条件雄性可育植物以及用于恢复其育性的方法和组合物技术

一种组合物，含有： 一种条件雄性可育植物，和 一定量的一种含有茉莉酮酸酯或相关化合物的制剂，当把该制剂用于所述植物上时可有效恢复其雄性育性。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

Conditional male fertile plants and methods and compositions for restoring fertility

A composition comprising: a condition of male fertile plants, and a certain amount of preparations containing jasmonate or related compounds, when the preparations for the plant can effectively restore the male fertility.

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及植物的雄性不育性，更具体地讲，涉及生产和/或鉴定条件雄性可育植物的方法及恢复这种条件不育植物育性的方法。
技术介绍
高等植物的雄性育性的调节对于作物和园艺植物的育种来说具有重大的实际意义。显性、隐性、核和细胞质雄性不育遗传特征被用于各种育种方案中。雄性不育性的最有经济价值的应用是用于杂交植物的育种。对大多数高等植物的种来说，在产量或与产量相关的特征方面，杂交种通常优于开放传粉的品种。杂交植物育种要求功能性雄性不育植物作母本，但是，如果收获物是种子或果实的话杂种必须完全可育。另外，为了充分利用杂种优势，母本必须来自一个近交系。为了平衡上述要求，在植物育种中采用了两种基本方法。在第一种方法中，近交时使用一种雄性可育系，随后在生产阶段(即与父本系进行杂交以产生种子的步骤)使该近交系雄性不育。该方法的例子有玉米的机械去雄、杀雄配子剂在小麦上的应用和手工去雄。所述第一种方法的缺陷是必须对生产阶段遇到的大量的花进行处理。在第二种方法中，在母本近交时采用一个细胞质雄性不育系和一个正常细胞质的保持系(可育的模拟系)。杂交程序中的父本系带有一个育性恢复等位基因(例如，一个核基因，Rf)，该基因能克服细胞质雄性不育特征，以确保杂种是可育的。一种采用了细胞质雄性不育亲本系的育种方案很复杂，它要求确认合适的细胞质雄性不育性状及合适的显性育性恢复等位基因。在近交阶段，必须使细胞质雄性不育系和保持系在一起。由细胞核编码的雄性不育性状尚未被广泛用于杂交育种系统。原则上讲，在与被选择用于父本系杂交的纯合植物近交时，隐性雄性不育性状可以杂合体形式保持。业已开发了几种方案以期实施这种方法，但由于难于获得生产阶段用的纯合的雄性不育植物，限制了该方法的实际应用。例如，所述方案详细披露于以下文献中Kaul，Male Sterility inHigher Plants，Springer-Verlag，Berlin，1988；美国专利US4,654,465和US4,727,219；以上文献被收作本文参考。对于上述方法在杂交育种方案中的实际应用来说，有几个条件是十分重要的，包括1、在生产阶段，对功能性雄性不育性有或多或少的绝对要求。母本的自花传粉会破坏所生产杂交种子的纯度。对于诸如玉米的种来说，这一因素尤其重要，因为所使用的近交系表现出很强的近交抑制，而杂种表现出很高的杂种优势。对于近交抑制和杂种优势中等的其它作物来说，可以容忍少量的非杂交种子。为了保证母本的雄性不育性，需要认真控制去雄技术，如去雄或使用杀雄配子剂。当利用遗传性雄性不育性时，母本在生产阶段所使用的一切环境条件下(及在一切遗传背景中)，都必须始终如一的为雄性不育性。2、去雄处理或基因型必须不会对雌性可育性产生大的影响，因为这有可能破坏杂交种子的生产。另外，母本必须能不受任何限制地由父本进行异花传粉。3、去雄处理或基因型还一定不能明显降低杂交植物的生长和产量。在有恢复系的条件下，细胞质雄性不育性状必须是完全隐性的，而且最好不会产生不希望的表型，如易感植物病原体性。细胞核雄性不育性状也必须是完全隐性的，而且没有不希望的多效效应。将隐性细胞核雄性不育性状用作杂交育种工具是十分有利的。如果能将该系作为纯合的雄性不育系保持，并在近交阶段的每一代使其成为条件可育的，就有可能实现上述目的。这种方法可提供大量生产期间所需的均匀的雄性不育植物，而在每个近交周期中仅需恢复少量植株的育性。已尝试过用包括类黄酮化合物在内的外源化合物(Taylor等，J.Hered.8311-17，1992；WO 93/18142)和包括赤霉酸在内的植物生长调节剂(Kaul，Male Sterility in Higher Plants，Springer-Verlag，Berlin，Heidel-berg，pp.15-96，1988)产生条件雄性育性。不过，这种技术一般不广泛用于杂种植物的生产。用于建立条件雄性育性的复杂系统包括将一个转基因整合到植物的基因组中，通过使用一种化学诱导物可以诱导该转基因的表达。该转基因植物通常是雄性不育的，但通过该转基因的表达可使其成为雄性可育。该系统披露于美国专利US5,432,068中。附图的简要说明附图说明图1表示野生型拟芥南属(Arabidopsis)和fad3 fad7-2 fad8三重突变株的相对生长速度。