[发明专利]从残余的经提取种子样品回收基因组DNA

说明书

优先权声明

本申请要求获得于2012年12月10日递交的题为“从残余的提取种子样品回收基因组DNA(RECOVERYOFGENOMICDNAFROMREMNANTEXTRACTEDSEEDSAMPLES)的美国临时专利申请系列号61/735,485的申请日的权益。

技术领域

本公开涉及植物生物技术。实施方案涉及用于从残余种子样品分离和分析植物遗传信息，例如以自动化的方式从残余种子样品分离和分析植物遗传信息的系统和/或方法。这样的系统和/或方法可用于，例如但不仅限于，在植物育种程序中进行高效的植物选择。

背景

植物育种的目的是开发新颖、独特并且优良的栽培品种和杂交体。育种者最初选择并杂交两个或多个亲本系，随后重复进行自交和选择，最终产生许多新型的遗传组合。育种者通过杂交、自交和诱变理论上能够产生数以十亿计的不同遗传组合。这样的育种者对该过程没有细胞水平上的直接控制。因此，两个育种者绝不会开发出具有相同性状的相同品系，乃至非常相似的品系。

任何新颖、理想的植物种质的开发都包括许多步骤。植物育种程序将来自两个或多个栽培种的期望性状、或者来自各种广基来源的期望性状组合到育种池中，从中通过对期望表型的自交和选择来开发栽培种。对新栽培种进行评估，以确定哪些具有商业潜力。植物育种最先是分析和确定现有种质的问题和弱点，建立程序目标，并定义具体的育种目的。下一步是选择具有满足程序目标的性状的种质。该目标是将来自亲本种质的期望性状的改良组合合并在单一品种中。这些重要的性状可包括更高的种子产量、抗病性和抗虫性、更好的茎和根、耐旱性和耐热性，以及更好的农艺品质。

育种和选择方法的选择取决于植物繁殖的模式、被改良性状的可遗传性、和商用栽培种的类型(例如F₁杂交栽培种和纯系栽培种)。对于高度可遗传的性状，在单一地点评估的多个供选择的优良个体植物可能是有效的，而对于可遗传性低的性状，应当基于从相关植物家系的重复评估获得的平均值来进行选择。流行的选择方法一般包括系谱选择、改良系谱选择、混合选择(massselection)、和轮回选择。

遗传的复杂性影响育种和选择方法的选择。例如，回交育种可用于将一个(或少数几个)高度可遗传的性状的有利基因转移到期望的种质中。这种方法被广泛用于选育抗病栽培种。各种轮回选择技术可用于改良被多个基因控制的数量遗传性状。

育种程序通常包括对育种程序的效率进行周期性、客观的评估。评估标准可以随着目标和目的而不同，但是标准可以包括，例如但不仅限于：每年从选择获得的收益(基于与合适的标准的比较)；高级选育品种的总体价值；和每单位输入(例如，每年和花费的每美元)产生的成功栽培种的数量。

然后在可代表产业目标区域的环境中对有前景的高级选育品种进行彻底的测试并与合适的标准进行比较，通常历时3年以上。从最佳的品系中选择新产业栽培种的候选者；少数性状仍存在缺陷者则可以用作亲本以产生用于进一步选择的新群体。这个过程从第一次杂交算起到最终的市场化和销售步骤通常需要8-12年。因此，开发新的栽培种是一个耗时的过程，需要精确的前瞻性规划、有效的资源利用，以及尽可能少的方向变更。

育种程序将来自两个或更多个近交系、或者来自多种广基来源的期望性状组合成育种池，从中通过自交和期望表型的选择开发出新的自交系。杂交品种是两个这样的近交系的杂交：每一个近交系可以具有一种或多种在另一个近交系中不存在的、或者与另一个近交系互补的期望特征。将新的近交植物与其它近交系杂交，并对从这些杂交产生的杂交子进行评估，确定哪些更为优良，或者具有期望的属性。杂交种子是通过选定的雄性可育亲本之间的人工杂交、或者通过使用雄性不育系产生的。根据某些表明种子是真正杂交子的单一基因性状(例如荚色、花色、茸毛色、以及除草剂抗性)对这些杂交子进行选择。亲本系的数据以及杂交子的表型会影响育种者关于是否继续进行特定杂交子的杂交的决定。

因此，开发新的栽培种需要选择亲本品种，使这些品种杂交，和选择优异的杂交体(hybridcross)。鉴定遗传上优异的个体的任务是特别困难的。鉴定优异植物的一种方法是确定植物中的一种或多种表型，例如相对于其它实验植物或者相对于广泛种植的标准栽培种的表型。这个任务是极其困难的，因为(对于大多数性状)，真实的基因型值会被其它干扰性植物性状或环境因素掩盖。因此，通常需要确定特定植物的精确基因型及其表型，以便充分评估和鉴定优异的栽培种和杂交子。