具有部分或完全倍增基因組的普通小麥、植物或其部分，其雜種和產(chǎn)品，以及其生成和使 ...的制作方法
【專利摘要】提供了一種普通小麥植物。該植物具有部分或完全倍增的基因組，當(dāng)在相同條件下生長時(shí)，其和六倍體普通小麥（Triticum?aestivum?L.）植物至少是一樣可育的，所述六倍體普通小麥與所述基因組倍增的普通小麥植物是等基因的。還提供了雜種、產(chǎn)品以及其生成方法。
【專利說明】具有部分或完全倍增基因組的普通小麥、植物或其部分，其雜種和產(chǎn)品，以及其生成和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明在其一些實(shí)施方式中涉及具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥植物或其部分，它們的雜種和產(chǎn)品，以及它們的生成和使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]小麥屬(Triticum spp.)的小麥，還被稱為面包小麥或普通小麥(Triticumaestivum L.),是禾本科(grass),其最初來自近東的肥沃月灣地區(qū)(Fertile Crescentregion),但現(xiàn)在全世界栽培。在2007年，小麥的世界產(chǎn)量是607百萬噸，使它成為位居玉米(784百萬噸)和水稻(651百萬噸)之后的第三大生產(chǎn)的谷物。在全球范圍內(nèi)，小麥?zhǔn)侨祟愂澄镏兄参锏鞍椎闹饕獊碓?，其具有比玉?玉蜀黍)或水稻，其它主要谷物更高的蛋白含量。就用于食物的生產(chǎn)總噸數(shù)而言，它目前次于作為人類主要食物作物的水稻，而考慮到玉米在動物飼料中的更廣泛使用，其位居玉米之前。
[0003]小麥?zhǔn)顷P(guān)鍵因素，其使得在文明開始時(shí)有可能出現(xiàn)城市型社會，這是因?yàn)樗强梢匀菀状笠?guī)模栽培的第一農(nóng)作物的一種，并具有另外的優(yōu)點(diǎn):產(chǎn)生收獲物(harvest)，其提供食物的長期儲存。在肥沃月灣，包括巴比倫和亞述帝國(Assyrian empires),小麥?zhǔn)怯兄诔前畹囊蛩?。小麥谷粒是主糧，其用來制作面粉，用于發(fā)酵的、扁平的、和蒸熟的面包、餅干、曲奇、蛋糕、早餐谷物、面團(tuán)、面條、蒸粗麥粉(couscous)，以及用于發(fā)酵來制作啤酒、其它酒精飲料、或生物燃 料。
[0004]在有限程度上種植小麥作為用于牲畜的飼料作物，以及它的麥桿可以用作用于茅草屋頂(roofing thatch)的建筑材料?？梢匝心フ攘亩涣粝掠糜诎酌娣鄣呐呷椤Ｆ洚a(chǎn)物是糠和胚芽(germ)。整谷粒是維生素、礦物質(zhì)、和蛋白質(zhì)的富集來源,而精制谷粒大部分是淀粉。
[0005]對于小麥的需求正增加。當(dāng)亞洲的眾多人口變得較富裕時(shí)，他們會消費(fèi)更多小麥產(chǎn)品和較小比例的傳統(tǒng)食物如水稻。同樣地，產(chǎn)生自谷物喂養(yǎng)動物的更多肉類產(chǎn)品正被消費(fèi)。谷物還越來越多地偏離食物供應(yīng)而進(jìn)入乙醇生產(chǎn)來取代化石燃料。
[0006]用于改善生產(chǎn)力的小麥育種在20世紀(jì)下半世紀(jì)已明顯成功。然而，必須進(jìn)一步增加小麥產(chǎn)量，以滿足還在迅速增加的人口的不斷增加的需求，同時(shí)，如果要實(shí)現(xiàn)環(huán)境的可持續(xù)性，還要面對可耕地的減少、或至少缺少可耕地的擴(kuò)大。
[0007]相關(guān)技術(shù):
[0008]美國專利申請?zhí)?20030005479
[0009]Lazareva et al.Cell Biol.2000; 14(2): 163-72.[0010]Siddiqui Basic Life Sc1.1976Marl-7;8:97-102.[0011]Fragata Experientia.1970Janl5;26 (I):104-6.[0012]Tang PS, Loo WS.Science.1940Marl; 91 (2357):222.[0013]Dvorakl973Can.J.Genet.Cytol.15:205-214[0014]Zhang et al.J.2008Appl.Genet.49 (I): 41-44
[0015]W02009/060453
[0016]W02009/060455

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥植物，當(dāng)在相同條件下生長時(shí)，其至少和等基因于基因組倍增普通小麥植物的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物一樣可育。
[0018]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了雜種植物，其具有上述植物作為親代祖先(parental ancestor)。
[0019]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了雜種普通小麥植物，其具有部分或完全倍增的基因組。
[0020]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面,提供了種植場(planted field),其包括任何上述植物。
[0021]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了播種場(sown field)，其包括任何上述植物的種子。
[0022]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，植物是非轉(zhuǎn)基因的。
[0023]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有至少類似于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的穗數(shù)(spike number)。
[0024]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有至少類似于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的小穗數(shù)(spikelet number)。
[0025]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有至少類似于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的穗長。
[0026]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有至少類似于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的穗寬。
[0027]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有至少類似于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的穗節(jié)間數(shù)(spike internodenumber)ο
[0028]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有至少類似于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的谷粒蛋白含量。
[0029]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有至少類似于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的干物質(zhì)含量。
[0030]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有至少類似于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的谷粒產(chǎn)量/生長面積。
[0031]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有至少類似于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的粒數(shù)/小穗比率(grain number perspikelet ratio)。
[0032]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有至少類似于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的總粒數(shù)/植物比率(total grainnumber per plant ratio)。
[0033]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有至少類似于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的粒重。
