CN103260394B - 双重目的的授粉西瓜 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及植物育种领域,尤其涉及西瓜育种领域。本申请提供产生小的二倍体红色西瓜果实的二倍体西瓜植物(及可以从其长成这些植物的种子)。本申请还提供具有小于1.8kg的平均重量的小的二倍体西瓜果实。
Description
技术领域
本发明涉及西瓜育种和西瓜改良领域。所提供的是新的二倍体西瓜植物(2n=2x=22)及可以从其长成这类植物的种子,其可以产生非常小的二倍体果实。该二倍体西瓜植物优选适合作为三倍体西瓜(2n=3x=33)生产中的传粉者,因此,该传粉者借此具有双重目的:提供足够的可育花粉来授粉三倍体植物的雌花(其在授粉后产生三倍体无籽西瓜果实)和/或提供该授粉植物自身上的小的(“小型”或供单人食用的大小)可食二倍体果实。
背景技术
无籽西瓜(Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum.And Nak.)生产涉及用来自二倍体雄性亲本植物的花粉来使四倍体(2n=4x=44)母本植物的花受精。二倍体花粉授粉四倍体花产生三倍体杂种F1种子(Kihara,1951,Proceedings of American Society forHorticultural Science58:217-230;Eigsti1971,Hort Science6:1-2)。从这些F1种子长成的三倍体杂种植物自交不育,因为它们由于染色体失衡而产生不育花粉(Fehr,1987)。因此,三倍体杂种需要通过二倍体传粉者授粉来产生西瓜果实。因此,将三倍体植物与授粉植物套种(interplant)来进行果实生产。授粉后在三倍体杂种植物上产生的“无籽”果实通常不是真正无籽,而是可以包含一些未发育的小的淡白色种子,其是可食的。
为了最佳的无籽西瓜座果,需要足够的可育花粉。一般按每2-4株三倍体植物1株传粉者的比例种植植物。将三倍体植物和传粉者种植在分开的行中(例如1行传粉者和2-4行三倍体),或套种在行内(例如在同一行的2至3株三倍体植物中间种植1株授粉植物),或套种在三倍体行间的窄行中(见US2006/0168701表2)。授粉植物上产生的果实优选具有不同于三倍体杂种上的果实的果皮样式,使得可以容易地区分这些果实。到目前为止,通常不收获或丢弃专用授粉植物上产生的果实,而只销售无籽三倍体果实。
过去几年中,已开发了几种专用授粉植物,其在整个季节中提供足够的雄蕊花和足够的可育花粉来提高三倍体果实产率。这些专用传粉者包括例如变种Polimax和Jenny(Nunhems)、Sidekick(Harris Morin)、Companion(Seminis)及Super-Pollenizers SP-1和SP-4(Syngenta)。可以根据它们的营养生长类型将这些专用传粉者划分为两类,其属于标准藤长(例如Jenny及SP-1和SP-4)或“紧凑”藤长(例如Companion或Sidekick)。
一些传粉者产生可以上市销售的二倍体果实,而其他传粉者产生不适于消费和上市销售的果实。Dittmar(2006,MSc Thesis North Carolina State University,Horticultural Science,Characterization of diploid watermelon pollenizers andutilization for optimal triploid watermelon production and effects ofhalosulfuron post and post-dir on watermelon)针对其果实潜在的适销性评价了不同的传粉者,并得出Mickeylee、SF800、MiniPool、Jenny和Pinnacle具有可能可以上市销售的果实质量的结论。这些传粉者的平均果实重量分别为5.1kg、10.7kg、3.9kg、3.3kg和2.9kg(Dittmar2006,上文)。最小的二倍体果实由Sidekick(1.0kg,尺寸为12.3x11.9cm长∶宽(Dittmar2006,上文))和SP-1(2.0kg,尺寸为17.5x15.4cm长∶宽(Dittmar2006,上文))产生,但这两种传粉者无一产生可上市销售的果实。Sidekick的果实为质量非常差的粉红色果肉,SP-1的果实为白色果肉,且具有低白利糖度值(brix value)。由于不可上市销售的果实,将这些传粉者称为“不可收获的传粉者”。
US2009/0288183(Gold Seed Co.LLC)描述了称为“Escort-4”的传粉者,其产生用于2型糖尿病的具有降低的糖的小果实,称为“双重目的的低糖西瓜”。据称,该果实具有4.0lbs(1.8kg)的平均重量和5-7英寸长(12.7-17.7cm)x4-5英寸宽(12.7-17.7cm)的大小。据称,Escort-4的果实具有比市售二倍体变种(如Sangria(Syngenta Inc.))低约1/3的糖含量。
本发明的目的是提供双重目的的西瓜传粉者,其产生小的可食(即可上市销售)二倍体果实,该二倍体果实的平均果实重量小于2.0kg,优选小于1.8kg或1.7kg,更优选等于或小于1.6、1.5、1.4、1.3、1.0、0.9、0.8、0.7kg,甚至更优选等于或小于约0.65kg,如等于或小于0.6kg、0.5kg、0.4kg或0.3kg。在一个实施方案中,该果实优选为红色果肉,更优选深红色果肉,具有39或更高的RHS评级(不是粉红色或珊瑚红色或黄红色)。在另一实施方案中,平均果实白利糖度为至少约7.5%或更高。
本发明的另一目的是提供双重目的的西瓜传粉者,其产生小的可食(即可上市销售)二倍体果实,该二倍体果实的平均果实重量小于0.9kg,如等于或小于0.8kg、0.7kg、0.65kg、0.6kg、0.5kg、0.4kg或0.3kg,但高于0.25kg。在一个实施方案中,该果实优选为红色果肉,更优选深红色果肉,具有39或更高的RHS评级(不是粉红色或珊瑚红色或黄红色)。在另一实施方案中,平均果实白利糖度为至少约7.5%或更高。
一般定义
