CN104394685B - 具有增加的果实数目的黄瓜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能够产生增加的果实数目的黄瓜植物，其中增加的果实数目由至少两种基因的组合导致，所述基因单独地在纯合状态下导致单个叶表面相较于不具有任一种所述基因的同基因黄瓜植物减小，其中所述组合的所述基因的每一种处于杂合状态，并且其中所述增加的果实数目是相较于仅具有一种或不具有所述基因的同基因黄瓜植物而言的。本发明还涉及这样的黄瓜植物的种子、果实和后代以及适合用于产生这样的黄瓜植物的繁殖材料。还包括在本发明中的是用于增加受体黄瓜植物的果实数目的产品。此外，本发明涉及这样的黄瓜植物、种子和繁殖材料在育种程序中的用途。

Description

具有增加的果实数目的黄瓜
本发明涉及包含导致果实数目增加的遗传信息的黄瓜植物(Cucumis sativus)。本发明还涉及这样的植物的种子和后代并涉及用于获得这样的植物的繁殖材料。此外，本发明还涉及包含所述遗传信息的植物、种子和繁殖材料作为种质用于育种程序的用途。
培育新蔬菜品种是基于开发新性状或改善现有性状的能力的假定。任何作物的传统重要的性状为疾病抗性、贮存期限、果实品质、植物活力和产率。
产率增加属于待获得的最复杂的数量性状。在遗传上和环境上存在许多过程和与植物和果实发育的其它方面的相互作用。例如在黄瓜中，已进行了几个研究来分析多种可能或会促进产率的组分。黄瓜中另外的复杂因素被观察为：目前种植的黄瓜的遗传基础相当狭窄并且为重组和改良提供有限的空间(Meglic等人,Genet.Res.Crop Evol.46:533-546,1996)。对于长黄瓜(long cucumber)尤其如此。可随意地将它们与其较短的亲缘物例如slicer、Beitα类型或pickling组合，但是可从那些亲缘物引入的基因通常对植物活力或对长黄瓜大小和因此对其高产率具有负面效应。
在温室生长的长黄瓜中可获得非常高的产率，2008年在荷兰约为80kg/m2的平均值。由于不同的生长类型和较短的生长期，也由于作物的遗传潜力，较短的黄瓜的产率要显著更低。在美国，2008年的黄瓜(主要是slicer以及腌食用小黄瓜)平均产率约为1.6kg/m2。这表明在不同的生长实践和属于同一黄瓜物种的各种类型之间存在潜力的巨大缺口。
尽管产率受环境因素的强烈影响，但是研究已显示例如雌性节点的数目和至开花的天数与每个植物的产率负相关(López-Sesé and Staub,J.Amer.Soc.Hort.Sci.127(6):931-937,2002)，而例如更大的叶片大小和主茎长度则与每个植物的产率(果实质量)正相关(Serquen et al,J.Amer.Soc.Hort.Sci.122(4):522-528,1997)。
可在黄瓜生长中用于增加每平方米产率的一个方法是以更高的密度种植。然而增加植物密度将需要每面积更多的植物数目，这意味着每面积更高的成本。如果植物本身不产生更高的产率，那么必须存在补偿那些成本的另一种方式。此外，更密集的种植可导致光强度的减少，这产生较差的植物和果实发育。每面积更多的植物数目通常还由于微小气候的变化而导致更高的发病率。已知适合用于更密集种植的植物(例如具有较小叶的植物)具有消极的副作用例如缓慢生长、较差的果实品质或较低的产率/植物。此外，这还意味着种植材料的每面积更高的成本。
本发明的目的是提供黄瓜植物(Cucumis sativus)，其包含导致每植物果实数目增加的基因组合。
在导致本发明的研究过程中，发现了导致黄瓜植物的果实数目增加的基因组合。与主流的假设相反，出人意料地观察到至少两种单独地在纯合状态时导致叶大小减小的基因的组合，当在杂合状态下组合时产生更高的每植物果实数目。
本发明从而提供了能够产生增加的果实数目的黄瓜植物，其中增加的果实数目由至少两种单独地在纯合状态时导致单个叶表面减小(相较于不具有任一种所述基因的同基因黄瓜植物)的基因的组合而引起，其中所述组合的每一种所述基因以杂合状态存在，并且其中增加的果实数目是相较于仅具有一种或不具有所述基因的同基因黄瓜植物而言的。
