專利名稱：通過僅有雌性特征產(chǎn)生麻風(fēng)樹雜種的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及麻風(fēng)樹(Jatropha)作物選擇和育種領(lǐng)域。具體來說,本發(fā)明涉及產(chǎn)生“僅有雌性”(FO)花的花序的新穎麻風(fēng)樹植株，使用新穎的“僅有雌性”(FO)花特征的花序產(chǎn)生新麻風(fēng)樹雜種的方法，以及獲自此類麻風(fēng)樹雜合子的種子和其它產(chǎn)物。發(fā)明簡(jiǎn)介導(dǎo)言本發(fā)明涉及麻瘋樹植株,植物學(xué)上被稱為大戟(Euphorbiaceae)科麻瘋樹,亦即 通常所說的“麻瘋”(Physic Nut)。麻瘋屬包括超過175種的肉質(zhì)多年生的喬木或灌木。麻瘋樹是源自拉丁美洲的抗旱多年生植物，已遍布世界的熱帶和亞熱帶地區(qū)，包括印度、非洲、亞洲和北美。更具體地說，麻風(fēng)樹是二倍體(2N=22)小樹或灌木，具有光滑、灰色或淡紅色的樹皮，切削時(shí)流出白色水性乳膠。麻瘋樹一般長(zhǎng)到三至五米高，但在有利的生長(zhǎng)條件下，它可以成長(zhǎng)到八至十米。即使種植于貧瘠的土地上，麻瘋樹植物也有旺盛的增長(zhǎng)速度，并且果實(shí)和種子的產(chǎn)生時(shí)間長(zhǎng)達(dá)50年。麻風(fēng)樹植株的種子產(chǎn)油，加工后可作為柴油和噴氣燃料的替代品。麻風(fēng)樹植株作為非農(nóng)藝作物的組合特征，半干旱和貧瘠土壤中的栽培適應(yīng)性，以及生產(chǎn)的種子含油量高，已引起了作物改良計(jì)劃的興趣。然而，迄今為止，只有有限的文獻(xiàn)和相關(guān)的遺傳信息有助于麻風(fēng)樹植株優(yōu)良性狀的改進(jìn)，如提早成熟，提早開花，增加雌性開花，增加果實(shí)和種子數(shù)量，以及增加產(chǎn)油量。對(duì)于其他異花授粉植物，已有效并經(jīng)濟(jì)的使用雜交的育種和選擇過程對(duì)特征進(jìn)行改變或改良。使用兩種不同的親本植物群體，在雜種中獲得最大的遺傳一致性以及改進(jìn)的活力和產(chǎn)量，這可通過不同的常規(guī)方法來實(shí)現(xiàn)。第一種方法是無性(營(yíng)養(yǎng))繁殖。通過這種方法，所有的植物都來自單一植株，該植株本身可能是兩種不同親本植株的雜種的結(jié)果或只是獨(dú)特的遺傳選擇的結(jié)果。第二種方法是自交系種子(有性)繁殖，這將產(chǎn)生統(tǒng)一的植物種群。自交系來源于自花授粉的過程，通常超過6代或更多，從而使同源染色體對(duì)上的所有等位基因?qū)兒匣蛳嗤?。品系中每一代自交程?純合子)接近50%，因此到第六代純度為98.4%，第七代為99. 2%。此后，隔離群中自花授粉、同胞授粉或隨機(jī)雜交得到的所有植物遺傳學(xué)上基本完全相同，因此，純合且外觀統(tǒng)一。然而，自交得不到最大植株產(chǎn)量。自交期間，性能、產(chǎn)量和植株大小降低。這種自交引起的植物活力降低，稱為“近交衰退”，這是統(tǒng)一的自交系常常不會(huì)作為商業(yè)作物生長(zhǎng)的原因。產(chǎn)生統(tǒng)一植物種群的第三種方法是兩個(gè)自交系雜交，產(chǎn)生統(tǒng)一的、第一代(Fl)雜交種群。由于雜合優(yōu)勢(shì)(雜種優(yōu)勢(shì))，最高產(chǎn)量以及統(tǒng)一性得以實(shí)現(xiàn)。如下文詳述，本發(fā)明使用該方法產(chǎn)生第一代(Fl)麻風(fēng)樹雜種并收獲種子。