[发明专利]玉米细胞质雄性不育(CMS)C型恢复系RF4基因、分子标志物及其用途

说明书

本申请是2011年9月26日提交的申请号201180058697.2(国际申请号PCT/US2011/053304、发明名称为“玉米细胞质雄性不育(CMS)C型恢复系RF4基因、分子标志物及其用途”的发明专利申请的分案申请。

优先权要求

本申请要求2010年10月6日提交的美国临时专利申请流水号61/390,526和2011年9月23日提交的非临时专利申请流水号13/244,049均关于“MAIZECYTOPLASMICMALESTERILITY(CMS)C-TYPERESTORERRF4GENE,MOLECULARMARKERSANDTHEIRUSE”的提交日权益。

技术领域

本公开内容涉及植物能育性基因。在一些实施方案中，公开内容涉及Rf4，即能育性基因的玉米恢复系。在具体的实施方案中，公开内容涉及用于对C型细胞质雄性不育(CMS-C)恢复能育性的组合物和方法，其例如通过使用与Rf4基因连锁的，或驻留(residing)于Rf4基因内的分子标志物来进行。具体实施方案涉及使用特定核酸序列来鉴定包含CMS-C的能育性恢复系的植物，及用于杂种种子生成的方法。一些具体的实施方案涉及与CMS-C的能育性恢复有关的多肽。

背景技术

杂种植物育种的开发已经使得有可能在生产作物的质量和数量方面获得相当大的进展。产量增加和期望特征(诸如对疾病和昆虫的抗性、热和干旱耐受性、和植物组成的变化)的组合部分由于杂交规程而均是有可能的。杂交规程依赖于对雌性亲本植物贡献来自雄性亲本植物的花粉以生成所得的杂种。

如果来自一朵花的花粉转移到同一植物的同一或另一朵花，那么植物可以自花传粉。如果花粉起源于来自不同植物的花，那么植物可以异花授粉。可以通过自花传粉和异花授粉技术两者育种玉米植物(玉蜀黍(Zeamays))。玉米植物具有雄花(其位于雄穗(tassel)上)和雌花(其位于同一植物的穗上)。在来自雄穗的花粉达到存在于接受穗顶部的丝时发生玉米中的天然传粉。玉米杂种的形成依赖于雄性不育系统。

玉米杂种的形成需要纯合近交系的形成、这些品系的杂交、以及杂交的评估。谱系育种和轮回选择是用于从群体形成近交系的两种育种方法。育种程序将来自两种或更多种近交系或各种广泛来源的期望性状组合到育种集合中，通过自交和期望表型的选择从所述育种集合开发新的近交系。杂种玉米品种是两种此类近交系的杂交，每种所述近交系可以具有一种中缺乏或互补另一种的一种或多种期望的特征。将新的近交植物与其它近交系杂交，并评估来自这些杂交的杂种以测定哪些是期望的。来自第一代的杂种后代称作F₁。在杂种的开发中，仅寻求F₁杂种。F₁杂种通常比其近交亲本更有力。例如，此杂种活力(称作杂种优势)通常导致增加的营养生长和增加的产量。

可以通过掺入手动去雄的雄性不育系统生成杂种玉米种子。为了生成杂种种子，将雄穗从生长中的雌性近交亲本除去，所述雌性近交亲本可以与雄性近交亲本以各种交替行样式种植。因此，倘若从外来玉米花粉有足够的分离，雌性近交物的穗仅会用来自雄性近交物的花粉受精。所得的种子是杂种F₁种子。

手动去雄是劳动密集的且昂贵的。手动去雄还经常是无效的，例如因为植物发育中的环境变化可以导致完成雌性亲本植物的手动去雄后植物雄穗抽穗(tasseling)，或者因为去雄者(detasseler)不可能完全除去雌性近交植物的雄穗。若去雄是无效的，则雌性植物会成功脱落花粉，并且一些雌性植物会自花传粉。这会导致雌性近交物的种子与正常生成的杂种种子一起收获。雌性近交物种子不如F₁种子那样多产。另外，雌性近交物种子的存在可以对杂种种子生产者呈现种质安全性风险。

也可以通过机器将雌性近交植物机械去雄。机械去雄大致与手动去雄一样可靠，但是更快且不太昂贵。然而，大多数去雄机器比手动去雄对植物产生更多损伤。如此，没有去雄形式目前是完全令人满意的。