[发明专利]近反向育种

说明书

本申请是申请号为200680012445.5的中国专利申请的分案申请。

本发明涉及用于从杂合非人生物体产生纯合非人生物体的方法，所述纯合生物体可以进行杂交而获得杂种。本发明特别涉及植物。

植物育种是一项人类的基本工作，其对于提供供应人类食物的驯化物种是极其重要的。因此，植物育种是古老的，并且最初是基于选择和繁殖那些在局部选择田地中表现优异的植物。

当代的植物育种高度依赖于遗传学知识，并且在技术上得到了诸如双单倍体(doubled haploid，DH)(参见例如Haploids in Crop Improvement II eds；Palmer C,Keller W和Kasha K(2005)in:Biotechnology in Agriculture and Forestry 56Eds；Nagata T,H和Widholm J.Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York,ISBN 3-500-22224-3)和分子标记(参见例如De Vienne ed.(2003)Molecular Markers in Plant Genetics and Biotechnology.Science publishers Inc.Enfield,NH USA.ISBN 1-57808-239-0)的方法的支持。

有性生殖过程中的遗传机制已经进化为增加遗传变异，这增加了物种在变化的环境中的存活。减数分裂重组、独立染色体分离和交配系统是这方面的主要影响因素。然而，在植物育种中，这些机制可能起反作用，特别是在当遗传上杂合的植物已被鉴定为具有高的农学或园艺学价值时的那些情形中。遗传因子的重新分配导致产生遗传上不相似的并因而异质的植物，并因此丧失商业上所期望的性状。

为了对抗这种效果，植物育种者可以利用许多技术。一种可能性是无性繁殖植物，这导致它们的遗传组成完全保留，因为通过有丝分裂仅发生倍增。对于许多植物物种，体外组织培养现在正用于无性繁殖植物，尽管也可以应用其他方法如产生体内插条(cuttings)。

与通过种子进行繁殖相比较，无性繁殖(vegetative propagation)的一个缺点是：其为劳动密集的，并因而成本高。而且，难以保存植物较长的时间(引起后勤问题)，并且与植物材料通过种子进行繁殖的情况相比较，病原体如病毒感染植物材料的风险显著较大。

备选地，无性繁殖可以通过形成无性种子(asexual seed)来完成，这通常称为无融合生殖。可以通过遗传工程在有性繁殖的植物物种中诱导在许多物种中自然发生的无融合生殖。然而目前，负责无融合生殖的不同步骤即未减数孢子生殖、孤雌生殖和自主胚乳发育的基因还没有被鉴定，并且可能以复杂的方式相互作用。因而，尽管已经广泛认识到无融合生殖技术用于植物育种的潜力很长时间了，但是仍需等待这一概念的验证。

作为另一个备选方式，可以利用如WO-03017753中描述的反向育种技术。反向育种(reverse breeding)是基于通过遗传工程来抑制减数分裂重组并随后产生双单倍体植物(DH)，其源于含有未重组的亲本染色体的孢子。这些DH在它们的遗传组成方面是不同的，只是因为在减数分裂过程中发生的独立的亲本染色体分离。因此，足够的是，利用每个染色体的一个共显性的多态标记来确定DH或源于其的品系中的哪个应该通过杂交进行组合以重构原始起始植物的遗传组成。如此，反向育种技术的应用允许任何所选择的可育植物通过种子的遗传保留，即使其遗传组成是未知的。

然而，这种技术的一个缺点是：减数分裂重组的完全抑制导致第一次减数分裂过程中没有交叉(chiasmata)并因而导致不合适的染色体分离，这可以导致配子的非整倍性并因而减少了生存力。当在第一次减数分裂过程中不形成交叉时，每个染色体具有独立的50％的机会移向两极的任何一端。这意味着产生一个具有完整染色体组的孢子的理论几率是(1/2)^x，其中x表示单倍染色体数目。平衡配子的频率因而随着单倍染色体数目增加而降低。

尽管许多作物物种具有相对较低的染色体数目(例如黄瓜每个单倍体基因组具有7条染色体，菠菜仅具有6条)，但也存在具有相对高的染色体数目的商业上重要的物种，如番茄，其为最大的蔬菜作物之一，其每个单倍体基因组具有12条染色体。这种技术性约束显著地降低了反向育种技术的效率。因此，本领域对备选方法存在明显的需求，所述备选方法使得在有性后代中保留遗传组成。

因此本发明的一个目标是提供用于保留亲本生物体，特别是亲本植物的遗传组成的方法。