【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请披露的主题总体上涉及植物育种领域。更特别地，本主题涉及赋予植物品系cms(细胞质雄性不育)的方法。此外，本申请披露的主题涉及在转化方法中使用的cms诱导系(例如，cenh3编辑)的特定特征。另外，本主题总体上涉及单倍体诱导。序列表本申请附有一个序列表，该序列表命名为82657-wo-reg-org-p-1.xml，创建于2023年5月5日，其大小为大约187千字节。该序列表通过引用以其全文并入本文。该序列表随同此申请经由efs-web提交，并且符合37c.f.r.§1.824(a)(2)-(6)和(b)。
技术介绍
1、在玉米杂交种的生产中，可以利用雄性不育玉米近交种来消除对去雄的需要，从而显著节省成本。被称为细胞质雄性不育(cms)的母系遗传性状是有效产生杂种种子的有用工具。已经鉴定出了三种主要类型的cms(cms-t、cms-s和cms-c)。被称为育性恢复系(rf)的核基因可以推翻细胞质的雄性不育效应。具有rf基因的品系产生功能性花粉，即使它们仍然携带cms细胞质。已知恢复系基因座rf1和rf2抑制cms-t品系的cms表型，而rf3基因恢复cms-s品系的育性。参见laughnan等人annu.rev.genet.[遗传学年鉴]1983.17:27-48。cms-c的恢复系基因座rf4映射至sisco等人在crop science[作物科学]第31卷第5期,第1263-1266页,1991中报告的染色体8。kohls等人在2010年玉米遗传学会议(maizegenetics conference)上报告了对rf4的
2、为了形成杂交种子，育种者将近交亲本品系杂交，一个充当父本，一个充当母本。开发基本上纯合的近交亲本品系的过程通常需要杂交种进行多个世代的选择和自花授粉(自交)以变得接近纯合。这个过程耗时且昂贵。为了缩短在玉米、稻、小麦、大麦和其他作物中开发纯合近交种的时间，育种者可以选择使用单倍体诱导系来诱导杂交亲本的单倍体种子产生。然后将单倍体植物的染色体加倍，例如通过染色体加倍剂如秋水仙碱，以形成双单倍体纯合品系。在许多植物物种(如高粱、大麦、小麦和其他草)中观察到了单倍体诱导。
3、在玉米中，单倍体诱导(hi)与基因matrilineal、ig1、cenh3和dmp有关。总体上参见wo 2017/087682(通过引用并入本文)；t.kelliher等人,matrilineal,a sperm-specific phospholipase,triggers maize haploid induction[作为精子特异性磷脂酶的matrilineal触发玉米单倍体诱导],nature[自然]542,105-109(2017)；美国专利号7,439,416(通过引用并入本文)；m pollacsek,management of the ig gene for haploidinduction in maize[对用于玉米中单倍体诱导的ig基因的管理],agronomie[农业学],12:247-251(1991)；美国专利号8,618,354(通过引用并入本文)；还参见a.b.britt和s.kuppu,cenh3:an emerging player in haploid induction technology[cenh3：单倍体诱导技术中的新兴选手],front.plant sci.[植物科学前沿]7:357(2016)doi:10.3389/fpls.2016.00357；以及cn 111763687b(通过引用并入本文)。单倍体诱导系可以以各种方式建立，例如通过基因组编辑。如本文所披露的，例如，可以通过cenh3突变生成单倍体诱导系。cenh3是histone3(h3)的着丝粒(centromere)特异性变体，并且是有丝分裂和减数分裂中动粒(kinetochore)成核和纺锤体附着所必需的。
4、在本申请披露的主题中，具有cenh3突变的cms-c型品系在cms转化方法中充当单倍体诱导系。
技术实现思路
1、用以将具有正常细胞型的玉米品系转化为细胞质雄性不育(cms)植物的方法有利于节省杂交种子生产的成本和时间。当前工业标准使用性状渐渗来对雌性杂种优势池中的优良系进行杂交，以成为cms细胞质。本文披露了在不进行渐渗的情况下并且替代地通过单倍体诱导过程实现向cms细胞质的这种转化的方法。这个过程导致在单交中核基因组100％转化为cms细胞质。在此方法中，第一植物(本文称为“chip”)是cms，该第一植物在其核基因组中关于cenh3中的敲除突变为杂合的(即，cenh3的一个等位基因是野生型；“cenh3+/-”)，并且是父本单倍体诱导系(即，它可以产生父本单倍体)。任选地，chip还可以在其核基因组中包含恢复系因子(例如，rf3、rf4、rf10、rf11等)，并且如果是这样，尽管它具有cms细胞型，但还是自交可育的。可替代地，chip还可以包含非恢复系等位基因(例如，rf3、rf4、rf10、rf11、rf12)。如果是这样，则chip是雄性不育的并且需要保持系来继续繁殖。保持系不是cms(即，具有正常细胞质)。另外，在chip中任选的花色素苷标记是纯合的。
2、第二植物(本文称为“dip”)不是单倍体诱导系(即，关于cenh3为纯合野生型(“cenh3+/+”))，具有正常细胞型(即，非细胞质雄性不育)，并且包含希望的有待转化为cms细胞质的核基因组。dip是花粉供体。
