[发明专利]向日葵中的显性早熟性突变和基因

说明书

发明背景

向日葵是为动物和人类两者供应食物的一种重要且有价值的大田作物。植物育种人员的持续目的是开发稳定的、高产率向日葵杂种，它们在农艺学上是可靠的，使得所使用土地上生成的种子量最大化。为了实现这个目的，向日葵育种人员必须选择和开发这样的向日葵植物，其具有的性状促成用于生成杂种的卓越亲本品系。

向日葵(Helianthus annuus L.)可以通过自花传粉和异花传粉技术两者来育种。向日葵头部(花序)通常由与共同的基底(花托)相连的约1,000至2,000个个体盘花构成。圆周周围的花是既没有雄蕊也没有雌蕊的舌状边花。剩余的花是两性的且雄蕊先熟的盘花。

当开花起始于自合瓣花冠部分外露的管出现时发生向日葵的天然传粉。管由五个聚药花药形成，并且花粉在管的内表面上释放。花柱快速延长，并迫使柱头通过该管。柱头的两个裂片向外张开，并且易于接受花粉，但是最初它们自身的花粉达不到。虽然这很大程度上阻止个体花的自花传粉，但是花通过昆虫、风和重力而暴露于来自同一头部上的其它花的花粉。

对有前景的高级育种系进行彻底地测试并与代表商业目标区域的环境中的合适标准品比较至少三年。最好的品系是新商业栽培种的候选；那些在少数几个性状方面仍有缺陷的品系作为亲本使用以产生供进一步选择用的新种群。

这些过程(它们通向最终的上市(marketing)和销售(distribution)步骤)从进行第一次杂交的时间起通常花费8至12个世代。因此，新栽培种的开发是耗时的过程，其需要精确的预先计划、资源的有效使用和最低限度的方向变化。

最困难的任务是鉴定遗传上卓越的个体，因为对于大多数性状，真实基因型的值被其它混杂的植物性状或环境因素掩盖。一种鉴定卓越植物的方法是观察其相对于其它实验植物和广泛种植的标准栽培种的性能(performance)。如果单次观察没有结论，则重复观察可提供对其遗传价值的更好评估。

每年，植物育种人员选择种质来推进到下一世代。将这种种质在独特的且不同的地理、气候和土壤条件下种植，然后在生长期期间和结束时进行进一步选择。开发出的近交系是不可预测的。这种不可预测性的产生是由于育种人员的选择发生在独特的环境中，在DNA水平上没有对照(使用常规的育种流程)，而且产生数百万不同的可能的遗传组合。具有本领域普通技术的育种人员不能预测最终会开发出的最后所得品系，只是可能以非常粗略且大体的方式。同一育种人员不能通过使用完全相同的初始亲本和相同的选择技术来产生相同的品系两次。这种不可预测性导致花费大量的研究资金来开发卓越的新型向日葵近交系。

关于通常用于不同性状和作物的育种方法的描述可以参见数本参考书之一(例如Allard，1960；Simmonds，1979；Sneep等，1979；Fehr，1987)。

Heaton等报告了突变向日葵，但是所述突变的基因座是未知的。T.C.Heaton等，1981，“Rapid Conversion of Maintainer Lines to Cytoplasmic Sterility，”Proceedings Sunflower Forum and Research Workshop，第23页。

发明概述

本发明部分涉及自发向日葵突变的发现。本发明涉及“早熟(early)”突变及相关近交物/杂种开发。本发明进一步提供了一种单显性基因，其在向日葵近交等位基因系(isoline)和近等基因杂种中赋予早熟性。没有此基因用于工业中杂种开发的效用的已知现有教导或提示。本发明还提供了一种新的且独特的向日葵近交系，称作H120R。

本发明包括拥有此突变基因的种子、通过种植这些种子生成的植物、和其拥有此突变基因及相关早熟性性状的子代。本发明还包括用于生成此类向日葵种子和植物(包括近交物和杂种)的方法。可以通过例如将所述近交系与其自身或者与另一向日葵品系杂交来生成此类植物。本发明进一步涉及此类植物和用于生成此类向日葵植物的方法，所述向日葵植物在其遗传物质中还含有一种或多种转基因。还提供了本发明向日葵植物的部分，诸如例如从近交植物获得的花粉和近交植物的胚珠，其中这些部分包含本发明的早熟性基因。

本发明可以显著降低物候期萌发开花(phenophase emergence flowering)，而不影响充盈期。本发明还可以显著提高IC。还可以使用本发明来为需要较短成熟的其它地理环境(geography)对较早熟等位基因系中非常晚熟的、良种近交物进行基因转变。还可以使用本发明来提高密度耐受性，并用于间作。

附图简述