專利名稱：高粱和甘蔗之間的屬間雜種植物及其生產(chǎn)方法
高粱和甘蔗之間的屬間雜種植物及其生產(chǎn)方法
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)要求于2008年10月6日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)第61/103，085號(hào)和2008年 7月24日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)第61/083，436號(hào)的優(yōu)先權(quán)。上述申請(qǐng)通過參考完整引入本 文中。本發(fā)明是在美國農(nóng)業(yè)部(USDA)提供的CSREES國家研究啟動(dòng)基金(CSREES National Research Initiative grant)第 2004-35300-14686 號(hào)的支持下作出的。美國政 府擁有本發(fā)明的某些權(quán)利。
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般地涉及植物遺傳學(xué)領(lǐng)域。尤其是，它涉及屬間雜種植物及其生產(chǎn)和使 用方法。2.相關(guān)技術(shù)的說明到2025年，世界能源消費(fèi)預(yù)計(jì)在2002年的水平上增加57%。雖然許多不同的替 代能源將用來滿足這種需求，但是很明顯，從生物質(zhì)生產(chǎn)能源將是滿足2007年能源獨(dú)立和 安全法案(Energy Independence and Security Act of 2007)所描述的目標(biāo)所必需的，其 要求燃料生產(chǎn)者到2022年每年至少使用360億加侖的替代燃料。僅從淀粉生產(chǎn)替代燃料并 不能滿足這些目標(biāo)。這需要在研究和工業(yè)實(shí)施方面有大量的投資才能達(dá)到這些生產(chǎn)目標(biāo)。 這種新的生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須立足于專用生物能原料生產(chǎn)，以確保一致和穩(wěn)定的生物 質(zhì)供應(yīng)，從而證明建立生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工廠需要的大量的資本投資是合理的。雖然目前的飼料 和糧食作物的作物殘余物可以使用并且也將使用，但它們可能只是用來在需要的基礎(chǔ)上作 為由專用能源作物生產(chǎn)生物質(zhì)的補(bǔ)充。迄今相對(duì)較少側(cè)重于發(fā)展和改善專用于生物燃料生產(chǎn)的作物。建議作為專用生物 燃料原料的幾個(gè)最常見的物種包括柳枝稷(Panicum virgatum)、楊樹(楊屬的種(Populus sp.))、糖/能源甘蔗(sugar/energycane)(甘蔗屬的種(Saccharum sp.))、芒草(芒屬的 種(Miscanthus sp.))和高粱(二色高粱(Sorghum bicolor))0現(xiàn)在有聚焦于增強(qiáng)這些植 物物種的纖維素生物能潛力的農(nóng)藝學(xué)、培育和基因組計(jì)劃。但是，目前還沒有表現(xiàn)出專門生 物燃料原料所需的所有特性的特定作物品種。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明提供了通過高粱親本植物與不同屬的單子葉植物雜交獲得其 后代而產(chǎn)生的屬間植物。高粱親本植物可能對(duì)于隱性高粱iap等位基因是純合的。在某些 方面，例如，單子葉親本植物為草，如禾本科(Poaceae)植物。例如，第二單子葉親本植物可 以是甘蔗屬、芒屬、甘蔗屬χ芒屬雜種、蔗茅屬(Erianthus)、印第安草屬(Sorghastrum)、黍 屬(Panicum)、狼尾草屬(Permisetum)或玉蜀黍?qū)?Zea)植物。在某些特定的實(shí)施方式中， 第二單子葉植物是紫狼尾草(Pennisetum purpureum)、柳枝稷、綠毛狼尾草(Pennisetum ciliare)、珍珠狼尾草(Pennisetum glaucum)、大須芒草(Andropogon gerardii)、沙地須芒草(Andropogon hallii)、裂禾孚草(Schizachyrium scoparium)、黃假高梁(Sorghastrum nutans)、P 竹(Arundo donax)、Tripsicum dactyloides> M Jft H> (Sporobolus airiodes)、五節(jié)芒(Miscanthus floridulus)、中國芒(Miscanthus sinensis)、玉米(Zea mays)、尼力口拉瓜玉米(Zea nicaraguensis)、多年生玉米(Zea perennis)或大當(dāng)草(Zea diploperennis)植物。在特定的方面，高粱和/或第二親本植物包含一種或多種轉(zhuǎn)基因。因此，在一種實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了從高粱親本植物產(chǎn)生的屬間雜種植物。在 某些方面，高粱親本植物是二色高粱植物或二色高粱和野生高粱品種之間的雜種，其中該 植物對(duì)于隱性高粱iap等位基因是純合的。在另外的實(shí)施方式中，親本高粱植物包括雄性 不育性狀，諸如細(xì)胞質(zhì)或遺傳雄性不育等位基因(例如，高粱ms3)。在一個(gè)具體的實(shí)施方 式中，親本高粱植物可以被定義為農(nóng)藝學(xué)優(yōu)良高粱植物。本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，農(nóng)藝學(xué)上 優(yōu)良是指對(duì)于有益的表型有貢獻(xiàn)的可區(qū)別的性狀的頂點(diǎn)，所述有益的表型使得生產(chǎn)者能夠 收獲商業(yè)上有意義的產(chǎn)品。這些性狀可以包括產(chǎn)量、活力、抗病性、環(huán)境應(yīng)激耐受性和抗蟲 性。在另外的具體實(shí)施方式
中，高粱植物可以是適于生物燃料生產(chǎn)的農(nóng)藝學(xué)上優(yōu)良的高粱 植物。在另外的實(shí)施方式中，親本高粱植物可以是高粱系Tx3361的植物。在另一方面，本發(fā)明提供了本文公開的屬間雜種植物的一部分。屬間雜種植物 的部分包括但不限于，原生質(zhì)體、細(xì)胞、配子、分生組織、根、雌蕊、花藥、花、種子、胚、莖或 葉柄。在某些方面，提供屬間植物的種子。在某些情況下，屬間植物種子可以被定義為包 含功能性胚乳。在另外的方面，植物種子可以包括包含殺蟲劑、殺真菌劑(參見，例如，美 國專利第3，849，934號(hào))、營養(yǎng)物質(zhì)或水或溫度敏感的聚合物的人工種子涂層。在某些方 面，種子涂層包括提高種子的機(jī)械處理性能、種子萌發(fā)、幼苗建立或生長的試劑?？梢杂糜?種子涂層的工藝在以下專利中公開，例如，美國專利第2，799，241,3, 089，824,3, 177，027、 3，196，827,3, 207，824,3, 241，520和3，253，994號(hào)，通過參考引入本文。本領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，種子涂層可以用于，例如，提高種子的生存力(例如，發(fā)芽的種子的百分比)或 耐貯性。在另外的方面，提供包含兩倍高粱染色體的植物的屬間植物部分，諸如包含2η高 粱染色體的植物配子。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在某些方面，這種配子可以通過用微 管抑制劑或染色體加倍劑如化學(xué)染色體加倍劑(例如，秋水仙素)處理屬間植物來生產(chǎn)。在再另一方面，本文提供的屬間植物可以被定義為包含一種或多種轉(zhuǎn)基因。例如， 屬間植物可以包含賦予抗病性、抗蟲性、除草劑抗性、抗旱性、耐鹽性、雄性不育性、增加的 生物質(zhì)或提高的糖含量的轉(zhuǎn)基因。在具體的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)基因可以被直接引入屬間雜種 植物。在另外的方面，轉(zhuǎn)基因可以從親本植物遺傳。親本植物可能已被直接轉(zhuǎn)化或可能已 經(jīng)從其祖先遺傳了轉(zhuǎn)基因。在某些方面，本發(fā)明提供了一種方法，包括親本高粱植物與第二 植物雜交，其中親本高粱植物和/或第二植物包含轉(zhuǎn)基因，和選擇包含轉(zhuǎn)基因的后代植物。 在某些方面，涉及培育本發(fā)明的轉(zhuǎn)基因植物的方法可以包括通過標(biāo)記輔助的選擇(例如， 通過檢測轉(zhuǎn)基因或其產(chǎn)物)來選擇后代植物。在另外的實(shí)施方式中，提供了本文所述的屬間雜種植物的后代植物。在具體的實(shí) 施方式中，后代植物通過無性繁殖或通過嫁接產(chǎn)生。在一些另外的方面，后代植物可以從種 子長成。在更另外的實(shí)施方式中，提供了本文所述的屬間植物的可再生細(xì)胞的組織培養(yǎng) 物。在某些方面，可再生細(xì)胞可以來自屬間植物的胚、分生組織細(xì)胞、花粉、葉、根、根尖、花藥、雌蕊、花、種子、圓莢(boll)或莖。因此，在某些方面，提供了由組織培養(yǎng)物可再生細(xì)胞 再生的屬間植物。在再另一實(shí)施方式中，提供了一種生產(chǎn)商業(yè)產(chǎn)品的方法，包括獲得屬間雜種植物 或其部分，和由其產(chǎn)生商業(yè)產(chǎn)品。在某些方面，商業(yè)產(chǎn)品被定義為可發(fā)酵(如生物燃料)的 原料、蔗糖汁、甘蔗渣、乙醇、生物柴油、糖、青貯飼料、谷物面粉或動(dòng)物飼料。在某些方面，屬 間雜種植物為Sorcane植物，商業(yè)產(chǎn)品為可發(fā)酵(如生物燃料)的原料、Sorcane汁、糖蜜、 甘蔗渣、乙醇、生物柴油、生物塑料或糖。例如，可發(fā)酵的原料可以用于生產(chǎn)生物燃料諸如乙 醇(參見，例如，美國專利5，053，231和6，927，048，通過參考引入本文)、生物柴油、化學(xué)品 (例如，乙酸和氨)，或可以用于氣化。在某些方面，屬間雜種植物或其部分可以作為纖維素 原料。例如，來自屬間雜種的纖維素材料可以被酶和或化學(xué)地消化為用于乙醇發(fā)酵的游離 碳水化合物(參見，例如，美國專利第4，355，108號(hào)，通過參考引入本文)。因此任何這樣的 商業(yè)產(chǎn)品構(gòu)成本發(fā)明的一個(gè)部分。在某些方面，本發(fā)明提供了 Sorcane汁，諸如由Sorcane植物部分純化或基本上純 化的糖溶液。在某些方面，Sorcane汁可以被定義為包含高粱多核苷酸或多肽序列。例如， Sorcane汁可以被定義為包含編碼隱性高粱iap等位基因的高粱多核苷酸序列。在另外一 方面，汁可以被定義為包含高粱和甘蔗DNA。在另外的具體實(shí)施方式
中，提供了通過高粱親本植物與甘蔗屬(或甘蔗屬雜種， 諸如甘蔗屬X芒屬植物)親本植物雜交而產(chǎn)生的“Sorcane”屬間雜種植物，其中高粱親本 植物對(duì)于隱性高粱iap等位基因是純合的。例如，高粱親本植物可以是二色高粱植物或二 色高粱和野生高粱品種之間的雜種。甘蔗親本植物的一些例子包括但不限于甜根子草 (Saccharum spontaneum) λ (S. off icinarum)(Saccharum off icinarum) χ 舌甘 根子草雜種植物。在某些特定的方面，可以產(chǎn)生作為高粱親本植物和甘蔗植物的L06-024、 HoCP05-904或Ho06-562品種之間的雜種的Sorcane植物。在再另一方面，本發(fā)明提供了一種包含雄性不育性狀的高粱植物或其部分，其中 該植物對(duì)于隱性高粱iap等位基因是純合的。例如，高粱植物可以包括細(xì)胞質(zhì)或遺傳雄性 不育性。在某些方面，高粱植物包括高粱ms3遺傳不育性狀。在某些具體方面，植物可以是 系Tx3361的植物。在更另一方面，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)屬間胚的方法，該方法包括以下步驟(a) 高粱植物與第二單子葉植物雜交，該第二單子葉植物是不同于高粱的物種，其中第一高粱 植物對(duì)于隱性高粱iap等位基因是純合的，并用作母本；和(b)獲得雜交產(chǎn)生的屬間雜種 胚。在某些情況下，該方法可以進(jìn)一步包括步驟(c)培育雜種胚以產(chǎn)生屬間雜種植物。在 某些方面，本文提供的方法可以被定義為生產(chǎn)屬間雜種植物的方法。在另外的方面，用于本 文所述的方法的高粱親本植物包括雄性不育性，例如包括遺傳雄性不育性或細(xì)胞質(zhì)雄性不 育性。在更另一方面，本發(fā)明的方法可以包括生產(chǎn)多種屬間雜種植物，和選擇屬間雜種， 其中屬間雜種包括不同于每個(gè)親本的特性。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括(d)使屬間 雜種植物回交以獲得單子葉植物。在另外的實(shí)施方式中，該方法包括進(jìn)一步使植物回交以 產(chǎn)生對(duì)于至少一種基因滲入性狀或基因而言為純合的基因滲入后代植物。在某些方面，根據(jù)本發(fā)明與高粱植物雜交的第二親本植物為禾本科植物。例如，第
