用于系统性影响雄性母细胞中的过程的方法技术方案

本发明专利技术涉及用于干扰植物的雄性母细胞的过程的方法，其通过将包含转基因地具有核酸序列的砧木的第一植物与来自嫁接至所述第一植物的砧木上的第二植物的接穗组合来进行，其中所述转基因核酸序列在第一植物的砧木中产生多核苷酸分子，所述多核苷酸分子被系统性运输通过嫁接连接处，进入由第二植物的接穗产生的雄性母细胞，并且其中所述系统性运输的多核苷酸分子至少部分地互补于在第二植物的接穗产生的雄性母细胞中表达的转录物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及用于干扰植物的雄性母细胞的过程的方法，其通过将包含转基因地具有核酸序列的砧木的第一植物与来自嫁接至所述第一植物的砧木上的第二植物的接穗组合来进行，其中所述转基因核酸序列在第一植物的砧木中产生多核苷酸分子，所述多核苷酸分子被系统性运输通过嫁接连接处，进入由第二植物的接穗产生的雄性母细胞，并且其中所述系统性运输的多核苷酸分子至少部分地互补于在第二植物的接穗产生的雄性母细胞中表达的转录物。【专利说明】专利
本专利技术涉及用于干扰植物的雄性母细胞中的过程的方法。专利技术背景有性繁殖可以说是有花植物的生命周期中的最基本的过程。其提供了生物体的下一代，并且通过父本和母本生物体的遗传特性的重组(改组)，其允许产生遗传多样性。下一代中的该多样性允许植物例如更好地和更容易地适应它们的生物和非生物环境的变化。生物学研究已导致对在被子植物的有性繁殖中起着重要作用的过程和因子的彻底理解。基本阶段是:-来自二倍体性母细胞的雄配子(小孢子，花粉粒)和雌配子(胚珠内的胚囊内的卵细胞)的形成和成熟。单倍体配子的形成通过两次减数分裂发生，在该过程中产生配子的生物体的两个亲本基因组组合；-传粉(雄配子在雌性生殖器官/柱头上的沉积)，其可以例如通过风、昆虫或其它专门的传粉者介导，或当其涉及自花授粉物种时仅通过重力、靠近或主动传粉机制来介导；-花粉粒的萌发和随后雄核(精细胞)通过花粉管向接受和化学吸引卵细胞的转移； -精核在接受胚囊内的释放，这导致双受精，其中一个精细胞与卵细胞融合以产生二倍体胚，并且另一个精细胞与二倍体中央细胞融合以产生三倍体胚乳；-受精卵的有丝分裂和发育模式，这导致胚的形成。为了本专利技术的目的，第一阶段是最重要的:配子，特别是雄配子从性母细胞的形成。在被子植物中，雄配子或小孢子在花药内形成。它们源自经历减数分裂的二倍体花粉母细胞(一种类型的性母细胞)，所述减数分裂包括两轮减数分裂。减数分裂的最终结果是对于每一个花粉母细胞一组4个单倍体小孢子，并且这些小孢子各自通过经历两次有丝分裂进一步发育。这些分裂的第一次分裂是不对称的，其产生营养细胞和生殖细胞，而第二次有丝分裂涉及生殖细胞的分裂。结果产生在独特星座(constellation)中包含两个精细胞的花粉粒，因为精细胞都位于营养细胞的细胞质内。第二次有丝分裂的时限在植物界变化极大，第二次花粉有丝分裂可在开花之前发生(如在例如拟南芥和稻的情况下一样)或在花粉管生长过程中在开发后发生(例如，在蕃茄和烟草中)。取决于物种，被子植物的花从而可散布三细胞的(包含一个营养核+2个生殖核)或双细胞的花粉粒(包含一个营养核+ —个生殖核)。减数细胞分裂在配子形成过程中具有基本重要性，因为其提供了用于改组亲本遗传信息以便新的遗传组合产生的手段，和用于使单倍体配子的基因组“不成倍”的手段。性母细胞已接受相当多的研究关注，因为如果能够影响在性母细胞内发生的分子、生理和/或发育过程，则可潜在地对有性繁殖，对遗传物质至下一代的传递，以及甚至对进化具有巨大影响。已知，在植物中，基于RNA的沉默信号系统性地传输至远端器官。为了进行这样的基于RNA的信号的远距离传输，有花植物使用称为韧皮部的专门的脉管系统。韧皮部帮助小分子例如离子、糖、核苷酸、激素、氨基酸和蛋白质从源(生产性)组织至库(消费)组织的定向传送。