[发明专利]嫁接介导的单子叶植物杂交

说明书

本发明涉及嫁接介导的杂种单子叶植物的生产。本文公开了生产此类植物的方法。

技术领域

本发明涉及嫁接介导的杂种单子叶植物的生产。

背景技术

嫁接是将两种植物融合在一起，使之生长为一株植物的园艺实践。几乎所有的多年生果园作物和观赏植物(即苹果、樱桃、山核桃、葡萄、玫瑰、橄榄、柑橘、枫树等)以及许多高价值的一年生作物物种都进行了商业嫁接(Hartmann等人，2010)。

据信，植物嫁接的第一个用途是用于所需植物品种的无性繁殖(Mudge等人，2009)。例如，许多果园物种是高度杂合的，这意味着亲本的性状将在后代中分离。因此，从种子生长不是维持所需基因型的可行方法。此外，某些树种，如苹果(苹果属(Malus sp.))，难以通过插条生根繁殖。取而代之的是，可以将优质树的枝条嫁接到可选种质(accession)的茎(stock)上，以产生克隆。

嫁接可以用来改善某些特性，包括抗病性和适应极端温度或土壤因素(如耐盐性)的能力(Lee，1994；Louws等人，2010；Schwarz等人，2010)。在许多情况下，当将抗病根茎嫁接到易感接穗上时，其能够提供针对土传病原体的保护(King等人，2008)。因此，嫁接有助于提高植物的总产量。例如，嫁接的瓜比非嫁接的瓜产量高25-55％(Lee等人，2010)，当根茎‘Helper‘和‘Kagemusia‘用于番茄嫁接时，观察到产量提高了51-54％(Chung和Lee，2007)。

嫁接还可以使一株植物由多个根系支持，或者一个根系支持多株植物作为分支。这可以加快单个接穗的生长，或者允许多个接穗繁殖，以节省空间。这在果园作物育种中特别有用。最后，通过将F₁杂种幼苗嫁接到成熟的根茎上，该杂种可比没有嫁接的情况下更早开花很多年(Nocker和Gardiner，2014)。

几乎所有关于嫁接的报道都特别涉及双子叶植物物种，在某些情况下还涉及裸子植物或木兰类植物。单子叶植物的成功嫁接被认为是行不通的，因为它们的茎中缺乏维管形成层组织。确实，文献中目前的共识是，不可能嫁接单子叶植物(Melnyk，2017b；J.Wang等人，2017；Melnyk和Meyerowitz，2015；Kumar，2011；Hyde等人，2015；Turnbull，2010；Zeevaart，2008；Andrews和Marquez，1993)。此外，与跨越数千年的双子叶嫁接的众多报道相比，很少有文章主张单子叶植物嫁接(Obolensky，1960；Muzik和La Rue，1952；Muzik和LaRue，1954；Calderini，1846)，这些报道缺乏对潜在方法的公开，或者他们的发现的有效性值得怀疑，因为它们与当前对性状遗传的理解不一致。

无论如何，尽管偶尔有嫁接单子叶植物的报道，但没有人嫁接过香蕉(芭蕉科(Musaceae))或棕榈树(棕榈科(Arecaceae))，也没有人通过再生嫁接接合处(graftjunction)在单子叶植物中形成杂种。Muzik和La Rue(1952，1954)，均有令人信服的证据表明单子叶植物之间成功的嫁接结合，在植物的节间、叶分支之间的茎接合处嫁接。节间在单子叶植物成熟后期形成，因此节间嫁接排除了在苗期嫁接。这使该过程复杂化，并减少了成年植物中接穗/根茎组合的益处。他们的成功率也很低，平均为3％。