7二親本植物可以是甘蔗屬、芒屬、甘蔗屬X芒屬雜種、蔗茅屬、印第安草屬、黍?qū)?、狼尾草?或玉蜀黍?qū)僦参?。在某些特定的?shí)施方式中，第二單子葉植物是紫狼尾草、綠毛狼尾草、珍 珠狼尾草、大須芒草、沙地須芒草、裂稃草、黃假高粱、蘆竹、Tripsicum dactyloides、堿地 鼠尾粟、五節(jié)芒、中國芒、玉米、尼加拉瓜玉米、多年生玉米或大芻草植物。在一些具體方面， 第二單子葉植物可以是甘蔗屬，例如甘蔗、甜根子草或甘蔗χ甜根子草雜種。在一些其他方 面，第二單子葉植物可以是芒屬植物，諸如中國芒。在某些方面，可以在屬間雜種或其后代與非高粱親本植物(例如，須芒草族 (Andropogoneae)親本植物)、其克隆或與同一物種在生物能產(chǎn)量方面至少90%相同的植 物之間進(jìn)行回交。在一些其他方面，在某些方面，可以在屬間雜種或其后代與高粱親本植物 之間進(jìn)行回交?；亟豢梢允沁B續(xù)回交，例如回交至少2至10次。在某些實(shí)施方式中，這種方法可以包括(i)從第二單子葉植物收集花粉，和(ii) 用所述花粉對(duì)高粱親本植物的花授粉。在某些方面，用于生產(chǎn)本文所述的屬間胚的方法可以進(jìn)一步被定義為生產(chǎn)雜種種 子，其中種子包括胚和功能性胚乳。在某些其他實(shí)施方式中，雜種種子可以包括胚和非功能 性胚乳。在本發(fā)明的一方面，可以使用組織培養(yǎng)方法拯救(rescue)胚(例如，與非功能性 胚乳結(jié)合的胚)，以生產(chǎn)屬間雜種植物。例如，在某些方面，步驟(b)進(jìn)一步包括通過胚拯救 分離雜交產(chǎn)生的胚。在另外的方面，用于在屬間雜種植物中表達(dá)的特性可以包括生物質(zhì)產(chǎn)量、改善的 生長性狀或某些需要的性狀。這些特性可能由為雜交選擇的特定親本系導(dǎo)致的雜種優(yōu)勢產(chǎn) 生。特性可以包括，例如，生物質(zhì)含量、能育性(fertility)、無性繁殖、光周期不敏感性、株 高、莖直徑、抗旱性、種子大小、發(fā)芽、貯存后的種子存活力或任何其他感興趣的特性。例如， 可以通過改變蔗糖含量或纖維素含量提高生物質(zhì)含量。為了比較或量化生物質(zhì)產(chǎn)量，可以 使用本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的標(biāo)準(zhǔn)生物質(zhì)分析程序。標(biāo)準(zhǔn)生物質(zhì)分析程序的詳細(xì)方案也可 以自由地從美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室獲得。例如，可以通過HPLC或近紅外反射光譜儀測 量蔗糖或纖維素含量。在某些方面，屬間雜種植物或種子或Fl后代可以用染色體加倍劑處理，以增加能 育性，諸如化學(xué)染色體加倍劑(如秋水仙堿或功能等效物)。用染色體加倍劑處理屬間雜種 植物可以用于生成能育的或部分能育的能夠自體繁殖的異源多倍體植物。處理后，可以評(píng) 估屬間雜種植物或種子或Fl后代的能育性并選擇作為父本和/或母本。在另一方面，由前述方法生產(chǎn)的屬間雜種可以為種子或植物的形式。在某些實(shí)施方式中，也提供根據(jù)前述方法生產(chǎn)的屬間雜種種子、植物或其部分。在 其他方面，也提供根據(jù)前述方法由屬間雜種植物或種子無性繁殖的后代屬間雜種植物或其 部分。在另一方面，也提供了根據(jù)前述方法制備的具有基因滲入的性狀或基因的單子葉后 代。至于本文所述的任何其他方法或組合物，可以采用本發(fā)明的方法和/或組合物的 上下文中所討論的實(shí)施方式。因此，有關(guān)一種方法或組合物的實(shí)施方式也可以適用于本發(fā) 明的其他方法和組合物。本文所用的術(shù)語“Sorcane”是指高粱屬植物和甘蔗屬植物(或其雜種)之間的屬 間雜種植物。在某些方面，Sorcane植物或植物部分可以被定義為包括高粱屬的至少一個(gè)染色體或染色體片段和甘蔗屬的至少一個(gè)染色體或染色體片段。本文用于核酸的術(shù)語“編碼”用來進(jìn)行本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解的發(fā)明，但這些 術(shù)語分別可以與“包括”或“包含”互換使用。本說明書所用的“一” (“a”)或“一個(gè)”(“an”)可以指一個(gè)或多個(gè)。如權(quán)利要 求中所用，與“包括”一起使用時(shí)，“一” (“a”)或“一個(gè)” ("an")可指一個(gè)或多于一個(gè)。除非明確表示是指唯一的選擇或選擇對(duì)象是相互排斥的，權(quán)利要求中的“或”用來 指“和/或”，盡管公開內(nèi)容只支持涉及唯一的選擇與“和/或”的定義。本文所用的“另一 個(gè)”可指至少第二個(gè)或更多個(gè)。在本申請(qǐng)中，術(shù)語“大約”用來表示一個(gè)值包括設(shè)備、用來確定該值的方法的誤差 的固有變化，或研究對(duì)象之間存在的變化。本發(fā)明的其他目標(biāo)、特點(diǎn)和優(yōu)勢通過下面的詳細(xì)說明將變得明顯。但是，應(yīng)該理 解，說明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說明和具體實(shí)施例只是通過舉例來說明，因?yàn)楸绢I(lǐng)域 的技術(shù)人員根據(jù)此詳細(xì)說明將會(huì)明白本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種變化和修改。


下面的圖構(gòu)成本說明書的一部分，并包括在說明書中以進(jìn)一步證明本發(fā)明的某些 方面。結(jié)合本文提出的具體實(shí)施方式
的詳細(xì)說明，通過參考這些附圖中的一個(gè)或多個(gè)，可以 更好地理解本發(fā)明。圖IA-B :iap基因?qū)τ诟吡淮迫锷?中的花粉生長的效應(yīng)。圖1A，顯示玉米花粉 管生長的Tx3361 (iap iap)雌蕊，箭頭顯示玉米花粉管生長通過花柱基部進(jìn)入子房。圖1B， 顯示沒有玉米花粉管生長的BTx623高粱雌蕊，箭頭顯示玉米花粉管未進(jìn)入柱頭軸。圖2 甘蔗屬χ高粱屬雜種植物，從種植的種子發(fā)芽而來。圖3 代表屬間雜種的直接使用的示意圖。命名AA指高粱，而匪是指授粉者 (pollinator)屬，例如芒屬、甘蔗屬。圖4:代表屬間雜種的間接(基因滲入)使用的示意圖。命名AA指高粱，而匪是 指授粉者屬，例如芒屬、甘蔗屬。圖5A-C 在College Mation，Texas種植的高粱χ甘蔗屬間雜種的照片。圖5Α， 兩株七個(gè)月大的高粱X甘蔗雜種。圖5Β，高粱X甘蔗雜種的花序。圖5C，高粱X甘蔗雜種 的有絲分裂染色體涂片。圖6:基于植物節(jié)間位置的白利糖度測量(如利用折射儀測量的汁中的總可溶 物)。節(jié)間1位于植物基部，最大數(shù)目位于植物頂端。在植物大約為8個(gè)月大并且還沒有進(jìn) 入到繁殖生長時(shí)的8月份測量這些植物中的糖分布。
具體實(shí)施例方式栽植的高粱(二色高粱)已經(jīng)難以進(jìn)行傳統(tǒng)的植物育種，因?yàn)樗踔敛荒芘c野生 的Eu高粱品種雜交。本發(fā)明通過第一次提供用于生產(chǎn)高粱和其他單子葉植物之間的屬間 雜種的有效方法克服了本領(lǐng)域中的不足。本文提供的屬間雜種植物包括可用于各種農(nóng)業(yè)應(yīng) 用的獨(dú)特的性狀和用于生產(chǎn)生物燃料的特定的有益性狀。在某些方面，本文所述的方法允 許將來自高粱和大批其他單子葉植物屬的農(nóng)藝學(xué)上重要的性狀組合進(jìn)入屬間雜種植物。使用本文所述的方法，來自各個(gè)親本的農(nóng)藝學(xué)上有利的性狀可以在雜種植物中表達(dá)，產(chǎn)生大 大改善的性狀，如生產(chǎn)力、耐寒性、耐旱性、抗病性等。本文的研究表明，對(duì)于隱性iap等位基因純合的高粱植物可以成功地與包括甘蔗 屬和芒屬的種的單子葉植物雜交。生產(chǎn)的雜種植物包括與親本植物品種截然不同的性狀。 例如，高粱χ甘蔗“Sorcane”被證明包括新型表型特性，包括莖稈中提高的糖含量。在某些方面，本文提供的屬間植物和方法可以用來工程設(shè)計(jì)用于生物燃料生產(chǎn)的 先進(jìn)原料。例如，由于其高的糖含量和在太陽能轉(zhuǎn)換為生物質(zhì)方面獨(dú)特的效率，甘蔗是高度 優(yōu)選的生物燃料原料。然而，甘蔗生產(chǎn)在地理上只限于赤道附近多雨地區(qū)。在溫帶干旱氣 候下，種植高粱，并設(shè)想用其作為生物燃料原料，但高粱顯示遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于甘蔗的糖含量。本文 提供的方法第一次允許能夠在雜種植物中結(jié)合來自多個(gè)屬的理想性狀(包括來自高粱的 耐旱性和來自甘蔗的糖產(chǎn)生)的育種計(jì)劃，以生產(chǎn)優(yōu)良的生物燃料植物。I.用于產(chǎn)牛屬間雜種的親本棺物本發(fā)明的某些實(shí)施方式提供了用于生產(chǎn)屬間雜種的方法，該屬間雜種源自第一單 子葉植物與作為不同于第一單子葉植物的物種的第二單子葉植物的雜交，諸如通過甘蔗植 物與高粱植物雜交。在這種雜種雜交中，雖然認(rèn)識(shí)到每個(gè)親本可以擁有雄花和雌花，但是存 在作為親本的花粉接受體雌性植物，以及作為另一親本的花粉供體雄性植物。在某些方面，親本植物可以是單子葉植物。單子葉植物是傳統(tǒng)公認(rèn)的兩組主要開 花植物(被子植物)中的一種，另一種是雙子葉植物。在另一方面，親本植物可以為須芒草 族植物。須芒草族是在熱帶和溫帶地區(qū)廣泛分布的一族草本植物(禾本科)。它們使用C4碳 固定生理學(xué)。這個(gè)族通常被稱為高粱族。屬于這個(gè)族的屬包括須芒草屬(Andropogon)、孔 穎草屬(Bothriochloa)、金須茅屬(Chrysopogon)、薏苡屬(Coix)、雙花草屬(Dicanthium) 和菅屬(Themeda)。這種草在印度、澳大利亞、非洲和南美洲的熱帶稀樹草原豐富存在。作為專用生物燃料原料的高粱、甘蔗和芒是相關(guān)的，是須芒草族的代表性的例子。 這些物種的每一個(gè)具有作為生物質(zhì)原料的相對(duì)強(qiáng)度和潛在弱點(diǎn)，且在這些作物之間轉(zhuǎn)移性 狀的能力對(duì)于作物改良計(jì)劃是極其有價(jià)值的。結(jié)合來自其中兩個(gè)或三個(gè)的有利性狀可以通 過由兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)物種合成無性雜種優(yōu)勢雜種和/或基于雜交從供體物種向另一個(gè) 物種有性轉(zhuǎn)移基因和性狀來完成。遺傳轉(zhuǎn)化也是一種可以用來在屬之間轉(zhuǎn)移一個(gè)或極少量 的基因的方法，但現(xiàn)有方法不適合轉(zhuǎn)移有可能在生物燃料原料中有價(jià)值的多基因農(nóng)藝和組 成性狀。