[0034]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有至少類似于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的谷粒產(chǎn)量/植物。
[0035] 按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有高于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的耐銹病性。
[0036]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，植物具有類似或小于六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的總植物長度。
[0037]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，通過以下至少一種來確定育性:
[0038]每株植物的種子數(shù)目；
[0039]結(jié)桿測定(seedset assay)；
[0040]配子育性測定；以及
[0041]乙酸胭脂紅(acetocarmine)花粉染色。
[0042]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，植物是十二倍體。
[0043]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，植物是八倍體。
[0044]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，植物是十倍體。
[0045]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，植物能夠與六倍體或四倍體小麥雜交育種。
[0046]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式,小麥?zhǔn)怯操|(zhì)小麥(硬粒小麥，Triticum durum)。
[0047]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，雜種植物具有硬質(zhì)小麥作為第二親代祖先。
[0048]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，植物是同源多倍體。
[0049]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了普通小麥植物的植物部分。
[0050]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了植物或植物部分的加工產(chǎn)品。
[0051]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，加工產(chǎn)品選自由食品、飼料、建筑材料和生物燃料組成的組。
[0052]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，食物或飼料選自由面包、餅干、曲奇、蛋糕、糕點(diǎn)(pastry)、點(diǎn)心(snack)、早餐谷物(breakfast cereal)、面團(tuán)(pasta)、面條(noodle)、蒸粗麥粉(couscous)、啤酒和酒精飲料組成的組。
[0053]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了產(chǎn)生自植物或植物部分的粉(粗粉，meal)。
[0054]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，植物部分是種子。
[0055]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了普通小麥植物的分離的可再生細(xì)胞。
[0056]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，該細(xì)胞在培養(yǎng)中對于至少5次傳代表現(xiàn)出基因組穩(wěn)定性。
[0057]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，細(xì)胞是來自分生組織、花粉、葉、根、根尖、花藥、雌蕊、花、種子、谷?；蚯o。
[0058]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了包含可再生細(xì)胞的組織培養(yǎng)物。
[0059]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了產(chǎn)生普通小麥種子的方法，包括使所述植物自交育種或雜交育種。
[0060]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了利用植物育種技術(shù)來開發(fā)雜種植物的方法，該方法包括利用植物作為用于自交育種和/或雜交育種的育種材料的來源。
[0061]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了用于產(chǎn)生普通小麥粉的方法，該方法包括:
[0062](a)收獲普通小麥植物的谷?；蛑参锊糠郑灰约?br> [0063](b)加工谷粒以產(chǎn)生普通小麥粉。
[0064]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了用于生成具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥種子的方法，該方法包括在瞬時(shí)施加的磁場下用G2/M細(xì)胞周期抑制劑接觸普通小麥(Triticum aestivum L.)種子,從而生成具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥種子。
[0065]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，G2/M細(xì)胞周期抑制劑包括微管聚合抑制劑。
[0066]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，微管聚合抑制劑選自由秋水仙素(colchicine)、諾考達(dá)唑(nocodazole)、黃草消(oryzaline)、氟樂靈(trif Iuraline)和硫酸長春堿組成的組。
[0067]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，上述方法包括在接觸以前聲波處理(sonicate)種子。
[0068]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥植物的代表性種子的樣品，當(dāng)在相同條件下生長時(shí)，所述普通小麥植物至少和等基因于基因組倍增普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的六倍體普通小麥(Triticumaestivum L.)植物是一樣可育的，其中樣品已按照布達(dá)佩斯條約以NCIMB41972保藏于NCMB。
[0069]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個方面，提供了具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥植物的代表性種子的樣品，當(dāng)在相同條件下生長時(shí)，所述普通小麥植物至少和等基因于基因組倍增普通小麥植物的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物是一樣可育的，其中具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥植物的樣品已按照布達(dá)佩斯條約以NCIMB41972 保藏于 NCMB。
[0070]除非另有定義，在本文中所使用的所有技術(shù)和/或科學(xué)術(shù)語具有如本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的技術(shù)人員所通常理解的相同意義。雖然類似于或等同于本文描述的那些方法和材料的方法和材料可以用于實(shí)施或測試本發(fā)明的實(shí)施方式，但以下描述示例性的方法和/或材料，在出現(xiàn)沖突時(shí)，以本專利說明書(包括定義)為準(zhǔn)。另外，材料、方法、和實(shí)施例是說明性的而不必是限制性的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0071]本文僅通過舉例方式 并參照附圖，描述了本發(fā)明的一些實(shí)施方式。現(xiàn)詳細(xì)地具體參照附圖，需要強(qiáng)調(diào)的是，示出的細(xì)節(jié)是通過舉例方式并用于本發(fā)明的實(shí)施方式在此方面的說明性討論，描述連同附圖一起使本領(lǐng)域技術(shù)人員明了可以如何實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0072]在附圖中:[0073]圖1是R-2010-1多倍性穩(wěn)定系(336，參見在表5中的FACS結(jié)果)的圖像，其與等基因R-2010-1正常倍性系加以比較。
