对至少粉霜霉8、9、11、13和16号小种具有抗性的菠菜植物制造技术

本发明专利技术涉及对至少粉霜霉8、9、11、13和16号小种具有新抗性的栽培菠菜植物，所述植物的种子、细胞培养物和子代，具有所述抗性的植物的用途，以及产生和鉴定这类植物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对至少粉霜霉8、9、11、13和16号小种具有抗性的菠菜植物
本专利技术涉及对粉霜霉(Peronosporafarinose)小种(race)具有新抗性的栽培菠菜植物，所述植物的种子、细胞培养物和子代，具有所述抗性的植物的用途，以及产生所述植物的方法。
技术介绍
菠菜(菠菜(Spinaciaoleracea))是苋科(Amaranthaceae)菠菜属(Spinacia)中的一种可食用植物。它原产于西亚和中亚。在世界的该地区，发现了菠菜的野生近缘种，土耳其菠菜(Spinaciaturkestanica)和粉防己菠菜(Spinaciatetrandra)。菠菜已成为世界许多地区的重要蔬菜作物，最大的菠菜生产国是中国(2012年的产量为19500000公吨(Mt))，其次是美国、日本和土耳其(FAOSTAT)。在全球范围内，在亚洲种植了约100万公顷菠菜，在欧盟、美国和日本各种植了约35,000公顷(参见Correlletal.,2011,EurJPlantPathol129:193-205)。菠菜需求的增加的部分可能是由于消费者的健康意识增强以及对菠菜的有益特性的认识提高。菠菜叶富含β-胡萝卜素、叶黄素、叶酸、维生素C、钙、铁和抗氧化剂(美国农业部国家营养数据库)。近年来，对新鲜菠菜的需求显著增加。由于过去几十年产量的增加，由卵菌纲(oomycete)菠菜粉霜霉(Peronosporafarinosaf.sp.spinaciae)(Pfs；同义词散展霜霉(P.effusa))小种引起的菠菜的最具破坏性的病原体之一——菠菜的霜霉病——的发病率和严重性随之增加。在1990年，仅已知三个Pfs小种，但是在1990年至2017年之间，鉴定了13个新的小种。Pfs新小种的出现使这种病原体成为全球菠菜生产的主要威胁，因此有必要鉴定出新的抗性来源。历史上，在1824年首次报道了Pfs1号小种(Pfs:01或Pfs1)，随后在两个伊朗种质(accession)(PI140467和PI140464)中发现了对1号小种的抗性，并整合到商业杂交品种中，如Califlay(SmithandZahara,CaliforniaAgriculture,1956-7)。在1958年，Pfs2号小种出现，几年后鉴定了赋予对1和2号小种抗性的单个显性基因(Smithetal.，1961和1962)。在1976年，3号小种出现，在1990年鉴定了4号小种，并很快发现了对这两种菌株的抗性。此后，新的小种迅速出现，使得鉴定出其他新的抗性基因并将其整合到商业品种中，并开发出标准化测试，如差异育苗试验(参见InternationalSeedFederation-GuidelinesforSpinachDownyMildew，2015年12月和“DifferentialSets-Peronosporafarinosaf.sp.spinaciae”,2016年8月；万维网worldseeddotorg/isf/differential_hostsdothtml)。还将这些品种中的一些还用作宿主鉴别株(differential)，用于确定Pfs分离株的小种，如下表1所示。表1:菠菜鉴别株的疾病反应，用于确定菠菜霜霉病病原体菠菜粉霜霉的分离株的小种鉴定，截止到2015年12月和2016年8月。图例：(-表示抗性反应(在差异育苗试验中在子叶上未观察到孢子形成，HR抗性)；+表示易感的(在差异育苗试验中在子叶上观察到孢子形成)，+/-表示观察到的抗性和易感植物数量的变异性，(-)表示降低的感染水平或中等抗性)在2016年，鉴定了霜霉病的新小种(Plantumpressrelease，2016年3月15日)。2015年3月在美国加利福尼亚州萨利纳斯市首次鉴定出一种分离株，并最初命名为UA201519B(也称为UA1519B)。在对一个标准组的鉴别株品种的测试中评估了该分离株的疾病发展，并且霜霉属国际工作组(InternationalWorkingGrouponPeronospora(IWGP))确定该分离株为新的小种。在发现在许多地方存在具有相同反应模式的分离株后，IWGP就将其命名为Pfs:16。将其添加到本申请如表1所示的标准鉴别株表中。