監(jiān)管部門批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因作物的高成本也鼓勵(lì)傳統(tǒng)的(有性)轉(zhuǎn)移方法。為了通過有性轉(zhuǎn)移方法而不是遺傳轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，必需克服這些草物種之間 的種間和/或?qū)匍g生殖障礙。在本發(fā)明的某些方面，這些生殖障礙可以通過利用高粱突變 iap基因來規(guī)避，從而提供了組合來自高粱、甘蔗和/或芒物種的最理想性狀成為新型專用 生物能源原料的可能，以幫助實(shí)現(xiàn)2007年能源獨(dú)立和安全法案列出的目標(biāo)。A.高粱高粱廣泛適應(yīng)，耐旱并通過種子易于繁殖。在歷史上，世界各地已經(jīng)種植高粱作為 飼料谷物、糧食和飼料，但正在開發(fā)明顯不同于那些用于谷物生產(chǎn)的高粱的能量高粱的品 種和雜種。在所有草中，高粱唯一作為生物能源作物，因?yàn)榭色@得或可開發(fā)提供高產(chǎn)量的淀 粉(谷物雜種)、糖(甜高粱栽培變種和雜種)和/或纖維素生物質(zhì)(飼料和能量高粱雜 種)的高粱雜種(Rooney等人，2007)。因?yàn)樗呀?jīng)從種子成長為作物，美國許多地區(qū)的生產(chǎn)者熟悉其載培，并且他們具有培育和收獲該作物所必需的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施。雖然它通常作 為一年生作物種植，但也可截根培植用于多次收獲，且是最抗旱和水資源利用效率最高的 種植作物之一(Rooney等人，2007)。高粱谷物在美國以外的地區(qū)是同樣重要的人類食物。在這些地區(qū)，谷粒以面包、 粥、糖果形式消耗，并且作為酒精飲料，高粱可以被磨成面粉，或直接使用或與小麥或玉米 粉混合用于制備食品。除了谷粒的直接食用，高粱早已在世界許多地區(qū)被用于制造啤酒。除 了人類消費(fèi)核仁，高粱的用途包括干磨和濕磨工業(yè)的產(chǎn)品。高粱干磨的主要產(chǎn)品是粗磨粉、 粗粉和細(xì)粉?？梢酝ㄟ^濕磨法提供食品用的淀粉及其他提取物。高粱提供了工業(yè)原料來源。工業(yè)用途主要是來自濕磨工業(yè)的高粱淀粉和來自干磨 工業(yè)的高粱面粉。高粱淀粉和面粉已應(yīng)用于造紙和紡織工業(yè)。其他工業(yè)用途包括在粘合劑、 建筑材料中的應(yīng)用和作為油井泥漿的應(yīng)用。大量的高粱，包括谷粒和植物材料，已用于工業(yè) 酒精生產(chǎn)。本發(fā)明涉及的高粱品種包括但不限于，黑高粱(Sorghum almum)、Sorghum amplum、Sorghum angustum、Sorghum arundinaceum、二色 1 梁(主要栽士音禾中)、Sorghum brachypodum、Sorghum bulbosum、Sorghum burmahicum、Sorghum controversum>Sorghum drummondii> Sorghum ecarinatum> Sorghum exstans> Sorghum grande^jixM^ (Sorghum halepense)、Sorghum inter jectum> Sorghum intrans> Sorghum laxif lorum> Sorghum leiocladum>Sorghum macrospermum>Sorghum matarankense>Sorghum miliaceum、Sorghum nigrum、光高梁(Sorghum nitidum)、Sorghum plumosum、擬高梁(Sorghum propinquum)、 Sorghum purpureosericeum、 Sorghum stipoideum、 Sorghum timorense、 Sorghum trichocladum> Sorghum versicolor、Sorghum virgatum 禾口 Sorghum vulgare。用于本發(fā)明的高粱的一個(gè)例子是二色高粱。在特別的實(shí)施方式中，可以使用iap/ iap突變高粱，諸如下面描述的那些。也可以使用雄性不育iap/iap突變體，包括系Tx3361， 如實(shí)施例1中描述的。在某些方面，本文所述的高粱植物可以包括一個(gè)或多個(gè)農(nóng)藝學(xué)上有利的性狀。這 些性狀可以被培育為親本高粱系，然后傳遞到屬間雜種植物，或可以直接培育為屬間雜種 系。在某些方面，可以通過將一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)基因引入高粱植物或?qū)匍g雜種植物引入農(nóng)藝學(xué) 上有利的性狀。一方面，通過直接轉(zhuǎn)化來自這樣的高粱植物的細(xì)胞可以將轉(zhuǎn)基因引入iap/ iap高粱系如Tx3361。在另一方面，可以通過包含轉(zhuǎn)基因的高粱植物與iap/iap高粱系如 Tx3361雜交將轉(zhuǎn)基因引入iap/iap高粱植物。然后可以使這種雜交獲得的Fl后代與iap/ iap高粱回交或自交(與其他Fl后代)，并且針對(duì)轉(zhuǎn)基因和純合iap等位基因的遺傳性的 存在篩選第二雜交的產(chǎn)物。因此，包括對(duì)于隱性iap等位基因純合的轉(zhuǎn)基因高粱植物作為 本發(fā)明的部分，并可以在如本文所述的生產(chǎn)屬間雜種植物的方法中使用。在某些方面，本發(fā)明的高粱和屬間雜種植物包括一個(gè)或多個(gè)農(nóng)藝學(xué)上有利性的 狀，包括但不限于增加的谷粒產(chǎn)量、增加的糖含量、減少的倒伏、減少的高度、耐旱性、耐鹽 性、銹病抗性、抗蟲性、炭疽病抗性、絲黑穗病抗性、霜霉病抗性、灰葉斑病抗性、帶狀斑紋病 (zonate)抗性、葉枯病抗性、病毒抗性(例如，玉米矮花葉病毒抗性)、蠓(midge)抗性、高 粱長蝽(chinch bug)抗性或綠蝽(green bug)抗性。例如，本文所述的植物可以包括以下 性狀對(duì)于綠蝽(麥二叉蚜(Schizaphis graminum))生物型C和E的抗性或提高的抗性、炭疽病(禾生刺盤孢(Colletotricum graminicola))抗性、霜霉病變型1和3 (高梁指梗 霄(Sclerospora sorghi))抗性禾口 / 或絲黑種病(Spaoelotheca reiliana)小種 1、2、3 禾口 4抗性。B.甘蔗根據(jù)分類說明，甘蔗(甘蔗屬)為包括原產(chǎn)于東半球暖溫帶至熱帶地區(qū)的高大多 年生草(禾本科，須芒草族)的6至37個(gè)種的屬。它們具有粗壯、有節(jié)的纖維莖，其莖富含 糖，且經(jīng)測量一般為2至6米高。所有甘蔗種進(jìn)行種間雜交，主要商業(yè)栽培種是復(fù)雜的雜種。甘蔗是一種用于生產(chǎn)晶糖的熱帶原料。它在世界熱帶地區(qū)也廣泛用于糖源乙醇 的生產(chǎn)，并存在許多其他的甘蔗登記物，其產(chǎn)生更高的生物質(zhì)產(chǎn)量，但對(duì)于糖生產(chǎn)不是理想 的。高生物質(zhì)甘蔗已被命名為能量甘蔗，它們已用于作為纖維素乙醇生產(chǎn)的生物質(zhì)來源。甘 蔗的生物質(zhì)產(chǎn)量的潛力未被超過，但它是一種熱帶物種，且它在美國的適應(yīng)性受其低溫敏 感性限制。此外，甘蔗需要大量的水，它比高粱更容易受到干旱影響。這些因素進(jìn)一步限制 其生產(chǎn)范圍。最后，建立這種多年生作物依靠無性繁殖，這通常是整個(gè)作物的生產(chǎn)周期中最 昂貴的成本。本發(fā)明涉及的甘蔗屬(甘蔗)的種包括但必然不限于斑茅(Saccharum arundinaceum) > Saccharum bengalense> Saccharum brevibarbe>1 ^ IiSi^fe 禾中(Saccharum edule) > > Bf SE^ (Saccharum procerum) > Saccharum ravennae> 甘蔗屬大莖野生種(Saccharum robustum)、竹蔗(Saccharum sinense)和甜根子草。設(shè) 想根據(jù)本公開內(nèi)容使用的一些甘蔗品種包括但不限于甘蔗品種Ho05-961、HB03-403、 HoOl-564、Ho05-961、Ho06_525、Ho06_530、Ho06_543、Ho06_552、Ho06_562、Ho06_563、 Ho06-565、Ho07-613、Ho95_988、HoCPOl-517, HoCP04_803、HoCP04_810、HoCP04_838、 HoCP05-903、HoCP05-904、HoCP05_923、HoCP06_502、HoCP96_540、HoL05_953、L01-283、 L06-001、L06-024、L06-38、LCP85-384、US02-840、TCP00-4521、TCP01-4535、TCP02-4622、 TCP03-4636、TCP03-4645、MPTH97-209、US07-9014、US079026、US079025、L97-128 (美國植 物專利PP17, 636)、L99-226 (美國植物專利第PP18, 807號(hào))和L99-233 (美國植物專利第 PP18，^6號(hào))。在某些方面，親本甘蔗植物可以包括一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)基因。例如，親本甘蔗植 物可能已經(jīng)從祖先植物遺傳了轉(zhuǎn)基因或可能已經(jīng)直接被編碼轉(zhuǎn)基因的DNA轉(zhuǎn)化。在某些方面，本文所述的甘蔗植物可以包括一個(gè)或多個(gè)農(nóng)藝學(xué)上有利的性狀。例 如，用于本文的甘蔗植物可以是包含轉(zhuǎn)基因的轉(zhuǎn)基因甘蔗植物，該轉(zhuǎn)基因賦予除草劑耐受 性(例如，草甘膦耐受性)或抗蟲性(例如，甘蔗螟蟲(Diatreae saccharalis)抗性)。C.芒屬芒屬植物具有幾個(gè)品種，其具有作為栽培的生物能源原料的潛力。芒屬是包括 大約15個(gè)原產(chǎn)于非洲和南亞的亞熱帶和熱帶地區(qū)的多年生草的種的屬，一個(gè)種(中國 芒(M. sinensis))向北擴(kuò)展到溫暖的東亞。種的例子包括但不一定限于，五節(jié)芒、巨芒 (Miscanthus giganteus)、■ (Miscanthus sacchariflorus) (Amur silver-grass)、中IS 芒、Miscanthus tinctorius 禾口高山芒(Miscanthus transmorrisonensis) 0芒的快速生長、低礦物質(zhì)含量和高生物質(zhì)產(chǎn)量使其成為作為生物燃料的特別受歡 迎的選擇。收獲后，它可以被燃燒以產(chǎn)生用于動(dòng)力渦輪機(jī)的熱和蒸汽。如果不考慮投入(例 如，化肥)或生物燃料向使用地點(diǎn)的運(yùn)送，產(chǎn)生的二氧化碳排放相當(dāng)于植物在其成長階段從大氣中收集的二氧化碳的量，因此這個(gè)過程是溫室氣體中性的。當(dāng)與煤以50/50的混合 物混合時(shí)，它不經(jīng)改變就可以用于一些目前的燃煤電廠。這些類型中最豐富的是“巨芒草”，即中國芒(二倍體)和荻(四倍體)的自然種間 三倍體不育雜種，它必須無性繁殖，例如，通過根莖扦插或體外培養(yǎng)。特定類型的芒(諸如 巨芒草)產(chǎn)生高產(chǎn)量的生物質(zhì)，是多年生的且適應(yīng)溫帶氣候(Clifton-Brown等人，2001)。 大規(guī)模的商業(yè)可行性尚未得到證實(shí)，或者至少尚未公開。設(shè)想根據(jù)本公開內(nèi)容使用的另外的植物種和品種包括中國芒(芒草(Chinese silver grass)、Eulalia 胃、細(xì)P十f (Maiden grass)、Zebra |、Porcupine 胃；syn. Eulalia japonica Trin、Miscanthus sinensis f. glaber Honda、絲芒(Mi scan thus sinensis var. gracillimus Hitchc)、花葉芒(Miscanthus sinensis var. variegatus Beal)、斑葉芒 (Miscanthus sinensis var. zebrinus Beal) Λ Saccharum japonicum Thunb)，一禾中原產(chǎn)于 東亞遍及中國、日本和韓國大部分地區(qū)的草。它是一種多年生草本植物，一般生長到0. 8-2 米(很少4米)高，由地下根莖形成密集的團(tuán)塊。葉子是18-75厘米長、0. 3-2厘米寬?；?為紫色，在葉子上方。D.另外的單子葉植物另外的單子葉植物可以用來進(jìn)行如本文所述的屬間雜交。例如，在某些方面，屬間 雜交為高粱和禾本科(草)第二單子葉之間的雜交。例如，可以在以下的高粱植物之間進(jìn) 行雜交Anomochlooideae> Pharoideae (例如，Pharus 禾口 Leptaspis)、Puelioideae、早熟 禾亞科(Pooideae)(例如，小麥、大麥、燕麥、雀麥草、蘆葦草)、竹亞科(Bambusoideae)(例 如，竹)、稻亞科(Hirhartoideae)(例如，水稻)、蘆竹亞科(Arundinoideae)、假淡竹葉亞 科(Centothecoideae)、虎尾草亞科(Chloridoideae)、黍亞科(Panicoideae)(例如玉米) Micrairoideae或扁芒草亞科(Danthonioideae)的亞科植物。在某些方面，屬間植物可以 用來將需要的性狀滲入優(yōu)勢高粱遺傳背景。相反，在某些情況下，本文所述的屬間雜交可以 用于將需要的高粱性狀滲入其他遠(yuǎn)親植物品種。一些具體的屬間雜交和屬間植物包括但