[0074]圖2是使用系H-2010-4的HFl雜種的圖像，其表明冬面包小麥(冬播面包小麥，winter bread wheat)的高雜種優(yōu)勢。
[0075]圖3是利用系R-2010-1的HFl雜種的圖像，其表明冬面包小麥的高雜種優(yōu)勢。
[0076]圖4是條形圖，其表明雜種小麥W2 (620)和親代雌株的表型參數(shù)。
[0077]圖5是條形圖，其表明在雜種W2 (620)和它的12N等基因雄性系中所使用的親代雄株(雄性植物，male plant)的表型參數(shù)。
[0078]圖6是條形圖，其表明雜種小麥W15(659)和親代雌株(雌性植物，female plant)的表型參數(shù)。
[0079]圖7是條形圖，其表明在雜種W15 (659)的它的12N等基因雄性系中所使用的親代雄株的表型參數(shù)。
[0080]圖8是條形圖，其表明雜種小麥W16 (648)和親代雌株的表型參數(shù)。
[0081]圖9是條形圖，其表明在雜種W16 (648)和它的8N等基因雄性系中所使用的親代雄株的表型參數(shù)。
[0082]圖10是條形圖 ，其表明雜種小麥W17 (650)和親代雌株的表型參數(shù)。
[0083]圖11是條形圖，其表明在雜種W17 (650)和它的ION等基因雄性系中所使用的親代雄株的表型參數(shù)。
[0084]圖12是條形圖，其表明雜種小麥W18 (669)和親代雌株的表型參數(shù)。
[0085]圖13是條形圖，其表明在雜種W18 (669)和它的12N等基因雄性系中所使用的親代雄株的表型參數(shù)。
[0086]圖14是條形圖，其表明雜種小麥W19 (681)和親代雌株的表型參數(shù)。
[0087]圖15是條形圖，其表明在雜種W19 (681)和它的12N等基因雄性系中所使用的親代雄株的表型參數(shù)。
[0088]圖16是圖像，其示出在六倍體普通小麥〃3_對照〃系中DNA含量的FACS分析。P1-A值的左峰是320 (每個單位標(biāo)記100個單位)。右峰表示細(xì)胞周期。
[0089]圖17是圖像，其示出在誘導(dǎo)的多倍體〃3-20-1020-1〃系中DNA含量的FACS分析。P1-A值的峰是540 (每個單位標(biāo)記100個單位)，其證實(shí)了，DNA的量表示部分或完全倍增的
基因組。
[0090]圖18是圖像，其示出誘導(dǎo)的多倍體〃3-20-1030-1〃系的DNA含量的FACS分析。P1-A值的峰是480 (每個單位標(biāo)記100個單位)，其證實(shí)了，DNA的量表示部分或完全倍增的
基因組。
[0091]圖19是圖像，其示出誘導(dǎo)的多倍體〃5_對照〃系的DNA含量的FACS分析。P1-A值的左峰是320 (每個單位標(biāo)記100個單位)。右峰表示細(xì)胞周期。
[0092]圖20是圖像，其示出誘導(dǎo)的多倍體〃5-1226_1〃系的DNA含量的FACS分析。P1-A值的峰是440 (每個單位標(biāo)記100個單位)，其證實(shí)了，DNA的量表示部分或完全倍增的基因組。
[0093]圖21是圖像，其示出誘導(dǎo)的多倍體"15-對照〃系的DNA含量的FACS分析。P1-A值的左峰是300 (每個單位標(biāo)記100個單位)。右峰表示細(xì)胞周期。[0094]圖22是圖像，其示出誘導(dǎo)的多倍體〃15_94〃系的DNA含量的FACS分析。P1-A值的峰是420(每個單位標(biāo)記100個單位)，其證實(shí)了，DNA的量表示部分或完全倍增的基因組。
【具體實(shí)施方式】
[0095]本發(fā)明在其一些實(shí)施方式中涉及具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥植物或其部分、其雜種和產(chǎn)品、以及其生成和使用方法。
[0096]在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一種實(shí)施方式以前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不必將它的應(yīng)用限制于在以下描述中闡述的或通過實(shí)例舉例說明的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠具有其它實(shí)施方式或以各種方式加以實(shí)施或進(jìn)行。
[0097]已經(jīng)提出誘導(dǎo)的多倍性用于增加植物產(chǎn)量。然而，到目前為止，僅針對少數(shù)植物物種成功實(shí)現(xiàn)了誘導(dǎo)的多倍性。
[0098]本發(fā)明人現(xiàn)已設(shè)計(jì)了一種新的程序(procedure),用于在普通小麥(Triticumaestivum L.)中誘導(dǎo)的基因組倍增，這使得形成這樣的植物，其是基因組穩(wěn)定的且可育的。相比于具有六倍體基因組的等基因祖先植物，誘導(dǎo)的多倍體植物沒有不期望的基因組突變，并且特征在于更強(qiáng)的活力和更高的總植物產(chǎn)量(參見，以下表5)。這些新性狀可以有助于更好的氣候適應(yīng)性和對于生物和非生物脅迫的更高耐受性。此外，通過花粉絕育并利用本發(fā)明的誘導(dǎo)的多倍體植物而生成的雜種小麥種子，由于雜種優(yōu)勢表達(dá),可以增加全球小麥產(chǎn)量百分之幾十。另外，在基因組倍增以后，相比于已經(jīng)來自于較早世代(例如，第一、第二、第三或第四)的等基因六倍體祖先植物，本發(fā)明的一些實(shí)施方式的誘導(dǎo)的多倍體植物表現(xiàn)出類似的或更好的育性，從而無需進(jìn)一步育種來改善育性。
[0099]因此，按照本發(fā)明的一個方面，提供了具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥植物，當(dāng)在相同條件下生長時(shí)，其至少和等基因于所述基因組倍增的普通小麥植物的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物一樣可育。
[0100]如在本文中所使用的，術(shù)語〃普通小麥〃(在本文中還稱為〃面包小麥〃)是指小麥屬的普通小麥品種?；蚪M是異源六倍體，具有六組染色體的異源多倍體，兩組來自三種不同種的每一種，AABBDD (2n-6x=42)，處于它的非倍增形式(整倍體)。因此，按照一種【具體實(shí)施方式】，非倍增(即，祖先)植物的遺傳組成是普通小麥的AABBDD基因組。
[0101]按照一種【具體實(shí)施方式】，普通小麥可以是天然產(chǎn)生的或合成的小麥。
[0102]〃植物〃是指完整植物或其部分(例如，種子、谷粒、莖、果實(shí)、葉、花、組織等)，加工或非加工的(例如，種子、粉、干組織、塊狀物(餅，cake)等)，可再生的組織培養(yǎng)物或從其分離的細(xì)胞。按照一些實(shí)施方式，如在本文中所使用的，術(shù)語植物還指雜種，其具有誘導(dǎo)的多倍體植物的一種作為它的祖先的至少一種，如在下文中將進(jìn)一步定義和說明。
[0103]如在本文中所使用的，"部分或完全倍增的基因組〃是指添加至少一條染色體、祖先基因組(genome set)(例如，AA、BB或DD)、染色體的一個混合祖先組(例如，AB、BD, AD)或更多組(例如，2組)，比方說,基因組的全倍增(full multiplication),其導(dǎo)致十二倍體植物(12N)或更多 倍體植物。
[0104]本發(fā)明的一些實(shí)施方式的植物在本文中還稱為〃誘導(dǎo)的多倍體〃植物。
[0105]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是SN。
[0106]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是10N。[0107]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是12N。
[0108]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是14N。
[0109]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是16N。
[0110]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是18N。
[0111]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是24N。
[0112]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是26N。
[0113]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是28N。