以它的非限制性含义使用动词“包含”及其词形变化来指包含该动词后的项目,但不排除未明确提到的项目。此外,通过不定冠词“一”或“一个”提到元件不排除存在一个以上元件的可能性,除非文中清楚地要求存在一个且仅一个元件。因此,不定冠词“一”或“一个”通常指“至少一个”,例如“一株植物”还指几株植物等。类似地,“一个果实”或“一株植物”还指多个果实和多株植物。
本文所用的术语“植物”包括整株植物或其任意部分或衍生物,该任意部分或衍生物具有与它所获自的植物相同的遗传组成,如植物器官(例如收获或不收获的果实、叶等)、植物细胞、植物原生质体、可以从其再生整株植物的植物细胞或组织培养物、植物愈伤组织、植物细胞团、植物移植体、可以从其长成该植物的种子及由该植物产生的种子、幼苗、植物中完整的植物细胞、植物克隆或微繁殖(micropropagation)、或植物的部分,如植物插条、胚、花粉、胚珠、果实(例如收获的组织或器官)、花、叶、克隆繁殖的植物、根、茎、根尖、嫁接物(接穗和/或砧木)等。还包括任意发育阶段,如生根前或生根后的幼苗、插条等。
因此,应理解,西瓜植物(如三倍体植物或授粉植物)在本文中不仅涵盖未嫁接的植物,还涵盖具有不同植物的砧木(如葫芦或南瓜砧木、另一西瓜砧木、转基因砧木等)的植物。
本文所用的术语“变种”或“栽培种”意指最低已知等级的单个植物分类单位内的植物分组,其可以通过源自给定基因型或基因型的组合的特征的说明来定义。
术语“一个或多个等位基因”意指具体基因座上的基因的一种或多种备选形式中的任一种,该等位基因全部涉及具体基因座上的一种性状或特征。在生物的二倍体细胞中,给定基因的等位基因定位在染色体上的具体位置或基因座。同源染色体对的每条染色体上存在一个等位基因。二倍体植物物种可以在具体基因座上包含许多不同的等位基因。这些可以是该基因的相同的等位基因(纯合)或两个不同的等位基因(杂合)。
术语“基因座”意指染色体上发现例如基因或遗传标记的一个或多个具体位置或部位。
“二倍体植物”指具有两套染色体(本文中称为2n)的植物、一个或多个营养性植物部分、或可以从其长成二倍体植物的种子。
“三倍体植物”指具有三套染色体(本文中称为3n)的植物、一个或多个营养性植物部分、或可以从其长成三倍体植物的种子。
“四倍体植物”指具有四套染色体(本文中称为4n)的植物、一个或多个营养性植物部分、或可以从其长成四倍体植物的种子。
“授粉植物”或“传粉者”指适合作为传粉者来在三倍体植物上诱导座果的(近交或杂交)二倍体植物或其部分(例如它的花粉或接穗)。因此,通过在适当的日间产生适量的花粉,并持续适当的时期(例如,至少在三倍体雌性植物的高峰开花期期间),授粉植物能够导致三倍体植物的良好座果(和良好的三倍体果实产率)。良好的三倍体果实产率是例如当用Polimax(由Nunhems产生)作为传粉者时,可获得的产率相当的产率(见例如实施例3)。
“双重目的的传粉者”指这样的授粉植物,其在该授粉植物自身上也产生可食的二倍体果实(通过自花授粉),还适于在三倍体(无籽)西瓜生产中用作传粉者。此定义不依赖于该植物实际上是否在三倍体果实生产中用作传粉者,即,它还可以用于其自身的二倍体果实生产。
本文用术语“可食的”来指可上市销售用于人消费(尤其是果肉的新鲜消费)的果实。该果实在收获时具有至少良好、优选非常好的风味特性(即味道和气味)。为了具有良好的风味特性,该果实优选具有至少约7.5%或更高的平均总可溶性固体水平。对于人消费,良好的果肉颜色也是重要的适销性标准。对于红肉果实(red-fleshed fruit),实施方案是果肉颜色具有至少39或更高的平均RHS评级。如果在1(白色)至10(深红色)的量表上测量红肉果实,则该果实具有至少7或更高的平均评级。
“杂种三倍体植物”是从杂种三倍体种子长成的三倍体植物,该杂种三倍体种子获自雄性二倍体亲本与雌性四倍体亲本的杂交。
“无籽果实”是不包含或几乎不包含成熟种子的三倍体果实。该果实可以包含一个或多个小的、可食的白色胚珠。产生无籽果实的植物在本文中可以称为“无籽的”。
“套种”指播种或移植在同一大田上的两类或多类种子和/或移植物的组合,尤其是将传粉者播种和/或移植在与三倍体杂种植物相同的大田中(来在三倍体植物上产生无籽果实,在授粉植物上产生二倍体果实)。例如,传粉者可以种植在分开的行中,或与三倍体植物套种在同一行中(例如在每行内的小土堆(hill)中)。传粉者还可以种植在三倍体的行之间。还可以在播种前混合传粉者和三倍体杂种的种子,导致随机播种。三倍体杂种植物和/或授粉植物的移植物还可以包含不同植物的砧木(root stock)。适宜的砧木为本领域已知。还考虑将三倍体杂种植物和授粉植物一起嫁接至一个砧木上的方法。
“种植”指通过机械或人工播种(直接播种)入大田或将幼苗(小植株)移植入大田。
“营养繁殖”指例如通过体外繁殖或嫁接方法(使用接穗)来从营养组织繁殖植物。
“营养类型”或“生长类型”或“藤类型”指植物品系或变种的营养部分的生长特征的组合,如(平均)节间长度、主藤的(平均)长度、最短和最长的分枝的(平均)长度、初级分枝的平均数目等。可以分为三种营养类型:“正常/标准藤类型”、“紧凑藤类型”及这二者之间的“中间藤类型”。
“紧凑藤类型”指这样的植物或植物品系或变种的营养类型,该植物或植物品系或变种具有约4.0-6.5cm的平均节间长度,尤其是等于或小于6.5或6.0cm,例如等于或小于5.0、4.5或4.0cm的平均节间长度,和/或等于或小于约170cm,优选160cm,优选等于或小于150cm或145cm,优选等于或小于140或130cm的平均最长分枝。紧凑藤类型的实例是Companion和Sidekick(US7,314,79)。
“标准藤类型”指这样的植物或植物品系或变种的营养类型,该植物或植物品系或变种具有超过6.5cm,优选等于或超过约7、8、9、10、11或12cm的平均节间长度,和/或等于或超过225cm,例如等于或超过230cm、250cm、300cm、350cm或更长的平均最长分枝。实例是变种Ace、Jenny、SP-1、SP-4。