3、将chip与dip花粉杂交，后代包括二倍体子代(“f1”)、单倍体子代(仅包含dip的核基因组)和非整倍体子代。仅单倍体子代是希望的，并且将包含(i)dip的具有一个野生型cenh3等位基因的单倍体核基因组(即，所希望的基因组)(“cenh3+/空”)，以及(ii)cms-c细胞型，(iii)进一步缺乏恢复系因子，以及任选地(iv)视觉标记。
4、当使用时，可以采用视觉标记，如花色素苷标记(例如，r1-nj或r1-scm2)将不希望的二倍体f1子代与所希望的单倍体子代区分开。如果使用，标记以纯合状态存在于单倍体诱导系基因组(即，chip)中。通过使用诱导系亲本的遗传标记将非整倍体与真单倍体子代区分开，即显示雌性(诱导系)亲本标记(指示chip核dna)的任何推定单倍体都将作为非整倍体被丢弃。可替代地，可以通过测序、选择性标记、株型、或倍性水平测量将单倍体子代与二倍体和非整倍体区分开。
5、对序列表中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于赋予植物品系细胞质雄性不育(CMS)的方法，所述方法包括
2.如权利要求1所述的方法，其中所述CMS细胞质选自由以下组成的组：CMS-C、CMS-S和CMS-T。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述CMS细胞质是CMS-C。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述CHIP是雌性可育的和CMS雄性可育的。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述CHIP是雌性可育的和CMS雄性不育的。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述CHIP是父本单倍体诱导系。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述CHIP包含cenh3突变。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述cenh3突变是敲除突变。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述cenh3敲除突变是通过基因编辑获得的。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述cenh3敲除突变包括SEQ ID NO:5或SEQ ID NO:6。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述cenh3敲除突变是杂合的。
12.如权利
13.如权利要求12所述的方法，其中所述CRISPR-Cas12a选自由以下组成的组：AsCas12a、LbCas12a和FnCas12a、MbCas12a、Mb2Cas12a等。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述CRISPR-Cas12a是LbCas12a。
15.如权利要求7所述的方法，其中所述CHIP进一步包含花色素苷标记。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述花色素苷标记选自由R1-navajo和R1-SCM2组成的组。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述花色素苷标记是R1-navajo。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述花色素苷标记是R1-SCM2。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述花色素苷标记是纯合的。
20.如权利要求7所述的方法，其中所述CHIP进一步包含恢复系等位基因。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述恢复系等位基因选自由以下组成的组：Rf3、Rf4、Rf10、Rf11和Rf12。
22.如权利要求5所述的方法，其中所述CHIP包含非恢复系等位基因，其中所述非恢复系等位基因选自由以下组成的组：rf3、rf4、rf10、rf11和rf12。
23.如权利要求21所述的方法，其中所述恢复系等位基因是Rf4。
24.如权利要求22所述的方法，其中所述非恢复系等位基因是rf4。
25.如权利要求23所述的方法，其中所述恢复系等位基因是纯合的。
26.如权利要求24所述的方法，其中所述非恢复系等位基因是纯合的。
27.如权利要求1所述的方法，其中所述CHIP包含cenh3突变、R1-navajo标记、以及恢复系因子4基因的恢复系等位基因。
28.如权利要求1所述的方法，其中所述CHIP包含cenh3突变、R1-SCM2标记、以及恢复系因子4基因的恢复系等位基因。
29.如权利要求1所述的方法，其中所述CHIP包含cenh3突变、R1-navajo标记、以及恢复系因子4基因的非恢复系等位基因。
30.如权利要求1所述的方法，其中所述CHIP包含cenh3突变、R1-SCM2标记、以及恢复系因子4基因的非恢复系等位基因。