在播种后8-24天这段时间里，采集植物样品，并测定其地上部分的鲜重。野生型(·)的相对生长速度(ω-1)为0.388±0.025，而突变株(o)的相对生长速度为0.388±0.033。专利技术概述业已发现，用外源茉莉酮酯或相关化合物可以恢复某些雄性不育植物的育性。这种雄性不育植物在本文中被称为“条件雄性可育”植物。条件雄性可育表型是通过干扰正常的茉莉酸代谢的突变引起的。这种突变包括(但不限于)以下突变干扰由α-亚麻酸酯生物合成茉莉酸(例如，茉莉酮酸酯生物合成途径中有关酶的结构基因的突变)或这种结构基因的反式作用调节物或其结合位点；茉莉酮酸酯或其前体的受体等。本专利技术方法可用于鉴定自然出现的或通过包括遗传工程技术在内的各种常用诱变技术产生的条件雄性可育植物。这一发现也有利于可用于杂交育种方案中的其它条件雄性可育植物品种的生产。生产和/或鉴定条件雄性可育植物并通过简单使用一种化合物恢复这种植物的雄性育性的能力构成了一种条件雄性可育系统的基础，该系统可广泛应用于作物和园艺植物的杂交育种。因此，本专利技术一个方面涉及含有条件雄性可育植物和有效量的茉莉酮酸酯或相关化合物的组合物，即一定量的含有茉莉酮酸酯或相关化合物的组合物，在将其用于所述植物时可有效恢复其雄性育性，优选茉莉酸、甲基茉莉酮酸酯或其混合物。条件雄性不育植物可以为茉莉酮酸酯缺陷型(例如，包括至少有一个在FAD位置上的突变的植物)，但并非必须如此(例如，拟芥南属系CS2388)。例如，条件雄性可育植物具有一个或多个FAD基因突变和/或一个或多个在能导致CS2338雄性不育的位点上的突变。本专利技术另一方面涉及鉴定条件雄性可育植物的方法，该方法通过将一种有效量的含有茉莉酸或其关化合物的组合物用于雄性不育植物上并检查是否因此而恢复了该植物的育性。该方法可用于筛选通过用常规方法(例如，化学诱变、辐射、由可动遗传因子进行基因破坏、反义表达、光抑制、基因置换等)对可育植物进行诱变而产生的雄性不育植物群体。本专利技术再一个方面涉及其植物育种过程中用条件雄性可育植物生产杂交植物的方法。在近交阶段重复轮回的每一轮中，通过使用一种含有有效的茉莉酸或相关化合物的组合物使条件雄性可育植物可育，并使该植物自花授粉，以产生近交植物。然后，在生产阶段将该近交植物(使其可以表达雄性不育表型)与另一种植物杂交，以产生杂交植物。专利技术的详细说明在本文中，“条件雄性可育”植物是指具有显性或隐性雄性不育性(该性状以孟德尔模式遗传)的植物，因此，通过使用外源茉莉酮酸酯或其相关化合物可恢复该植物的育性。一种含有茉莉酮酸酯或相关化合物的组合物的“有效量”，是指当把它用于本文所述的条件雄性可育植物时，可将该植物的育性恢复到能进行植物育种的水平。鉴定条件雄性可育植物本专利技术提供了鉴定条件雄性可育植物品种的方法，所述品种可用于杂交育种过程。这种条件雄性可育植物存在于其花粉育性需要茉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合物，含有一种条件雄性可育植物，和一定量的一种含有茉莉酮酸酯或相关化合物的制剂，当把该制剂用于所述植物上时可有效恢复其雄性育性。2.如权利要求1的组合物，其特征在于所述制剂含有选自下列一组的化合物(a)下式的化合物其中，R1是H或1-6个碳原子的烷基；R2和R3单独选自H、-OH、＝O或1-6个碳原子的烷基；C2C3、C3C4、C4C5、C5C6、C6C7、C9C10或C11C12可以是单键或双键；在C8、C11或C12上可以有一个-OH；(b)上述(a)的一种代谢前体；(c)由晕斑素、冠状F-酸和苯丁抑制素组成的一组中的一种；或其盐。3.如权利要求2的组合物，其特征在于所述制剂含有一种选自由茉莉酸、茉莉酸甲酯和其混合物组成的一组中的化合物。4.如权利要求1的组合物，其特征在于所述植物是茉莉酮酸酯缺陷型。5.如权利要求1的组合物，其特征在于所述植物至少有FAD基因突变和能导致CS2338条件雄性不育性的位点突变中的一种突变，或同时有以上两种突变。6.一种鉴定条件雄性可育植物的方法，包括对一种雄性不育植物使用一定量的含有茉莉酸或相关化合物的组合物，该组合物能有效恢复条件雄性可育植物的雄性育性；和检测通过使用上述组合物是否已恢复所述植物的雄性育性。7.如权利要求6的方法，其特征在于所述组合物含有选自下列一组中的化合物(a)下式的化合物其中，R1是H或1-6个碳原子的烷基；R2和R3单独选自H、-OH、＝O或1-6个碳原子的烷基；C2C3、C3C4、C4C5、C5C6、C6C7、C9C10或C11C12可以是单键或双键；在C8、C11或C12上可以有一个-OH；(b)上述(a)的一种代谢前体；(c)由晕斑素、冠状F-酸和苯丁抑制素组成的一组中的一种；和(d)上述(a)-(c)的盐。8.如权利要求7的方法，其特征在于所述组合物含有一种选自由茉莉酸、茉莉酸甲酯和其混合物组成的一组中的化合物。9.如权利要求6的方法，其特征在于所述植物是茉莉酮酸酯缺陷型。10.如权利要求6的方法，其特征在于所述植物至少有FAD基因突变和能导致CS2338条件雄性不育性的位点的突变中的一种突变，或同时有以上两种突变。11.一种生产杂交植物的方法，包括以下步骤对一种条件雄性可育植物使用一定量的一种有茉莉酸或相...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·安东尼·布朗斯，
申请(专利权)人：华盛顿州立大学研究基金会，
类型：发明
国别省市：