包括一个突变体INDEHISCENT等位基因的芸薹属植物制造技术

本发明专利技术涉及作物植物，这些作物植物的果实开裂特性是经过调制的。更确切地说，本发明专利技术涉及用于减少种子落粒、或将种子落粒延迟到收获后而且同时保持这些荚果的一种农艺学相关的脱粒能力，以及用于增加产量的改进的方法和手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业领域，更确切地讲是涉及用来改变裂开性种子植物、具体地是十字花科、特别是芸薹属属种，和/或用来加速培育此类裂开性种子植物的分子生物技术的用途。更确切地讲，本专利技术涉及用于在植物中如十字花科植物、具体地是在用于种子生产而生长的十字花科植物中减少种子落粒、或将种子落粒延迟到收获后，而同时維持荚果的一种农艺学相关的脱粒能力(treshability)的改进的方法和手段。还提供了用于在ー个集合的裂开性种子植物中鉴别与減少或延迟种子落粒相关的分子标记的方法。还提供了用于增加产量、具体地是谷物和种子产量的方法和手段。可以从该減少或延迟种子落粒的表型 中分离出产量增加的表型。
技术介绍
来自芸薹属植物的长角果或荚果通过ー个称为果实开裂的过程释放它们的种子。一个长角果由两个边缘至边缘结合的心皮组成。这些边缘之间的缝形成了 ー个厚的肋状物，称为胎座框。当荚果接近成熟时，这两个瓣沿着荚果中所指定的弱线渐进地与该胎座框分离，最后导致附连到该胎座框上的种子的落粒。开裂区定义了瓣分离的精确位置。在作物收获之前或收获过程中由成熟荚果脱落种子(也称作“种子落粒”或“荚果落粒”)对于形成干的裂开性果实的作物是ー种普遍的现象。过早的种子落粒导致种子回收率減少，这代表了主要为了种子而生长的作物(如产油的芸薹属植物、具体地是油菜籽油菜)中的ー个问题。与过早的种子落粒相关的另一个问题是在随后的作物年度中自然落粒生长的增加。在油菜籽油菜中，与荚果落粒相关的产量损失平均是20% (Child etal，1998，J Exp Bot 49 :829-838)、但是可以达到高达50%，这取决于气候条件(MacLeod,1981，Harvesting in Oilseed Rape, pp. 107—120，Camoridge Agricultural Puolishing，Cambridge)0当前的商品化的油菜籽油菜品种对于落粒是非常敏感的。在欧洲油菜的现有的培育程序中对于落粒的耐受性存在很小的变化，但是已经在欧洲油菜(甘蓝和芜青)的二倍体亲本中以及在芸薹属的其他成员(值得注意的是芥菜、埃塞俄比亚芥以及黑芥)中发现了抗性系。Kadkol等人(1986,Aust. J. Botany 34(5) :595-601)报告了在芸薹的某些登记物中对于抗落粒性增加，这与将这些长角果瓣附连到该胎座框的区域中缺少ー个分离层相关。Prakash 和 Chopra (1988, Plant breeding 101 :167-168)描述了通过非同源重组将来自芥菜的对落粒的耐受性渗入到欧洲油菜中。Spence等人(1996, J of Microscopy 181 195-203)描述了与欧洲油菜品系相比一些品系的芥菜显示出对于落粒减小的趋势。Morgan等人，1998 (Fields Crop Research 58,153-165)描述了在从合成的欧洲油菜所开发的油菜籽油菜的品系之中对于荚果抗落粒性的遗传变异，并且得出结论需要大量能量来打开它们的荚果的品系似乎在开裂区具有増加的维管化作用并且似乎在开裂区具有减小的细胞壁降解。他们进ー步发现了荚果的喙的长度与引起荚果落粒所需要的力之间的ー个显著的负相关性。Child 和 Huttly (1999, ProclOth Int. Rapeseed Congress)描述了在一种福射诱导的突变体欧洲油菜和它的亲本栽培品种(Jet Neuf)的ー个集合中在荚果成熟中的变化，其中该最大耐受性的野生型和突变体植物显示出遍及开裂区的多群细胞的大量的木质化作用并且其中位于邻近该突变体中开裂区的内部边缘处的维管迹线被描述为帮助固定这些瓣。Child等人(2003，J Exp Botany 54(389) :1919-1930)进ー步描述了增加的荚果抗落粒性与ー个再合成的欧洲油菜品系的荚果中维管结构中的改变之间的联系。然而，在将抗落粒性引入油菜栽培品种中而不干扰其他想要的性状如早开花、早成熟和黑腿病耐受性方面传统的培育方法是不成功的(Prakash and Chopra, 1990, Genetical Research561-2)。已经通过突变体分析在拟南芥中鉴定了几个促进或抑制荚果开裂的基因将突变体结合入 SHAITERPR00F1 (SHPI ;最初称为 AGL1)和 SHAITERPR00F2 (SHP2 ;最初称为 AGL5)·两者中导致了不裂开的长角果(即在拟南芥中当成熟时仍然关闭的长角果)(Liljegrenet al. ,2000, Nature 404,766-770)。类似地，拟南芥(Liljegren et al. ,2004, Cell116 :843-853 ;PCT 公开 WO 01/79517)中 INDEHISCENT 基因(称为 INDl)中的突变体连同ALCATRAZ (称为 ALC ;Rajani et al. 2001, Current Biology 11，1914-1922)中的突变体干扰了荚果开裂，导致了荚果抗落粒性。拟南芥中FRUITFUL(FUL)( ー个SHP和IND的阻抑物)的组成型表达也导致了不裂开的长角果(Ferrandiz et al. ,2000, Science, 289,436-438)。