[发明专利]单性生殖基因的修饰的启动子

说明书

本发明提供了一种产生突变基因的方法，其中所述基因包含修饰的启动子并且其中所述基因能够诱导植物的单性生殖表型。本发明还提供了所述突变基因、分离的核酸分子、包含其的构建体或载体。此外，本发明提供了生产包含突变基因的单性生殖植物的方法，以及由此获得的单性生殖植物。突变基因基于具有SEQ ID NO：5及其直系同源物的蒲公英的PAR基因。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别涉及包括植物育种在内的植物生物技术。本发明特别涉及与例如无配子生殖(apomixis)和单倍体诱导相关并在无配子生殖和单倍体诱导中有用的基因的鉴定和用途。本发明特别涉及与单性生殖相关的基因的突变启动子。本发明还涉及在植物和作物中诱导单性生殖的方法，涉及该基因和/或启动子用于无配子生殖中的用途，特别是与无配子生殖基因组合中的用途，或在用于生产单倍体植物中的用途，其中染色体可以加倍以产生双单倍体。

背景技术

无配子生殖(也称为不完全无配生殖)是通过种子进行的无性植物繁殖。在约400种开花植物中报道了无配子生殖(Bicknell and Koltunow,2004)。开花植物的无配子生殖有两种形式：

(1)配子体无配子生殖，其中胚胎通过单性生殖从未减数的、未受精的卵细胞产生；

(2)孢子体无配子生殖，其中胚胎从孢子体细胞体细胞产生。

配子体无配子生殖体的实例是蒲公英(蒲公英属物种(Taraxacum sp.))、山柳兰(山柳菊属(Hieracium sp.))、肯塔基蓝草(草地早熟禾(Poa pratensis))和东部加马草(eastern gamagrass)(摩擦禾(Tripsacum dactyloides))。孢子体无配子生殖的实例是柑橘(柑橘属(Citrus sp.))和山竹果(山竹(Garcinia mangostana))。配子体无配子生殖包括两个发育过程：

(1)避免减数分裂重组和减数(不完全减数分裂)；和

(2)卵细胞发育成胚胎，而不受精(单性生殖)。

无配子生殖产生的种子在遗传上与亲本植物相同。很久以前就已经认识到无配子生殖在植物育种中非常有用(Asker,1979；Hermsen,1980；Asker and Jerling,1990；Vielle-Calzada et al.,1995)。将无配子生殖引入作物最明显的优势是真正培育出杂种优势F1杂交种。在大多数作物中，F1杂交种是表现最好的品种。然而，在有性作物中，F1杂交种必须通过近交纯合亲本的杂交每一代再次产生，因为F1杂交种的自花受精通过F2后代植物基因组中的重组导致杂种优势的损失。产生有性F1种子是一个重复的、复杂的和昂贵的过程。相反，无配子生殖的F1杂交种将永远繁殖。换句话说，F1杂交种的遗传固定和通过种子产生均一后代植物成为可能。

无配子生殖的F1固定是无配子生殖一般特性的一个特例，即任何基因型，无论其遗传复杂程度如何，都可以在一步繁殖。这意味着无配子生殖可以用于多基因数量性状的即时固定。应该注意的是，大多数产量性状是多基因的。无配子生殖可用于多种性状(例如各种抗性、若干转基因或多数量性状基因座)的叠加(或聚合)。没有无配子生殖，为了固定这样一组性状，每个性状基因座必须单独纯合制备，然后组合。随着性状中涉及的基因座数量增加，通过杂交使这些性状基因座纯合变得耗时、逻辑上具有挑战性，从而成本高昂。此外，等位基因之间的特异性上位相互作用因纯合性而丧失。通过无配子生殖，有可能修复这种非叠加遗传变异。因此，无配子生殖，即通过种子的克隆繁殖，有可能导致植物育种、商业种子生产和农业的范式转变(van Dijk et al.2016)。