類萜總含量增加的辣椒的制作方法
【專利說明】類萜總含量增加的辣椒
[0001]本發(fā)明涉及產(chǎn)生類萜總含量增加的果實的植物。另外，本發(fā)明涉及來自包含所述 遺傳決定子的辣椒植物的植株、種子和繁殖材料作為種質(zhì)在育種計劃中的用途，所述育種 計劃旨在獲得產(chǎn)生類萜含量增加的果實的辣椒植物。
[0002]甜椒和朝天椒植物屬于作為前科(Solanaceae)組成部分的辣椒屬(Capsicum)。辣 椒屬諸物種原產(chǎn)于南美洲、中美洲和北美洲部分，在那里已經(jīng)栽培它們數(shù)千年，并且現(xiàn)在全 球栽培。辣椒屬的幾個成員用作調(diào)味品、蔬菜和/或藥物。
[0003] 物種辣椒（Capsicum annuum L ·)在辣椒屬五個馴化物種（辣椒（Capsicum annuum)、風(fēng)鈴椒（Capsicum baccatum)、鸞毛椒（Capsicum pubescens)、黃燈籠椒 (Capsicum chinense)、小米椒(Capsicum frutescens))中最常見并且廣泛栽培。它包括幾 種栽培品種，其中在北歐和美國最常培育鈴狀椒(也稱為紅辣椒）。鈴狀椒果實生食、烹煮、 不成熟和成熟并且可以加工成粉末、醬汁和沙司（salsa)。辣椒果實在不成熟期大多呈綠 色，但在成熟期間，它們變成紅色、黃色、橙色、紫色或棕色。甜椒包括具有輕微非辛辣果實 的任何辣椒植物，如鈴狀椒植物。辣椒植物可以在曠野、溫室、隧道或遮陽棚中類型廣泛的 氣候條件下栽培，但是它們在溫暖和干燥條件下表現(xiàn)最好。
[0004] 辣椒果實常用于膳食中，原因是它們的典型顏色、辛辣、滋味和/或不尋常香味。作 為未成熟果實(綠色或白色)或成熟果實(例如紅色、黃色和橙色），辣椒果實被鮮食或加工。 在辣椒育種中，生產(chǎn)和品質(zhì)因素(例如抗病性、貨架期和堅實度)具有主要意義。
[0005] 辣椒(Capsicum annuum L.)栽培受幾種害蟲困擾及受真菌、細(xì)菌和病毒所致的疾 病困擾。導(dǎo)致重大經(jīng)濟損失的主要問題是真菌感染，如造成炭疽病的如刺盤孢屬 (Col Ietotrichum)真菌和造成果實內(nèi)部腐爛的鐮刀菌屬(Fusarium)真菌。栽培中，幾種昆 蟲和螨造成問題，它們當(dāng)中有薊馬類、葉螨類、蚜類、白粉虱和潛葉蟲，可以造成嚴(yán)重產(chǎn)量損 失。
[0006] 在導(dǎo)致本發(fā)明的研究中，開發(fā)了新辣椒植物，其中發(fā)現(xiàn)所述的新辣椒植物產(chǎn)生類 萜總含量增加、尤其類單萜總含量增加的果實。
[0007] 對這些升高的單萜類中的某些(表1)，已經(jīng)描述了與有關(guān)辣椒病原體的特定關(guān)系。 例如，在黃瓜中（Cucumi s sat i vus )，在植物遭食草性葉螨（二斑葉螨（Tetranychus urticae))侵染后在吸引捕食螨（智利小植綏螨(Phytoseiulus persimiIis))和所散發(fā)的 (Ε)-β-羅勒烯的量之間發(fā)現(xiàn)正相關(guān);Kappers等人，J.Chem.Ecol. (2011)37,150-160)。此 外，已經(jīng)在幾項精油研究中報道與單砲類相關(guān)的抗微生物特性。Perez-Sanchez等人(Food Sci · Tech · Int · (2007) 13，341-347)例如報道了對致病真菌尖孢刺盤孢（ColIetotrichum acutatum)和尖孢鐮刀菌(Fusarium oxysporum)(在辣椒中分別造成炭疽病和果實內(nèi)部腐 爛)的明確生長抑制作用，其顯示與提取自西班牙百里香油的單萜α-松油烯的濃度最高相 關(guān)。這些例子表明，與不具有這種增加的類萜含量的植物相比，具有增加的類萜總含量的本 發(fā)明植物相對于病原體侵染而言具有優(yōu)勢。