[0114]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是30N。[0115]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是32N。
[0116]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是34N。
[0117]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物是36N。
[0118]按照一種【具體實(shí)施方式】，誘導(dǎo)的多倍體植物不是基因組倍增的單倍體植物。
[0119]如上所述，當(dāng)在相同(同一)條件下生長時(shí)，誘導(dǎo)的多倍體是至少和等基因于基因組倍增普通小麥的六倍體普通小麥祖先植物一樣可育的。
[0120]如在本文中所使用的，術(shù)語"可育的"是指有性繁殖的能力?？梢岳帽绢I(lǐng)域中眾所周知的方法來測定育性?？商鎿Q地，育性被定義為結(jié)籽(結(jié)出種子)的能力?？梢詼y定以下參數(shù)以確定育性:種子數(shù)目(谷粒);結(jié)籽測定，可以通過花粉萌發(fā)(如在蔗糖基質(zhì)上)來確定配子育性；以及可替換地或者另外地，乙酸胭脂紅染色，從而染色可育的花粉。
[0121 ] 如在本文中所使用的，術(shù)語"穩(wěn)定的"或"基因組穩(wěn)定性"是指染色體或染色體拷貝的數(shù)目，其通過若干代而保持不變，同時(shí)植物并不表現(xiàn)出至少一種以下參數(shù)的大幅下降:產(chǎn)量、育性、生物量、活力。按照一種【具體實(shí)施方式】，穩(wěn)定性被定義為產(chǎn)生純種后代(a trueto type offspring),保持變種(品種)強(qiáng)壯和一致性。
[0122]按照一種【具體實(shí)施方式】，在培養(yǎng)或世代中，對于至少2、3、5、10或更多次傳代，植物表現(xiàn)出基因組穩(wěn)定性。
[0123]按照本發(fā)明的一種實(shí)施方式，基因組倍增植物等基因于源植物，即六倍體小麥。和六倍體植物相比，基因組倍增植物在質(zhì)量上、但不在數(shù)量上具有基本上相同的基因組組成。
[0124]按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，成熟的基因組倍增植物具有和在相同條件下生長的它的等基因六倍體祖先至少大約相同(+/-10%)的種子數(shù)目；可替換地或者另外地，基因組倍增植物具有至少90%的可育花粉，其被乙酸胭脂紅染色；以及可替換地或者另外地，至少90%的種子在蔗糖上萌發(fā)。如從以下表5可以看到的，按照本發(fā)明的教導(dǎo)產(chǎn)生的八倍體、十倍體和十二倍體植物具有的總產(chǎn)量/植物，比等基因祖先植物高至少25%。按照一種【具體實(shí)施方式】，使用以下公式來測量產(chǎn)量:
[0125]每株植物的產(chǎn)量=總粒數(shù)/植物X粒重
[0126]為表征本發(fā)明的基因組倍增植物的性狀(例如，育性、產(chǎn)量、生物量和活力)所進(jìn)行的比較測定，通常是相比于它的等基因祖先(在下文中，〃六倍體祖先植物〃)，當(dāng)兩者處于相同的發(fā)育階段以及兩者在相同生長條件下生長時(shí)而進(jìn)行的。
[0127]按照一種【具體實(shí)施方式】,基因組倍增植物的特征在于穗數(shù)(spike number)至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivumL.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，穗數(shù)多出2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%或甚至高于15%或20%。按照一種【具體實(shí)施方式】，相比于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物，穗數(shù)多出0.5-20%,0.5-15%或1-20%。
[0128]按照一種【具體實(shí)施方式】,基因組倍增植物的特征在于小穗數(shù)(sp i ke Ietnumber )至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticumaestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，小穗數(shù)多出2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%或甚至高于15%或20%。按照一種【具體實(shí)施方式】,相比于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物，小穗數(shù)多出0.5-20%,0.5-15%或1-20%。
[0129]按照一種【具體實(shí)施方式】，基因組倍增植物的特征在于穗長至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，穗長高出2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%或甚至多于15%或20%。按照一種【具體實(shí)施方式】，相比于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物，穗長高出0.5-20%,0.5-15%或1-13%。
[0130]按照一種【具體實(shí)施方式】,基因組倍增植物的特征在于粒數(shù)/小穗(grain numberper spikelet)至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】,粒數(shù)/小穗高出2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%或甚至大于15%或20%。按照一種【具體實(shí)施方式】，粒數(shù)/小穗比處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物高或低約0-10%。
[0131]按照一種【具體實(shí)施方式】，基因組倍增植物的特征在于穗寬至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，穗寬比處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物高或低約0-10%。
[0132]按照一種【具體實(shí)施方式】,基因組倍增植物的特征在于穗節(jié)間數(shù)(spike internodenumber)至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，穗節(jié)間數(shù)比處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物高或低約0-10%。
[0133]按照一種【具體實(shí)施方式】，基因組倍增植物的特征在于谷粒蛋白含量(grainprotein content)至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，谷粒蛋白含量比處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物高或低約0-20%。
[0134]按照一種【具體實(shí)施方式】，基因組倍增植物的特征在于干物質(zhì)含量至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，干物質(zhì)含量高出2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%或甚至大于15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或100%。按照一種【具體實(shí)施方式】，相比于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物，粒重高出1-100%、1-20%、5-50% 或 5-80%。
[0135]按照一種【具體實(shí)施方式】，基因組倍增植物的特征在于谷粒產(chǎn)量/生長面積(grainyield per growth area)至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，谷粒產(chǎn)量/ 生長面積高出 10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50% 或甚至大于 80%、90%、100%、200%、250%、300%、400%或500%。按照一種【具體實(shí)施方式】,相比于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物，谷粒產(chǎn)量/生長面積高出0.1-5,0.3-5,0.4-2.5、1-5、2-3或2-2.5倍。