“中间藤类型”指这样的植物或植物品系或变种的营养类型,该植物或植物品系或变种落在上文定义的标准藤类型和紧凑藤类型之间。它具有小于10.5cm,例如等于或小于10、9、8、7、6或5cm,优选约6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5或9.0cm的平均节间长度,和/或等于或小于约220cm的平均最长分枝。最长分枝优选平均为约175-220cm,例如优选约175、180、185、190、195、200、205、210、215或220cm。
在本文件通篇中,“平均数”和“平均值”可互换使用,指算术平均值。
发明详述
本发明提供物种西瓜(Citrullus lanatus)的植物(及从其长成这类植物的种子),其中该植物适合在三倍体西瓜生产中作为传粉者,是二倍体,且产生可上市销售的二倍体果实,该二倍体果实在收获时(即在成熟时)具有小于2.0kg,优选小于1.8kg,更优选等于或小于1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.0kg,最优选等于或小于0.9、0.8、0.7、0.65kg,如等于或小于0.6、0.5、0.4、0.35、0.3或0.25kg的平均重量。在另一实施方案中,平均果实大小等于或小于约0.9kg(如0.8、0.7、0.65、0.6、0.5、0.4kg),但高于0.25kg。为了测定本发明的植物品系或杂种的平均果实特征(如平均果实重量),在一个地点栽培品系或杂种的几株植物,从同一品系的2株、3株或更多株植物收获3个、4个、5个或更多个果实,并例如称重。可以在同一地点(例如,在同一试验中或在相同的环境条件下)栽培参考植物品系(如已知的传粉者)作为比较。在一个实施方案中,本发明的平均果实重量优选小于0.65kg,更优选等于或小于约0.6、0.5、0.4、0.3或0.25kg。在另一实施方案中,平均果实大小低于0.65kg,但高于0.25kg。
果实直径可以是可变的,但优选平均果实长度小于12cm,更优选等于或小于约11.5或11cm,如等于或小于10.5、10.0、9.5、9.0、8.5或8.0cm,而平均果实宽度优选小于11、10.5或10cm,如等于或小于9.5、9.0、8.5、8.0cm。因此,平均果实尺寸在8.0-12.0cm平均长度x8.0-11cm平均宽度的范围内。优选地,至少果实长度平均低于12cm,优选低于11.5cm,更优选约11cm或更小。优选地,果实的长度和宽度都为平均约11cm或更小。在一个实施方案中,平均长度乘以宽度为10x11cm或更小。在一个实施方案中,就长度和宽度二者而言的平均果实尺寸都等于或低于10.5cm。平均低于0.65kg的二倍体果实重量尤其涵盖这些尺寸。对于更重的二倍体果实(例如,低于1.8kg,但高于0.65kg),本文还涵盖更大的尺寸,如等于或小于17cm(如16、15、14、13、12cm)的平均长度和等于或小于15cm(如14、13、12cm)的平均宽度。
授粉植物上产生的果实(即果肉)在成熟时可食。在一个实施方案中,本发明的二倍体植物的成熟果实的果肉颜色为红色,具有39或更高、尤其是39和41之间的RHS微型色标卡(mini color chart)值(皇家园艺学会(Royal Horticultural Society)微型色标卡)。另外,该果实在成熟时的平均百分比总可溶性固体(%TTS;本文中还称为白利糖度)为至少约7.5%,优选至少约8%或8.5%,更优选至少约9%或9.5%,甚至更优选至少约10%、10.5%、11%、11.5%、12%、12.5%、13%或更高。平均TSS可以例如用实施例中所述的折光计测定。由本发明的授粉植物产生的二倍体果实的TSS可以通过传统育种技术来提高,例如,通过将本文提供的植物与包含高TSS的西瓜植物杂交,并选择产生具有更高TSS值的果实、同时保持小的果实尺寸的后代(例如,可通过一次或多次自交和/或回交群体来获得)。
如所提到,本发明的二倍体果实是可食的,即,它们具有使得它们可上市销售用于
人消费的果实质量特征。这意指该果实具有良好的风味特性(无异味等)。为了果实具有至
少良好的风味特性,希望最低平均白利糖度为至少约7.5度。风味特性可以由经培训的测试
小组用已知的用于评价果实感官特性的方法(Karen L.Bett,Ch13,Fresh-Cut Fruits and
Vegetables,Science,Technology,and Market;Olusola Lamikanra编辑,CRC Press2002,
Print ISBN:978-1-58716-030-1)来测定并评分(例如评为差、良好、非常好)。良好风味的
选择包括测试小组针对苦味和其他不合意的风味(如焦糖风味)进行选择。优选在该测试中
包括具有良好风味特性的变种(例如Allsweet、Crimson Sweet)的西瓜检查。
果实还应优选不易受所谓的“果实破裂”影响和/或应优选不包含存在于SP-1中的脆性基因。诸如SP-1(如WO03/075641中所述)的超级传粉者具有脆性果实,这使得该果实(尤其是果肉)不能作为新鲜产品上市销售(虽然可以收获并销售包含在该果实内的种子)。通常在育种期间针对破裂抗性进行选择(例如,在大田观察中和/或使用例如压力测试或其他测试),因为破裂是不希望的果实质量特征。还见Haikun等2010,Acta Hort.(ISHS)871:223-230)。
可以通过传统育种方法(进一步见下文)引入其他果实特征,从而与本发明的产生小的可食二倍体果实的传粉者组合。例如,可以选择产生上述小的可食果实的植物,该果实具有提高或降低的果皮厚度、提高或降低的果皮脆性、多种外皮/果皮颜色(例如浅绿色,深绿色,具有窄条纹、中等条纹或宽条纹的绿色条纹,灰色类型,有或无斑点,金黄色)和果皮表面(例如有沟或光滑的表面)、果肉结构/果肉硬度、不同的果实形状(细长、椭圆、块状、球形或圆形)、更高的白利糖度含量、更高的番茄红素和/或维生素含量、不同的糖∶酸比、非常好的果实风味等。小的可食果实与红色以外的另一果肉颜色的组合也是可能的,例如,可以例如通过与另一颜色类型的回交育种来引入黄色果肉或橙色果肉或白色果肉的遗传决定子。见Guner和Wehner2004,Hort Science39(6):1175-1182,尤其是描述果实特征的基因的1180-1181页。早熟、高果实产率、高内部果实质量(良好的均一的颜色,高糖,适当的糖∶酸比,良好的风味,高维生素和番茄红素含量,紧实的果肉结构,非纤维状果肉结构,无诸如空心、果皮坏死、蒂腐病或交叉缠结(cross stitch)的缺陷,及良好的果皮特征和破裂抗性)通常是重要的育种目标。