[0008] 發(fā)現(xiàn)增加的類萜總含量與辣椒基因組中連鎖群I (LG1)上或連鎖群10.1 (LG10.1) 上存在來自風(fēng)鈴椒的種質(zhì)滲入相關(guān)，所述的種質(zhì)滲入在本文中分別鑒定為數(shù)量性狀基因座 I (QTLl在LGl上）、QTL2和QTL3(二者均在LGlO. 1上）。連鎖群的命名參考共有染色體編號，如 Wu等人，（Theor .Appl .Genet. (2009) 118,1279-1293)中那樣。連鎖群 10.1 表示第 10號染色 體的部分。引起類萜總含量增加的QTLl如在下述植物的基因組中那樣存在，所述植物從其 代表性樣品按照登錄號NCHMB 42140在NCHMB保藏的種子培育。這種QTL位于LGl上并且在從 保藏物NCIMB 42140的種子所培育的植物的基因組中與選自SEQ ID No: 1、SEQ ID No: 3、 SEQ ID No:5、SEQ ID No:7和SEQ ID No:9的至少一個標(biāo)記連鎖(表1)。
[0009]還引起類萜總含量增加的QTL2如在下述植物的基因組中那樣存在，所述植物從其 代表性樣品按照登錄號NCIMB 42138在NCIMB保藏的種子培育。這種QTL位于LG10.1 (LG10.1)上并且在從保藏物NCIMB 42138的種子所培育的植物的基因組中與選自EQ ID No:15、SEQ ID No:17、SEQ ID No:19、SEQ ID No:21、SEQ ID No:23和SEQ ID No:25的至少 一個標(biāo)記連鎖(表1)。
[0010]發(fā)現(xiàn)LG10.1的端粒區(qū)域攜帶又一個引起類單萜（Ε)-β-羅勒烯含量增加的QTL (QTL3KQTL3如在下述植物的基因組中那樣存在，所述植物從其代表性樣品按照登錄號 NCMB 42138在NCHffl保藏的種子培育。在從保藏物NCMB 42138的種子所培育的植物的基 因組中，QTL3與標(biāo)記SEQ ID No: 11和/或SEQ ID No: 13連鎖(表1)。
[0011]本發(fā)明因此涉及辣椒植物(辣椒(Caps icum annuum L ·))，所述辣椒植物因辣椒植 物的基因組中存在選自QTLl、QTL2和QTL3的至少一種QTL而產(chǎn)生類萜總含量增加的果實，其 中：
[0012] -QTLl與位于從保藏物NCIMB 42140的種子所培育的植物的基因組中LGl上的QTL 相同或相似，并在其中與選自 SEQ ID No:l、SEQ ID No:3、SEQ ID No:5、SEQ ID No:7和SEQ ID No :9的至少一個標(biāo)記連鎖；
[0013] -QTL2與位于從保藏物NCIMB 42138的種子所培育的植物的基因組中LG10.1上的 QTL相同或相似并在其中與選自 SEQ ID No:15、SEQ ID No:17、SEQ ID No:19、SEQ ID No: 21、SEQ ID No :23和SEQ ID No :25的至少一個標(biāo)記連鎖；以及
[00M] -QTL3與位于從保藏物NCMB 42138的種子所培育的植物的基因組中LG10.1上的 QTL相同或相似并在其中與選自SEQ ID No: 11和SEQ ID No: 13的至少一個標(biāo)記連鎖。
[0015] 優(yōu)選地，本發(fā)明的辣椒植物是甜椒。
[0016] 在這種情況下，"相同"意指QTL具有與保藏物中相同的序列。"相似的"意指本發(fā)明 植物中的序列可以具有不影響QTL功能的微小變異。在一個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明植物中 的QTL與所保藏材料中的QTL相同。