[0136]按照一種【具體實(shí)施方式】，基因組倍增植物的特征在于粒重至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，粒重高出2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%或甚至大于15%或20%。按照一種【具體實(shí)施方式】，相比于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物，粒重高出1_50%、1-20%或5-20%。
[0137]按照一種【具體實(shí)施方式】，基因組倍增植物的特征在于總粒數(shù)/植物至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，總粒數(shù)/植物高出10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50% 或甚至大于 80%、90%、100%、200%、250%、300%、400% 或 500%。按照一種【具體實(shí)施方式】，相比于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物，總粒數(shù)/植物高出 0.1-5,0.3-5,0.4-2.5、1_5、2_3 或 2-2.5 倍。
[0138]按照一種【具體實(shí)施方式】，基因組倍增植物的特征在于谷粒產(chǎn)量/植物至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，谷粒產(chǎn)量/植物高出10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50% 或甚至大于 80%、90%、100%,200%,250%,300%,400% 或 500%。按照一種【具體實(shí)施方式】，相比于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物，總谷粒產(chǎn)量 / 植物高出 0.1-5,0.3-5,0.4-2.5、1-5、2-3或2-2.5倍。
[0139]按照一種【具體實(shí)施方式】，基因組倍增植物的特征在于分蘗數(shù)至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，分蘗數(shù)(tiIIer number)高出10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%,45%,50% 或甚至大于 80%、90%、100%,200%, 250%,300%,400% 或 500%。按照一種【具體實(shí)施方式】，相比于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物，分蘗數(shù)高出 0.1-5,0.3-5,0.4-2.5、1_5、2_3 或 2-2.5 倍。
[0140]按照一種【具體實(shí)施方式】，基因組倍增植物的特征在于耐銹病性至少類似于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)等基因祖先植物。按照一種【具體實(shí)施方式】，耐銹病性高出2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%或甚至大于15%、20%、30%或40%。按照一種【具體實(shí)施方式】,相比于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物，耐銹病性高出1_50%、1-20%或5-20%。
[0141]有趣地,本發(fā)明的植物的特征在于,地上植物長度(above ground plant length)(或高度)類似于或短于或高于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物(參見以下表5)。按照一種【具體實(shí)施方式】，植物長度短出或高出2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%或甚至大于15%或20%。按照一種【具體實(shí)施方式】,相比于處于相同發(fā)育階段和生長在相同生長條件下的等基因祖先植物，地上植物長度(或高度)高出或低出約0-20%。
[0142]按照一種【具體實(shí)施方式】，植物是非轉(zhuǎn)基因的。
[0143] 按照另一種實(shí)施方式，植物是轉(zhuǎn)基因的，例如通過表達(dá)異源基因，其賦予用于栽培的抗害蟲性或形態(tài)性狀，如下文進(jìn)一步描述的。[0144]可以利用秋水仙素化(colchicination)的改善方法來產(chǎn)生本發(fā)明的基因組倍增植物種子(如下文所描述的)。
[0145]因此，按照本發(fā)明的一個方面，提供了用于生成具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥種子的方法，該方法包括在瞬時(shí)施加的磁場下用G2/M細(xì)胞周期抑制劑接觸普通小麥(Triticum aestivum L.)種子,從而生成具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥種子。
[0146]通常，G2/M周期抑制劑包括微管聚合抑制劑。
[0147]微管周期抑制劑的實(shí)例包括但不限于秋水仙素、秋水仙酰胺、氟樂靈、黃草消、苯并咪唑氨基甲酸酯(benzimidazole carbamate)(例如諾考達(dá)唑、恩考達(dá)唑(oncodazole)、甲苯達(dá)唑、R17934、MBC)、N_ 苯基氛基甲酸 ο-異丙酷(o-1sopropyl N-phenyl carbamate)、N-苯基氛基甲酸氣異丙酷(chloroisopropyl N-phenyl carbamate)、甲基胺草憐(amiprophos-methyl)、紫杉醇、長春堿、灰黃霉素、咖啡堿、雙-ANS (bis-ANS)、美坦辛(may tans ine)、長春堿、硫酸長春堿和鬼臼毒素。
[0148]G2/M抑制劑被包含在處理溶液中，其可以包括另外的活性組分(成分)如抗氧化劑、洗滌劑和組蛋白。
[0149]當(dāng)用包含G2/M周期抑制劑的處理溶液處理種子時(shí)，植物進(jìn)一步經(jīng)受至少700高斯(例如，1350高斯)的磁場20分鐘至5小時(shí)。將種子放置在磁場室中，如在實(shí)施例1中描述的磁場室。在指定時(shí)間以后，從磁場移出種子。
[0150]為了改善種子 對處理溶液的可滲透性，在接觸G2/M周期抑制劑以前，種子經(jīng)受超聲波處理(例如，17-40kHz,5-40分鐘)。
[0151]濕種子可以更好地響應(yīng)處理，因此，在處理開始時(shí)，將種子浸泡在水溶液(例如，蒸餾水)中。
[0152]按照一種【具體實(shí)施方式】，在黑暗中并在室溫下(約23-26°C)或更低溫度(例如，用于US階段)下進(jìn)行整個處理。
[0153]因此，按照一種【具體實(shí)施方式】，在室溫下將種子浸泡在水中，然后經(jīng)受在蒸餾水中的US處理。
[0154]在滲透以后，將種子放置在包含處理溶液的容器中并打開磁場。在以下表2中提供了 G2/M周期抑制劑濃度的示例性范圍。處理溶液可以進(jìn)一步包含DMS0、洗滌劑、抗氧化劑和組蛋白(以下文所列的濃度)。
[0155]在種子從磁場移出以后，它們受到G2/M周期抑制劑的第二輪處理。最后，洗滌種子并播種在適當(dāng)?shù)纳L床(growth bed)上?？蛇x地,在有Acadain? (Acadian AgriTech)和Giberllon (當(dāng)用長春堿作為G2/M周期抑制劑來處理時(shí)使用后者)存在的條件下生長幼苗。
[0156]應(yīng)理解的是，可以對完整植物或植物部分(如本文描述的)而不一定限于種子，來實(shí)施上述方法。
[0157]利用上述教導(dǎo)，本發(fā)明人已經(jīng)建立了基因組倍增的普通小麥植物。
[0158]在建立以后，可以有性或無性繁殖本發(fā)明的植物，如通過利用組織培養(yǎng)技術(shù)。
[0159]如在本文中所使用的，短語〃組織培養(yǎng)物〃是指從其可以生成小麥苗(小麥草，wheat grass)的植物細(xì)胞或植物部分,包括植物原生質(zhì)體、植物杯狀器官(plant cali)、植物團(tuán)塊(plant clump)、和植物細(xì)胞，其在植物中是完整的，或植物部分，如種子、葉、莖、花粉、根、根尖、花藥、胚珠、花瓣、花、胚芽(胚，embryo)、谷粒、纖維和莢殼(boll)。值得注意的是，術(shù)語種子和谷粒在本文中可互換地使用。
[0160] 按照本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在培養(yǎng)中，培養(yǎng)的細(xì)胞在至少2、3、4、5、7、9或10次傳代中表現(xiàn)出基因組穩(wěn)定性。