在2018年，另一个新小种由IWGP命名为Pfs17(UA1014或US1602)。国际种子联盟(InternationalSeedFederation(ISF))还已发布了一组新的宿主鉴别株，以区分分离株Pfs1-Pfs17。参见万维网worldseed.org/our-work/plant-health/differential-hosts/，在“DownyMildew”链接下称为“Spinach-downy-mildew_April2018.pdf”的文档。商业菠菜品种大多是通过杂交雄性和雌性译文近交系产生的杂种，尽管也存在一些开放授粉品种。雄性和雌性亲本系通常均携带不同的抗性基因。例如，杂交品种Andromeda(由Nunhems培育；参见专利申请US8563807)对Pfs1-12和Pfs14具有抗性。在该品种中，由来自一个近交亲本系的抗性基因赋予对Pfs1、3、5、8、9、11、12和14的抗性，而由来自其他近交亲本系的抗性基因赋予对Pfs1-10的抗性。两个亲本系对于抗性基因都是纯合的。最佳的抗性组合是一个难题，尤其是由于一些抗性基因不是显性的和/或定位(map)到同一基因座，使得不能将所有已知的抗性基因堆叠(stack)在一个杂种中。因此，在菠菜育种领域中一直需要另外的抗性基因。WO2015054339记载了一种“菠菜植物，在其基因组中包含来自赋予对菠菜粉霜霉的广谱抗性的粉防己菠菜的基因渗入(introgressed)基因座”，所述广谱抗性包括“对菠菜粉霜霉(Pfs)的7、10、11、12、13和14号小种，或对菠菜粉霜霉(Pfs)的1-14号小种和UA4712的抗性”(分离株UA4712后来由IWGP命名为菠菜粉霜霉(Pfs)15号小种)，其中“基因渗入基因座被定义为在粉防己菠菜基因组中的侧翼(flanked)为与SEQIDNO:1或2具有至少95％的同一性的序列”，并且“在公开图谱的6号染色体上，来自粉防己菠菜的DM抗性位于0.0cM处的标记物E33/M62-231和10.3cM处的标记物E39/M47-203之间”(Khattaketal.，Euphytica148:311-318,2006)。将WO2015054339中位于赋予抗性的基因座侧翼的SEQIDNO:1和2分别作为SEQIDNO:4和5加入到本申请中。WO2013064436(EP2586294)记载了“一种命名为R6的新的抗性基因，其赋予菠菜植物对霜霉病小种Pfs1、Pfs2、Pfs3、Pfs4、Pfs5、Pfs6、Pfs9、Pfs11、Pfs12、Pfs13和UA4410的抗性”(另参见WO2013/064436第19页表1；自2011年以来，IWGP将模式株UA4410命名为Pfs14)。没有提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种菠菜(Spinacia olearacea)种的菠菜植物，其包含来自为菠菜的野生近缘种的供体的基因渗入片段，其中所述基因渗入片段包含单基因，其以杂合和纯合形式赋予对至少粉霜霉8、9、11、13和16号小种的抗性，并且所述基因连锁到在第106位核苷酸处(SNP_01)包含腺嘌呤的SEQ ID NO:1，或连锁到与SEQ ID NO:1具有至少90％序列同一性且在与SEQID NO:1的第106位核苷酸等同的核苷酸位置处包含腺嘌呤的序列；和/或连锁到在第184位核苷酸处(SNP_02)包含胞嘧啶的SEQ ID NO:3，或连锁到与SEQ ID NO:3具有至少90％序列同一性且在与SEQ ID NO:3的第184位核苷酸等同的核苷酸位置处包含胞嘧啶的序列。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180126 EP 18153717.61.一种菠菜(Spinaciaolearacea)种的菠菜植物，其包含来自为菠菜的野生近缘种的供体的基因渗入片段，其中所述基因渗入片段包含单基因，其以杂合和纯合形式赋予对至少粉霜霉8、9、11、13和16号小种的抗性，并且所述基因连锁到在第106位核苷酸处(SNP_01)包含腺嘌呤的SEQIDNO:1，或连锁到与SEQIDNO:1具有至少90％序列同一性且在与SEQIDNO:1的第106位核苷酸等同的核苷酸位置处包含腺嘌呤的序列；和/或连锁到在第184位核苷酸处(SNP_02)包含胞嘧啶的SEQIDNO:3，或连锁到与SEQIDNO:3具有至少90％序列同一性且在与SEQIDNO:3的第184位核苷酸等同的核苷酸位置处包含胞嘧啶的序列。