果皮厚度是影响处理和运输过程中的损伤的特征(太薄或太脆的果皮),但消费者也希望得到薄果皮。在一个实施方案中,果实具有薄果皮,如至少约0.2cm、0.3cm、0.4cm,但小于0.5cm,更优选小于或等于0.4cm的平均果皮厚度(在侧面测量)。因此,在一个实施方案中,果皮比SP-4果实的果皮厚,但比Polimax的果皮薄,可选地,比Sidekick果实的果皮薄。对于某些实施方案,可以希望更厚的果皮,本文还涵盖具有0.5或更多cm,如0.6和0.7cm的果皮的小果实。在具有薄果皮和厚果皮的果实二者中,果实的果皮优选不易破裂(即具有破裂抗性)。
在本发明的一个实施方案中,果实还优选不具有WO03/075641的13和14页上所述的脆性果皮和/或爆炸性果皮,即,果实在90至140g/mm2范围内压力下不破裂。
二倍体果实的果肉硬度优选为至少约0.8(实施例1中以kg表示的平均硬度),更优选至少约0.9、1.0或更高。可以例如通过与具有更紧实的果肉的西瓜杂交,并针对具有更紧实的果肉而不增加果实大小进行选择来提高果肉硬度。产生具有超紧实果肉的果实的植物例如描述于US2006/0005284中。
本文提供的二倍体植物适合作为传粉者,这意指它们在一天的正确时间产生足够的花粉并持续适当的时期来在三倍体杂种中诱导座果,导致至少与用例如Polimax作为传粉者时获得的产率相当的(平均)三倍体果实产率。但是,本发明的植物无需作为用于三倍体果实生产的传粉者销售或上市,且无需在三倍体果实生产中用作传粉者。它们还可以仅为其自身的二倍体果实生产而上市销售和/或使用。
在一个实施方案中,授粉植物优选在三倍体杂种开花期间适当的时间产生大量雄花,优选从开花的第一天起,在第15天产生至少约35朵开放雄花和/或在第22天产生至少约30朵开放雄花,虽然雄花的数目在决定三倍体座果中并不关键,只要由可利用的雄花产生足够的花粉来导致良好的三倍体座果。由于授粉植物还用于二倍体果实生产,传粉者还必须产生足够的雌花来确保它们的双重目的。
如实施例表3中可见,在计数的三周时间内存在许多开放的雄花和雌花。在开花日期(苗圃中超过50%的植物具有雄/雌花的日期),11个授粉品系平均具有12.6朵开放雄花和3.9朵开放雌花。各品系通常具有显著比SP-4和Polimax多的开放雄花。从开花的第一天起,在第15和22天,所有品系都产生显著比Sidekick、SP-4和Polimax多的开放雄花,全都在第15天具有至少35朵开放雄花,在第22天具有至少30朵开放雄花。虽然雄花的数目显著低于实施例中提供的杂种,但Polimax是非常好的用于三倍体杂种的传粉者。Polimax在第15天和第20天仅具有约18朵开放雄花。因此,本发明的传粉者可以具有比实施例表3中低的雄花数,例如,本文涵盖具有与Polimax大致相同的开放雄花数的植物,即,从开花的第一天起,在第15天和/或在第22天具有至少约15朵、18朵、20朵、25朵、30朵或更多开放雄花的传粉者也是本发明的实施方案。
开放雌花的数目也良好,表明该传粉者确实适合用于双重目的,即三倍体杂种的授粉和果实生产和/或二倍体植物自身上的授粉和果实生产(通过授粉植物的自花授粉产生的果实)。
在本发明的一个实施方案中,授粉植物为双重目的的授粉植物。具体而言,开花后第22天的平均开放雄花数为至少15朵、18朵、20朵、25朵或30朵或更多。
在一个实施方案中,本发明的授粉植物是杂种二倍体(F1二倍体),且不是自由传粉(OP)。
还在本发明的另一实施方案中,双重目的的授粉植物不属于如在例如变种SanJuan(Native Seeds)中产生的“可食种子西瓜”或“甜食”类型。产生这些类型的西瓜来收获种子用于消费或种子油产生,果实产生具有软种皮的大的黑色或红色可食种子,见例如Zhang1996,Cucurbit Genetics Cooperative Report19:66-67(文章24);Zhang和Wang,1990,Cucurbit Genetics Cooperative Report13:43-44(文章16)。相反,本发明的二倍体果实中产生的种子小(优选西红柿种子大小至中等种子大小,但不大),不适于种子收获和种子消费。在本发明的一个实施方案中,二倍体果实的种子的长度平均短于或等于5mm,例如长度短于或等于4mm、3.5mm、3mm、2.5mm、2mm、1.5mm或1mm。
双重目的的授粉植物不仅产生非常小的可食果实,还产生许多可上市销售的果实。在一个实施方案中,本发明的植物在成熟时每株植物平均产生至少约10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或更多个果实,更优选至少25个果实,更优选至少约27、28、29、30、35或更多个果实。
可以用正常育种技术将本发明的授粉植物与不同的藤类型(如紧凑藤类型、标准藤类型或最优选“中间”藤类型)组合。例如,可以使本发明的传粉者与标准藤类型杂交,并可以选择具有中间藤类型的后代。
应理解,提供可以从其长成本文所述授粉植物的种子也是本发明的目的。本文还涵盖授粉植物的幼苗、接穗和砧木以及细胞和组织。这类植物部分包含产生本发明的双重目的的授粉植物的遗传决定子。因此,在相同的环境条件下栽培时,从授粉植物的幼苗、接穗和砧木以及细胞和组织获得的整株植物保留本发明的授粉植物的所有生理学和形态学特征。
本发明的另一目的是提供多个可在上述本发明的授粉植物上获得的二倍体西瓜果实和/或存在于那些果实中的种子。因此,在一个实施方案中,提供收获的二倍体果实,如包装的整个果实或果实部分和/或加工的果实或果实部分。
本文还提供本发明的植物的后代,如可通过本文所述授粉植物与另一西瓜植物杂交获得的种子和/或通过本发明的植物自交来产生F1种子(和从这些种子长成的F1植物,以及通过F1植物自花授粉产生的果实)。
还提供本发明的植物的植物细胞、细胞培养物或组织培养物,以及本发明的植物或其后代的砧木、接穗、移植物和营养繁殖体。
