[发明专利]种子生产

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年6月25日提交且标题为SEED PRODUCTION(种子生产)的美国临时申请系列号62/184,596、和2015年12月18日提交且标题为SEED PRODUCTION(种子生产)的美国临时申请系列号62/269,496、和2015年12月18日提交且标题为GRAIN PRODUCTION(谷物生产)的美国临时申请系列号62/269,531、和2015年12月18日提交且标题为GRAIN PRODUCTION(谷物生产)的美国临时申请系列号62/269,514的优先权。美国临时申请系列号62/184,596、62/269,496、62/269,531和62/269,514的内容特此通过引用以它们的整体并入。

技术领域

本发明一般地涉及新颖的、响应需要的种子和/或杂交种子生产技术(在下文中被称作“杂交种子”)。更具体地，本发明涉及不依赖于活跃花粉脱落、雄性不育和/或物理分离的杂交种子生产技术。

背景技术

本发明应用于杂交作物种子生产和植物育种实践的领域，包括、但不限于，玉米(也称为玉蜀黍)、大豆、小麦、稻、向日葵、芸苔、高粱、棉花、大麦、珍珠粟、苜蓿和其它植物。基于植物中生殖器官的位置和能育性的定时，许多物种依赖于自花授粉以便产生能育种子。在不执行某种形式的机械、物理或遗传干涉以提供植物雄性不育的情况下，许多植物简单地复制它们的亲本植物的遗传学。杂交植物是一种遗传背景的雄性花粉来源与具有不同遗传背景的植物的雌性生殖器官的杂交引起的受精的结果。在作物植物之间的杂交性通常提供在商业生产中的收率优点，且因此是生产商业作物的开放或自花授粉方法所优选的(如果可能的话)。如在图1中所示，作物收率随着杂交在二十世纪四十年代的广泛引入开始显著地增加，且作物收率随着时间继续稳定地增加直到现在。目前，玉米、稻、高粱、向日葵和芸苔是利用杂交种子的主要作物。由于克服生殖器官结构的生物学带来的阻碍所需的资源的量和有效雄性不育方法的不可用性，在其它作物(诸如大豆和小麦)中的杂交种子生产规模是非常有限的。从通常自花授粉的植物品种生产杂交种子的大规模方法是缺乏的或无效率的，但是如果可行的话将具有巨大价值。广泛已知，种植和培养杂交种子会提供与种植和培养自花授粉的或变种的种子相比大得多的种子收率潜力。

鉴别出新的杂交种子品种以后不久，农夫通常急切地在他们的田地中利用种子。因此，需要种子生产。目前，大多数种子是单杂交杂种而不是双杂交杂种，后者在二十世纪早期经常使用。但是，可以使用任一种。向单杂交杂种的转换是由于这样的种子的增加的收率。生产农夫在每个季节需要的所有种子需要大量土地。为了有效地生产期望的杂种，授粉必须由适当的亲本进行，这要求对花粉来源的严格控制。这经常需要阻止指定雌性植物的花粉给自身授粉，或自花授粉。通常，这通过诱导雄性不育来实现。例如，在玉米中，经常将雌性亲本去雄花穗。但是，去雄花穗具有缺点。首先，它是昂贵的。其次，植物受到损伤，这会导致更低的收率。为了解决去雄花穗的缺点，已经提出了其它形式的雄性不育。例子包括细胞质雄性不育、遗传因子雄性不育和化学诱导的雄性不育。所有这些都具有缺点。

因此，对于其中杂交生产是常事的作物，当前的生产杂交种子的方法随物种变化，但是通常包含下述组分：(1)在排列成彼此紧密靠近的生产地块中种植雌性和雄性亲本植物；(2)将所述生产地块定位在一个分离的位置以减少向相同物种的其它无关的或不希望的植物的暴露，和(3)给所述雌性赋予某种形式的雄性不育以使得所述雌性亲本植物雄性不育，由此避免自花授粉的可能性，自花授粉会最终污染杂交种子。自从杂交玉米在二十世纪二十年代后期的第一次商业化以来，利用这三种组分生产杂交玉米种子的基本方法没有变化(Russell,W.A.(1974)Proceedings of the Annual Corn and Sorghum Industrial Research Conference 29:81-101)。在杂交种子生产中，术语“污染”表示不含有雌性亲本和雄性亲本植物之间的期望的和预期的遗传杂交的种子。污染可以源自雌性植物的自花授粉，或它可以源自来自非预期雄性亲本的花粉对雌性植物的授粉。这可以是空气中花粉移动或者进入生产田地或足够靠近雌性植物以非故意地转移花粉的昆虫、野生生物、人、车辆或其它潜在花粉载体引入的花粉移动的结果。