效。专利技术详述下面的描述实质上只是示例性的，并不意味着限制本公开内容、 应用或用途。本专利技术提供通过用高通量、非破坏性种子取样来促进种质改良工 作的新方法。该方法可用于种子分析以鉴定和选出包含一种或多种所 需性状、标记和基因型的种子。在本专利技术的一个方面，分析方法能够 对存在于大批或大量种子群体中的单粒种子进行分析，从而可以测定 单粒种子的化学和/或遗传特征。通过本专利技术制备的样品可以用于测定多种物理、形态、化学和/ 或遗传性状。 一般通过对样品的一个或多个指示至少一个遗传或化学9性状的特征进行分析来测定这些性状。指示化学性状的特征的非限制 性实例包括蛋白质、油、糖类、脂肪酸、氨基酸、生物聚合物、药物、 淀粉、发酵淀粉、次生化合物和代谢物。因此，化学性状的非限制性 实例包括氨基酸含量、蛋白质含量、淀粉含量、发酵产量、发酵效率、 能量产量、油含量、蛋白质谱的测定、脂肪酸语的测定、代谢物谱的 测定，等等。指示遗传性状的特征的非限制性实例可以包括例如遗传标记、单 核苷酸多态性、简单序列重复、限制性片段长度多态性、单元型、标签SNP、遗传标记的等位基因、基因、DNA衍生的序列、RNA衍生 的序列、启动子、基因的5'非翻译区、基因的3'非翻译区、微小RNA、 siRNA、数量性状基因座(QTL)、卫星标记、转基因、mRNA、双链 mRNA、转录谱和甲基化模式。在一个实施方案中，胚乳组织取样能够测定等位基因频率，从而 可能推断出特定标记的亲本连锁相。此外，两个或更多个种质库之间 等位基因频率数据的比较可供深入了解选择目标，从而推测与一个或 多个性状分布转变有关的频率增加的等位基因与所述一个或多个目 标性状连锁。同样，评价品系间的相对等位基因频率数据可有助于遗 传连锁图的构建。在另一个实施方案中，本专利技术的方法应用高通量、非破坏性种子 取样与加倍单倍体技术一起以助于种质改良工作，包括只选择用于加倍的优选种子从而精简加倍单倍体程序、对用于基因型和化学特征两 者的单倍体和加倍单倍体材料进行高通量分析、性状整合和评价以及 标记辅助育种。本专利技术的方法和装置可用于育种程序以选出具有所需遗传或化 学性状的植物或种子，其中所需遗传性状包括基因型、单元型、等位 基因、序列、转录物谱和曱基化模式。本专利技术的方法可与任何育种方 法联用，并且可以用来选择单代或选择多代。育种方法的选择取决于 植物繁殖的方式、待改良性状的遗传力和商用栽培种的类型(例如，Fl杂交栽培种、纯系栽培种等)。精选的本专利技术植物育种的非限制性方法 见下文。还要理解的是，任何商业用和非商业用的栽培种都可用于育种程序。包括例如但不限于出苗势、营养生长势(vegetativevigor)、胁 迫抗性、抗病性、抽条、开花、结实、种子大小、种子容重、抗倒伏 性(standability)和脱粒性等因素通常决定了选择。在一个具体的实施方案中，本专利技术的方法用来测定标记辅助育种 程序中种子的遗传特征。该方法供改进标记辅助育种程序之用，其中 可以进行非破坏性直接种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析种子群体中单粒种子的高通量、非破坏性方法，该方法包括：　从所述群体的大量种子中提取样品，同时保持种子的发芽势；和　分析样品是否存在一个或多个指示至少一个遗传或化学性状的特征。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-3-2 60/778,828;US 2007-2-28 11/680,6111. 