[发明专利]杂交种用马铃薯的育种

说明书

技术领域

本发明涉及农业领域，尤其涉及新型植株及获得该植株的工艺。本发明还涉及改进农作物基因组成的方法，及由此获得的植株。本发明进一步涉及一种生产杂交苗种的方法及由此方法生产的杂交苗种，以及涉及利用本发明的杂交苗种生产作物的方法。

背景技术

马铃薯(Solanum tuberosum L.)是全球粮食体系中必不可少的一部分。马铃薯是世界上头号非谷物食品，其产量在2007年达到了3.25亿吨的纪录。

与其他主要田地作物不同，马铃薯可由其他马铃薯无性繁殖而来。因此，每年根据所收获块茎的质量留出作物的一部分(5％～15％)供下一种植季节使用。发展中国家的大多数农民挑选并贮藏自己的种用块茎。在发达国家，农民更愿意从专门的供应商处购买无病的“合格苗种”。

种用马铃薯比谷物或豆类的苗种更难生产和供应。对马铃薯来说苗种：收获的比率为1∶20就认为是良好的，而相比之下，对玉米来说种苗：收获的比率为1∶400，或对西红柿来说种苗：收获的比率为1∶10000被认为是良好的。因此在一公顷土地中，可能需要两吨马铃薯种料以使可收获产品的产量达到最高，而相比之下，对玉米来说仅需要18kg。为了打破休眠，种用马铃薯应先贮藏几周，然后才可以种植。贮藏过程中光强度、温度及湿度等合适条件对确保“苗种”的良好质量来说是至关重要的。

除了苗种：收获的比率低外，种用马铃薯还可能引起和传播害虫和疾病。其中包括晚疫病、安第斯马铃薯象甲(Andean potato weevils)、线虫、块茎蛾及病毒。而疾病则在田间通过蚜虫传播，然后在苗种中代代相传。这样的病毒感染可使产量减少达20％。

由于主要苗种产地与主要消费者产地之间距离非常遥远并且单个马铃薯苗种块茎较重，因此马铃薯苗种的运输成本较高。

为了供当前和未来全球不断增长的人口食用，马铃薯产业必须持续增长以满足消费大众的需求。在使种植、收获作物和马铃薯加工现代化的方面，以及发展有经济效益的马铃薯品种方面，人们进行了大量的研究和开发。通过杂交马铃薯，研究者希望获得具有以下理想特性的马铃薯：良好的加工特性以供鲜食以及工业使用，可溶性固形物含量高，产量高，抗病，抗虫，能适应不同种植区域和条件等优点。

对于结合上述优点的马铃薯品种研究很大程度上是经验性研究。这种研究需要投入大量时间、人力及金钱。发展马铃薯栽培品系，需要在经过至少五年的繁殖后，再花费长达八年甚至更长时间来获得足够数量以投入商业应用。育种首先从仔细挑选优良亲本开始，以将最重要的特征并入后代。由于通常并不是所有所需性状都表现在一个后代中，因此育种是一个挑选最佳重组体的连续过程，以将先代的有利性状结合起来。

在了解马铃薯的基因之后，才能很好理解生产马铃薯新品种的任务艰巨。商品化马铃薯具有四倍体基因组。对重要商业应用来说二倍体块茎通常太小。此外，四倍体基因组极具杂合性，经常在每个位点隐藏有多个等位基因。人们认为近交衰退以及主要在二倍体中表现的自交不亲和性是在马铃薯中发现的高度遗传变异性得以维持的原因，并且杂合性等位基因的超显性(杂种优势)会使得植株有生长活力。在两个不相关亲本品系进行杂交获得的典型马铃薯后代中，有害等位基因可能会导致纯合性适合度降低，或杂合性生长活力提高。很明显，育种者需要增大种群来最大限度地提高发现这样的个体的机会：携带相对较高数量的杂合位点及较少数量的纯合位点，同时还表现出农艺优良性状的有益组合。