在一方面,已在检索号.......(WH9306)、或检索号NCIMB41773(WH9307)、或检索号......(WH9308)、或检索号......(WH9309)、或检索号......(WH9311)、或检索号......(WH9313)、或检索号......(WH9317)、或检索号......(WH9318)、或检索号......(WH9319)、或检索号......(WH9320)、或检索号.......(WH9321)下保藏本发明的植物的种子的代表性样品。
因此,可从保藏的种子获得具有产生小的可食果实的遗传决定子的植物。可以将产生小的可食果实的遗传决定子(即基因的组合)转移至其他西瓜植物,例如以产生具有此表型的其他二倍体传粉者或其他二倍体(自由传粉或近交系,或杂种二倍体)。这可以通过在育种方法中用本发明的传粉者作为亲本品系(即在与另一西瓜植物的杂交中作为雄性或雌性亲本)来进行。可以单独使用或组合使用已知的育种方法,如(但不限于)轮回选择、谱系育种、回交育种、近交开发、杂种测试、标记辅助育种等。还可以使用例如秋水仙素处理,用二倍体来进行四倍体开发。然后选择保留小的果实尺寸和果实重量、至少7.5%的白利糖度及双重目的的传粉者特征(全都如本文所述)的后代。
可以用其他西瓜植物作为起点来开发本发明的产生小的可食果实的双重目的的授粉植物。例如,可以用果实小的栽培种或品系作为起始材料,例如Sidekick(US7,314,979)和/或SP-1(WO03/075641)和/或携带Guner和Wehner(2004,HortScience39(6):1175-1182)中所述且可从Cucurbit Genetics Cooperative的基因管理者获得的“西红柿种子”突变体(基因ts)的西瓜植物,并针对果实质量特征(例如高白利糖度、良好的风味)、小的果实大小(例如小的果实尺寸,例如小于0.9kg)和二倍体果实中小的种子大小以及本文所述的传粉者特征(例如许多雄花)进行选择。
针对小的种子大小的选择包括选择平均种子长度等于或小于8mm,优选7mm、6mm,或更优选等于或小于5.0mm,优选等于或小于4.5mm,例如等于或小于约4.0mm、3.5mm、3.0mm、2.5mm或1.5mm或1.0mm种子长度。
在一个实施方案中,提供用于产生本发明的二倍体双重目的传粉者的育种方法,其包括:
a)提供二倍体西瓜植物的繁殖种群;和
b)针对小的果实大小、小的种子大小、高白利糖度、良好的果肉颜色和传粉者特征(全都如本申请通篇中所述)选择后代。
本文涵盖可通过此方法获得的植物。如所提到,可以通过使用至少一个、优选两个小果实亲本,并使它们杂交产生F1和其他子代(F2等)来提供繁殖种群。例如,将本文提供的植物之一(例如WH9307)用于步骤a),并与另一西瓜植物杂交。然后针对至少b)中所述的特征选择子代。
在一个实施方案中,提供从本发明的授粉植物与另一西瓜植物杂交并收获该杂交的F1种子获得的一种或多种杂种植物。然后可以使F1种子长成F1植物,并自花授粉或近缘授粉来产生F2种子。如果用于最初杂交的亲本的一个或多个特征(例如疾病抗性和果实大小)不同,则F2群体将就这些性状分离,育种者可以在此代和/或其他子代(F3、F4等)中选择组合了希望的性状(例如小的果实大小和疾病抗性)的植物。备选地,F1可以回交轮回亲本(例如待向其中引入性状的本发明的传粉者)或者F1可以自交来产生目的性状分离的F2群体,所选择的具有目的性状的F2植物可以回交轮回亲本。
因此,可以将不存在于本发明的授粉植物中的一种或多种性状引入本发明的授粉植物,同时保留小的二倍体果实的遗传决定子。例如,可以引入上文所述的其他果实特征(例如更深的红色果肉颜色、更高的白利糖度、更紧实的果肉、不同的果肉颜色等),或者可以引入任意其他性状,如一个或多个用于高产率的QTL、疾病抗性基因、胁迫耐性基因(例如水分胁迫耐性)等,还可以引入对真菌病、细菌病、病毒病、根癌线虫和/或虫害的抗性。例如,对镰刀菌萎蔫(西瓜枯萎病病原菌(Fusarium oxysporumf.sp.Niveum)小种0、小种1和/或小种2和/或小种3和/或可以出现的其他新小种(race))、炭疽病(黄瓜炭疽菌(Colletotrichum lagenarium)小种1-7,或其他新小种)、蔓枯病、白粉病、黄萎病、细菌性果斑、番木瓜环斑病毒(PRSV)、西瓜花叶病毒(WMV)或南瓜黄化花叶病毒(ZYMV)的抗性。
对镰刀菌萎蔫小种0和1的抗性存在于许多市售变种中(且还在PI296341和PI271769中鉴定了对小种2的抗性),也存在于SP-4(US7,550,652)中。对小种1的炭疽病抗性例如存在于SP-4中,对小种2的抗性存在于AU-Sweet Scarlet(AW-82-50CS)(育种者:Alabama Agric.Expt.Station,Auburn University)中。Crimson Sweet具有Ar-1基因,其提供对炭疽病小种1和3的抗性。蔓枯病抗性也见于Plant Introduction品系中。
还提供用于在一块大田中产生二倍体和三倍体西瓜果实的方法,该方法包括:
(a)将本发明的二倍体授粉植物和三倍体杂种植物套种在一块大田中;
(b)允许用该二倍体授粉植物的花粉授粉该三倍体杂种植物的花,并允许用该二倍体授粉植物的花粉授粉该二倍体授粉植物的花;
(c)收获该三倍体杂种植物上产生的果实,并可选地收获该二倍体授粉植物上产生的果实。
在本发明的一个实施方案中,该二倍体果实和/或该三倍体果实是可食的,且具有红色果肉、白色果肉、橙色果肉和/或黄色果肉。
在另一实施方案中,该二倍体果实的果皮不是黄色或金色(如由隐性基因go控制)(Barham1965,Proc Ameri Soc Hort Sci67:487-489)。
可以通过播种或移植传粉者和三倍体来在一块大田中进行套种。可以使用本领域已知的多种套种方法,且可以使用多种比例的传粉者:三倍体杂种。例如,至少每2行、至少每3行或至少每4行三倍体上可以存在1行授粉植物,但也可以使用其他套种方法。
可以使用任意三倍体杂种,如已知的三倍体杂种变种。
通常通过蜜蜂来进行授粉,可以在大田中提供蜂房,除非天然存在足够的野生蜜蜂。还可以通过人工或机械手段来进行授粉。可以在成熟时通过人工或机械来进行收获。