2.根据权利要求1的植物，其中所述单基因不赋予对至少粉霜霉10和15号小种的抗性。


3.根据前述权利要求中任一项的植物，其中当所述基因为纯合形式时，所述抗性基因还赋予对粉霜霉1-9、11-14、16和17号小种的抗性。


4.根据前述权利要求中任一项的植物，其中所述抗性基因是存在于已经以登录号NCIMB42608保藏的菠菜种子或其子代中的基因。


5.根据前述权利要求中任一项的植物，其中所述供体为土耳其菠菜(Spinaciaturkestanica)种。


6.根据权利要求5的植物，其中所述基因渗入片段是存在于已经以登录号NCIMB42608保藏的菠菜种子中的片段，或保留所述抗性基因并且还保留SEQIDNO:1和/或SEQIDNO:3的所述基因渗入片段的亚片段。


7.根据前述权利要求中任一项的植物，其中所述抗性基因可通过使由以登录号NCIMB42608保藏的种子生长出的菠菜植物与另一种菠菜植物杂交而获得。


8.根据前述权利要求中任一项的植物，其中所述菠菜植物是杂种植物，并且所述杂种植物包含以杂合形式或纯合形式的所述抗性基因，或其中所述菠菜植物是包含以纯合形式的所述抗性基因的近交植物或雄性亲本系或雌性亲本系。


9.根据前述权利要求中任一项的植物，其中所述菠菜植物选自：皱叶菠菜、半皱叶菠菜、平叶或光滑叶菠菜，或东方菠菜。


10.种子，由其可生长出根据前述权利要求中任一项的植物。


11.根据权利要求1至9的菠菜植物的子代植物，其中所述子代植物保留所述抗性基因，且还保留SNP_01和/或SNP_02，SNP_01在SEQIDNO:1的第106位核苷酸处包含腺嘌呤，或在与SEQIDNO:1具有至少90％序列同一性的序列的等同位置处包含腺嘌呤，SNP_02在SEQIDNO:3的第184位核苷酸处包含胞嘧啶，或在与SEQIDNO:3具有至少90％序列同一性的序列的等同位置处包含胞嘧啶。


12.根据权利要求11的子代植物，其中所述子代植物是通过一种或多种选自以下的方法产生的：自交、杂交、双单倍体生产或转化。


13.以登录号NCIMB42608保藏的种子或其子代或根据权利要求1至9或11至12的植物用于产生包含对至少粉霜霉8、9、11、13和16号小种的抗性的菠菜植物的用途。


14.根据权利要求1至9中任一项的菠菜植物或根据权利要求11-12中任一项的子代植物的一部分，其中所述部分选自：叶、叶的一部分、茎、茎的一部分、柄、柄的一部分、芽、芽的一部分、花蕾或花蕾的一部分、插条、根、根的一部分、根尖、叶柄、叶柄的一部分、子叶、子叶的一部分、花、花的一部分、花瓣、花瓣的一部分、雄蕊、雄蕊的一部分、花药、花药的一部分、花粉、柱头、柱头的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·柯尔柏，R·J·M·拉德茨，
申请(专利权)人：纽海姆有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL