[发明专利]四重育种

说明书

发明领域

本发明涉及用于产生种子集合的方法，所述种子与它们起于其的雄配子在遗传上相同。本发明进一步涉及含有其中母本染色体不存在的有限数目种子的种子集合，所述集合由遗传上互补的种子对组成，当由该种子生长的植物杂交时，导致基本上相同的杂种。本发明还涉及用于提供亲本植物集合用于生产植物的方法，所述植物的遗传构成与其雄性祖父的遗传构成基本上相同。

发明背景

植物育种对应于用于人类利益的植物物种的驯化，以获得足够质量和数量的食物、饲料和纤维。植物育种是非常古老的人类工作并且仅在二十世纪的过程中，实用性知识接受科学基础。植物育种最初基于选择且繁殖这些植物，所述植物在局部选择地域中胜出。随着遗传规律的再发现和统计工具的开发，植物育种变得基于遗传学的知识，并且在技术上由诸如下述方法支持：加倍单倍体（DH）-参见例如，Haploids in Crop Improvement第II版；Palmer C，Keller W和Kasha K（2005）于Biotechnology in Agriculture and Forestry第56版；Nagata T，H和Widholm J.Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York，ISBN3-500-22224-3-和分子标记-参见例如De Vienne编辑（2003）Molecular Markers in Plant Genetics and Biotechnology.Science publishers Inc.Enfield，NH USA.ISBN1-57808-239-0。

植物育种传递适合特定环境的遗传概念，这允许其以经济方式的开发。植物育种的这个目的通过遗传变异的有效利用来实现，所述遗传变异在植物物种的种质内存在。此类遗传概念包含在特定环境中导致希望表型的基因的组合。这意指以生长植物且收获产物所需的最低可能成本，收获的植物部分在产量和质量方面达到最大。当植物育种在商业水平上应用时，种子生产也是重要的问题。种子生产旨在借助于有性生殖的植物增殖，其中遗传组成得到保存。

此外，商品种子需要具有足够质量以允许有效发芽。然而，通过有性生殖的遗传构成的保存是矛盾的，因为有性生殖根本在于产生具有新等位基因组合的后代。在有性生殖过程中起作用的遗传机制已进化为增加遗传变异，以便增强物种在不断改变的环境中的生存机会。减数分裂重组、独立的染色体分配和交配系统是在这方面的主要促成因素。通过有性生殖在后代中的一致性因此仅在亲本植物完全纯合时才能实现。组合此类植物的配子将导致在每个后续代中亲本遗传组成的确切再现。

在许多作物中，商品种子来自两个纯合亲本系的杂交。这种方法确保F1杂种对于几个基因座是杂合的，这可导致杂种优势和均匀性。如果育种者希望改良现有F1杂种变种或近交变种，则他在传统上需要制备杂交且经历几轮经验选择来实现这个目的。

因为与植物生长和发育有关的基因功能的知识仍是有限的，所以育种者在很大程度上仍依赖表型选择。因为尤其是在早代过程中，在近交过程中许多基因处于杂合状态，所以负责赋予个体植物一些的表型值的基因的等位基因变体可以容易地丧失。这是由于下述事实：在有性生殖和近交的过程中，杂合性和特定基因相互作用丧失。因此，在植物育种中，尤其在其中已鉴定遗传上杂合的植物具有高农艺、园艺或观赏价值的那些情况下，这些机制可以反效果起作用。有性生殖将导致所需等位基因的分离。

因此，存在关于技术的强烈需要，所述技术有效允许在具有高农艺、园艺或观赏价值的植物的有性生殖过程中的遗传构成的保存。

延续植物同时保存遗传构成的一个可能性是通过营养繁殖。这允许遗传组成的完全保存，因为增殖唯一地通过有丝分裂而发生。植物已进化出营养繁殖的自然机制，这允许它们很快占据栖息地。例如，营养繁殖可以通过块茎、鳞茎或根茎的形成而发生。备选方法是使用体外或体内培养技术，以产生扦插。当与通过种子繁殖相比较时，营养繁殖技术的商业缺点是下述事实：它是劳动密集的且因此是昂贵的。此外，难以将植物贮存更长时间段，这造成物流问题，并且与其中植物材料通过种子繁殖的情况相比较，植物材料由病原体样病毒感染的危险大得多。