[0017] 實施例1中描述了類萜總含量增加的初始植物的開發(fā)。簡而言之，使用風(fēng)鈴椒下垂 變種種質(zhì)作為供體親本與兩個栽培型辣椒塊狀繁育系（SM和GNM)回交(BC)。作為這種初始 雜交種的進一步延伸，開發(fā)了進一步測試其類萜含量的BC 2S1系和近等基因系(NIL)，并且在 這些株系的某些中，鑒定產(chǎn)生類萜總含量增加的果實的植物。令人驚訝地，這些植物產(chǎn)生了 類萜總含量、尤其類單萜總含量顯著高于生成這些植物的任何雜交親本(風(fēng)鈴椒下垂變種、 SM和GNM)的果實。
[0018] 發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的植物在LGl和LGlO. 1 (本發(fā)明的QTL)上包含來自風(fēng)鈴椒的三個種質(zhì) 滲入中的至少一種。全部種質(zhì)滲入對成熟辣椒果實的類萜含量、尤其對類單萜含量具有重 大影響，同時影響至少15種不同類單萜的濃度。對于QTLl，LG1和LG10.1種質(zhì)滲入片段的大 小是4.6cM，而對于QTL2和QTL3，LG10.1種質(zhì)滲入片段的大小分別是2.5cM和6. ScM13QTI^和 QTL3-起位于18.OcM的種質(zhì)滲入片段上。這些大小基于導(dǎo)致這項發(fā)明的研究中所開發(fā)的遺 傳圖（圖2)。片段內(nèi)標(biāo)記的可用性促進它們用于育種中。
[0019] 發(fā)現(xiàn)在從保藏物NCIMB 42140的種子所培育的植物的基因組中，每種標(biāo)記SEQ ID No:l、SEQIDNo:3、SEQIDNo:5、SEQIDNo:7和SEQIDNo:9(全序列數(shù)據(jù)在表l中給出） 均與引起果實具有增加的本發(fā)明類萜總含量的第一個QTU卩QTLl連鎖（圖1A)。雖然這些標(biāo) 記的任一個或這些標(biāo)記的任何組合可以用于鑒定引起本發(fā)明類萜總含量增加性狀的QTLl， 但是標(biāo)記SEQ ID NO: 1是優(yōu)選的，因為它在統(tǒng)計檢驗中具有最高LOD評分?？梢允褂靡韵聵?biāo) 記組合鑒定引起本發(fā)明類萜總含量增加性狀的QTLl:標(biāo)記SEQ ID No:l、SEQ ID No:3、SEQ ID No:5、SEQ ID No:7和SEQ ID No:9的組合、標(biāo)記SEQ ID No:l、SEQ ID No:3、SEQ ID No: 5和SEQ ID No:7的組合、標(biāo)記SEQ ID No:l、SEQ ID No:3、SEQ ID No:5和SEQ ID No:9的組 合、標(biāo)記SEQ ID No:l、SEQ ID No:3、SEQ ID No:7和SEQ ID No:9的組合、標(biāo)記SEQ ID No: 1、SEQ ID No:5、SEQ ID No:7和SEQ ID No:9的組合、標(biāo)記SEQ ID No:l、SEQ ID No:3和SEQ ID No:5的組合、標(biāo)記SEQ ID No:l、SEQ ID No:3和SEQ ID No:7的組合、標(biāo)記SEQ ID No:l、 SEQ ID No :3和SEQ ID No :9的組合、標(biāo)記SEQ ID No :1、SEQ ID No :5和SEQ ID No :7的組 合、標(biāo)記SEQ ID No:1、SEQ ID No:5和SEQ ID No:9的組合、標(biāo)記SEQ ID No:1、SEQ ID No:7 和SEQ ID No :9的組合、標(biāo)記SEQ ID No :1 和SEQ ID No :3的組合、標(biāo)記SEQ ID No :1 和SEQ ID No:5的組合、標(biāo)記SEQ ID No:1 和SEQ ID No:7的組合、標(biāo)記SEQ ID No:1 和SEQ ID No:9 的組合。特別地，可以使用標(biāo)記SEQ ID No:l、SEQ ID No:3、SEQ ID No:5、SEQ ID No:7和 SEQ ID No:9的組合、更具體地SEQ ID No:l、SEQ ID No:3和SEQ ID No:5的組合以及最具 體地SEQ ID No: I和SEQ ID No:3的組合，鑒定引起本發(fā)明新風(fēng)味性狀的QTL1。
