[发明专利]种子活力的调节

说明书

发明领域

本发明总体上涉及一种多核苷酸，该多核苷酸使得能够调节种子活力、特别是提高种子活力，并且更特别地使得能够修饰萌发速度。本发明还涉及包括所述多核苷酸的一种植物种子。另外，本发明中还提供了一种生产该植物种子的方法，用于改善植物种子、转基因植物萌发和活力的方法，以及本发明的多核苷酸用于产生具有改善的萌发和活力特征的生长植物的种子的用途。本发明的植物特别地涉及芸苔属，更特别地甘蓝。

发明背景

如由可从一个种子批次获得的均一的可用的植物的数目定义的，种子质量在发达的园艺市场中已成为更重要的性状。养育幼小植物在这些市场中是高技术活动，并且因此对于种子质量的需求是高的。对此需要可靠的和一致的高种子质量。在不利条件下的萌发也是一个重要的种子质量性状。这意味着，对于种子品种的商业成功的一个需求是一致和强健的种子质量。然而，目前商业品种的种子质量不总是稳定的和可预测的。

种子质量参数受种子发育期间的母体环境条件高度影响。给定所需的种子体积和商业可行性，这些条件中仅有限的管理是可能的。因此，种子质量的一致性受母体条件的敏感度限制。研究已显示母体环境可潜在地影响所有种子质量参数，包括在不利条件下的均一性和萌发。降低母体条件的影响将因此导致更一致的和强健的种子质量，这在发达的和发展中的市场中提供优势。

可预测的和均一的幼苗建立对于生产可持续的和可营利的作物是必要的。对于这种可预测性的关键促成因素是种子的萌发性能，种子的萌发性能受种子休眠和活力的直接影响。休眠自身(在一般的可允许条件下没有萌发)在许多作物种类上不被认为是实际问题，而低种子活力(实践中差的种子性能)不仅大大影响所有作物中出苗的数目，还影响出苗的时机和均一性。这样的影响对确定成本效率和所需投入的作物生产的许多方面具有重大影响，也对市场收益率有直接的作物特定影响(芬奇-萨维奇(Finch-Savage)，1995)。低种子活力可起因于许多类型的种子退化和损害，并且这具有极大商业意义。然而，在种子开始退化之前，其初始活力中也存在固有的区别，但是对此遗传、分子和生理学基础保持仍了解甚少。

已经鉴定了许多基因中的显示具有改变的种子萌发性能的表型的突变，并且这些在发展我们对于管理萌发的现有了解中是有用的(由芬奇-萨维奇(Finch-Savage)和罗伊贝尔-梅茨格(Leubner-Metzger)，2006；霍尔兹沃思(Holdsworth)等人，2008a和2008b综述)。然而，这些基因在野生型或作物种子中的相对影响是知之甚少的，并且未显露将形成针对种子活力的辨别测试的基础的清晰的候选者。在自然群体和作物基因型中可获得实验室诱发突变的遗传变异的可替代来源。使用这种变异来鉴定与种子活力相关联的QTL，并且然后影响这些性状的候选基因可提供鉴定实际上重要的基因的途径。

在西红柿(富拉德(Foolad)等人，1999)、甘蓝(贝特艾(Bettey)等人，2000，芬奇-萨维奇(Finch-Savage)等人，2005)以及拟南芥(格罗特(Groot)等人，2000，克列尔科斯(Clerkx)等人，2004)的一系列的种子活力性状的数量遗传分析中已利用了天然和作物植物变异。已在所有三个种类中鉴定了种子萌发速度QTL。在健康的未老化种子中，在萌发速度方面休眠和低种子活力之间的区别(如果存在)是未被了解的并且可具有相同的基础(希尔霍斯特(Hilhorst)和图罗普(Toorop)，1997)。在大部分情况下，例如在拟南芥中，生理休眠不是绝对的，但种子有条件地休眠，即萌发倾向于是慢的并且仅在有限范围的环境中是可能的。随着休眠逐渐消失，萌发倾向于加速并变得在更宽范围的环境中是可能的，并因此显得像活力的增加。

在对建立种子萌发和调节种子休眠负责的因子中，脱落酸(ABA)(一种众所周知的植物激素)发挥了重要作用。ABA对于种子萌发和种子成熟过程是特别必要的(综述参见芬克尔斯坦(Finkelstein)等人2002)，因为它造成种子休眠期的建立。至于萌芽，重要的是，种子不会在例如冬季或一个干季之前的不合时令的温和条件下过早萌发。该种子中的ABA强制这种休眠。仅如果该种子已被暴露于长时间的寒流和/或其他适合的环境信号并且如果存在足够的水以支持萌发的话，则休眠被抬升。除了在种子活力上的作用，ABA还调节植物生命的多个重要方面，包括对生物威胁和非生物胁迫像干旱和干燥的生理响应。