不限于高粱與蔗茅屬的種、印第安草屬的種、黍?qū)俚姆N、狼尾草屬的種和玉米屬的基因型雜 、-父。在某些方面，用于本文所述的雜交的單子葉植物本身可以是屬間雜種植物。例如， 高粱可以與Sorcane植物或miscane植物(芒屬χ甘蔗屬)雜交。II.花粉不親和性系統(tǒng)的應(yīng)用為了實(shí)現(xiàn)開發(fā)高效和高產(chǎn)出的生物燃料原料的目標(biāo)，本發(fā)明的某些方面提供了用 于結(jié)合相關(guān)種如高粱、甘蔗、芒中存在的許多理想性狀的方法。在某些方面，利用iap在種 間和屬間相容性方面的作用產(chǎn)生雜種以規(guī)避生殖障礙。A.自交不親和性在某些方面，可以利用自交不親和性，以盡量減少自交或用來自同一種的花粉授 粉。受精作用是花粉與雌蕊之間復(fù)雜的相互作用，其成功地以雄核和雌核融合結(jié)束(de Nettancourt, 1997 ；Swanson等人，2004 ；Wheeler等人，2001)。雌蕊組織提供支持花粉管生 長通過一些細(xì)胞環(huán)境的不同信號(hào)和必要營養(yǎng)(Swanson等人，2004)。同時(shí)，雌蕊提出精細(xì)的 障礙，保護(hù)胚珠不接近不適當(dāng)?shù)幕ǚ?，包括種內(nèi)或種間授粉。有花植物中的自交不親和性(Si)研究已發(fā)展到了對(duì)于S-基因序列、基因產(chǎn)物和基因產(chǎn)物相互作用的詳細(xì)理解的程度(de Nettancourt, 1997 ；!^eng等人，2006 ；McClure and Franklin-Tong, 2006 ；Rahman 等人，2007 ；Tabah 等人，2004)。SI 通常由單 _ 多等位 基因的基因座S控制，基因座S由至少兩個(gè)緊密連鎖的編碼自我識(shí)別的花粉和雌蕊決定因 素的基因組成。近年來，在鑒定SI的雌性決定因素方面已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。大多數(shù)配 子體SI系統(tǒng)具有S-RNase作為雌蕊的S-成分，而獨(dú)特的配子體系統(tǒng)具有小的分泌肽作為 雌蕊的成分(Feng 等人，2006 ;McClure and Franklin-Tong，2006)。在 SI 的孢子形式中， 雌蕊決定因素是S-受體激酶，由保守的激酶結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和可變的細(xì)胞外受體組成 (Naithani 等人，2007 ；NasralIah and NasralIah, 1993 ；Nasrallah，2002)。這些基因在生 殖組織中的空間和時(shí)間表達(dá)已經(jīng)使得能夠詳細(xì)說明導(dǎo)致自交不親和花粉的識(shí)別和排斥的 細(xì)胞和分子過程。B.雜交不親和性對(duì)于屬間雜交，必須解決不同種間的雜交不親和性的問題。對(duì)于理解種間雜交不 親和性，存在兩個(gè)主要模式不親和性與不協(xié)調(diào)性。不親和性是一種通過不親和性基因的抑 制作用，生殖關(guān)系無功能的機(jī)制。不親和性依賴于被認(rèn)定為“外來的”花粉的主動(dòng)排斥，類 似于上述的SI系統(tǒng)。此外，不協(xié)調(diào)性不依賴于花粉的主動(dòng)排斥，而本質(zhì)上是被動(dòng)過程，其中 由于缺乏關(guān)于一個(gè)伴侶的遺傳信息，發(fā)生非功能性。當(dāng)雄性伴侶缺乏穿透機(jī)制以克服在雌 性中存在的某些障礙時(shí)，存在不協(xié)調(diào)的關(guān)系。由于進(jìn)化分歧，在彼此分離方面進(jìn)化的物種更 有可能是不協(xié)調(diào)的伴侶(Hogenboom，1973)。不管所涉及的機(jī)制如何，種間雜交的障礙在農(nóng) 作物種中是常見的，克服它們是在種質(zhì)開發(fā)計(jì)劃中利用種間或?qū)匍g雜交的先決條件。C.高粱中的lap基因座在高粱屬和獲得二色高粱和野生高粱種以及那些更遠(yuǎn)親的植物之間的雜種的許 多失敗的嘗試中存在雜交障礙。調(diào)節(jié)雌性高粱植物中的花粉管生長的等位基因已被鑒定和 命名為iap。也已鑒定了該基因的隱性突變體形式(iap等位基因)。iap的基因座已被定位于高粱連鎖群02 (SBI-O》的短臂上，且該基因座與一些 AFLP和微衛(wèi)星標(biāo)記側(cè)面相接。位于iap基因座側(cè)翼的兩個(gè)最接近的微衛(wèi)星標(biāo)記(Xtxp50 和Xtxp63)已經(jīng)與基于測序的、高密度高粱基因組圖譜相互對(duì)照(參見，例如，Menz等人于 2002年公布的Texas A&M University網(wǎng)站上的sorgblast3. tamu. edu)。已經(jīng)在整個(gè)基因 組上評(píng)估區(qū)域重組頻率GAp每cM ；每cM的基因)。據(jù)預(yù)測，跨越此iap基因座的區(qū)域具 有 1651A/CM的區(qū)域重組頻率。因此，推斷此iap性狀基因座已被限定到一個(gè)相對(duì)較小的 片段， 800kbp-lMbp。本發(fā)明提供了屬間雜交和生產(chǎn)生物燃料的方法，包括向雜種或植物物種引入需要 的性狀。A.屬間雜種的產(chǎn)生在物種之間轉(zhuǎn)移復(fù)雜性狀需要成功產(chǎn)生種間或?qū)匍g雜種。雖然大量文獻(xiàn)報(bào)道在高 粱屬與甘蔗屬及甘蔗屬與芒屬之間的罕見雜交，但以前沒有已知的芒屬與高粱屬之間雜交 的報(bào)告。這些種的很少雜交的能力有可能與它們的遺傳相似性有關(guān)，例如，高粱和甘蔗只是 在500萬年前分開O^terson等人，2004)。高粱屬、甘蔗屬和芒屬的DNA序列在今天保持 非常相似(Matthews等人，2002的圖1)。然而，只是很少發(fā)現(xiàn)能存活的雜種，在1，000次嘗
14試中不到1次，反映出它們的分類學(xué)和遺傳差別性。這種極端的困難已經(jīng)排除了這些努力 的任何實(shí)際應(yīng)用。相反，本發(fā)明提供了一種允許高效生產(chǎn)屬間雜種的方法。一方面，這種方法包括以 下步驟(a)獲得對(duì)于隱性iap (外來花粉基因的抑制)是純合的高粱植物；(b)高粱植物與 除了高粱之外的須芒草族植物雜交，并獲得Fl后代，其中高粱植物用作母本，非高粱須芒 草族植物用作父本；和(c)從Fl后代選擇屬間雜種，其中屬間雜種比任何一個(gè)親本具有更 高的生物能產(chǎn)量。在根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的雜交中，在某些情況下，可能需要在授粉后使用胚拯救以獲 得如上面所述的能生育的屬間雜種植物，因?yàn)樵谀承┣闆r下發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)由屬間雜種雜交 產(chǎn)生的成熟種子具有低存活率。也可能需要操縱光周期和/或親本植物的其他生長條件， 以確保在各自的親本植物上能育的花粉和接收花粉的花的同步性。在這個(gè)階段中，在認(rèn)為 合適的情況下，植物可以有利地經(jīng)肥料和/或其他農(nóng)藥處理。一旦進(jìn)行屬間雜交，重要的是鑒定產(chǎn)生的后代為雜種且不只是自交或用來自同一 物種的另一植物的花粉授粉的結(jié)果。一種鑒定方法是形態(tài)學(xué)評(píng)價(jià)，前提是屬間雜種具有足 夠的區(qū)別特性，如本文的情況。特別地，本文所述的特性允許本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)每個(gè)親 本植物產(chǎn)生的植物的物理特性，鑒定植物為屬間雜種。不過，其他技術(shù)也可以用于本發(fā)明，并可以避免因環(huán)境變化可能造成的失誤。對(duì)于 所有可能的Fl后代植物，可以確定植物的倍性、染色體組成和變異，以及對(duì)于一組來自不 同基因組位置的親本多態(tài)性分子標(biāo)記而言，植物的基因型組成和一致性或變異。例如，在某 些方面，可以篩選屬間后代，以鑒定產(chǎn)生高比例的功能性2η配子體的后代。特別地，為了特 定性狀的基因滲入，這些后代可以用于育種和回交。例如，如果親本的基因組大小不同，可以利用流式細(xì)胞分析或其他DNA含量測量 在早期發(fā)育階段檢測雜種。然而，由于DNA含量的差異可能是由于雜種狀態(tài)以外的其他原 因，可能需要另外的分析方法。一旦根尖發(fā)育，就可以進(jìn)行核型分析，前提是親本互補(bǔ)體的 大小、數(shù)量和/或形態(tài)不同。其他替代方法包括使用基因組原位雜交(GISH) (Schwarzacher 等人，1989)或遺傳標(biāo)記分析。遺傳標(biāo)記代表用于分析和鑒定種間雜種植物特別是來自不同單子葉親本植物的 遺傳互補(bǔ)的組合的有效方法。本文所用的短語“遺傳互補(bǔ)”是指核苷酸序列的集合體，其定 義植物的身份或該植物的細(xì)胞。例如，可以對(duì)本文提供的屬間雜種進(jìn)行基因分型，以確定它 相對(duì)于示例性的高粱屬、甘蔗屬/芒屬親本植物具有的遺傳標(biāo)記的代表性樣本。遺傳標(biāo)記是在一個(gè)基因座處的等位基因。它們優(yōu)選以共顯性方式遺傳，使得兩個(gè) 等位基因在二倍體基因座處的存在很容易檢測到，而且它們不受環(huán)境變化的影響，即它們 的遺傳度為1。單一基因座基因型的排列可以表示為標(biāo)記基因型的分布，每個(gè)基因型處有兩 個(gè)。每個(gè)基因座的標(biāo)記等位基因組成可以是純合的或雜合的。純合性是這樣一種情形，其 中一個(gè)基因座處的兩個(gè)等位基因的特征在于相同的核苷酸序列或重復(fù)序列大小。雜合性是 指在一個(gè)基因座處的基因具有不同的情形。一種有用的遺傳標(biāo)記類型是簡單重復(fù)序列(SSR)，因?yàn)樗鼈円话愣季哂懈叨榷鄳B(tài) 性，且打分成本低。但是，可以使用任何可能的其他類型的遺傳標(biāo)記，例如，限制性片段長度 多態(tài)性(AFLP)、擴(kuò)增片段長度多態(tài)性(AFLP)、單核苷酸多態(tài)性(SNP)和同功酶，來鑒定本發(fā)明的植物。在某些方面，可能需要確定后代的性狀，包括部分或全部Fl后代的能育性、無性 繁殖和生物燃料屬性，取決于上面的測定結(jié)果如果所有Fl看起來相似，則分析一組代表 性的Fl植物；如果Fl植物不同，則作為克隆單獨(dú)地分析許多Fl植物。在另一方面，可以根 據(jù)想要的性狀，如與每個(gè)親本相比改善的生物能產(chǎn)量，選擇這些后代或克隆。B.基因滲入基因滲入包括基因(基因流)通過回交從一個(gè)物種移動(dòng)到另一個(gè)物種的基因庫。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，可以將種間雜種與其親本之一回交。這可以允許一個(gè)或多個(gè) 性狀基因滲入親本，特別是將新性狀引入物種?；驖B入是一個(gè)長期的過程；它可能在回交 發(fā)生前持續(xù)許多雜種代。基因滲入系(簡稱IL)是指包含源自類似物種(例如“野生”親 緣植物)的遺傳物質(zhì)作物種的系?；驖B入系允許研究定量性狀基因座，而且還通過引入 外來性狀創(chuàng)造新品種。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，也可能提供用于提高非高粱須芒草族植物的生物能 產(chǎn)量的方法，該方法包括以下步驟(a)獲得對(duì)于隱性iap是純合的高粱親本；(b)高粱植 物與除了高粱之外的須芒草族植物雜交，并獲得Fl后代，其中高粱植物用作母本，非高粱 須芒草族植物用作父本；(c)從Fl后代選擇屬間雜種，其中屬間雜種比非高粱須芒草族植 物具有更高的生物能產(chǎn)量；和(d)屬間雜種與非高粱須芒草族植物回交，以獲得須芒草族 后代，其中該須芒草族后代具有較高的生物能產(chǎn)量。在某些實(shí)施方式中，這種方法可以進(jìn)一 步包括(e)使須芒草族后代近交，以產(chǎn)生對(duì)于較高的生物能產(chǎn)量純合的第二后代。C.改良的生物能產(chǎn)量的選擇在某些方面，屬間雜交或基因滲入可以用于本發(fā)明，以提高某些植物的生物能產(chǎn) 量?？梢允褂妹绹鴩铱稍偕茉磳?shí)驗(yàn)室提供的標(biāo)準(zhǔn)生物質(zhì)分析程序或美國測試和材料協(xié) 會(huì)和紙漿和造紙工業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)提供的類似程序，進(jìn)行較高的生物能產(chǎn)量的選擇。在某些方面，生物質(zhì)產(chǎn)量還可以包括生物質(zhì)含量、能育性、無性繁殖、光周期不敏 感性、株高、莖直徑、抗旱性、種子大小、發(fā)芽、貯存后的種子存活力或任何本領(lǐng)域公知的特 性。例如，生物質(zhì)含量可以是蔗糖含量或纖維素含量。特別地，可以通過HPLC或近紅外反 射光譜儀測量蔗糖或纖維素含量。D.除草劑抗性許多除草劑抗性基因是已知的，且可以用于本發(fā)明。一個(gè)例子是賦予對(duì)抑制生長 點(diǎn)或分生組織的除草劑如咪唑酮類(imidazalinone)或磺酰脲類(sulfonylurea)的抗性 的基因。此類示例性的基因編碼突變ALS和AHAS酶，例如，Lee等人，(1988)所述。也可以使用草甘膦(分別由突變5-烯醇式丙酮酰-3-磷酸莽草酸合成酶(EPSP) 和aroA基因賦予的抗性)和其他膦化合物如草丁膦(草胺膦(phosphinothricin)乙酰轉(zhuǎn) 移酶(PAT)和吸水鏈霉菌(Sti^ptomyces hygroscopicus)草胺膦-乙酰轉(zhuǎn)移酶(bar)基 因)抗性基因。參見，例如，屬于Siah等人的美國專利第4，940，835號(hào)，它公開了可以賦予 草甘膦抗性的EPSPS形式的核苷酸序列。可以獲得ATCC登記號(hào)39256的編碼突變aroA基因 的DNA分子，而該突變基因的核苷酸序列在屬于Comai的美國專利第4，769，061號(hào)中公開。 Kumada等人的歐洲專利申請(qǐng)第0 333 033號(hào)、屬于Goodman等人的美國專利第4，975，374 號(hào)公開了賦予除草劑如L-草胺膦抗性的谷氨酰胺合成酶基因的核苷酸序列。Leemans等人的歐洲申請(qǐng)第0 242 246號(hào)提供了草胺膦-乙?；D(zhuǎn)移酶基因的核苷酸序列，DeGreef等 人，(1989)描述了表達(dá)編碼草胺膦乙酰轉(zhuǎn)移酶活性的嵌合bar基因的轉(zhuǎn)基因植物的生產(chǎn)。 賦予苯氧丙酸和cycloshexones如稀禾定(sethoxydim)和吡氟氯禾靈(haloxyfop)抗性 的示例性的基因是Marshall等人，(1992)所述的Acct-Sl、Accl_S2和Acct_S3基因。賦予抑制光合作用的除草劑如三嗪(psbA和gs+基因)和芐腈(腈水解酶基因) 抗性的基因也是已知的。Przibilla等人，(1991)描述了用編碼突變psbA基因的質(zhì)粒對(duì)衣 滴蟲(Chlamydomonas)的轉(zhuǎn)化。屬于Malker的美國專利第4，810，648號(hào)公開了腈水解酶 基因的核苷酸序列，且含有這些基因的DNA分子可以從ATCC登記號(hào)5；3435、67441和67442 獲得。編碼谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶的DNA的克隆和表達(dá)由Hayes等人，(1992)描述。E.抗病性植物防御往往是由植物中的抗病性基因(R)的產(chǎn)物和病原體中的相應(yīng)無毒力 (Avr)基因的產(chǎn)物之間的特定相互作用激活的?？梢杂每寺〉目剐曰蜣D(zhuǎn)化植物系，以工程 設(shè)計(jì)抗特定病原體株的植物。參見，例如，Jones等人，(1994)(抗黃枝孢霉(Cladosporium fulvum)的番茄Cf-9基因的克隆)；Martin等人，(1993)(抗丁香假單胞菌番茄致病變種 (Pseudomonas syringae pv. tomato)的番Pto 基因)；禾口 Mindrinos 等人，(1994)(抗丁 香假單胞菌的擬南芥RPS2基因)。病毒侵入蛋白或由此衍生的復(fù)合毒素也可以用于病毒病抗性。例如，轉(zhuǎn)化植物細(xì) 胞中病毒衣殼蛋白的積聚賦予對(duì)病毒感染和/或衍生衣殼蛋白基因的病毒以及相關(guān)病毒 引起的疾病發(fā)展的抗性。參見，Beachy等人，(1990)。對(duì)于苜蓿花葉病毒、黃瓜花葉病毒、煙 草條紋病毒、馬鈴薯病毒X、馬鈴薯病毒Y、煙草蝕刻病毒、煙草脆裂病毒和煙草花葉病毒， 轉(zhuǎn)化的植物已被賦予衣殼蛋白介導(dǎo)的抗性。同上。也可以使用病毒特異性抗體。參見，例如，Tavladoraki等人，(1993)，其證明保護(hù) 表達(dá)重組抗體基因的轉(zhuǎn)基因植物免受病毒攻擊。例如，Logemann等人，(1992)公開了表達(dá)大麥核糖體失活基因的轉(zhuǎn)基因植物具有 增加的真菌病抗性。F.抗蟲性抗蟲基因的一個(gè)例子包括蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)蛋白質(zhì)、其 衍生物或模擬它的合成多肽。參見，例如，Geiser等人，(1986)，其公開了 Bt δ -內(nèi)毒素基 因的克隆和核苷酸序列。此外，編碼S-內(nèi)毒素基因的DNA分子可以購自美國典型培養(yǎng)物 保藏中心(American Type Culture Collection, Manassas, Virginia),例如，ATCC 登記號(hào) 40098、67136、31995和31998。另一個(gè)例子是凝集素。參見，例如，Van Damme等人，(1994)， 其公開了一些結(jié)合君子蘭(Clivia miniata)甘露糖的凝集素基因的核苷酸序列。也可以 使用結(jié)合維生素的蛋白質(zhì)，諸如抗生物素蛋白。參見PCT申請(qǐng)US93/06487，其內(nèi)容通過參考 引入本文。該申請(qǐng)教導(dǎo)使用抗生物素蛋白和抗生物素蛋白同源物作為對(duì)害蟲的殺幼蟲劑。再另外一種抗蟲基因是酶抑制劑，例如，蛋白酶或蛋白酶抑制劑或淀粉酶抑制劑。 參見，例如，Abe等人，(1987)(水稻半胱氨酸蛋白酶抑制劑的核苷酸序列)，Huub等人， (1993)(編碼煙草蛋白酶抑制劑I的cDNA的核苷酸序列)，和Sumitani等人，(1993)(硝 孢鏈霉菌(Sti^ptomyces nitrosporeus) α -淀粉酶抑制劑的核苷酸序列)。也可以使用 昆蟲特異性的激素或信息素。參見，例如，Hammock等人，(1990)對(duì)于克隆的保幼激素酯酶(一種保幼激素滅活劑)的桿狀病毒表達(dá)的公開內(nèi)容。其他例子包括昆蟲特異性抗體、由其衍生的免疫毒素，發(fā)育停滯性蛋白質(zhì)或酶。參 見Taylor等人，(1994)，其描述了在轉(zhuǎn)基因煙草中通過產(chǎn)生單鏈抗體片段導(dǎo)致的酶失活。 在另外的例子中，幾丁質(zhì)酶諸如水稻幾丁質(zhì)酶(chi II)可以在植物中表達(dá)(參見，例如， Zhu等人，1998和Krishnaveni等人，2001，其公開了高粱中chi II在CaMV 35S啟動(dòng)子控 制下的表達(dá))。G.修飾的脂肪酸、植酸和碳水化合物代謝可以使用賦予修飾的脂肪酸代謝的基因。例如，可以使用硬脂酰-ACP去飽和酶基 因。參見Knutzon等人，(1992)。也已經(jīng)描述了各種脂肪酸去飽和酶，諸如編碼Δ9脂肪酸 去飽和酶的釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) OLEl基因，所述Δ9脂肪酸去飽和酶為 一種由棕櫚酰(16:0)或硬脂酰(18:0) CoA形成單不飽和棕櫚(16:0)或硬脂(18:0)脂肪 酸的酶(McDonough等人，1992)；一種編碼來自蓖麻的硬脂酰-乙?；d體蛋白Δ 9去飽和 酶的基因(Fox等人，1993)；來自藍(lán)細(xì)菌集胞藻屬(Synechocystis)的Δ 6_和Δ 9去飽和 酶，其負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)化亞油酸(18:2)為Y-亞麻酸(18:3 γ) (Reddy等人，1993)；來自擬南芥的基 因，其編碼一種ω-3去飽和酶(Arondel等人，1992)；植物Δ9-去飽和酶(PCT申請(qǐng)公布WO 91/13972)和大豆和蕓苔Δ 15去飽和酶(歐洲專利申請(qǐng)公布EP 0616644)。也可以通過引入編碼植酸酶的基因改變植酸代謝，以提高植酸分解，向轉(zhuǎn)化植物 增加更多的游離磷酸鹽。例如，參見Van Hartingsveldt等人，(1993)關(guān)于黑曲霉植酸酶 基因的核苷酸序列的公開內(nèi)容。例如，這可以通過克隆然后重新引入與導(dǎo)致以低含量植酸 為特征的植物突變體的單等位基因相關(guān)的DNA來完成。參見Raboy等人，(1990)。已知許多可以被用于改變碳水化合物代謝的基因。例如，可以用編碼改變淀粉的 分枝模式的酶的基因轉(zhuǎn)化植物。參見，Shiroza等人，(1988)(鏈球菌突變果糖轉(zhuǎn)移酶基 因的核苷酸序列)，Steinmetz等人，(1985)(枯草桿菌(Bacillus subtilis)果聚糖蔗糖 酶(levansucrase)基因的核苷酸序列)，Pen等人，(199 (表達(dá)地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis) α -淀粉酶的轉(zhuǎn)基因植物的生產(chǎn))，Elliot等人，(1993)(番茄轉(zhuǎn)化酶基因 的核苷酸序列)，Sergaard等人，(199 (大麥α -淀粉酶基因的定點(diǎn)誘變)和Fisher等 人，(199 (玉米胚乳淀粉分支酶II)。編碼玉米IOkD玉米醇溶貯藏蛋白的ZlO基因也可 以用于改變細(xì)胞中的IOkD玉米醇溶蛋白相對(duì)于其他成分的量(Kirihara等人，1988)。H.另外的農(nóng)藝學(xué)性狀可以引入另外的轉(zhuǎn)基因，例如，以提高耐旱性或耐寒性。例如，可以表達(dá)蠟合成 酶，以增加雜種植物的表面蠟含量和耐旱性。例如，在美國專利申請(qǐng)公布20080092255中， 公開了用于賦予耐寒性的轉(zhuǎn)基因，通過參考引入本文?？梢栽谵D(zhuǎn)基因植物中表達(dá)或過度表 達(dá)以提高非生物應(yīng)激耐受性的其它基因包括甘露醇-1-磷酸脫氫酶(例如，mtlD)、吡咯 啉-5-羧酸合酶(例如，p5CSfl29A)和/或膽堿氧化酶(例如，codA)。也可以在一個(gè)或多個(gè)基因中編碼商業(yè)性狀，該基因可以例如，增加用于乙醇生 產(chǎn)的淀粉，或提供蛋白質(zhì)的表達(dá)。轉(zhuǎn)化植物的另一個(gè)重要的商業(yè)用途是生產(chǎn)聚合物和生 物塑料，如美國專利第5，602，321號(hào)所描述的，通過參考引入本文。諸如B-酮硫解酶 (ketothiolase)、PHBase (聚羥基丁酸(polyhydroxylburyrate)合酶)和乙酰乙酰輔酶 A 還原酶的基因促進(jìn)聚羥基鏈烷酸酯(polyhyroxyalkanoates) (PHA)的表達(dá)。