[0161 ] 生成植物組織培養(yǎng)物和從組織培養(yǎng)物中再生植物的技術(shù)是本領(lǐng)域中眾所周知的，例如，這樣的技術(shù)闡述于 Vasil.，1984.Cell Culture and Somatic Cell Geneticsof Plants,Vol I，II，III，Laboratory Procedures and Their Applications, AcademicPress,New York;Green et al.,1987.Plant Tissue and Cell Culture, AcademicPress, New York;Weissbach and Weissbach.1989.Methods for Plant MolecularBiology,Academic Press;Gelvin et al.， 1990，Plant Molecular BiologyManual, Kluwer Academic Publishers;Evans et al.，1983，Handbook of Plant CellCulture, MacMillian Publishing Company, New York;以及 Klee et al., 1987.Ann.Rev.0f Plant Phys.38:467486。
[0162]組織培養(yǎng)物可以生成自組織的細(xì)胞或原生質(zhì)體，上述組織選自由種子、葉、莖、花粉、根、根尖、花藥、胚珠、花瓣、花和胚芽(胚，embryo)組成的組。
[0163]可以理解的是，本發(fā)明的植物還可以連同其它小麥植物一起用于植物育種(B卩，自交育種或雜交育種)，以生成新的植物或植物系，其表現(xiàn)出本發(fā)明的普通小麥植物的至少一些特性。
[0164]雜交任何這些植物和另一種植物所獲得的植物可以用于系譜育種(pedigreebreeding)、轉(zhuǎn)化和/或回交，以生成另外的栽培品種，其表現(xiàn)出本發(fā)明的基因組倍增植物的特性以及任何其它所期望的性狀。采用本領(lǐng)域中眾所周知的分子或生化方法的篩選技術(shù)可以用來確保所尋求的重要的商業(yè)特性被保留在每個育種世代中。
[0165]回交的目標(biāo)是在回歸親本系中改變或替代單性狀或特性。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，用來自非回歸系的所期望的基因取代或補(bǔ)充回歸親本系的單基因，同時(shí)基本上保持所有的所期望基因的其它部分，因此保持原始系的所期望的生理和形態(tài)結(jié)構(gòu)。特定非回歸親本的選擇將取決于回交的目的。主要目的之一是將一些商業(yè)上所期望的、農(nóng)業(yè)上重要的性狀加入植物中。精確的回交方案將取決于待改變或增加的特性或性狀，以確定適當(dāng)?shù)臏y試方案。雖然當(dāng)待轉(zhuǎn)移的特性是顯性等位基因時(shí)，回交方法被簡化，但也可以轉(zhuǎn)移隱性等位基因。在這種情況下，可能有必要引入子代的測試以確定是否所期望的特性已被成功轉(zhuǎn)移。同樣地，利用本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的各種已建立的轉(zhuǎn)化方法的任何一種，可以將轉(zhuǎn)基因引入植物，如:Gressel., 1985.Biotechnologically ConferringHerbicide Resistance in Crops:The Present Realities， In:Molecular Form andFunction of the plant Genome,L van Vloten-Doting，(ed.)，Plenum Press, NewYork;Huftnerj S.L.,et al.，1992，Revising Oversight of Genetically ModifiedPlants, Bio/Technology;Klee,H.,et al.,1989，Plant Gene Vectors and GeneticTransformation:Plant Transformation Systems Based on the use of Agrobacteriumtumefaciens，Cell Culture and Somatic Cell Genetics of Plants ;以及 Koncz，C.，etal.1986, Molecular a nd General Genetics。[0166]可以理解的是，本發(fā)明的植物或雜種植物可以被基因修飾，例如以弓丨入感興趣的性狀，例如對脅迫(例如，生物或非生物的)的增強(qiáng)的抗性。
[0167]因此，本發(fā)明提供了新穎的基因組倍增植物和栽培品種(cultivar)，以及用于生成其的種子和組織培養(yǎng)物。
[0168]本發(fā)明的植物能夠自交育種或與六倍體或四倍體小麥、或各種倍性的小麥(例如，誘導(dǎo)的高倍體小麥，如本文所描述的)、或與其它小麥品種雜交育種。
[0169]因此，本發(fā)明進(jìn)一步提供了雜種植物，其具有作為親代祖先的基因組倍增植物(如本文所描述的)。
[0170]例如,父本(雄性親本，male parent)可以是基因組倍增植物,而母本(雌性親本，female parent)可以是六倍體普通小麥或甚至四倍體硬質(zhì)小麥植物(種間雜交)。
[0171]按照一種【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明提供了具有部分或完全倍增的基因組的雜種普通小麥植物。
[0172]本發(fā)明進(jìn)一步提供了種子袋(種子包，seed bag),其包含至少10%、20%、50%或100% (比方說10-100%)的本發(fā)明的植物或雜種植物的種子。
[0173]利用本發(fā)明的教導(dǎo)，本發(fā)明人能夠產(chǎn)生許多植物變種，其是誘導(dǎo)的多倍體。當(dāng)在相同條件下生長時(shí)，具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥植物的代表性種子的樣品是至少和等基因于所述基因組倍增普通小麥植物的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物一樣可育的，其中所述樣品已按照布達(dá)佩斯條約于2012年5月18日以NCMB41972保藏于NCMB。
[0174]本發(fā)明進(jìn)一步提供了種植場，其包括本發(fā)明的任何植物或雜種植物。
[0175]本發(fā)明的谷粒被加工成粉，其作為補(bǔ)充物用于發(fā)酵的、扁平的和蒸熟的面包、餅干、曲奇、蛋糕、糕點(diǎn)、點(diǎn)心、早餐谷物、面團(tuán)、面條和蒸粗麥粉。
[0176]因此，本發(fā)明進(jìn)一步提供了用于產(chǎn)生普通小麥粉的方法，該方法包括收獲本發(fā)明的植物或雜種植物的谷粒，并加工谷粒，以產(chǎn)生粉。
[0177]小麥苗(wheat grass)是高度可發(fā)酵的，其使得本發(fā)明的植物或雜種成為良好的替代品，用于啤酒和其它酒精飲料生產(chǎn)以及還可以用于生產(chǎn)生物燃料。本發(fā)明的植物或雜種還可以用于建筑(例如，麥桿)，如用于屋頂?shù)拿┎?thatch)。
[0178]如在本文中所使用的，術(shù)語“約”是指土 10%。
[0179]術(shù)語〃包含〃(“comprises”,“comprising，，)、"包括 〃(“ incIudes，，,“ including，，)、“具有”以及它們的變型(conjugate)是指〃包括但不限于〃。
[0180]術(shù)語“由…組成”是指“包括并限于”。
[0181]術(shù)語〃基本上由…組成〃是指組合物、方法或結(jié)構(gòu)可以包括另外的成分、步驟和/或部分，但前提是，另外的成分、步驟和/或部分并不實(shí)質(zhì)上改變所要求的組合物、方法或結(jié)構(gòu)的基本和新穎特性。
[0182]如在本文中所使用的，除非上下文另有明確規(guī)定，單數(shù)形式〃 一個〃(“a”)、〃 一種〃(“an”)和〃該〃包括復(fù)數(shù)指稱。例如，術(shù)語〃化合物〃(“a compound”)或〃至少一種化合物〃可以包括多種化合物，包括它們的混合物。
[0183]在整個本申請中，可以以范圍形式來呈現(xiàn)本發(fā)明的各種實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)明了，以范圍形式進(jìn)行的描述僅僅是為了方便和簡潔而不應(yīng)該被解釋為是對本發(fā)明的范圍的固定限制。因此，范圍的描述應(yīng)被視為，已特別地披露了所有可能的子范圍以及在上述范圍內(nèi)的單個數(shù)值。例如，范圍的描述如I至6應(yīng)被視為已特別地披露了子范圍如I至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等，以及在上述范圍內(nèi)的單個數(shù)值，例如，1、2、3、4、5、和6。這是適用的而不管范圍的寬度如何。
[0184] 每當(dāng)在本文中表示數(shù)值范圍時(shí)，它意味著包括在指定范圍內(nèi)的任何引用數(shù)字(分?jǐn)?shù)或整數(shù))。短語第一指示數(shù)字和第二指示數(shù)字“之間的范圍”和第一指示數(shù)字“至”第二指示數(shù)字的“范圍”在本文中可互換使用并且旨在包括第一和第二指示數(shù)字以及在其間的所有分?jǐn)?shù)和整數(shù)數(shù)字。