在许多植物物种中，已显示来源于特定基因产物的小的多核苷酸分子(通常具有18至27个核苷酸的大小的RNA分子)存在于韧皮汁液中，并且被指出在源-库流之后重新定位。根据文献已知长距离运输途径允许植物诱导与小干扰RNA(SiRNA)分子相关的系统性转录后基因沉默(PTGS)。PTGS-与siRNA相关的-通过未知机制被重新设定并且在下一代中重新建立。PTGS-重新设定似乎在减数分裂过程中发生，并且可在配子中再次建立，如在关于雄配子体中的转座子活性的研究中显示的。靶向转座元件转录物的siRNA在营养核中被激活，并且转移进入受精精细胞，在那里它们下调转座子活性。因此，在花粉粒和受精花粉管中，siRNA介导的沉默机器是有活性的。PTGS机制在孢子体组织中也是有功能的，因为花药特异性基因可被沉默。利用转基因表达GFP的品系(其中通过包含GFP序列的转录物的过表达诱导siRNA相关的沉默传输)进行的研究表明了 siRNA信号至强库组织例如新形成的叶中的系统性传输。然而，似乎并非所有库组织可接受PTGS信号。系统性siRNA介导的GFP沉默据报导在正在生长的花蕾中是极其有限的，并且从未观察到花药或心皮的减数分裂(产孢子)组织中GFP的沉默。因此在现有技术中假定性母细胞是长距离移动信号不可到达的，并且存在这样的屏障:在它们的最早发育期 保护将来的小孢子。然而，在导致本专利技术的研究中，发现性母细胞可如何被来自转基因砧木的系统性多核苷酸信号靶向，而无需使嫁接在其上的枝条(接穗)或由接穗产生的性母细胞或小孢子或来源于这些小孢子的植物成为转基因的。本专利技术人发现如何通过作为系统性信号被传输至雄性母细胞中的所述多核苷酸信号干扰雄性母细胞中的(分子)过程。在现有技术中，还已知利用组成型启动子的RNAi构建体的过表达可导致雄性母细胞中的基因表达沉默(Dirks R 等人，2009，Plant Biotechnol J7:837-845;ReverseBreeding:W003/017753)。然而，该方法的相当大的缺点是产生雄性母细胞的生物体以及至少50%的减数分裂后产生的小孢子是转基因的。由于管控、效率和实际原因，非常期望开发用于从源自性母细胞(其中分子重组过程已被干扰)的孢子产生无转基因的植物的方法。这样的小孢子可以例如用于产生无转基因的加倍的单倍体植物(DH)。现有技术公开了用于从小孢子产生单倍体植物的各种方法，例如体外小孢子培养(从小孢子再生单倍体小植株，和随后利用秋水仙碱进行基因组加倍)，和W02011044132中公开的方法，所述方法包括单倍体诱导系的授粉，所述单倍体诱导系在受精后从受精卵消除母本染色体，导致包含在遗传上与用于授粉和受精的小孢子相同的单倍体胚胎的可育性种子的形成。在导致本专利技术的研究中，因此令人惊讶地发现在成熟砧木中产生的siRNA信号可系统性地渗透并且在顶端产孢子细胞、特别是性母细胞中具有活性。这通过将非转基因接穗嫁接至具有RNAi构建体并且产生siRNA分子的转基因砧木，通过观察由非转基因接穗形成的雄性母细胞中基因的沉默表型来显示。这样的靶向减数分裂组织的系统性siRNA分子从而可影响基因在后代中的表达。从转基因砧木的RNAi构建体产生的siRNA分子从而可通过穿过嫁接连接处的长距离运输来进行传输，并且遍布接穗。目前的研究显示从这些构建体产生的多核苷酸(siRNA)分子随后可被迫进入雄性母细胞并且影响其中的基因沉默，或以另一种方式干扰这些性母细胞中的转录物或基因组物质。到目前为止，通过长距离运输将分子输入早期发育中的性母细胞或小孢子被认为是不可能的。令人惊讶地，在花内，siRNA分子优选靶向花药和其中的性母细胞，而雌性母细胞(子房中包含的大孢子母细胞)不接受siRNA信号。本专利技术可被用于干扰在雄性母细胞中发生的所有分子过程，例如减数分裂、染色体重组和同源重组，并且还干扰小孢子的生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·克拉格勒，G·寇尔维格，R·H·G·德克斯，
申请(专利权)人：瑞克斯旺种苗集团公司，
类型：
国别省市：