至少两种基因在杂合状态下的组合优选不导致如所述基因的至少一种以纯合状态存在时所引起的单个叶表面的显著减小。
在本发明的一个实施方案中，导致果实数目增加的基因组合是如存在于包含这样的基因组合的黄瓜植物中的基因组合：所述植物的代表性种子在保藏号NCIMB 41946(包含在纯合状态下的两种基因的组合)和NCIMB 41947(包含在杂合状态下的两种基因的组合)下保藏于NCIMB。本发明的基因组合可通过从包含所述基因的黄瓜植物的基因渗入来获得，所述植物的代表性种子在保藏号NCIMB 41946(包含在纯合状态下的两种基因的组合)和NCIMB 41947(包含在杂合状态下的两种基因的组合)下保藏于NCIMB。后者的组合是本发明的组合。第一保藏的种子的植物是适合用于产生本发明的植物的亲本植物。
已知在黄瓜和其它作物中，在较大的叶大小和每植物果实产率之间存在正相关。然而，在导致本发明的研究过程中，遵循了不寻常的方法来达到通过较高的果实数目获得较高的产率的目的。
已知多种基因导致小的黄瓜叶。通常小叶类型发现于短黄瓜类型例如腌食用小黄瓜中。另一种具有小叶的黄瓜是野生亚种hardwickii。小叶是由单隐性基因决定的。这表明在杂合状态下隐性等位基因对叶大小没有作用。
当小叶基因被纯合地引入长黄瓜类型时，叶大小的减小是显著的。然而，已知具有纯合地导致小叶的基因的植物具有较差的果实品质，通常表现为减小的大小、不良的种腔和较差的果实颜色。特别地对于其中高水平的内部和外部果实品质极为重要的长黄瓜，这些减小是不可接受的。国内研究也已得出结论：已知的导致小叶的基因的纯合引入导致长黄瓜类型的产率的显著减小。
然而，本发明人使用了不同的方法，其中在杂合状态下组合两种不同的各自已知在纯合状态下导致小叶的基因。当在长黄瓜背景下引入一种杂合的基因时，如对于隐性基因所预期的，叶大小的减小不存在或非常低并且不显著。
在长黄瓜背景下，两种所述基因的纯合地组合相较于当仅一种小叶基因纯合地存在时导致甚至更小的叶大小。然而，仍然如所预期的，杂合地两种基因不产生有限的叶大小或不引起叶大小的减小。
然而令人惊讶地，已发现导致小叶的基因的杂合引入的确具有效应，尽管对叶大小具有可忽略不计的作用。已发现具有杂合的小叶基因的植物的果实数目相对于缺乏该基因的同基因植物的果实数目显著增加。此外，存在产率/植物或产率(kg)/m2的平均增加(表1和2)。
进行了继续的研究，其中将两种而非仅一种导致小叶的基因杂合地组合至黄瓜植物中。当组合两种导致相同性状的基因时，可能的情况是性状被表达为当仅有那些基因的一种存在时其会被表达的那样，例如由于它们都在相同的步骤影响相同的途径，或者因为已达到了性状的最优值。另一个选项是基因干扰以至于最终的表达相较于当仅一种基因存在时的表达减小。叠加效应的获得必然不是理所当然的事。
值得注意的是，已确定两种杂合小叶基因的组合导致相较于仅包含一种杂合小叶基因的植物更高的每植物果实数目。
在优选实施方案中，至少两种基因在杂合状态下的组合导致果实数目比包含杂合状态下的所述至少两种基因的任一种的植物的果实数目的单独增加的总和增加得更多。因此两种小叶基因的组合具有协同效应。
在随后的研究过程中，进一步研究了两种基因的组合的作用。结果显示在某些情况下，双杂合植物的更高的果实数目不仅等于两个单独增加的总和，这本身就是意外的，而且可获得杂种优势效应，从而导致比单独增加更高的增加(表1和2)。对于产率/植物或产率/m2发现了相同的效应。
表1
杂合地具有0、1或2种小叶基因的黄瓜品种的产率比较
Figure BDA0000588317760000041
Figure BDA0000588317760000051
A：F1植物，无小叶基因(AABB)
B：A的同基因植物，1种杂合的小叶基因(AaBB)
C：F1植物，无小叶基因(AABB)
D：C的同基因植物，1种杂合的小叶基因(AABb)
E：标准F1植物，无小叶基因(AABB)
F：具有1种杂合的小叶基因(AaBB)的F1植物
G和G2：具有2种杂合的小叶基因(AaBb)的F1植物