这些转录因子被认为形成了一种非线性的转录网络，该非线性的转录网络控制了瓣边缘一致性以及荚果落粒。Liljegren等人(2004，Cell 116:843-853)进ー步描述了IND (—种非典型的碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)基因)指导瓣边缘在拟南芥中分化成分离层以及木质化层。邻近分离层的木质化细胞的层连同内果皮b层(在各瓣中ー个单个的木质化细胞层)一起在干燥的果实中产生了ー种类似弹簧的张力，该张カ对它的打开有影响。该瓣内果皮b层的木质化作用要求IND、SHP、ALC、以及FUL(—个在瓣的所有各处表达的MADS-结构域转录因子)的活性(上述的 Lil jegren et al. , 2004 ；Mandel and Yanofsky,1995，Plant Cell 7，1763_1771)。已经发现 FUL 和 REPLUMLESS (RPL)(—个在胎座框中表达的同源结构域转录因子)(Roeder et al. ,2003, Curr Biol 13,1630-1635)设定了提供瓣边缘一致性的基因的边界(Gu et al. , 1998, Development 125,1509-1517 ；Ferrandizet al. ,2000, Science，289，436-438 ;上述的 Roeder et al.，2003)。最后，鉴定了FILAMENTOUS FLOWER(FIL)以及 YABBY3 (YAB3)(两个YABBY-家族转录因子)(Sawa et al.，1999,Genes Dev 13,1079-1088 ；Siegfried et al. ,1999,Development 126,4117-4128)、以及 JAGGED (JAG)( ー个 C2H2 锌指转录因子)(Dinneny et al. ,2004, Develo本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括至少两个IND基因的芸薹属植物的细胞，其中所述IND基因是IND？A1或IND？C1基因，其特征在于所述细胞在其基因组中包含至少两个部分敲除的突变体IND等位基因，其中所述两个部分敲除的突变体IND等位基因选自：ind？a1？EMS06、ind？a1？EMS09、ind？a1？EMS13、ind？c1？EMS04、ind？c1？EMS08，并且所述细胞在它的基因组中进一步包括至少一个完全敲除的突变体IND等位基因，所述完全敲除的突变体IND等位基因选自ind？a1？EMS01、ind？a1？EMS05、ind？c1？EMS01、以及ind？c1？EMS03。

【技术特征摘要】
2008.07.18 EP 08075648.9;2008.07.17 US 61/135,2301.包括至少两个IND基因的芸薹属植物的细胞，其中所述IND基因是IND-Al或IND-Cl基因，其特征在于所述细胞在其基因组中包含至少两个部分敲除的突变体IND等位基因，其中所述两个部分敲除的突变体IND等位基因选自ind-al-EMS06、ind-al_EMS09、ind-al-EMS13、ind-cl_EMS04、ind-cl_EMS08，并且所述细胞在它的基因组中进ー步包括至少ー个完全敲除的突变体IND等位基因，所述完全敲除的突变体IND等位基因选自ind-al-EMSOl、ind-al-EMS05、ind-cl-EMSOl、以及 ind-cl_EMS03。2.根据权利要求I的细胞，所述细胞对于该部分敲除的突变体IND等位基因和/或对于该完全敲除的突变体IND等位基因是纯合的。3.根据以上权利要求中任何一项所述的细胞，其特征在干与相应的不包括突变体IND等位基因的植物的种子落粒相比，所述芸薹属植物的种子落粒被显著地減少或延迟，并且其中所述植物保持了荚果的农艺学相关的脱粒能力。4.IND基因的部分敲除的突变体等位基因，其选自ind-al-EMS06、ind-al_EMS09、ind-al-EMS13、ind-cl_EMS04、和 ind-cl_EMS08。5.由根据权利要求4所述的突变体等位基因编码的突变体IND蛋白质。6.在生物样品中鉴定根据权利要求4的突变体IND等位基因的方法，该方法包括在该生物样品中存在的核酸中确定突变体IND特异性区域的存在，其包括使用特异性探针的组对生物样品进行杂交測定，所述探针的组包含至少ー种特异性探针，其中所述探针的组选自 -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO: 11的序列的探针和/或ー种包括SEQ ID NO 12的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO : 14的序列的探针和/或ー种包括SEQ ID NO 15的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO: 17的序列的探针和/或ー种包括SEQ ID NO 18的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :20的序列的探针和/或ー种包括SEQ ID NO 21的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :23的序列的探针和/或ー种包括SEQ ID NO 24的序列的探针。7.