[0185]如在本文中所使用的，術(shù)語"方法"是指用于完成給定任務(wù)的方式、手段、技術(shù)和程序，包括但不限于化學(xué)、藥理學(xué)、生物學(xué)、生物化學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的從業(yè)者已知的、或容易由已知方式、手段、技術(shù)和程序開發(fā)的那些方式、手段、技術(shù)和程序。
[0186]可以理解的是，本發(fā)明的某些特征，為清楚起見，其在分開的實(shí)施方式的情況下加以描述，也可以聯(lián)合提供在單個實(shí)施方式中。相反地，本發(fā)明的各種特征，為簡便起見，其在單個實(shí)施方式的情況下加以描述，也可以分別或以任何適當(dāng)?shù)膩喗M合或在適當(dāng)?shù)那闆r下以任何其它描述的本發(fā)明的實(shí)施方式來提供。在各種實(shí)施方式的情況下描述的某些特征不應(yīng)被認(rèn)為是那些實(shí)施方式的必要特征，除非在沒有那些要素的情況下實(shí)施方式是不可行的。
[0187]本發(fā)明的各種實(shí)施方式和方面(如上文描述的和如在以下權(quán)利要求部分中要求的)在以下實(shí)施例中可找到實(shí)驗(yàn)支持。
[0188]實(shí)施例
[0189]現(xiàn)參照以下實(shí)施例，其連同以上描述一起以非限制性的方式來說明本發(fā)明的一些實(shí)施方式。
[0190]通常，本文所使用的術(shù)語以及在本發(fā)明中采用的實(shí)驗(yàn)室程序包括分子、生物化學(xué)、微生物學(xué)和重組DNA技術(shù)。這樣的技術(shù)充分說明于文獻(xiàn)。參見，例如，"Molecular Cloning:Alaboratory Manual"Sambrook et al., (1989);"Current Protocols in MolecularBiology^Volumes 1-1II AusubeI, R.M., ed.(1994);Ausubel et al.，"Current Protocolsin Molecular Biology^, John Wiley and Sons, Baltimore, Maryland(1989);Perbal,〃A Practical Guide to Molecular Cloning", John ffiley&Sons, New York(1988);Watsonet al.，"Recombinant DNA^,Scientific American Books, New York;Birren etal.(eds)"Genome Analysis:A Laboratory Manual Series", Vols.1-4，Cold SpringHarbor Laboratory Press, New York (1998);如在美國專利號 4，666，828、4, 683，202、4，801，531、5，192，659 和 5，272，057 中闡述的方法；"Cell Biology:A LaboratoryHandbook", Volumes 1-1II Cel Iis, J.E.，ed.(1994) ;"Current Protocols inImmunology^Volumes 1-1II Coligan J.E., ed.(1994);Stites et al.(eds),"Basicand Clinical Immunology"(8th Edition), Appleton&Lange, Norwalk, CT(1994);MishelI and Shiigi (eds)，"Selected Methods in Cellular Immunology^, ff.H.Freeman andC0., New York(1980);可用的免疫測定廣泛地描述于專利和科學(xué)文獻(xiàn)，參見，例如，美國專利號 3，791，932,3, 839，153,3, 850，752,3, 850，578,3, 853，987,3, 867，517,3, 879，262、3，901，654,3, 935，074,3, 984，533,3, 996，345,4, 034，074,4, 098，876,4, 879，219、5, 011, 771 和 5, 281, 521 ;"Oligonucleotide Synthesis^Gait, M.J., ed.(1984) ; “NucleicAcid Hybridization^Hamesj B.D., and Higgins S.J.,eds.(1985) ;"Transcriptionand Translation^Hames, B.D.，and Higgins S.J.，Eds.(1984) ;"Animal CellCulture〃Freshney，R.1.，ed.(1986) ;"Immobilized Cells and Enzymes^IRLPress, (1986);"A Practical Guide to Molecular Cloning"Perbal，B.，(1984)and "Methods in Enzymology^Vol.1-317, Academic Press;^PCR Protocols:A GuideTo Methods And Applications"，Academic Press,San Diego，CA(1990);Marshak etal.，"Strategies for Protein Purification and Characterization-A LaboratoryCourse Manual^CSHL Press (1996);所有上述的全部內(nèi)容以引用方式結(jié)合于本文。在整個文件中，提供了其它一般參考文獻(xiàn)。認(rèn)為其中的程序是本領(lǐng)域中眾所周知的，并且為方便讀者而加以提供。其中包含的所有信息以引用方式結(jié)合于本文。
[0191]實(shí)施例1
[0192]基因組倍增普通小麥的生成[0193]在黑暗中進(jìn)行所有步驟。
[0194]-在充滿25°C水的容器中浸泡種子約2小時(shí)。
[0195]-將種子轉(zhuǎn)移到清潔網(wǎng)袋(netbag)。
[0196]-插入充滿蒸餾水的超聲浴(在23-26°C下)。
[0197]-施加聲波處理(40KHz)5至20分鐘。保持溫度低于26°C。
[0198]-將種子袋放入包含約25°C的處理溶液的容器中。
[0199]-將容器放置在磁場室(如下文所詳細(xì)描述的)并溫育約2小時(shí)。
[0200]-從袋除去種子并放置在塑料盤上的紙巾床(papertowels bed)的頂部。
[0201 ]-用第二層紙巾覆蓋并用處理溶液浸泡。
[0202]-在約25°C下溫育12-48小時(shí)。對于整個溫育期，保持濕潤。
[0203]-將種子收集到清潔容器并用水(pH=7)洗滌。
[0204]-制備土壤幼苗盤，其補(bǔ)充有25ppm的20:20:20微量元素肥料。
[0205]-將經(jīng)處理的種子播種(seed)于盤并移到苗圃，其中使用20_25°C的白天溫度范圍，10-17°C的夜晚溫度范圍，以及40%的最小濕度。
[0206]-當(dāng)利用長春堿時(shí)，在播種以后立即用0.5-1.5%的GIBERLL0N處理。
[0207]-對于以后的3周，用ACADIAN?(Acadian, AgriTech)處理，每周兩次。
[0208]處理溶液:
[0209]DMS00.5%
[0210]TritonXlOO5 滴/L
[0211]微管聚合抑制劑
[0212]抗氧化劑
[0213]組蛋白50_100ug/ml
[0214]pH=6
[0215]-制備在軟化、無氮水中
[0216]*立即使用。
[0217]表1
[0218]
【權(quán)利要求】
1.一種普通小麥植物，具有部分或完全倍增的基因組，當(dāng)在相同條件下生長時(shí)，相對于與所述基因組倍增的普通小麥植物等基因的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物至少是一樣可育的。
2.一種雜種植物，具有權(quán)利要求1所述的植物作為親代祖先。
3.一種雜種普通小麥植物，具有部分或完全倍增的基因組。
4.一種種植場，包括權(quán)利要求1、2或3所述的植物。