31.如权利要求1所述的方法，其中所述CHIP选自由以下组成的组：玉米、小麦、水稻、向日葵、番茄、大麦、芸苔属植物、黄瓜和西瓜。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述CHIP是玉米。
33.如权利要求1所述的方法，其中在步骤c的杂交中，所述DIP是花粉供体。
34.如权利要求1所述的DIP，其中所述DIP关于非恢复系等位基因为纯合的或杂合的。
35.如权利要求34所述的DIP，其中所述DIP关于非恢复系等位基因为纯合的。
36.如权利要求35所述的恢复系因子，其中所述非恢复系等位基因选自由以下组成的组：rf3、rf4、rf10、rf11和rf12。
37.如权利要求36所述的恢复系因子，其中所述非恢复系等位基因是rf4。
38.如权利要求1所述的方法，其中所述DIP选自由以下组成的组：玉米、小麦、水稻、和向日葵、番茄、大麦、芸苔属植物、黄瓜以及西瓜。
39.如权利要求38所述的方...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于赋予植物品系细胞质雄性不育(cms)的方法，所述方法包括
2.如权利要求1所述的方法，其中所述cms细胞质选自由以下组成的组：cms-c、cms-s和cms-t。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述cms细胞质是cms-c。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述chip是雌性可育的和cms雄性可育的。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述chip是雌性可育的和cms雄性不育的。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述chip是父本单倍体诱导系。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述chip包含cenh3突变。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述cenh3突变是敲除突变。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述cenh3敲除突变是通过基因编辑获得的。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述cenh3敲除突变包括seq id no:5或seq id no:6。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述cenh3敲除突变是杂合的。
12.如权利要求11所述的方法，其中使用crispr-cas12a编辑所述cenh3敲除突变。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述crispr-cas12a选自由以下组成的组：ascas12a、lbcas12a和fncas12a、mbcas12a、mb2cas12a等。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述crispr-cas12a是lbcas12a。
15.如权利要求7所述的方法，其中所述chip进一步包含花色素苷标记。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述花色素苷标记选自由r1-navajo和r1-scm2组成的组。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述花色素苷标记是r1-navajo。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述花色素苷标记是r1-scm2。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述花色素苷标记是纯合的。
20.如权利要求7所述的方法，其中所述chip进一步包含恢复系等位基因。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述恢复系等位基因选自由以下组成的组：rf3、rf4、rf10、rf11和rf12。
22.如权利要求5所述的方法，其中所述chip包含非恢复系等位基因，其中所述非恢复系等位基因选自由以下组成的组：rf3、rf4、rf10、rf11和rf12。
23.如权利要求21所述的方法，其中所述恢复系等位基因是rf4。
24.如权利要求22所述的方法，其中所述非恢复系等位基因是rf4。
25.如权利要求23所述的方法，其中所述恢复系等位基因是纯合的。
26.如权利要求24所述的方法，其中所述非恢复系等位基因是纯...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·波蒂里，T·凯利赫，
申请(专利权)人：先正达农作物保护股份公司，
类型：发明
国别省市：
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