[0020] 另外，發(fā)現(xiàn)在從保藏物NCIMB 42138的種子所培育的植物的基因組中，每種標(biāo)記 SEQIDNo:15、SEQIDNo:17、SEQIDNo:19、SEQIDNo:21、SEQIDNo:23和SEQIDNo: 25(全序列數(shù)據(jù)在表1中給出）均與也引起果實具有增加的本發(fā)明類萜總含量的第二個QTL 即QTL2連鎖（圖1B)。雖然這些標(biāo)記的任一個或這些標(biāo)記的任何組合可以用于鑒定引起本發(fā) 明類萜總含量增加性狀的QTL2,但是標(biāo)記SEQ ID NO: 17是優(yōu)選的，因為它在統(tǒng)計檢驗中具 有最高LOD評分?？梢允褂靡韵聵?biāo)記組合鑒定引起本發(fā)明類萜總含量增加性狀的QTL2:標(biāo)記 SEQIDNo:15、SEQIDNo:17、SEQIDNo:19、SEQIDNo:21、SEQIDNo:23和SEQIDNo: 25的組合、標(biāo)記SEQIDNo:17、SEQIDNo:15、SEQIDNo:19、SEQIDNo:21和SEQIDNo: 23的組合、標(biāo)記SEQIDNo:17、SEQIDNo:15、SEQIDNo:19、SEQIDNo:21和SEQIDNo: 25的組合、標(biāo)記SEQIDNo:17、SEQIDNo:15、SEQIDNo:19、SEQIDNo:21和SEQIDNo: 23的組合、標(biāo)記SEQ ID No: 17、SEQ ID No: 15、SEQ ID No: 19和SEQ ID No: 21 的組合、標(biāo)記 SEQIDNo:17、SEQIDNo:15、SEQIDNo:19和SEQIDNo:25的組合、標(biāo)記SEQIDNo:17、 SEQ ID No:15、SEQ ID No:21 和SEQ ID No:25的組合、標(biāo)記SEQ ID No:17、SEQ ID No:19、 SEQIDNo:21和SEQIDNo:25的組合、標(biāo)記SEQIDNo:17、SEQIDNo:15、SEQIDNo:19和 SEQ ID No:23的組合、標(biāo)記SEQ ID No:17、SEQ ID No:15、SEQ ID No:21 和SEQ ID No:23的 組合、標(biāo)記SEQ ID No:17、SEQ ID No:19、SEQ ID No:21 和SEQ ID No:23的組合、標(biāo)記SEQ ID No: 17、SEQ ID No: 15、SEQ ID No:23和SEQ ID No:25的組合、標(biāo)記SEQ ID No: 17、SEQ IDNo:19、SEQIDNo:23和SEQIDNo:25的組合、標(biāo)記SEQIDNo:17、SEQIDNo:21、SEQ ID No:23和SEQ ID No:25的組合、標(biāo)記SEQ ID No:17、SEQ ID No:15和SEQ ID No:19的組 合、標(biāo)記SEQ ID No:17、SEQ ID No:15和SEQ ID No:21 的組合、標(biāo)記SEQ ID No:17、SEQ ID No:15和SEQ ID No:23的組合、標(biāo)記SEQ ID No:17、SEQ ID No:15和SEQ ID No:25的組合、 標(biāo)記SEQIDNo: