抗根腫病的蕓苔屬植物的制作方法
【專利說明】抗根腫病的蕓苔屬植物 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及抗根腫?。╟lubroot)的甘藍(lán)（Brassica oleracea)植物。本發(fā)明還 涉及這些植物的部分、種子和其它繁殖材料以及這些植物的后代。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 蕓苔屬（Brassica)是植物的一個(gè)屬，其在分類學(xué)上屬于十字花科 (Brassicaceae)的范圍內(nèi)。它包含用作食物來源的許多經(jīng)濟(jì)上重要的作物，但一些種也用 于油的生產(chǎn)。一般而言，蕓苔屬包括歐洲油菜（B.napus)、黑芥（B.nigra)、憲青（B.rapa)、 芥菜（B.juncea)和甘藍(lán)（B. oleracea)。歐洲油菜（Brassica napus)在被越來越多地用 于燃料工業(yè)的植物油的生產(chǎn)中是非常重要的。與憲青（Brassica rapa)、黑芥（Brassica nigra)和芥菜（Brassica juncea) -起，甘藍(lán)（Brassica oleracea)是在人類食物的生產(chǎn) 中發(fā)揮非常重要的作用的一個(gè)種。隨著時(shí)間的推移，栽培種起源于甘藍(lán)，其中可以發(fā)現(xiàn)卷心 菜（cabbage)、大白菜（Chinese cabbage)、花挪菜（cauliflower)、甘藍(lán)葉（collards)、西 蘭花（broccoli)、擘藍(lán)（kohlrabi)和球芽甘藍(lán)（Brussels sprouts)。
[0004] 野生的卷心菜已經(jīng)被培育成為范圍廣泛的不同園藝栽培種，其保持性相容性。然 而，它們的外觀并不顯示非常高水平的系統(tǒng)發(fā)生相似性。甘藍(lán)中形態(tài)特征的范圍廣泛的差 異早已被長(zhǎng)期關(guān)注并形成栽培種獨(dú)特性的基礎(chǔ)。這些包括膨大的花序（花椰菜、西蘭花）； 膨大的莖（擘藍(lán)）；膨大的頂芽（卷心菜）；膨大的側(cè)芽（球芽甘藍(lán)）。
[0005] 像甘藍(lán)品種的十字花科蔬菜的育種旨在生產(chǎn)被優(yōu)化適應(yīng)于當(dāng)?shù)胤N植條件的商業(yè) 品種，其允許種植者最大限度地提高高品質(zhì)植物的生產(chǎn)力。在與投入（input)以及產(chǎn)出 (output)性狀有關(guān)的選擇過程中需要考慮許多特征。在這方面，最重要的投入性狀之一與 疾病抗性（特別是對(duì)微生物的抗性）有關(guān)。
[0006] 卷心菜植物受到范圍廣泛的害蟲和疾病的影響。因此，這些威脅是卷心菜育種者 為了獲得充滿活力并具有高度抗性的作物的高優(yōu)先級(jí)的目標(biāo)。在這些作物缺乏抗性的情況 下，種植者不得不在種植十字花科蔬菜的地區(qū)應(yīng)用像輪作和間作的農(nóng)藝策略以減少蟲害損 失。
[0007] 本發(fā)明涉及受根腫病感染影響的甘藍(lán)中的種。
[0008] 根腫病是卷心菜、蘿卜、蕪菁和屬于十字花科的其它植物中發(fā)現(xiàn)的常見的、可能 是最具破壞性的疾病。它是由真核單細(xì)胞生物蕓苔根腫菌（Plasmodiophora brassicae Wor.)引起的。據(jù)估計(jì)，在西北歐、日本、北美和澳大利亞，根腫病的發(fā)病率影響了大約10% 的種植甘藍(lán)作物。傳播的孢子保持感染性15年。通過加入鈣和其它手段以防止土壤pH的 下降，可以減少該疾病的壓力。由于環(huán)境法規(guī)或者這些化學(xué)品太過昂貴，化學(xué)品治療被認(rèn)為 是低效的。
[0009] 寄生蟲的生命周期由兩個(gè)主要階段組成。第一階段發(fā)生在根毛的附近。休眠 (resting)的孢子萌發(fā)后，初級(jí)游動(dòng)孢子變得粘在根毛上。通過來自孢子囊的膨壓，將小的、 無壁的變形蟲注入宿主的細(xì)胞質(zhì)并形成初級(jí)多核瘧原蟲。通過細(xì)胞吞噬機(jī)制，瘧原蟲迀移 得更深進(jìn)入根組織，到達(dá)根皮層。在該第二階段，多核的二級(jí)瘧原蟲將發(fā)育并通過細(xì)胞分裂 和過度生長(zhǎng)，觸發(fā)癭（gall)的形成。最后，宿主細(xì)胞將含有單倍體、排斥性的孢子，其能夠 被傳播。
[0010] 根上形成的腫脹（club)抑制養(yǎng)分和水的運(yùn)輸，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)的抑制和萎蔫易感 性的增加。由蕓苔根腫菌（Plasmodiophora brassicae)引起的感染在世界范圍內(nèi)發(fā)生并 且它具有廣泛的宿主范圍。栽培實(shí)踐和/或化學(xué)品治療在保護(hù)作物方面已經(jīng)沒有成功或已 經(jīng)被證明太昂貴了。因此，目前認(rèn)為抗性栽培種的開發(fā)是控制根腫病的最經(jīng)濟(jì)和有效的方 法。
[0011] 但是，存在蕓苔根腫菌的多個(gè)分離物。這使得不同甘藍(lán)栽培種的不同栽培種的培 育復(fù)雜化，因?yàn)椴煌耘喾N被蕓苔根腫菌的不同分離物所感染。另外，蕓苔根腫菌的田間 群體表現(xiàn)出明顯的致病性差異。能夠就差異性致病性對(duì)這些群體進(jìn)行分類。通常采用的 是如由Williams(1966)所分類的鑒別系列和Buczacki的歐洲根腫菌鑒別系統(tǒng)（European Clubroot Differential set，ECD)〇
[0012] 已經(jīng)在文獻(xiàn)中描述了抗性的幾種遺傳來源。這些包括單基因以及多基因和隱性以 及顯性類型。一般而言，在蕪青和歐洲油菜中鑒定到單基因顯性抗性。在甘藍(lán)中，一般只是 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多基因隱性來源。這些抗性并未在根腫病小種中顯示出足夠的抗性，其次，已經(jīng) 證明在商業(yè)性甘藍(lán)系之間轉(zhuǎn)移抗性是非常困難的。還已經(jīng)證明從蕪青至甘藍(lán)的抗性轉(zhuǎn)移也 是困難的，因?yàn)檫@些蕓苔屬物種的性相容性低。
[0013] 在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)鑒定了對(duì)蕓苔根腫菌的抗性。但是，當(dāng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)考慮本發(fā) 明時(shí)，有幾個(gè)爭(zhēng)論是相關(guān)的。首先，重要的是，對(duì)蕓苔根腫菌的抗性要盡可能地寬?？剐栽?寬，所提供的保護(hù)將會(huì)越長(zhǎng)，尤其是考慮到引起根腫的病原體的毒力和持久的性質(zhì)。
[0014] 其次，抗性的遺傳背景在兩個(gè)方面具有重要的相關(guān)性。一方面，遺傳基礎(chǔ)被局限在 少量的基因（優(yōu)選一個(gè)基因）時(shí)是有優(yōu)勢(shì)的。這能夠容易地轉(zhuǎn)移賦予抗性的遺傳決定因子 (genetic determinant)到其它蕓苔屬植物。另一方面，關(guān)于蕓苔屬中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜的遺傳關(guān) 系，如果賦予抗性的遺傳決定因子源自相同的蕓苔屬的種（例如甘藍(lán)）也是一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。
[0015] 總之，存在對(duì)根腫菌的多個(gè)株具有可靠抗性的需要，所述抗性還易于在商業(yè)蕓苔 屬作物（特別是甘藍(lán)作物）之間轉(zhuǎn)移。
[0016] 本發(fā)明的目的是就對(duì)蕓苔根腫菌（根腫菌）的多個(gè)株的抗性改善蕓苔屬植物（特 別是甘藍(lán)植物），其中賦予這樣的抗性的遺傳決定因子易于在蕓苔屬（特別是甘藍(lán)品種）之 間轉(zhuǎn)移。
[0017] 在導(dǎo)致本發(fā)明的研究中，開發(fā)了新的蕓苔屬植物（特別是甘藍(lán)植物），其顯示對(duì)根 腫病的抗性。發(fā)現(xiàn)這些新植物顯示對(duì)根腫病有改變的抗性模式。
[0018] 因此，本發(fā)明提供攜帶遺傳決定因子的蕓苔屬植物（特別是甘藍(lán)植物），所述遺傳 決定因子包含QTLl和/或QTL2和/或QTL3,所述遺傳決定因子賦予對(duì)蕓苔根腫菌的抗性， 所述遺傳決定因子如存在于由以下種子所生長(zhǎng)的植物中一樣并且能夠由該植物獲得，所述 種子被以NCHMB登錄號(hào)41851保藏于NCHMB。
[0019] 此外，導(dǎo)致本發(fā)明的研究顯示，導(dǎo)致對(duì)蕓苔根腫菌的抗性的本發(fā)明遺傳決定因子 包含多于一個(gè)QTL，并且，這些QTL位于蕓苔屬基因組（特別是甘藍(lán)基因組）的分開的染色 體上。
[0020] 因此，本發(fā)明提供攜帶遺傳決定因子的蕓苔屬植物（特別是甘藍(lán)植物），所述遺傳 決定因子賦予對(duì)蕓苔根腫菌的抗性，其中所述遺傳決定因子特征在于存在至少：
[0021] -QTLl或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，位于3號(hào)染色體上，和/或
[0022] -QTL2或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，位于8號(hào)染色體上，和/或
[0023] -QTL3或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，位于4號(hào)染色體上。
[0024] 在一個(gè)實(shí)施方案中，賦予蕓苔根腫菌抗性的所述遺傳決定因子特征在于存在至 少：
[0025] -QTLl或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，或
[0026] -QTL2或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，或
[0027] -QTL3或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，或
[0028] -QTLl或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，和QTL2或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，或
[0029] -QTLl或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，和QTL3或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，或
[0030] -QTLl或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，和QTL2或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，和 QTL3或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分。
[0031] 兩個(gè)（優(yōu)選三個(gè)）賦予抗性的QTL的組合導(dǎo)致對(duì)蕓苔根腫菌（特別是對(duì)一組蕓苔 根腫菌分離物）更高水平的抗性。
[0032] 此外，在導(dǎo)致本發(fā)明的研究過程中發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)實(shí)施方案中，QTLl或其蕓苔根腫菌 抗性賦予部分位于3號(hào)染色體上，在標(biāo)記物B000365(SEQ ID No. 3)和標(biāo)記物B000403(SEQ ID No. 4)之間并與標(biāo)記物B000812(SEQ ID NO. 1)連鎖。
[0033] 備選地，QTLl或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分位于3號(hào)染色體上，在標(biāo)記物 B001881(SEQIDNo·9)和標(biāo)記物B002440(SEQIDNo·10)之間并與標(biāo)記物B002081(SEQID No. 7)連鎖。
[0034] 備選地，QTLl或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分位于3號(hào)染色體上，在標(biāo)記物 B002157(SEQ ID No.14)和標(biāo)記物 B002306(SEQ ID No.15)之間并與標(biāo)記物 B002480(SEQ ID No. 13)連鎖。
[0035] 在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案中，QTL2或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分位于8號(hào)染 色體上，位于標(biāo)記物B000829(SEQ ID No. 5)和標(biāo)記物B01007(SEQ ID No. 6)之間，并與標(biāo) 記物 B001026(SEQ ID No. 2)連鎖。
[0036] 在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案中，QTL3或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分位于4號(hào)染 色體上，位于標(biāo)記物B002418(SEQ ID No. 11)和標(biāo)記物B001995(SEQ ID No. 12)之間，并與 標(biāo)記物 B002117(SEQ ID No. 8)連鎖。
[0037] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的蕓苔屬植物（特別是甘藍(lán)植物）包含賦予蕓苔根腫 菌抗性的遺傳決定因子，其中所述遺傳決定因子特征在于存在至少：
[0038] -QTLl或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，其在保藏物NCHMB 41851中與特征在于SEQ ID No. 1、SEQ ID No. 3和SEQ ID No. 4的分子標(biāo)記物連鎖；和/或
[0039] -QTL2或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，其在保藏物NCHMB 41851中與特征在于SEQ ID No. 2、SEQ ID No. 5和SEQ ID No. 6的分子標(biāo)記物連鎖；
[0040] -QTL3或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分，其在保藏物NCHMB 41851中與特征在于SEQ ID No. 8、SEQ ID No. 11 和 SEQ ID No. 12 的分子標(biāo)記物連鎖。
[0041] 備選地，QTLl或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分在保藏物NCHMB 41851中與特征在于 SEQ ID No. 7、SEQ ID No. 9 和 SEQ ID No. 10 的分子標(biāo)記物連鎖。
[0042] 備選地，QTLl或其蕓苔根腫菌抗性賦予部分在保藏物NCHMB 41851中與特征在于 SEQ ID No. 13、SEQ ID No. 14 和 SEQ ID No. 15 的分子標(biāo)記物連鎖。
[0043] 本發(fā)明特別涉及攜帶遺傳決定因子的蕓苔屬植物（特別是甘藍(lán)植物），所述遺傳 決定因子包含QTLl和/或QTL2和/或QTL3,所述遺傳決定因子賦予對(duì)蕓苔根腫菌的抗性， 特別是對(duì)根據(jù)ECD鑒別系統(tǒng)（Buczacki et al.，Trans Br. Mycol. Soc. 65, 295-303,（1975)) 被稱為16/3/30的蕓苔根腫菌株的抗性。
[0044] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明特別涉及攜帶遺傳決定因子的蕓苔屬植物 (特別是甘藍(lán)植物），所述遺傳決定因子包含QTLl和QTL3,所述遺傳決定因子賦予對(duì) 蕓苔根腫菌的抗性，特別是對(duì)根據(jù)ECD鑒別系統(tǒng)（Buczacki et al. ,Trans Br.Mycol. Soc. 65, 295-303,（1975))被稱為16/3/30的蕓苔根腫菌株的抗性。
[0045] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及攜帶遺傳決定因子的蕓苔屬植物（特別是甘 藍(lán)植物），所述遺傳決定因子包含QTLl和/或QTL2和/或QTL3,所述遺傳決定因子賦予 對(duì)蕓苔根腫菌的抗性，特別是對(duì)根據(jù)ECD鑒別系統(tǒng)（Buczacki et al.，Trans Br. Mycol. Soc. 65, 295-303,（1975))被稱為31/31/31的蕓苔根腫菌株的抗性。
[0046] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及攜帶遺傳決定