[发明专利]杂交种子生产

说明书

本发明涉及制备杂交种子的方法。

具体地讲，本发明涉及作物不育性的分子控制。植物的所述雄性和雌性不育性可用于由天然自花授粉的作物制备杂交种子。

本发明还提供了恢复亲本植株育性的方法，以便能够自花授粉，从而能够保持亲本系。

本发明还涉及用于整合到植物亲本中的表达框，并涉及将所述表达框用于雄性/雌性不育性恢复系统。

由杂交种子长成的杂交植物具有让两种不同的遗传背景杂交的杂交优势。杂交种子的生产取决于控制自花授粉并确保父本植株和母本植株异花授粉的能力。

有多种方法可用于控制花粉育性。例如，就玉米而言，它具有分离的雄花和雌花，控制花粉育性是在花粉释放之前机械去除雄花或穗状雄花而实现的，由此阻止自花授粉。

不过，大部分主要作物在同一朵花内具有功能性雄性和雌性生殖器官，在这种情况下，去除生产花粉的器官需要花费大量的劳动力和资金。特别是在小麦、玉米和稻上，可用化合物(杀配子剂)杀死或抑制花粉产生，能产生暂时性的雄性不育性，但使用这种化合物是昂贵的。化合物的可靠性及其作用时间也成问题。

人们对开发基于产生雄性不育性的遗传机制的花粉控制系统有极大的兴趣。存在两种大的类型：a)由于一个或几个核基因引起的花粉生产缺陷所导致的核雄性不育性，和b)细胞质雄性不育性(CMS)，其中，花粉的生产由于存在于线粒体上的基因的缺陷而受到抑制。

现有的核系统是基于将雄性不育性状导入一种亲本植物，然后通过与另一种植物异花授粉导入育性恢复基因，以便产生可育的杂交植物。披露于WO96/01799中的Paladin系统是不同的，它基于基因在杂交种子生产中的分离，当这些基因在一个植株中同时表达时，具有细胞毒性作用，导致雄性不育性。

稻和小麦是自花授粉植物，并具有小的两性花，因此，不能采用用于在玉米上生产杂交种子的去雄方法。首先，去除花药是困难的并且要花费大量时间。另外，小麦花粉比较重，并且仅能存活很短时间，很少能保存活力超过30分钟。因此，用于杂交玉米生产的种植技术，即将父本种植在与母本(雄性不育)机械隔离的小区中，并利用风力传粉，不能很好适用于小麦或稻。这些作物的父本和母本必须相间种植，以确保异花授粉。由于杂交种子需要包括95％以上的杂种，必须清除由父本自花授粉所产生的种子或者使得父本不能够自花授粉，从而不能产生非杂交种子。很显然，亲本植株的相间种植意味着上述第一种选择是困难的，除非父本植物容易受某种化学处理的影响，而母本对这种化学处理有承受能力，例如，除草剂处理。

我们的国际专利申请号PCT/GB90/00110披露了一系列基因序列，该基因序列能表达一种能在母本植株中破坏有活力的花粉生物合成的蛋白。不过，在这种情况下，仅有一种亲本植物，即母本是不育的，以便减少母本植物的自花授粉，并且该母本植物与可育的父本植物杂交，以便产生可育的杂交种子。不过，在该文献中没有披露生产杂交种子的方法，其中，两种亲本植物都不能自花授粉。

本发明涉及两种方法，通过该方法可以生产杂交种子，该方法试图克服目前与杂交种子生产，特别是与杂交小麦和稻种子生产相关的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种制备杂交种子的方法，包括相间种植雄性可育并且纯合隐性的雌性不育父本植物和纯合隐性雄性不育而雌性可育的母本植物，进行异花授粉，并获得由此所产生的种子。

根据本发明的第二方面，提供了将上述方法用于生产杂交种子的用途。

根据本发明的第三方面，提供了通过上述方法生产的可育的植物。

根据本发明的第四方面，提供了上述植物的后代，所述植物和所述后代的种子。

根据本发明的第五方面，提供了一种表达框，包括：

(a)第一基因启动子序列，它是雄花特异性启动子序列；

(b)编码一种能够破坏雄性育性的产物的破坏基因，该基因有效连接于所述第一基因启动子序列上；

(c)第二基因启动子序列，它是可任选有效连接于一个或几个翻译增强子或内含子序列上的雌花特异性启动子序列；

(d)编码一种能够恢复雌性育性的产物的恢复基因，它有效连接于所述第二基因启动子序列上；

(e)对一种外源化学诱导物的存在或缺乏有反应的第三基因启动子序列，它选择性、有效连接于一个或几个翻译增强子或内含子序列上；和

(f)编码一种能够恢复雄性育性的产物的恢复基因，它有效连接于所述第三基因启动子序列上；

因此，所述外源化学诱导物的存在能够控制雄性可育性。

根据本发明的第六方面，提供了一种表达框，包括：

(a)第一基因启动子序列，它是雌花特异性启动子序列；