[发明专利]花粉介导的植物的转化

说明书

本发明涉及植物遗传工程的一般领域，具体地说，涉及通过以物理方式将遗传物质引入到植物花粉之中使外源的遗传物质转化入一种植物系的种系。

目前，人们正大力致力于植物种的基因转化方面的研究。据认为，把外源基因转入植物种系的有效手段的发展将使重要的经济作物种的遗传材料的多样性得到扩大，并能把特别感兴趣的功能基因有选择地引入作物种。以往关于植物种的转化或者遗传工程方面的努力和研究已取得一些成果，这些成果极其明显地取决于植物的种。

以往业已用作把外源基因引入植物的主要机制是从作为原生质体或者在称之愈伤组织的未经分化的组织中的单一植物细胞的转化开始。有人通过电刺激（electroporation）和显微注射将在植物细胞中起作用的嵌合基因引入到单细胞植物的原生质体中。然而，以往最广泛采用的转化技术是利用植物病原体根癌病土壤杆菌（Agrobacterium    tumefaciens）的天然特性，它具有天生的能力可把位于其中的Ti（Tumor-inducing）质粒中的部分DNA转入感染的植物细胞之中。通过把外源基因插入到带有来自Ti质粒的某些顺序的土壤杆菌中的一些质粒中，该细菌的转化特性可以被用来把外源基因传送入经感染的植物细胞的染色体组中。业已发现，土壤杆菌介导的植物细胞的转化作用在许多典型的作物种例如烟草、矮牵牛属植物及胡萝卜中得到良好的应用，但是它有两个很大的局限性。第一个局限性是，介导作用只能在单个细胞水平上进行，典型地在体细胞组织上进行，然后必须用人工方法使它们再生为整株植物。这就限制了土壤杆菌介导的基因转化在那些易感染土壤杆菌作物中的应用性，这些作物种可容易地从各种类型组织再生。第二个局限性是土壤杆菌的天然宿主范围仅包括双子叶植物和有限的几个Liliaceae科的单子叶植物种。因此，尚未证明，土壤杆菌介导的转化作用对有商业价值的单子叶植物种，如谷类作物种是有效的工具。采用土壤杆菌介导的转化的另一个困难在于体细胞无性系（克隆）变异体的产生，体细胞变异体在组织培养中的植物组织中自发地出现，从而可使转化体（转移基因接受体）的鉴定复杂化。

业已证明，至少某些嵌合基因的结构对外源基因在多数植物细胞中的表达是有效的。采用如电刺激一类技术转化培养中的玉米原生质体已证明这些嵌合结构在单子叶植物及双子叶植物中的功能度。然而，目前尚没有建立起从这种原生质体再生整株玉米或者整株其它任何重要作物的一套方法。公知的是非整株、完整转化的玉米植物已再生出来。尽管如此，玉米和其它作物种的基因转化是一个人们所期望的目标，因为这种普通作物具有很大的农业价值，并且有潜力可提高它们的价值和产量。

以往，至少有一种建议，即通过玉米花粉的基因转化可以在遗传上使玉米转化。De    Wet的公开的PCT专利申请WO85/01856大致上描述了一种通过植物花粉的转化把外源基因转移到显花植物的方法。其他人证实这一技术以及重复该实验的试图均遭失败。参见Sanford等人，Theor.Appl.Genet.，69（5-6），571-74（1985）。业有人作出得到相似结果的报告。参见Ohta，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，83∶715-719（1986）。

本发明的另一个目的在于通过花粉转化以及在不需要植物的组织培养或者再生的情况下，不仅对玉米而且对其它重要的作物，进行遗传转化。

本发明概括为一种从遗传上使植物系转化的方法。所说的方法包括以下步骤：制备一种包含外源基因和调节顺序的DNA顺序;将DNA顺序包在生物学惰性的微粒上，用物理学方法使带有DNA的微粒向植物的花粉加速，以便该微粒进入并固定在花粉中;用所说的花粉给雌性亲本授粉;从授粉的后代中选择转化植物。

本发明还针对具有插入的功能表达的外源基因的玉米系。

本发明的优点在于所说的方法是快而有效，易于检证和重复。

本发明的所说方法和由此所生成物质的优点在于可以简便快速地把经鉴定或未经鉴定的外源遗传物质引入到玉米的任何需要的遗传背景之中为作物育种、分子生物或者其它类似的农学或科学的目的服务。

本发明的方法的另一个优点在于要得到无数的即几千个转化体是可能的和行得通的，因为与难以实施或者要求一个细胞一个细胞地处理的已有的体细胞转化技术或者显微注射相比，实施本方法是容易的。

本发明的其它目的、优点以及特点通过以下结合附图的说明将会更加清楚。

图1为实施本发明方法的装置的分解透视图;

图2为制作质粒pCMC    1208的方法中的质粒操作的图解说明;