5.一種播種場，包括權(quán)利要求1、2或3所述的植物的種子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的植物，是非轉(zhuǎn)基因的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，其中，至少在具有所述部分或完全倍增的基因組的所述六倍體普通小麥的第三代表現(xiàn)出所述育性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有至少類似于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的穗數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有至少類似于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的小穗數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有至少類似于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的穗長。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有至少類似于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的粒數(shù)/小穗比率。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有至少類似于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的穗寬。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有至少類似于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的穗節(jié)間數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有至少類似于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的谷粒蛋白含量。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有至少類似于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的干物質(zhì)含量。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有至少類似于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的谷粒產(chǎn)量/生長面積。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有至少類似于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的總粒數(shù)/植物比率。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有至少類似于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的粒重。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有至少類似于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的谷粒產(chǎn)量/植物。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有高于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的耐銹病性。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，在相同的發(fā)育階段和生長條件下，具有類似或小于所述六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物的總植物長度。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，其中，通過以下至少一種來確定所述育性:每株植物的種子數(shù)目； 結(jié)籽測定； 配子育性測定；以及 乙酸胭脂紅花粉染色。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，是十二倍體。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物,是八倍體。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，是十倍體。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，能夠與六倍體或四倍體小麥雜交育種。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的植物,其中,所述小麥?zhǔn)怯操|(zhì)小麥(Triticumdurum)。
28.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雜種植物，其中，具有硬質(zhì)小麥作為第二親代祖先。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物，是同源多倍體。
30.權(quán)利要求1-29中任一項(xiàng)所述的普通小麥植物的植物部分。
31.權(quán)利要求1-29中任一項(xiàng)所述的植物或植物部分的加工產(chǎn)品。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的加工產(chǎn)品，選自由食品、飼料、建筑材料和生物燃料組成的組。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的加工產(chǎn)品，其中，所述食物或飼料選自由面包、餅干、曲奇、蛋糕、糕點(diǎn)、點(diǎn)心、早餐谷物、面團(tuán)、面條、蒸粗麥粉、啤酒和酒精飲料組成的組。
34.一種由權(quán)利要求1-29中任一項(xiàng)所述的植物或植物部分生產(chǎn)的粉。
35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的植物部分，是種子。
36.權(quán)利要求1-29中任一項(xiàng)所述的普通小麥植物的分離的可再生細(xì)胞。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的細(xì)胞，在培養(yǎng)中對于至少5次傳代表現(xiàn)出基因組穩(wěn)定性。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的細(xì)胞，來自于分生組織、花粉、葉、根、根尖、花藥、雌蕊、花、種子、谷?；蚯o。
39.一種組織培養(yǎng)物，包括權(quán)利要求36或38所述的可再生細(xì)胞。
40.一種生產(chǎn)普通小麥種子的方法，包括使權(quán)利要求1-29中任一項(xiàng)所述的植物自交育種或雜交育種。
41.一種利用植物育種技術(shù)來形成雜種植物的方法，所述方法包括利用權(quán)利要求1或2所述的植物作為自交育種和/或雜交育種的育種材料的來源。
42.一種產(chǎn)生普通小麥粉的方法，所述方法包括: (a)收獲權(quán)利要求1-29中任一項(xiàng)所述的Triticumaestivum L.植物或植物部分的谷粒；以及 (b)加工所述谷粒以產(chǎn)生所述普通小麥粉。
43.一種生成具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥的方法，所述方法包括在瞬時(shí)施加的磁場下使所述普通小麥(Triticum aestivum L.)種子接觸G2/M細(xì)胞周期抑制劑，從而生成具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥的種子。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述G2/M細(xì)胞周期抑制劑包括微管聚合抑制劑。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述微管聚合抑制劑選自由秋水仙素、諾考達(dá)唑、黃草消、氟樂靈 和硫酸長春堿組成的組。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，進(jìn)一步包括在接觸以前聲波處理所述種子。
47.一種具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥植物的代表性種子的樣品，當(dāng)在相同條件下生長時(shí)，其相對于與所述基因組倍增的普通小麥植物等基因的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物至少是一樣可育的,其中，所述樣品已按照布達(dá)佩斯條約以NCIMB41972 保藏于 NCMB。
48.一種具有部分或完全倍增的基因組的普通小麥植物的代表性種子的樣品，當(dāng)在相同條件下生長時(shí)，其相對于與所述基因組倍增的普通小麥植物等基因的六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)植物至少是一樣可育的,其中具有所述部分或完全倍增的基因組的所述普通小麥植物的所述樣品已按照布達(dá)佩斯條約以NCMB41972保藏于NCMB。
【文檔編號】A01H5/10GK103906428SQ201280041228
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月23日
【發(fā)明者】阿米特·阿維多夫, 阿隆·勒納, 艾塔瑪·盧波 申請人:凱伊瑪生物農(nóng)業(yè)科技有限公司