一种用于分析种子群体中单粒种子的高通量、非破坏性方法，该方法包括从所述群体的大量种子中提取样品，同时保持种子的发芽势；和分析样品是否存在一个或多个指示至少一个遗传或化学性状的特征。2. 权利要求1的方法，其中对所述样品的一个或多个指示至少一 个化学性状的特征进行分析。3. 权利要求2的方法，其中对所述样品的一个或多个选自以下的 特征进行分析蛋白质、油、糖类、脂肪酸、氨基酸、生物聚合物、 药物、淀粉、发酵淀粉、次生化合物和代谢物。4. 权利要求1的方法，其中对所述样品的一个或多个指示至少一 个遗传性状的特征进行分析。5. 权利要求4的方法，其中对所述样品的一个或多个选自以下的 特征进行分析遗传标记、单核苷酸多态性、简单序列重复、限制性 片段长度多态性、单元型、标签SNP、遗传标记的等位基因、基因、 DNA衍生的序列、RNA衍生的序列、启动子、基因的5'非翻译区、 基因的3'非翻译区、微小RNA、 siRNA、 QTL、卫星标记、转基因、 mRNA、双链mRNA、转录谱和曱基化模式。6. 权利要求1的方法，其中该方法还包括根据遗传上与QTL连 锁的选自以下的一个或多个特征的存在，从种子群体中选出 一粒或多 粒种子除草剂耐受性、抗病性、昆虫或有害生物抗性、脂肪酸、蛋 白质或糖类代谢的改变、谷物产量增加、油含量增加、营养含量增加、 生长速度加快、胁迫耐受性增强、优先成熟、感官特性改善、形态特 征改变、其它农艺性状、工业用途的性状或适应消费者需求的性状和 性状的组合作为多性状指数。7. 权利要求1的方法，其中该方法还包括根据遗传上与QTL相关单元型连锁的选自以下一个或多个特征的存在，从种子群体中选出一粒或多粒种子除草剂耐受性、抗病性、昆虫或有害生物抗性、脂 肪酸、蛋白质或糖类代谢的改变、谷物产量增加、油含量增加、营养 含量增加、生长速度加快、胁迫耐受性增强、优先成熟、感官特性改 善、形态特征改变、其它农艺性状、工业用途的性状或适应消费者需 求的性状和性状的组合作为多性状指数。8. 权利要求1的方法，其中该方法还包括根据表明与轮回亲本结 合以助于选择标记辅助回交的一个或多个特征的存在，从种子群体中 选出一粒或多粒种子。9. 权利要求1的方法，其中该方法还包括根据与一个或多个转基 因有关的一个或多个特征的存在，从种子群体中选出 一粒或多粒种子。10. 权利要求1的方法，其中该方法还包括 从大量样品中定量测定一个或多个特征；和 将所述定量特征与两个或更多个已知种质库的特征进行比较以鉴定频率变化。11.权利要求IO的方法，其中所迷两个或更多个种质库是选自以 下的作物飼料作物、油^种子作物、谷类作物、果树、观赏植物、 蔬菜作物、纤维作物、食用香料作物、坚果作物、草坪草作物、糖料 作物、饮料作物、块茎作物、块根作物和森林作物。12. 权利要求1的方法，其中该方法包括从种子胚乳组织中提取 样品，同时保持种子的发芽势。13. 权利要求12的方法，其中该方法还包括 对样品的 一个或多个等位基因进行分析；和 测定至少 一个基因座的倍性水平。14. 权利要求13的方法，其中通过分析样品中得自种子母本的等 位基因来测定所述倍性水平。15. 权利要求13的方法，其中通过分析样品中得自种子父本的等位基因来测定所述倍性水平。16. 权利要求1的方法，其中该方法还包括根据分析结果，从种 子群体中选出一粒或多粒种子；由选出的种子培育植物或植物组织。17. 权利要求16的方法，其中该方...

【专利技术属性】
技术研发人员：H富尔贝斯，KL德佩尔曼，S多特森，B施尼古尔，D布特勒伊勒，S伊兴顿，J塔穆洛尼斯，
申请(专利权)人：孟山都技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]