IV.雄件不育件在某些方面，在不同但密切相關(guān)的物種之間的雜交涉及使用高粱iap/iap突變體 作為母本。由于高粱自然地低頻率地遠(yuǎn)交，一般需要特殊操作以在所需的親本之間進(jìn)行控 制的雜交(ROOney，2004)。本發(fā)明的某些實(shí)施方式使用雄性不育高粱突變體例如Tx 3361， 以免去手工去雄的需要。雄性不育性的例子如下描述。A.手工去雄主要用于控制授粉和繁殖目的的除去或破壞植物的雄性(花粉)部分的發(fā)育能力 被稱為去雄。用于控制高粱的自花授粉的手工去雄和其他方法是公知的。可以在開花前一天對(duì)花去雄。這種小花發(fā)生在高粱穗(panicle)中的開放小花下 面和大約3厘米之內(nèi)。用剪刀除去所有開放的小穗。在去雄前，尤其是如果去雄發(fā)生在室 外，應(yīng)該清洗穗和設(shè)備以除去任何花粉。在溫室中不太可能出現(xiàn)這樣的花粉轉(zhuǎn)移，但應(yīng)進(jìn)行 清洗穗和設(shè)備以避免不必要的異交。除了那些待去雄的，除去所有小花，只留下預(yù)計(jì)在第二天開放的小花。通過插入削 尖的鉛筆或類似尖頭工具從封閉的外稃和內(nèi)稃中誘導(dǎo)出三個(gè)花藥。必須注意不要破壞花 藥，如果破壞了花藥，那么應(yīng)該除去花并清洗工具以避免污染下一個(gè)小花。必須在一組小花 “完全去雄”前，除去每個(gè)花藥。一個(gè)花藥的存在會(huì)導(dǎo)致在由培育員轉(zhuǎn)移花粉前使一個(gè)或多 個(gè)子房授粉。在小花被去雄后，將紙袋置于去雄的穗上，直到小花在1-2天后被授粉。通常 是在下午進(jìn)行田地去雄，以試圖避免來自其他植物的漂來的能生育的花粉。B.遺傳雄性不育性已經(jīng)表征了高粱中的被稱為msl至ms7的一序列核隱性雄性不育基因。在隱性條 件下，這些突變產(chǎn)生可以用于雜交的雄性不育植物(ROOney，2001)。由于這些植物完全是雄 性不育的，不需要去雄，所以可以更容易地產(chǎn)生更大數(shù)量的種子。然而，無法產(chǎn)生真正的繁 殖、一致的遺傳不育性使得利用遺傳雄性不育性進(jìn)行雜種種子生產(chǎn)變得復(fù)雜。因此，遺傳雄 性不育性可以用于本發(fā)明的高粱育種計(jì)劃，以促進(jìn)開發(fā)屬間雜種植物及其親本。遺傳雄性不育性的使用促進(jìn)雜交，但它也需要在開花期對(duì)群體進(jìn)行封閉式管理。 一旦完成改善，必須產(chǎn)生系，且必須除去隱性等位基因ms，或它們會(huì)在后代中產(chǎn)生不育后 代?？梢酝ㄟ^隨機(jī)穗的自花授粉或用來自同一排中雜合的和雄性能育植物的花粉對(duì)不育的 穗大量授粉，維持遺傳雄性不育性分離的系。為了使用這個(gè)系統(tǒng)，必須在尖端開花時(shí)鑒定雄 性不育植物。雄性不育植物的花藥更小、更薄，且不釋放能生育的花粉。鑒定后，應(yīng)該除去 雄性不育穗尖，并包住穗以避免自由授粉。然后可以在3-5天后用從所需的父本收集的花 粉對(duì)穗授粉。這些雜交的雜種可以用于群體改善或開始另一植物育種計(jì)劃，諸如用于生產(chǎn) 提高的純系的譜系選擇。培育者已經(jīng)開發(fā)了許多優(yōu)良高粱種質(zhì)和親本系中的遺傳雄性不育 群體(Pedersen 和 Toy 1997)。C.殺配子劑在某些實(shí)施方式中，可以使用所述的使花粉絕育的殺配子劑實(shí)現(xiàn)去雄。用這種殺 配子劑處理的植物變得雄性不育，但通常保持雌性能育。例如，在美國專利第4，936，904號(hào) 中描述了化學(xué)殺配子劑的使用，其公開內(nèi)容提供完整參考特別弓I入本文。V.植物轉(zhuǎn)化構(gòu)建體根據(jù)本發(fā)明，提供了通過遺傳轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的包含一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)基因的植物。用于植物轉(zhuǎn)化的載體可以包括，例如，質(zhì)粒、粘粒、YAC (酵母人工染色體)、BAC (細(xì)菌人工染色體) 或任何其他合適的克隆系統(tǒng)以及其DNA片段。因此，當(dāng)使用術(shù)語“載體”或“表達(dá)載體”時(shí)， 包括所有上述類型的載體以及由其分離的核酸序列。設(shè)想利用具有大插入容量的克隆系統(tǒng) 允許引入包含一個(gè)以上選定的基因的大DNA序列。根據(jù)本發(fā)明，這可以用于將對(duì)應(yīng)于整個(gè) 生物合成途徑的基因引入植物。通過使用細(xì)菌或酵母人工染色體(分別為BAC或YAC)或 甚至植物人工染色體，可以促進(jìn)這種序列的引入。例如，Hamilton等人，(1996)公開了使用 BAC進(jìn)行土壤桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化。已經(jīng)從這些載體中分離的表達(dá)盒對(duì)于轉(zhuǎn)化特別有用。當(dāng)然，用于轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞 的DNA片段一般包括人們希望引入宿主細(xì)胞并已在宿主細(xì)胞中表達(dá)的cDNA、一種或多種基 因。這些DNA片段在需要時(shí)可以進(jìn)一步包括諸如啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、多聚接頭或甚至調(diào)控基因 等結(jié)構(gòu)。為細(xì)胞引入而選擇的DNA片段或基因常常編碼在產(chǎn)生可篩選或可選擇的性狀的重 組細(xì)胞中表達(dá)的蛋白質(zhì)和/或賦予產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因植物改進(jìn)的表型的蛋白質(zhì)。不過，可能并 非總是如此，本發(fā)明還包括摻入非表達(dá)的轉(zhuǎn)基因的轉(zhuǎn)基因植物?？赡馨ㄔ诒景l(fā)明使用的 載體中的組分的例子如下。A.調(diào)控元件用于表達(dá)核酸序列的示例性的啟動(dòng)子包括植物啟動(dòng)子，諸如CaMV 35S啟動(dòng)子 (Odell 等人，1985)，或其他啟動(dòng)子，如 CaMV 19S(Lawton 等人，1987)、nos (Ebert 等人， 1987) ,Adh (Walker等人，1987)、蔗糖合酶(Yang和Russell, 1990)、a_微管蛋白、肌動(dòng)蛋白 (Wang 等人，1992)、cab (Sullivan 等人，1989)、PEPCase (Hudspeth 和 Grula, 1989)或那些 與R基因復(fù)合體有關(guān)的啟動(dòng)子(Chandler等人，1989)。也預(yù)期組織特異性啟動(dòng)子諸如根細(xì) 胞啟動(dòng)子(Conkling等人，1990)和組織特異性增強(qiáng)子(Fromm等人，1986)是有用的，誘導(dǎo) 型啟動(dòng)子諸如ABA-和膨脹-可誘導(dǎo)的啟動(dòng)子也是有用的。PAL2啟動(dòng)子也可以用于本發(fā)明 (美國專利申請(qǐng)公布2004/0049802，其完整公開內(nèi)容通過參考弓I入本文)。轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)和編碼序列起點(diǎn)之間的DNA序列，S卩非翻譯前導(dǎo)序列，也可以影響 基因表達(dá)。因此，人們可能希望本發(fā)明的轉(zhuǎn)化構(gòu)建體使用特定的前導(dǎo)序列?？紤]的前導(dǎo)序列 包括以下序列，其包含預(yù)測引導(dǎo)所附基因的最佳表達(dá)的序列，即，包括可以增加或維持mRNA 穩(wěn)定性和防止不適當(dāng)?shù)姆g起始的優(yōu)選的共有前導(dǎo)序列。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本公開內(nèi) 容將知道這種序列的選擇。通常會(huì)優(yōu)選來自于在植物中高度表達(dá)的基因的序列。據(jù)設(shè)想，可以構(gòu)建根據(jù)本發(fā)明使用的載體，以包括ocs增強(qiáng)子元件。此元件首次被 鑒定為來自土壤桿菌的章魚氨酸合酶(OCS)基因的16bp回文增強(qiáng)子(Ellis等人，1987)， 并在至少10個(gè)其他啟動(dòng)子中出現(xiàn)(Bouchez等人，1989)。當(dāng)在植物轉(zhuǎn)化中應(yīng)用時(shí)，增強(qiáng)子元 件諸如ocs元件和尤其是該元件多個(gè)拷貝的使用可以用來提高自相鄰啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄水平。用于轉(zhuǎn)基因植物中的基因的組織特異性靶向的載體通常包括組織特異性啟動(dòng)子， 也可以包括其他組織特異性控制元件諸如增強(qiáng)子序列。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本公開內(nèi)容 將會(huì)知道引導(dǎo)在某些特定植物組織中特異性或加強(qiáng)表達(dá)的啟動(dòng)子。這些包括，例如，綠色組 織特異性的rbcS啟動(dòng)子；在根或創(chuàng)傷葉組織中具有更高活性的ocs、nos和mas啟動(dòng)子。B.終止子根據(jù)本發(fā)明制備的轉(zhuǎn)化構(gòu)建體通常包括3'端DNA序列，該序列作為終止轉(zhuǎn)錄的 信號(hào)，并允許由可操作地連接至啟動(dòng)子的編碼序列產(chǎn)生的mRNA的聚腺苷酸化。認(rèn)為可用于這方面的終止子的例子包括那些來自根癌土壤桿菌的胭脂堿合酶基因(nos 3'端)的終 止子(Bevan等人，1983)、用于來自根癌土壤桿菌的章魚氨酸合酶基因的T7轉(zhuǎn)錄物的終止 子和來自馬鈴薯或番茄的蛋白酶抑制劑I或II基因的3'端。在需要時(shí)可以進(jìn)一步包括 諸如Adh內(nèi)含子(Callis等人，1987)、蔗糖合酶內(nèi)含子(Vasil等人，1989)或TMVΩ元件 (Gallie等人，1989)等調(diào)控元件。C.轉(zhuǎn)運(yùn)肽或信號(hào)肽翻譯后從最初的翻譯產(chǎn)物上除去、且促進(jìn)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入或通過細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外 膜的連接至表達(dá)基因的編碼序列的序列，被稱為轉(zhuǎn)運(yùn)序列(通常進(jìn)入液泡、囊泡、質(zhì)體和其 他細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器)和信號(hào)序列(通常到達(dá)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體和細(xì)胞膜外)。通過促進(jìn)蛋白 質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)外的區(qū)室，這些序列可能會(huì)增加保護(hù)它們免受蛋白水解降解的基因產(chǎn)物 的積累。這些序列也允許來自高表達(dá)基因的另外的mRNA序列附加到該基因的編碼序列上。 由于被核糖體翻譯的mRNA比裸露的mRNA更穩(wěn)定，在基因之前存在可翻譯的mRNA可以增加 基因的mRNA轉(zhuǎn)錄物的總體穩(wěn)定性，從而增加基因產(chǎn)物的合成。