[发明专利]莴苣属的胞质杂种植物和其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及莴苣属的胞质杂种植物和其生产方法。

背景技术

植物品种以前就有常规品种和杂交一代(下文中称作F1)之分。主要的农作物已经普遍使用F1品种。F1品种的主要优点包括高生长速率、高产量等等，这是由于杂种优势的高生长活力所致。此外，预期它们在对病害虫的抗性，对环境的适应性，如抗寒性和抗热性也得到提高。此外，F1品种的植物具有相同的基因型，尽管它们是杂合的，并且在它们的表现型显示出非常高的整齐度，增加了产品的市场化能力。此外，F1品种积累显性基因控制的有利性状的概率增加，使得可以快速育种。而且，F1品种还有一个很大的优势是，由于其性状分离的原因，从下一代开始，它们的后代质量的均匀性将下降，所以必须每年繁殖F1种子，进而保护了育种家的权利。

由于前述原因，F1品种已经成为主要作物的主流栽培品种。然而，对于出于商业目的大规模繁殖F1种子，需要不增加成本，容易去雄方法。对于一次杂交可以产生许多种子的植物，包括果菜类的番茄、甜瓜、黄瓜和南瓜，花卉植物的矮牵牛和洋桔梗等，可以通过人工去雄，杂交来经济地繁殖F1种子。然而，仍然有许多作物由于它们花器结构而非常难以有效去雄，或者一次杂交仅仅产生少量种子，很难通过人工杂交来大量繁殖杂交种子，使得F1种子的生产不经济。对于此类作物的种子生产，关键是开发使用雄性不育进行种子生产的方法，因为通过使用雄性不育植物作为种子亲本可以省略艰巨而昂贵的去雄过程，从而利用雄性不育的遗传特征。

已经在许多植物物种中发现了雄性不育。并且在许多有用的作物中已经建立了使用细胞融合技术产生雄性不育植物的方法(专利文件4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18和19)。雄性不育有多种机理，主要分成两大类：核遗传雄性不育和细胞质雄性不育。核遗传雄性不育由核基因引起。另一方面，细胞质雄性不育涉及细胞质遗 传因子和核基因之间的相互作用。

在世界上每个国家都出产莴苣。它是有很大市场的蔬菜，并且非常希望产生它的F1品种。非专利文件1和2记述了莴苣的杂种优势，并报道通过使用核遗传雄性不育繁殖出来的莴苣F1与常规种的对比调查，F1植物显示出出色的杂种优势。因此，非常需要开发出使用雄性不育来有效繁殖莴苣F1种子的种子生产技术，然而目前为止还没有这种技术。例如，非专利文件3揭示了莴苣中核遗传雄性不育的遗传方式，但是核遗传雄性不育的实际应用仍然存在问题，由于雄性不育的不稳定性，以及雌蕊也常出现缺陷(非专利文件7)。非专利文件3的作者也在非专利文件4和5中报道了相似的结果。事实，尽管使用核遗传雄性不育产生的F1品种已经上市，由于雄性不育不稳定性，至今不能取代传统的常规种(非专利文件6)。

最近，已经发现了新型的核遗传雄性不育的株系。例如，在病害抗性选育的后代中发现的专利文件1和非专利文件1中记述的株系″MS1024″，由于完全不产生花粉，并且采种量也非常高，明显优于非专利文件3等等中记述的核遗传雄性不育品种。

然而，利用核遗传雄性不育植物来商业性地生产F1种子，在生产成本上尚犹问题存在。目前为止发现的莴苣的核遗传雄性不育都是从隐性基因的纯合化中得到的(非专利文件7)。从隐性基因的纯合化中得到的核遗传雄性不育植物自身不能繁殖，所以为了保持和繁殖雄性不育株系，必须将它们与雄性不育基因杂合的个体杂交，并且从后代筛选对该雄性不育基因纯合的个体。因为该杂交将导致可育的植株和不育的植株1∶1的分离，杂种后代中只有约50％是雄性不育植株。因此，为了商业性的F1种子生产，必须以某种方式在制种田里区分出可育株，并将其拔除。对于莴苣，该去除过程特别麻烦，因为它的花器很小，得难区分不育株和可育株，并且它细长的花茎上有很多花。

此外，每个个体的花期是不同的，因此根据花的外观完全除去可育的个体是非常艰巨的，并且在去除过程中的错误可以降低F1种子的纯度，由此也带来种子质量降低的问题。

此外，核遗传雄性不育植物的育种方面、由于具有雄性不育基因的个体除开花时以外在视觉上不宜区分、育种的效率很低、需要很长的年限。为了方便区分可育植物和不育植物，必须开发选择仅仅雄性不育植 物的方法，可通过发现和利用与与种子或生长初期的形态连锁的基因，或者通过开发与雄性不育基因连锁的DNA标记进行选择。还没有为莴苣建立这种技术，尽管其研究仍在进行中。

尽管自从揭示了莴苣中核遗传雄性不育的遗传方式已经经历了很长时间，但是如上所述，使用核遗传雄性不育莴苣开发F1品种中的许多问题仍然没有解决，并且具有高市场能力的F1品种的生产仍然是困难的。