用于确定根据权利要求4的突变体IND等位基因在植物、或其细胞、部分、种子或子代中的接合性状态的方法，该方法包括确定在所述植物、或其细胞、部分、种子或子代的基因组DNA中突变体和/或相应的野生型IND特异区的存在，其包括使所述植物、或其细胞、部分、种子或子代的基因组DNA经受杂交測定，该测定使用至少三种特异性探针的组， 其中所述至少三种特异性探针的组选自 -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :11的序列的探针、ー种包括SEQ ID N0:12的序列的探针、和/或ー种包括SEQ ID NO : 13的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :14的序列的探针、ー种包括SEQ ID NO : 15的序列的探针、和/或ー种包括SEQ ID NO 16的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :17的序列的探针、ー种包括SEQ ID N0:18的序列的探针、和/或一种包括SEQ ID NO 19的序列的探针，-探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :20的序列的探针、ー种包括SEQ ID NO :21的序列的探针、和/或ー种包括SEQ ID NO 22的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :23的序列的探针、ー种包括SEQ ID NO :24的序列的探针、和/或ー种包括SEQ ID NO 25的序列的探针。8.用于鉴定生物样品中的根据权利要求4的突变体IND等位基因的试剂盒，该试剂盒包括探针组，其中所述探针组选自 -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO: 11的序列的探针和/或ー种包括SEQ ID NO 12的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO: 14的序列的探针和/或ー种包括SEQ ID NO 15的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO: 17的序列的探针和/或ー种包括SEQ ID NO 18的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :20的序列的探针和/或ー种包括SEQ ID NO 21的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :23的序列的探针和/或ー种包括SEQ ID NO 24的序列的探针。9.用于在植物、或其细胞、部分、种子或子代中确定根据权利要求4的突变体IND等位基因的接合性状态的试剂盒，该试剂盒包括探针组，其中至少两种所述引物或至少ー种所述探针特异地识别该野生型IND等位基因并且其中至少两种所述引物或至少ー种所述探针特异地识别该突变体IND等位基因，其中所述至少三种特异性探针的组选自 -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :11的序列的探针、ー种包括SEQ ID NO : 12的序列的探针、和/或ー种包括SEQ ID NO : 13的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :14的序列的探针、ー种包括SEQ ID NO : 15的序列的探针、和/或ー种包括SEQ ID NO 16的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :17的序列的探针、ー种包括SEQ ID NO : 18的序列的探针、和/或一种包括SEQ ID NO 19的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :20的序列的探针、ー种包括SEQ ID NO :21的序列的探针、和/或ー种包括SEQ ID NO 22的序列的探针， -探针组，其包括ー种包括SEQ ID NO :23的序列的探针、ー种包括SEQ ID NO :24的序列的探针、和/或ー种包括SEQ ID NO 25的序列的探针。10.用于将根据权利要求4的至少两个部分敲除的突变体IND等位基因组合入ー株植物中的方法，该方法包括以下步骤 (a)根据权利要求6鉴定至少两种植物，所述植物各自包括至少ー个部分敲除的突变体IND等位基因， (b)将该至少两种植物进行杂交并且从该至少一种杂交物中收集Fl杂交体种子， (c)可任选地，根据权利要求6来鉴定Fl植物，该Fl植物包括至少两个部分敲除的突变体IND等位基因。11.根据权利要求10所述的方法，该方法进ー步包括根据权利要求7通过确定该选择的突变体IND等位基因的接合性状态来鉴定Fl植物的步骤，该Fl植物对于部分敲除的突变体IND等位基因是纯合的或杂合的。12.用于将部分敲除的ind等位基因和完全敲除的ind等位基因组合入单个的裂开性种子植物的方法，其通过 (a)生成和/或鉴定两个或多个植物，它们各自包括一个或多个选择的部分敲除的i n d等位基因和完全敲除的i n d等位基因，所述部分敲除的突变体I ND等位基因选自 ind-aトEMS06、ind-aトEMS09、ind-aトEMS13、ind-c トEMS04、ind-c トEMS08，并且所述完全敲除的突变体IN...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·拉加，B·登博尔，B·朗伯特，
申请(专利权)人：拜尔作物科学公司，
类型：发明
国别省市：