可以通过二倍体果实较小的果实大小和/或备选地通过不同的果皮样式来从三倍体果实区分二倍体果实。在一个实施方案中,本发明的二倍体果实的果皮不是黄色或金色。优选地,将收获的二倍体和三倍体果实放入不同的容器。因此,在一个实施方案中,提供仅包含本发明的小的二倍体果实的容器。可以使用任意类型的容器,例如纸箱、盒子等。
还提供用于产生具有小于1.8kg、1.7kg、1.0kg、0.9kg、0.8kg、0.7kg,优选等于或小于0.65kg(但在一个实施方案中大于0.25kg)的平均重量的小的二倍体可食西瓜果实的方法,该方法包括:
(a)栽培本发明的植物,即本文所述的传粉者;
(b)用该植物的花粉授粉该植物的雌花;
(c)收获该植物上产生的果实。
因此,通过本发明的二倍体植物的自花授粉来产生小的可食二倍体果实。可以将本发明的传粉者栽培在不存在其他西瓜植物的大田中,可以收获小的二倍体果实,并放入容器中进行运输。可以通过允许昆虫授粉或任意其他授粉方式来进行步骤(b)。
在一个实施方案中,提供能够产生具有小于1.8kg、1.7kg、1.0kg、0.9kg、0.8kg、0.7kg或等于或小于0.65kg(但在一个实施方案中大于0.25kg)的平均重量的小的可食二倍体果实的二倍体授粉植物(或可以从其长成该植物的种子),其中已在检索号.......(WH9306)、或检索号NCIMB41773(WH9307)、或检索号......(WH9308)、或检索号......(WH9309)、或检索号......(WH9311)、或检索号......(WH9313)、或检索号......(WH9317)、或检索号......(WH9318)、或检索号......(WH9319)、或检索号......(WH9320)、或检索号.......(WH9321)下保藏包含产生该小果实的遗传元件的种子的代表性样品。
尤其是,传粉者杂种WH9307包含产生该本发明的小的可食果实的遗传元件,已在检索号NCIMB41773下保藏种子的代表性样品。因此,在本文中提到本发明的传粉者的种子保藏物时,将此传粉者称为本发明的代表性植物,但其他杂种或品系的种子也是适宜的,在提到WH9307或其后代(或这些中任一种的部分)时,同等地暗示本文中提到的其他杂种或品系。
在一个实施方案中,提供以二倍体授粉植物作为雄性或雌性亲本(优选作为雄性亲本)的杂种西瓜种子,该二倍体授粉植物能够产生具有小于1.8kg、1.7kg、1.0kg、0.9kg、0.8kg、0.7kg或等于或小于0.65kg(但在一个实施方案中大于0.25kg)的平均重量的小的二倍体果实,其中已在检索号.......(WH9306)、或检索号NCIMB41773(WH9307)、或检索号......(WH9308)、或检索号......(WH9309)、或检索号......(WH9311)、或检索号......(WH9313)、或检索号......(WH9317)、或检索号......(WH9318)、或检索号......(WH9319)、或检索号......(WH9320)、或检索号.......(WH9321)下保藏包含产生该小的二倍体果实的遗传元件的种子的代表性样品。
在一个实施方案中,提供作为花粉供体的二倍体授粉植物与另一西瓜植物的雌花间异花授粉的果实,该二倍体授粉植物能够产生具有小于1.8kg、1.7kg、1.0kg、0.9kg、0.8kg、0.7kg或等于或小于0.65kg(但在一个实施方案中大于0.25kg)的平均重量的小的可食二倍体果实,其中已在检索号.......(WH9306)、或检索号NCIMB41773(WH9307)、或检索号......(WH9308)、或检索号......(WH9309)、或检索号......(WH9311)、或检索号......(WH9313)、或检索号......(WH9317)、或检索号......(WH9318)、或检索号......(WH9319)、或检索号......(WH9320)、或检索号.......(WH9321)下保藏包含产生该小果实的遗传元件的种子的代表性样品。其他西瓜植物优选是三倍体杂种,该果实是三倍体且优选无籽。
在一个实施方案中,提供通过二倍体授粉植物的自花授粉产生的二倍体果实和/或近交二倍体种子,该二倍体授粉植物能够产生具有小于1.8kg、1.7kg、1.0kg、0.9kg、0.8kg、0.7kg或等于或小于0.65kg(但在一个实施方案中大于0.25kg)的平均重量的小的可食二倍体果实,其中已在检索号.......(WH9306)、或检索号NCIMB41773(WH9307)、或检索号......(WH9308)、或检索号......(WH9309)、或检索号......(WH9311)、或检索号......(WH9313)、或检索号......(WH9317)、或检索号......(WH9318)、或检索号......(WH9319)、或检索号......(WH9320)、或检索号.......(WH9321)下保藏包含产生该小的二倍体果实的遗传元件的种子的代表性样品。
在本发明的一方面,可从WH9306、WH9307、WH9308、WH9309、WH9322、WH9313、WH9317、WH9318、WH9319、WH9320、WH9321或这些中任一种的后代获得本发明的植物和本发明的果实。
因此,从本发明的植物(例如从所保藏的种子)获得(衍生)或可获得(可衍生)的植物包括通过育种方法(如自交、杂交、回交、轮回选择、双单倍体产生、标记辅助选择、克隆繁殖体、转化体等)获得的植物,所衍生的植物由此产生本发明的小的可食果实。
在本发明的另一方面,提供具有WH9306、WH9307、WH9308、WH9309、WH9322、WH9313、WH9317、WH9318、WH9319、WH9320、WH9321或这些中任一种的后代的基本上全部形态学和/或生理学特征的植物。表1-5中提供生理学和形态学特征的代表性实例。
还提供通过用该植物进一步育种获得的WH9306、WH9307、WH9308、WH9309、WH9322、WH9313、WH9317、WH9318、WH9319、WH9320或WH9321的后代植物,其中该后代植物具有该植物的基本上全部生理学和形态学特征。
基本上全部生理学和形态学特征在本文中至少包括本说明书和实施例通篇中所述的小的可食果实及双重目的传粉者特征。
还提供植物部分(例如果实、组织、细胞、细胞培养物、营养繁殖体、花粉等),其在再生或培养为整株植物时具有WH9306、WH9307、WH9308、WH9309、WH9322、WH9313、WH9317、WH9318、WH9319、WH9320或WH9321的基本上全部形态学和/或生理学特征。
还提供衍生自WH9306、WH9307、WH9308、WH9309、WH9322、WH9313、WH9317、WH9318、WH9319、WH9320或WH9321中任一种的植物,其具有一种或两种不同于所列WH植物的生理学和/或形态学特征,除此以外具有命名为WH9306、WH9307、WH9308、WH9309、WH9322、WH9313、WH9317、WH9318、WH9319、WH9320或WH932的植物的基本上全部生理学和形态学特征,可通过用WH植物进一步育种和/或通过从命名为WH9306、WH9307、WH9308、WH9309、WH9322、WH9313、WH9317、WH9318、WH9319、WH9320或WH9321的植物的群体选择自然或诱导突变体或体细胞克隆变体来获得。
保藏信息
申请人在Nunhems B.V.保藏了实施例中提到杂种传粉者和亲本近交系的至少2500粒种子。申请人已于2010年11月12日将杂种WH9307以保藏号NCIMB41773保藏于NCIMB。本申请存续期间(pendency),经专利商标委员会确定有资质的人员经申请,可获得此保藏物。
根据37C.F.R.§1.808(b),通过美国典型培养物保藏中心(American TypeCulture Collection(ATCC)),10801University Boulevard,Manassas,Va.20110或英国国家工业和海洋细菌保藏中心(National Collections of Industrial,Food and MarineBacteria(NCIMB)),23St.Machar Drive,Aberdeen,Scotland,AB243RY,(大不列颠)联合王国提供对至少2500粒种子的保藏物的获得,保藏人在一种或多种保藏物的公众可获得性上所加的所有限制将在本专利授权后不可撤销地去除。保藏物将保存30年的时间,或最近的请求后5年,或本专利的有效期(以较长者为准),且将当其在该期间失活时进行更换。申请人不放弃本申请授权后或在植物品种保护条例(Plant Variety Protection Act(7USC2321et seq.))下授予的任何权利。
以下非限制性实施例描述本发明的二倍体传粉者和小的可食二倍体果实的产生。除非实施例中另有说明,使用例如描述于Mark J.Bassett(编辑)1986Breeding VegetableCrops,AVI出版公司的Maynard2001,Watermelons-Characteristics,Production andMarketing,ASHS印刷;Mohr H.C.Watermelon Breeding中的常规西瓜育种方法。
实施例
实施例1-育种历史
杂种的育种可追溯至1985年,追溯至自有育种品系及这些品系与变种Allsweet的杂交。将所选择的自花授粉与番茄种子(Tomato Seed)OP(Sugar Baby突变体;ts基因)回交,并针对红色果肉和小种子进行选择。针对红色果肉、小种子和一般农学性状选择进一步的自花授粉。将选择物与具有许多雄花的品系杂交,然后自交几次,并针对许多雄花和小的红色果实的产生进行选择。
实施例2-传粉者特征
2.1-材料和方法
在意大利(Sant′Agata Bolognese-BO)进行大田试验。在2010年4月7日播种种子,并在2010年5月21日移植入大田(行内100cm,行间250cm)。苗圃包含每个品系10株植物。在2010年7月26/27日收获果实进行评价。
2.1.1开花
在开花日期(第1天=2010年6月24日)及开花日期后8、15和22天(第8天=2010年7月2日;第15天=2010年7月9日;第22天=2010年7月16日)每个品系计数三株植物的开放雄花和雌花的数目。计算每个品系的三株植物的平均数。
2.1.2果实
1)平均果实数:成熟时(7月26/27日),计数从两株植物收获的果实总数,并确定平均果实数。
2)平均果实重量:成熟时从两株植物随机收获的每个品系的三个果实的重量的平均值。
3)白利糖度(Brix):值是在果实中央和果皮之间收集的三个果实的三个读数的平均值;用K71901便携式折光计Mod.RLC ATC0-18%(OPTECH)表示为白利糖度(°)。
4)果肉结构(果肉硬度):值是三个果实的读数的平均值;用果实压力测试器FT011(Cientec Instrumentos)表示为kg。
5)果肉颜色:用皇家园艺学会微型色标卡(http://www.rhs.org.uk/Plants/RHS-Publications/RHS-colour-charts)评价。
2.1.3其他果实特征
对三个果实进行测量:
1)果实长度(cm),表示为FRT-cm_L;
2)果实中央截面的直径(cm),表示为FRT-cm_D;
3)花端果皮厚度(cm),表示为RND-cm_BE;
4)果实侧面果皮厚度(cm),表示为RND-cm_S。
从果实的外边缘至白色中果皮与彩色内果皮间的边界测量果皮厚度。
2.2-结果
2.2.1-果实特征
表1显示本发明的传粉者产生非常小的红色可食果实。
表1-来自本发明的11种二倍体传粉者和市售二倍体传粉者(Sidekick、SP-4和Polimax)的果实的果实特征。
如从表1可见,本发明的二倍体传粉者产生非常小的红色果肉可食果实。表1中的果实重量显著小于诸如Sidekick、SP-4和Polimax的市售传粉者的果实重量。
表2-果实尺寸
表2显示本发明的传粉者具有平均比市售传粉者小的果实尺寸。果实长度平均为11.33cm或更小,而在Sidekick中,平均果实长度为12cm。与Sidekick中的11.33cm相比,直径也更小,仅为10.17cm或更小。因此,等于或低于11.33x10.17cm(例如,甚至小至9.67x8.67cm)的果实尺寸显著小于Sidekick中的12.00x11.33cm。
表3显示在果实的两个点测量的每个品系的平均果皮厚度。薄果皮对消费有利。
表3-花端和果实侧面的果皮厚度。
本发明的传粉者具有0.30和0.47cm之间的良好(虽然薄)的果皮厚度。果皮还不易破裂,赋予果实良好的处理特性。果实还不具有脆性或爆炸性果皮。
本发明的所有传粉者的果实的果皮样式是Crimson Sweet类型果皮样式(中等条纹或网状),但也可以用标准育种方法来将小的果实尺寸与其他果皮颜色组合。
2.2.2-开花特征
表4-本发明的11种二倍体传粉者和市售二倍体传粉者(Sidekick、SP-4和Polimax)的开花特征。
2.2.3-营养类型
杂种具有相对紧凑的生长类型,最长分枝的长度(平均值/传粉者品系)在113.5和180.0cm之间,最短分枝的长度在57.0和80.0cm之间。每个传粉者品系的初级分枝的平均数在3和3.5之间。每个传粉者品系在30cm和在90cm的次级分枝的平均数在56.0和88.5之间(在30cm)及77.5和144.0cm之间。取决于品系,节间长度平均在4.3和5.3之间。叶长度和宽度也相对紧凑,叶宽度在7.1和9.4cm之间,长度在7.8和9.1cm之间。
实施例3-本发明的传粉者的用途
3.1-试验设置
在西班牙进行了三项试验,用传粉者WH9317x、WH9318x、WH9320x和WH9321x来进行三倍体杂种变种“Fashion”上的三倍体果实生产。
试验1:
地点:温室
试验规模:3600m2
移植日期:2010年3月19日
收获日期:2010年6月16日
方案:传粉者和三倍体在分开的行中,一行三倍体间隔一行传粉者。行间距为3米,行中植物间距为1米。
试验2:
地点:开放大田
试验规模:2500m2
移植日期:2010年3月24日
收获日期:2010年7月6日
方案:传粉者和三倍体套种在同一行中,传粉者占总植物的25%。行间距为3米,行中植物间距为1米。
试验3:
地点:开放大田
试验规模:1500m2
移植日期:2010年3月20日
收获日期:2010年7月2日
方案:传粉者和三倍体套种在同一行中,传粉者占总植物的25%。行间距为2米,行中植物间距为1.8米。
3.2-试验结果
表5-2010年在西班牙的三个地点进行的三项试验的Fashion(三倍体杂种)三倍体果实重量(kg)的平均值*。
*平均值:分别在试验1、试验2和试验3的60m2、90m2和30m2的面积中收获的总的可上市销售的三倍体果实(>2.5kg)的重量的平均值。
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Claims (17)
1.西瓜物种植物的非繁殖部分,其中所述植物是二倍体,且在果实成熟时产生具有小于0.9kg的平均重量的可食且可以上市销售的二倍体果实,其中果肉具有红色,
其中产生所述果实的遗传元件从以保藏号NCIMB 41773保藏的种子获得。
2.权利要求1的非繁殖部分,其中所述植物在果实成熟时产生具有等于或小于0.65kg的平均果实重量的果实。
3.权利要求1或2的非繁殖部分,其中所述植物产生的所述果实的平均百分比总可溶性固体(TSS)为至少约8%。
4.权利要求1或2的非繁殖部分,其中所述植物产生的所述果实的平均百分比总可溶性固体(TSS)为至少约9%。
5.权利要求1或2的非繁殖部分,其中所述植物产生的所述果实的平均百分比总可溶性固体(TSS)为至少约10%。
6.权利要求1的非繁殖部分,其中所述植物在开花后第22天产生至少30朵雄花。
7.权利要求1的非繁殖部分,其中所述植物产生每株植物至少10个的平均果实数。
8.权利要求1的非繁殖部分,其中所述果实在所述果实成熟时具有10cm x 11cm或更小的平均果实长度x宽度。
9.西瓜植物的非繁殖部分,所述植物以二倍体植物作为雄性或雌性亲本,其中所述二倍体植物在果实成熟时产生具有小于0.9kg的平均重量的可食且可以上市销售的二倍体果实,其中果肉具有红色,
其中产生所述果实的遗传元件从以保藏号NCIMB 41773保藏的种子获得。
10.权利要求1的非繁殖部分,其中所述植物从以保藏号NCIMB 41773保藏的种子获得。
11.用于在一块大田中产生二倍体和三倍体西瓜果实的方法,所述方法包括:
(a)将二倍体授粉植物和三倍体杂种西瓜植物套种在一块大田中;
(b)允许用所述二倍体授粉植物的花粉授粉所述三倍体杂种植物的花,并允许用所述二倍体授粉植物的花粉授粉所述二倍体授粉植物的花;
(c)收获所述三倍体杂种植物上产生的果实,并收获所述二倍体授粉植物上产生的果实,
其中所述二倍体授粉植物在果实成熟时产生具有小于0.9kg的平均重量的可食且可以上市销售的二倍体果实,其中果肉具有红色,其中产生所述果实的遗传元件从以保藏号NCIMB 41773保藏的种子获得。
12.用于产生具有低于0.9kg的平均重量的可食二倍体西瓜果实的方法,所述方法包括:
(a)栽培二倍体植物;
(b)用所述植物的花粉授粉所述植物的雌花;
(c)收获所述植物上产生的果实,
其中所述二倍体植物在果实成熟时产生具有小于0.9kg的平均重量的可食且可以上市销售的二倍体果实,其中果肉具有红色,
其中产生具有小于0.9kg的平均重量的果实的遗传元件从以保藏号NCIMB 41773保藏的种子获得。
13.二倍体西瓜授粉植物的非繁殖部分,所述二倍体西瓜授粉植物产生具有小于0.9kg的平均重量的小的可食果实,且果肉具有红色,其中包含产生所述果实的遗传元件的种子的代表性样品已保藏,保藏号为NCIMB 41773。
14.权利要求1的非繁殖部分,其中所述部分衍生自的植物是杂种植物。
15.二倍体植物作为产生西瓜植物或种子的亲本的用途,其中所述二倍体植物在果实成熟时产生具有小于0.9kg的平均重量的可食且可以上市销售的二倍体果实,其中果肉具有红色,
其中产生所述果实的遗传元件从以保藏号NCIMB 41773保藏的种子获得。
16.权利要求15的用途,用于产生杂种植物或种子。
17.二倍体植物产生西瓜果实的用途,其中所述二倍体植物在果实成熟时产生具有小于0.9kg的平均重量的可食且可以上市销售的二倍体果实,其中果肉具有红色,
其中产生所述果实的遗传元件从以保藏号NCIMB 41773保藏的种子获得。
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