發(fā)明簡(jiǎn)介本描述涉及用于產(chǎn)生FO麻瘋樹后代的“僅有雌性”(FO)麻風(fēng)樹植株，以及來自具有FO性狀植株產(chǎn)生的雜合子植株。因此在一個(gè)方面，本說明書提供了特征為僅有雌花花序的麻風(fēng)樹植株。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，麻風(fēng)樹植株產(chǎn)生的基本上所有花序僅產(chǎn)生雌花。在另一方面，本說明書提供了產(chǎn)生雜交麻風(fēng)樹種子的方法。該方法包括(I)在田地里套種第一種A表型麻風(fēng)樹植株和第二種不同于A表型的B表型麻風(fēng)樹植株，從而在所述田地中進(jìn)行的花粉交換僅局限于所述第一和第二種植株，然后(2)從所述第一種植株中收獲果實(shí)，因此從所述第一種植株中獲得Fl雜交(AxB)種子?！?br> 在該方法中，A表型包含僅開雌花的特征，而B表型沒有。套種的田地優(yōu)選位于基本沒有其它麻風(fēng)樹植株的地區(qū)，即發(fā)生所述田地之外的麻風(fēng)植株授粉的概率最小。在另一實(shí)施方式中，第一種植株是FO性狀的純合品系。可通過無性繁殖克隆性擴(kuò)大該第一種植株。在另一實(shí)施方式中，第一種植株和第二種植株來自不同的自交系。這些品系優(yōu)選在遺傳學(xué)上不同，如上所述進(jìn)行第一種和第二種植株雜交時(shí)所產(chǎn)生的Fl雜種后代表現(xiàn)出優(yōu)于任一親本品系的活力和種子產(chǎn)量。


圖I提供了具有FO性狀的麻風(fēng)樹植株的特寫視圖，即植株產(chǎn)生僅具有雌花的花序。圖2提供了正常(野生型)麻風(fēng)樹植株的特寫視圖，其產(chǎn)生同時(shí)具有雄花和雌花的花序。發(fā)明詳述本說明書涉及麻風(fēng)樹表型的選擇和用途，與特征為產(chǎn)生的花序同時(shí)具有雌花和雄花的常見麻風(fēng)樹相比，其特征在于產(chǎn)生的花序僅有雌花。本說明書的獨(dú)特性還在于首次提供了通過種子繁殖獲得商業(yè)規(guī)模數(shù)目的統(tǒng)一 Fl麻風(fēng)樹雜種的雜交示例。在此方面，可通過如下方法產(chǎn)生雜交麻風(fēng)樹種子(I)在田地里套種第一種A表型麻風(fēng)樹植株和第二種不同于A表型的B表型麻風(fēng)樹植株，從而在所述田地中進(jìn)行的花粉交換僅局限于所述第一和第二種植株，然后(2)從所述第一種植株中收獲果實(shí)，因此從所述第一種植株中獲得Fl雜交(AxB)種子。A表型包含僅開雌花的特征，而B表型沒有。親本品系優(yōu)選在遺傳學(xué)上不同，如上所述進(jìn)行第一種和第二種植株雜交時(shí)所產(chǎn)生的Fl雜種后代表現(xiàn)出優(yōu)于任一親本品系的活力和種子產(chǎn)量。因此，本文所公開的FO麻風(fēng)樹植株可以和其它麻風(fēng)樹植株一樣用于產(chǎn)生生物燃料或作為樹籬。然而，F(xiàn)O的特征使該麻風(fēng)樹植株優(yōu)于野生型麻風(fēng)樹植株。例如，F(xiàn)O性狀能高效產(chǎn)生Fl雜交種子，其耗費(fèi)的勞動(dòng)力和土地僅為產(chǎn)生并運(yùn)輸出芽無性繁殖的Fl雜種植株的一部分。此外，與扦插所得雜種植株相反，由于是從收獲的Fl雜交種子生長(zhǎng)，套種產(chǎn)生的Fl雜種植株具有更好的根系生長(zhǎng)。本說明書中下列術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)的定義用于展示本發(fā)明并指導(dǎo)讀者實(shí)踐。除非另有所示，應(yīng)當(dāng)根據(jù)通常用法理解本文所用詞語(yǔ)。本說明書提及了無性和有性繁殖方法的常用技術(shù)。栽培品種或品種是一組屬于同一物種的相似植物，且其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特性可區(qū)別于同一物種內(nèi)的其它品種。品種的兩個(gè)基本特征是相同性和再生性。相同性是必要的，使該品種可從作物物種內(nèi)的其他品種中得到辨別和區(qū)分。區(qū)分特征可以是形態(tài)特征、顏色標(biāo)記、生理功能、疾病反應(yīng)或表現(xiàn)，但在本文中尤其重要的是FO性狀。大部分農(nóng)作物品種特征純正，或?qū)δ切╄b定品種本身的特征純正。再生性是必要的，以便鑒定品種的特征在后代中再現(xiàn)。從單一基因型或混合基因型繁殖的種群，被稱為“株”。一旦確定株為優(yōu)越，可對(duì)其進(jìn)行命名、繁殖并作為商業(yè)化“栽培的品種”或“栽培品種”。因此，在本說明書中，術(shù)語(yǔ)“栽培品種”和“品種”意義相同，指物種(本文指麻瘋樹)內(nèi)的一組植物，其共有某些固定的特征，包括FO性狀，這些特征使其區(qū)別于通常形式和 物種內(nèi)的其他可能品種。本發(fā)明的“品種”至少擁有FO獨(dú)特特征的同時(shí)，其特征還在于品種內(nèi)個(gè)體間的大量總體變異，主要基于后代間性狀的孟德爾分離。另一方面，“栽培品種”或“品種”還可以表示一個(gè)克隆，因?yàn)槁榀倶湓耘嗥贩N可單獨(dú)通過扦插無性繁殖復(fù)制，且所有的克隆遺傳上本質(zhì)相同。與“品種”不同，“品系”一般是(但不排他)通過數(shù)代自花授粉后個(gè)體間變異較少的一組植物。出于本發(fā)明的目的，“品系”的定義足夠廣泛，包括采用扦插或組織培養(yǎng)技術(shù)從單一親本植株無性繁殖的一組植物。觀察到FO性狀的遺傳模式與純合時(shí)表現(xiàn)FO的表型或性狀的單隱性基因座相同。由于FO的植物缺乏雄花，自體受精無法展示性狀的“真正繁殖”狀態(tài)，即無法觀察到后代中獨(dú)立分離性狀的顯著數(shù)量的狀態(tài)。相比之下，F(xiàn)O性狀雜合植株和野生型具有兩性花且可自花授粉。這種自花授粉產(chǎn)生的后代再現(xiàn)FO性狀的比例約每3株野生型，出現(xiàn)I株F0，這與隱性性狀的性質(zhì)一致。相似地，表現(xiàn)FO性狀的植物，可以由遺傳組成類似的FO性狀雜合的同胞植株授粉。其中，由此產(chǎn)生的后代植物分隔為I: I的FO性狀植物和FO性狀雜合且具有野生型外觀的植物。在這種情況下可認(rèn)為FO性狀是真正繁殖，否則如果性狀出現(xiàn)于遺傳上統(tǒng)一的背景，根據(jù)孟德爾遺傳模式，后代FO性狀方面預(yù)測(cè)不同。后代表示親本植物雜交后的一代。本發(fā)明的后代也可以被視為一組植物的后代。通過數(shù)代同胞雜交或自花授粉以產(chǎn)生遺傳學(xué)純合的植株選擇，從而產(chǎn)生自交系。將兩種遺傳學(xué)上不同的自交系雜交、收集雜交產(chǎn)生的種子、然后使產(chǎn)生的種子發(fā)芽以產(chǎn)生雜交植物，從而產(chǎn)生雜交品種。用這種方法生產(chǎn)的雜交種子和植物，其形態(tài)和生理特性的統(tǒng)一。這個(gè)過程中所產(chǎn)生的雜交種子，也受益于雜合優(yōu)勢(shì)(雜種優(yōu)勢(shì))的效應(yīng)。僅有雌花(FO)的性狀產(chǎn)生于正?；蛞吧吐轱L(fēng)樹植株自然發(fā)生的突變。