由于轉(zhuǎn)運(yùn)和信號(hào)序列通常在 翻譯后從最初的翻譯產(chǎn)物上除去，這些序列的使用允許增加可能不會(huì)出現(xiàn)在最終多肽中的 另外的翻譯序列。還設(shè)想，為了提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性可能需要某些蛋白質(zhì)的靶向(美國專 利第5，545，818號(hào)，通過參考全部引入本文)。此外，可以構(gòu)建載體，并在轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞內(nèi)的特定基因產(chǎn)物的細(xì)胞內(nèi)靶向或引 導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞外環(huán)境中使用。這通常通過將編碼轉(zhuǎn)運(yùn)或信號(hào)肽序列的DNA序列連接到 特定基因的編碼序列上來實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)生的轉(zhuǎn)運(yùn)或信號(hào)肽分別轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)到特定的細(xì)胞內(nèi)或細(xì) 胞外的目的地，然后在翻譯后除去。D.標(biāo)記基因通過采用可選擇或可篩選的標(biāo)記蛋白，人們可以提供或加強(qiáng)鑒定轉(zhuǎn)化體的能力。 “標(biāo)記基因”為賦予表達(dá)標(biāo)記蛋白的細(xì)胞獨(dú)特的表型從而使這種轉(zhuǎn)化的細(xì)胞與沒有該標(biāo)記 的細(xì)胞區(qū)分開來的基因。這些基因可以編碼可選擇或可篩選的標(biāo)記，取決于以下情形標(biāo) 記是否賦予一種性狀，人們可以通過化學(xué)方法，即，通過使用選擇劑(例如，除草劑、抗生 素等)進(jìn)行“選擇”；或者它是否只是一種性狀，人們可以通過觀察或試驗(yàn)鑒定，即通過“篩 查”(例如，綠色熒光蛋白)鑒定。當(dāng)然，適當(dāng)?shù)臉?biāo)記蛋白的許多例子是本領(lǐng)域的技術(shù)人員 公知的，且可以用于實(shí)踐本發(fā)明。編碼“可分泌的標(biāo)記”的基因也包括在術(shù)語“可選擇的”或“可篩選的”標(biāo)記之內(nèi)， 所述“可分泌的標(biāo)記”的分泌可以作為鑒定或選擇轉(zhuǎn)化細(xì)胞的方法被檢測。這些例子包括 是可以通過抗體相互作用鑒定的可分泌抗原的標(biāo)記，甚至是可以通過其催化活性檢測的可 分泌的酶。可分泌的蛋白質(zhì)分為許多種類，包括小型、可擴(kuò)散的、例如通過ELISA可檢測的 蛋白質(zhì)；在細(xì)胞外液中可檢測的小型活性蛋白質(zhì)(例如，α-淀粉酶、β -內(nèi)酰胺酶、草胺膦 乙酰轉(zhuǎn)移酶)；和插入或嵌入細(xì)胞壁的蛋白質(zhì)(例如，包括前導(dǎo)序列的蛋白質(zhì)，例如，在伸展 蛋白或煙草PR-S的表達(dá)單位中發(fā)現(xiàn)的前導(dǎo)序列)。許多可選擇的標(biāo)記的編碼區(qū)是已知的，且可以用于本發(fā)明，包括但不限于， neo (Potrykus等人，1985)，其提供卡那霉素抗性，且可以使用卡那霉素、G418、巴龍霉素等 篩選；bar，其賦予雙丙氨膦(bialaphos)或草胺膦抗性；突變EPSP合酶蛋白(Hinchee等 人，1988)，賦予草甘膦抗性；腈水解酶諸如來自臭鼻克雷伯氏菌(Klebsiella ozaenae)的bxn，其賦予溴苯腈抗性(Stalker等人，1988)；突變乙酰乳酸合酶(ALS)，其賦予對(duì)咪唑啉 酮、磺脲類或其他ALS抑制化學(xué)品的抗性(歐洲專利申請(qǐng)154，204，1985)；抗甲氨蝶呤的 DHFRCThillet等人，1988)，一種茅草枯(dalapon)脫鹵素酶，其賦予對(duì)除草劑茅草枯的抗 性；或突變的鄰氨基苯甲酸合酶，其賦予對(duì)5-甲基色氨酸的抗性。能夠用于系統(tǒng)中以選擇轉(zhuǎn)化體的可選擇標(biāo)記的示例性實(shí)施方式是那些編碼 草胺膦乙酰轉(zhuǎn)移酶的基因，諸如來自吸水鏈霉菌的bar基因或來自綠色產(chǎn)色鏈霉菌 (Streptomyces viridochromogenes)的pat基因。草胺膦乙酰轉(zhuǎn)移酶(PAT)使除草劑雙丙 氨膦、草胺膦(PPT)中的活性成分失活。PPT抑制谷氨酰胺合成酶(Murakami等人，1986 ； Twell等人，1989)，導(dǎo)致氨的快速積累和細(xì)胞死亡。可以使用的可篩選的標(biāo)記包括β -葡糖醛酸糖苷酶(⑶幻或編碼其各種發(fā)色底 物均已知的酶的UidA基因；R-基因座基因，其編碼調(diào)節(jié)植物組織中花青素色素(紅色) 產(chǎn)生的產(chǎn)物(Dellaporta等人，1988) ； β-內(nèi)酰胺酶(Sutcliffe，1978)，其編碼其各種發(fā) 色底物均已知的酶(例如PADAC，發(fā)色頭孢菌素)；xylE基因(^ikowsky等人，1983)，其編 碼可以轉(zhuǎn)化發(fā)色兒茶酚的兒茶酚雙加氧酶；α-淀粉酶基因(Ikuta等人，1990)；酪氨酸酶 基因(Katz等人，1983)，其編碼一種酶，該酶能夠氧化酪氨酸為DOPA和多巴醌，然后它們 縮合形成易于檢測的化合物黑色素；β-半乳糖苷酶基因，其編碼具有發(fā)色底物的酶；螢光 素酶(Iux)基因(Ow等人，1986)，其允許生物發(fā)光檢測；水母發(fā)光蛋白基因(Prasher等 人，198 ，其可以用于鈣敏感的生物發(fā)光檢測；或編碼綠色熒光蛋白的基因(Sheen等人， 1995 ；Haseloff 等人，1997 ；Reichel 等人，1996 ；Tian 等人，1997 ；WO 97/41228)。也考慮 編碼綠色熒光蛋白(GFP)的基因作為特別有用的報(bào)告基因(Sheen等人，1995 ；Haseloff等 人，1997 ;Reichel等人，1996 ;Tian等人，1997 ;W0 97/41228)。綠色熒光蛋白的表達(dá)可以 在特定波長的光照射后在細(xì)胞或植物中可視化為熒光。V.保藏信息本文所公開的高粱系Tx3361保藏于美國典型培養(yǎng)物保藏中心(ATCC)，10801 University Blvd. ,Manassas,VA 20110-2209。保藏日期是 2009 年 6 月 25 日，那些保藏的 高粱品種Tx3361的種子的登記號(hào)為ATCC登記號(hào)PTA-10149。對(duì)于保藏的所有限制已被取 消，保藏是為了滿足37 C.F.R. § 1.801-1. 809的所有要求。保藏將在保藏機(jī)構(gòu)保持30年， 或最后請(qǐng)求之后5年，或?qū)＠挠行?，以較長者為準(zhǔn)，如有必要，將在此期間更換。申請(qǐng)人 不放棄對(duì)于保藏材料的任何專利權(quán)。VI.實(shí)施例包括下面的實(shí)施例以證明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理 解，以下實(shí)施例中公開的技術(shù)代表本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的在實(shí)踐本發(fā)明中良好發(fā)揮功能的技術(shù)， 從而可以被視為構(gòu)成用于其實(shí)踐的優(yōu)選方式。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本公開內(nèi)容應(yīng) 該理解，可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在公開的具體實(shí)施方式
中作出許多 變化，而仍然獲得相同或類似的結(jié)果。實(shí)施例1改良的具有iap iap基因型的高粱系的開發(fā)在栽培的高粱和其他野生高粱種之間產(chǎn)生雜種存在生殖障礙(Hodnett等人， 2005)。該障礙在合子形成前(prezygotic)，因?yàn)楦吡淮迫镏械囊吧吡环N的花粉管在到達(dá)和對(duì)卵細(xì)胞受精之前停止生長(Price等人，2006)。稱為lap (外來花粉的抑制)的單基因基因座是栽培的高粱(二色高粱L. Moench) 和Eu-高梁部分以外的野生高粱種之間生殖隔離的一個(gè)原因。在純合隱性條件下，iap iap基因型消除這種生殖隔離，并允許回收二色高粱和野生高粱親緣植物之間的雜種高粱 (Hodnett等人，2005 ;Price等人，2006)。首先在二色高粱登記‘NR481，中鑒定了基因型 (Laurie和Bennett，1989)，但這種登記物具有非常不理想的農(nóng)藝特性如高的高度、有色種 皮和對(duì)倒伏的極端敏感性。它用于基因滲入程序的潛力有限，因?yàn)榛驖B入后代中恢復(fù)的 任何野生種的遺傳變異處于較差的遺傳背景中。開發(fā)具有顯著改善的農(nóng)藝性能以及ms3遺傳雄性不育系統(tǒng)分離的具有iap iap基 因型的改良的二色高粱種質(zhì)。從遺傳雄性不育BTx623 (包含遺傳雄性不育性ms3等位基因 的BTx623的衍生物)與NR481( —種對(duì)于iap等位基因純合的系)之間的雜交開發(fā)該系。該 雜種與BTx623ms3親本回交一次。能育的BClFl后代進(jìn)行自花授粉，且在College Station, TX 2005根據(jù)3-矮化高度、白色果皮、無芒、沒有種皮色素和減少的倒伏選擇。在溫室中培 育BC1F2后代，手工去雄并測試玉米花粉管的生長(Laurie和Bennett，1989)。lap基因座 的基因型基于授粉后M小時(shí)定性測量的玉米花粉管向高粱雌蕊中花柱基部的生長。顯示 玉米花粉管向花柱基部生長的個(gè)體被認(rèn)為是iap iap (圖1)。選擇的iap iap個(gè)體進(jìn)行自 花授粉，且在下一季節(jié)在College Mation，TX中培育后代排。評(píng)價(jià)系的倒伏、高度、芒以及 ms3等位基因的分離。親緣配對(duì)ms3分離排中的選擇的雄性能育和不育植物(BC1F3)。在 ffeSlaC0，TX培育各個(gè)親緣雜交體，并評(píng)估m(xù)s3的穩(wěn)定的回交分離、倒伏、高度、成熟度，且玉 米花粉管的生長被用來確認(rèn)其Iap基因座基因型(表1和幻。在雄性能育和不育植物之間 對(duì)選擇的系大量進(jìn)行親緣配對(duì)，以產(chǎn)生提出的遺傳原種的培育者的種子。選定的系是Al細(xì) 胞質(zhì)雄性不育系統(tǒng)中不育性的維持者。觀察到的iap iap基因型的表達(dá)、玉米花粉管向花柱基部的生長處于比以前報(bào)道 的(Laurie和Bennett，1989)更低的頻率，并有可能受到環(huán)境影響。在所有測試環(huán)境中， Tx3361具有類似于NR481的表達(dá)。這種遺傳原種可以用作母本，以獲得與外來高粱種和可 能與該屬外的種的種間雜交。任何回收的基因滲入處于對(duì)于進(jìn)一步的評(píng)價(jià)和育種更有利的 遺傳背景中。表1 在flfesalco，TX 2006評(píng)估的兩個(gè)親本和提出的遺傳原種的農(nóng)藝性狀
2權(quán)利要求
1.一種通過高粱親本植物與甘蔗親本植物雜交產(chǎn)生的屬間雜種植物，其中，所述高粱 親本植物對(duì)于隱性iap等位基因是純合的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的植物，其中，所述高粱親本植物為二色高粱植物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的植物，其中，所述高粱親本植物為雄性不育的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的植物，其中，所述高粱親本植物為高粱系Tx3361的植物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的植物，其中，所述甘蔗親本植物為甜根子草、甘蔗或甘蔗χ甜根子 草雜種植物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的植物，其中，所述甘蔗親本植物為甘蔗品種L06-024、HoCP05-904 或 Ho06-562。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的植物，其進(jìn)一步包含轉(zhuǎn)基因。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的植物，其中，所述轉(zhuǎn)基因賦予抗病性、抗蟲性、除草劑抗性、耐旱 性、耐鹽性、雄性不育性或增強(qiáng)的糖含量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的植物的植物部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的植物部分，進(jìn)一步定義為原生質(zhì)體、細(xì)胞、配子、分生組織、根、雌 蕊、花藥、花、種子、胚、莖或葉柄。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的植物部分，進(jìn)一步定義為2η植物配子。
12.—種產(chǎn)生權(quán)利要求1所述的植物的種子。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的種子，進(jìn)一步定義為用包含殺蟲劑、殺真菌劑、營養(yǎng)物質(zhì)或水或 溫度敏感的聚合物的試劑或提高種子的機(jī)械處理性能、種子萌發(fā)、幼苗建立或生長的試劑涂覆。
14.從權(quán)利要求1所述的植物獲得的商業(yè)產(chǎn)品。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的商業(yè)產(chǎn)品，其中，所述商業(yè)產(chǎn)品是可發(fā)酵的生物燃料原料、甘蔗 汁、糖蜜、甘蔗渣、乙醇、生物柴油或糖。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的植物的后代植物，其中，所述后代包括高粱親本植物的至少第一 染色體或其片段和甘蔗親本植物的至少第一染色體或其片段。
17.權(quán)利要求1所述的植物的可再生細(xì)胞的組織培養(yǎng)物。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的組織培養(yǎng)物，其中，所述可再生細(xì)胞來自胚、分生組織細(xì)胞、花 粉、葉、根、根尖、花藥、雌蕊、花、種子、圓莢或莖。
19.由權(quán)利要求17所述的組織培養(yǎng)物再生的植物。
20.一種生產(chǎn)商業(yè)產(chǎn)品的方法，包括獲得權(quán)利要求1所述的植物或其部分，和由其生產(chǎn) 商業(yè)產(chǎn)品。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中，所述商業(yè)產(chǎn)品是可發(fā)酵的生物燃料原料、甘蔗汁、 糖蜜、甘蔗渣、乙醇、生物柴油或糖。
22.一種包含賦予雄性不育性的等位基因的高粱植物，其中，所述植物對(duì)于隱性iap等 位基因是純合的。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的高粱植物，其中，所述等位基因?yàn)閙s3。
24.一種產(chǎn)生權(quán)利要求22所述的高粱植物的種子。
25.—種產(chǎn)生屬間雜種胚或種子的方法，所述方法包括高粱親本植物與甘蔗親本植物 雜交，其中，該高粱植物對(duì)于隱性高粱iap等位基因是純合的，且用作母本。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，包括拯救雜交產(chǎn)生的胚。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，包括培養(yǎng)雜交產(chǎn)生的胚，以產(chǎn)生屬間雜種植物。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中，所述胚包括在具有功能性胚乳的種子中。
29.一種通過高粱親本植物與不同屬的第二單子葉植物雜交產(chǎn)生的屬間雜種植物，其 中，所述高粱親本植物對(duì)于隱性iap等位基因是純合的。
30.根據(jù)權(quán)利要求四的植物，其中，所述高粱親本植物為二色高粱植物。
31.根據(jù)權(quán)利要求四的植物，其中，所述高粱親本植物包括雄性不育性。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的植物，其中，所述高粱親本植物為高粱系Tx3361的植物。
33.根據(jù)權(quán)利要求四的植物，其中，所述第二單子葉植物為禾本科植物。
34.根據(jù)權(quán)利要求四的植物，其中，所述第二單子葉植物為甘蔗屬、芒屬、甘蔗屬χ芒屬 雜種、蔗茅屬、印第安草屬、黍?qū)?、狼尾草屬或玉蜀黍?qū)僦参铩?br> 35.根據(jù)權(quán)利要求四的植物，其中，所述第二單子葉植物為柳枝稷、紫狼尾草、 綠毛狼尾草、珍珠狼尾草、大須芒草、沙地須芒草、裂稃草、黃假高粱、蘆竹、Tripsicum dactyloides、堿地鼠尾粟、五節(jié)芒、中國芒、玉米、尼加拉瓜玉米、多年生玉米或大芻草植 物。
36.根據(jù)權(quán)利要求四的植物，其進(jìn)一步包含轉(zhuǎn)基因。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的植物，其中，所述轉(zhuǎn)基因賦予抗病性、抗蟲性、除草劑抗性、耐旱 性、耐鹽性、雄性不育性或增強(qiáng)的糖含量。
38.根據(jù)權(quán)利要求四的植物的植物部分。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的植物部分，進(jìn)一步定義為原生質(zhì)體、細(xì)胞、配子、分生組織、根、 雌蕊、花藥、花、種子、胚、莖或葉柄。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的植物部分，進(jìn)一步定義為2η植物配子。
41.一種產(chǎn)生權(quán)利要求四所述的植物的種子。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的種子，進(jìn)一步定義為用包含殺蟲劑、殺真菌劑、營養(yǎng)物質(zhì)或水或 溫度敏感的聚合物的試劑或提高種子的機(jī)械處理性能、種子萌發(fā)、幼苗建立或生長的試劑涂覆。
43.從權(quán)利要求四所述的植物獲得的商業(yè)產(chǎn)品。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的商業(yè)產(chǎn)品，其中，所述商業(yè)產(chǎn)品是可發(fā)酵的生物燃料原料、甘蔗 汁、糖蜜、甘蔗渣、乙醇、生物柴油或糖。
45.根據(jù)權(quán)利要求四的植物的后代植物，其中，所述后代包括高粱親本植物的至少第 一染色體或其片段和第二單子葉親本植物的至少第一染色體或其片段。
46.權(quán)利要求四所述的植物的可再生細(xì)胞的組織培養(yǎng)物。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的組織培養(yǎng)物，其中，所述可再生細(xì)胞來自胚、分生組織細(xì)胞、花 粉、葉、根、根尖、花藥、雌蕊、花、種子、圓莢或莖。
48.由權(quán)利要求46所述的組織培養(yǎng)物再生的植物。
49.一種生產(chǎn)商業(yè)產(chǎn)品的方法，包括獲得權(quán)利要求四所述的植物或其部分，和由其生 產(chǎn)商業(yè)產(chǎn)品。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的方法，其中，所述商業(yè)產(chǎn)品是可發(fā)酵的生物燃料原料、甘蔗汁、 糖蜜、甘蔗渣、乙醇、生物柴油或糖。
51.一種產(chǎn)生屬間雜種胚或種子的方法，所述方法包括高粱親本植物與第二單子葉親 本植物雜交，其中，該高粱植物對(duì)于隱性高粱iap等位基因是純合的，且用作母本。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，包括拯救雜交產(chǎn)生的胚
53.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，包括培養(yǎng)雜交產(chǎn)生的胚，以產(chǎn)生屬間雜種植物。
54.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中，所述胚包括在具有功能性胚乳的種子中。
55.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，進(jìn)一步包括使屬間雜種植物回交，以獲得第三單子葉植物。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的方法，進(jìn)一步包括使第三單子葉植物近交，以產(chǎn)生對(duì)于至少一 個(gè)基因滲入的性狀或基因而言為純合的基因滲入后代。
57.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中，所述高粱親本植物包含賦予遺傳或細(xì)胞質(zhì)雄性不 育性的基因。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的方法，其中，所述高粱親本植物為高粱系Tx3361的植物。
59.根據(jù)權(quán)利要求51的植物，其中，所述單子葉親本植物選自禾本科。
60.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中，所述單子葉親本植物選自甘蔗屬、芒屬、蔗茅屬、玉 蜀黍?qū)佟⒂〉诎膊輰?、黍?qū)俸屠俏膊輰佟?br> 61.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中，所述單子葉親本植物為甘蔗、甜根子草或甘蔗χ甜 根子草雜種植物。
62.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中，所述單子葉植物為柳枝稷、紫狼尾草、綠毛狼尾草、 珍珠狼尾草、大須芒草、沙地須芒草、裂稃草、黃假高粱、蘆竹、Tripsicum dactyloides、堿 地鼠尾粟、五節(jié)芒、中國芒、玉米、尼加拉瓜玉米、多年生玉米或大芻草植物。
63.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中，高粱親本植物與第二單子葉親本植物雜交包括 (i)從單子葉親本植物收集花粉；和( )用所述花粉對(duì)高粱親本植物的花授粉。
64.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中，所述屬間雜種植物或種子用染色體加倍劑處理。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的方法，其中，所述染色體加倍劑為化學(xué)染色體加倍劑。
66.根據(jù)權(quán)利要求51的方法產(chǎn)生的屬間雜種種子、植物或其部分。
67.根據(jù)權(quán)利要求53的植物的后代屬間雜種植物，其中，所述后代包括高粱親本植物 的至少第一染色體或其片段和第二單子葉親本植物的至少第一染色體或其片段。
全文摘要
用于生產(chǎn)屬間雜種植物的方法及由其生產(chǎn)的植物。在某些方面，通過包含突變高粱iap等位基因的高粱親本植物與第二單子葉植物雜交產(chǎn)生屬間雜種植物。也提供了使用這樣的植物的方法及由此獲得的產(chǎn)物。
文檔編號(hào)A01H1/02GK102118965SQ200980129001
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者D·M·斯特利, G·L·霍德內(nèi)特, L·C·庫爾曼, W·L·羅尼 申請(qǐng)人:德克薩斯A&M大學(xué)體系