在本發(fā)明中，包含F(xiàn)O性狀的麻風(fēng)樹植物產(chǎn)生有雌花(雄蕊少)無雄花的花序，而野生型為在同一花序內(nèi)雌雄花分離的雌雄同株花序。顯示FO特性的麻瘋樹植株能有效雄性不育且可根據(jù)本發(fā)明用作雜交種子生產(chǎn)中的親本。通過常規(guī)的插枝或組織培養(yǎng)方法，利用克隆繁殖可獲取雜交種子產(chǎn)生通常所需可觀數(shù)量的FO植株。另外使用連鎖的分子標(biāo)記物，可選擇FO性狀純合的種子或幼苗。花序指植株莖或軸上花的排列。在已知野生習(xí)性的麻風(fēng)樹植株中，花序形成于枝端，同時(shí)產(chǎn)生雄花和雌花。在本發(fā)明的FO麻風(fēng)樹中，花序形成于枝端，并僅產(chǎn)生雌花。套種是指在同一土地上種植兩種或更多的作物或栽培品種的體系，無論是混在一起，或按行交替分離排列。根據(jù)本發(fā)明，這兩個(gè)親本栽培品種各是通過無性繁殖單親所得。套種系統(tǒng)允許昆蟲將正常花型的花粉的運(yùn)輸?shù)紽O花型，從而在FO植株上產(chǎn)生麻瘋樹雜交種子，發(fā)芽后產(chǎn)生FO親本品系和正常親本品系的雜種植物。所以可使用例如1:2的種植比例，盡管也可用其它套種配置。如下所示，將單排野生型自父系或克隆衍生系種植于連續(xù)兩彳了 FO麻風(fēng)樹克隆品種的邊上
權(quán)利要求
1.一種特征為僅有雌花花序的麻風(fēng)樹(Jatropha curcas)植株。
2.如權(quán)利要求I中所述麻風(fēng)樹植株，其特征在于，所述植株產(chǎn)生的基本上所有花序僅產(chǎn)生雌花。
3.—種FO性狀純合的麻風(fēng)樹(Jatropha curcas)品種或品系。
4.一種產(chǎn)生麻風(fēng)樹(Jatropha curcas)雜種種子的方法,所述方法包括(I)在田地里套種第一種A表型麻風(fēng)樹(J. curcas)植株和第二種不同于A表型的B表型麻風(fēng)樹植株，從而在所述田地中進(jìn)行的花粉交換局限于所述第一和第二種植株，然后(2)從所述第一種植株中收獲果實(shí)，其中A表型包含僅開雌花的特征，而B表型沒有，因此從所述第一種植株中獲得Fl雜交(AxB)的種子。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述田地位于基本沒有其它麻風(fēng)樹屬(Jatropha)植株的地區(qū)。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一和第二種植株來自不同的自交系。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一種和所述第二種植株是遺傳學(xué)不同的品系，因此，所述第一種植株和所述第二種植株雜交產(chǎn)生的Fl雜交后代表現(xiàn)出高于任一親本植株的活力和種子產(chǎn)量。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一種植株來自FO性狀純合的品系。
全文摘要
產(chǎn)生特征為僅有雌花(FO)花序的麻風(fēng)樹(Jatropha curcas)植株。該植株尤其可用于套種以獲得起源于FO型植株種子的商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的新麻風(fēng)樹雜種。
文檔編號(hào)C12N5/04GK102883595SQ201080062460
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月6日
發(fā)明者R·羅特 申請(qǐng)人:Sg生物燃料有限公司