B的增加是相较于A的，D的增加是相较于C的，F的增加是相较于E的，G的增加是相较于E的，G2的增加是相较于F的。对于增加的比较是在相同的试验内进行的。
表2：每杂合基因的平均增加
Figure BDA0000588317760000061
除非另有指出，否则增加是相对于AABB的。
在一个实施方案中，本发明涉及用于增加黄瓜植物的果实数目的方法，包括组合至少两种单独地在纯合状态时导致单个叶表面相较于不具有任一种所述基因的同基因黄瓜植物减小的基因，其中本发明的所述组合的每一种所述基因以杂合状态存在。当以纯合状态存在时导致单个叶表面相较于不具有所述基因的同基因黄瓜植物减小的基因在本文中被称为“小叶基因(little leaf gene)”。
在其它实施方案中，本发明涉及用于增加果实数目的所述方法，其中至少两种小叶基因在杂合状态下的组合导致果实数目的增加比至少两种小叶基因的单独增加的总和更高。
已知几个基因当其以纯合状态存在时导致叶大小的显著减小，即这些小叶基因是隐性的。为了获得本发明的因那些基因的两种在杂合状态下的组合而具有增加的果实数目的植物，组合哪些所述小叶基因是无关的。根据导致本发明的研究，任意两种或更多种的纯合地(单独地或组合地)导致小叶的基因当杂合地组合时将导致果实数目的增加。当杂合地组合时，植物将不具有如当一种或多种基因纯合地存在时所发现的小叶。
在一个实施方案中，本发明涉及用于增加受体黄瓜植物的果实数目的产品，其中所述产品包含至少两种在杂合状态下的遗传决定子，所述遗传决定子当单独地以纯合状态存在于黄瓜植物的基因组中时，导致单个叶表面相较于不具有任一种所述遗传决定子的同基因黄瓜植物减小。
产品以其最基本形式为包含两种小叶基因的DNA序列或两种各自包含一种小叶基因的DNA序列的组合。DNA序列可以是基因座、基因、等位基因，也可以是包含两种小叶基因的载体或甚至可以是包含两种小叶基因的植物。DNA序列和载体当以分离的形式存在时可用于异源转基因地或同源转基因地增加由受体植物产生的果实数目。当产品是植物时，这可以通过基因渗入来进行。在优选实施方案中，产品包含两种在纯合状态下的小叶基因。这样的植物的实例是从代表性样品在保藏登录号NCIMB 41946下保藏的种子生长而来的植物。
当纯合地导致小叶的基因被鉴定时，通过本领域技术人员已知的常规研究来开发分子标记以跟随该基因在后代中的存在是可能的，甚至当表型不表达杂合状态时也是可能的。当组合那些基因的两种或更多种时，分子标记的使用可鉴定包含至少两种在杂合状态下的基因的本发明的植物。
两种当以纯合状态存在时导致小叶的基因纯合地存在于保藏NCIMB 41946中。保藏号NCIMB 41947包含两种在杂合状态下的所述基因。在杂合状态下的那些基因的组合的存在导致每植物果实数目的增加。在杂合状态下的那些基因的组合的存在优选不导致如由至少一种所述基因在纯合状态下的存在所引起的小叶。为了基因渗入所述基因，适当的在纯合地具有所述基因的植物(其代表性种子被保藏为NCIMB 41946)与另一种不具有所述基因的植物之间进行杂交。所产生的F1是包含两种在杂合状态下的小叶基因的本发明的植物，所述植物相较于纯合地具有两种基因的亲本和不具有所述基因的亲本，产生增加的果实数目。果实数目的增加适当地导致产率即kg/m2的增加。
或者，可在具有两种在杂合状态下的基因的植物(其代表性种子被保藏为NCIMB41947)与另一种不具有小叶基因的植物之间进行杂交。在所产生的F1中，可适当地通过使用与所述基因连锁的分子标记来鉴定杂合地具有两种基因的植物。
或者，可使用来自其它来源的导致小叶的其它基因。导致本发明的组合的可能的基因可以例如是“小叶”(ll)基因(Goode等人,Ark.Farm Res.29:4,1980)、“致密(compact)”基因(cp)(Kauffman and Lower,J.Amer.Soc.Hort.Sci.101:150-151,1976)、“致密－2”基因(cp-2)(Kubicki等人,Genetica Polonica 27:289-298,1986)、野生黄瓜亲缘物黄瓜变种hardwickii(Cucumis sativus var.hardwickii)的导致小叶的基因、黄瓜的膳食用小黄瓜类型的导致小叶的基因或任何其它已知的或仍待鉴定的导致黄瓜的小叶的非显性基因。
如本文中所用，“小叶”或“小的叶”是具有因一种所述基因的纯合存在而导致的单个叶表面减小的叶，所述减小为：以增加的优选的次序，至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％的减小。
如本文中所用，“基因渗入”意指通过杂交和在其中性状变得可见的第一代中进行选择来将基因引入不具有所述基因的植物。优选地，通过与基因连锁的分子标记的辅助来进行选择。可以在包含具有任意数目的期望基因的植物的任何代或群体中进行标记辅助的选择。
显然提供一种或多种导致本发明的植物的基因的亲本不一定是直接地从保藏的种子生长而来的植物。亲本还可以是来自种子的后代植物或来自通过其他方式鉴定为具有本发明的基因的种子的后代植物。
在一个实施方案中，可将两种各自具有一种导致小叶的基因的来源进行杂交，在所产生的F1或随后的代中可优选地通过使用与所述基因相关的分子标记来鉴定杂合地包含两种基因的植物。
根据本发明，用于增加受体黄瓜植物的果实数目的产品包含至少两种在杂合状态下的遗传决定子，所述遗传决定子当单独地以纯合状态存在时导致小叶，其中任意一种包含在产品中的遗传决定子选自包含下列的组：基因、等位基因、基因构建体、QTL、启动子、分离的基因、转基因、DNA序列。
本发明还涉及所要求保护的黄瓜植物的细胞。这样的细胞可以是分离的形式的或可以是完整黄瓜植物或其部分的部分并且从而仍然构成本发明的细胞，因为这样的细胞在其遗传组成中具有导致定义本发明的黄瓜植物的性状的遗传信息。本发明的黄瓜植物的每一个细胞具有导致所述性状的表型表达的遗传信息。这样的本发明的细胞还可以是可用于再生新的本发明的黄瓜植物的可再生的细胞。本发明的细胞具有至少两种在杂合状态下的小叶基因。
本发明还涉及所要求保护的植物的组织。组织可以是未分化的组织或已分化的组织。未分化的组织例如是茎尖、花药、花瓣、花粉并且可用于微体繁殖以获得生长为新的本发明的植物的新的小植株。组织还可从本发明的细胞生长而来。本发明的组织的细胞具有至少两种在杂合状态下的小叶基因。
根据其他方面，本发明涉及所要求保护的植物的种子。尽管种子不显示本发明的黄瓜植物的遗传性状，但是它们具有当植物从所述种子生长时使得该植物称为本发明的植物的遗传信息。本发明的种子在其基因组中具有至少两种在杂合状态下的小叶基因。
本发明还涉及本发明的植物、细胞、组织和种子的后代。这样的后代其本身可以是植物、细胞、组织或种子。本发明的后代植物具有至少两种在杂合状态下的小叶基因，并因此相较于不具有至少两种在杂合状态下的小叶基因的植物具有增加的果实数目。
如本文中所用，单词“后代”意指来自使用本发明的包含导致每植物果实数目增加的至少两种基因的组合的植物的杂交的第一代和所有其它代的后代。本发明的后代是使用具有至少两种小叶基因的组合的本发明的植物的任何杂交的后代，所述组合在当所述基因杂合地存在时导致果实数目的增加。
“后代”还包括具有导致果实数目增加的小叶基因组合的植物，其中基因通过营养繁殖或增殖获自本发明的其它的植物或植物的后代。
因此本发明还涉及所要求保护的植物的种子和涉及适合用于有性繁殖的植物的部分。这样的部分例如选自小孢子、花粉、子房、胚珠、胚囊和卵细胞。此外，本发明涉及适合用于营养繁殖的植物的部分，特别是插枝、根、茎、细胞和原生质体。
根据本发明的其它方面，本发明提供了所要求保护的植物的组织培养物。组织培养物包含可再生的细胞。这样的组织培养物可来源于叶、花粉、胚、子叶、下胚轴、分生细胞、根、根尖、花药、花、种子和茎。可将组织培养物再生为具有本发明的基因组合的植物。适当地，再生的植物表达相较于不具有基因的杂合地组合的同基因植物果实数目增加的表型。
本发明还涉及杂种种子和涉及产生杂种种子的方法，所述方法包括将第一亲本植物与第二亲本植物杂交和收获所产生的杂种种子，其中所述第一亲本植物具有至少一种在纯合状态下的小叶基因并且第二亲本植物具有一种或多种在纯合状态下的其它小叶基因，或者第一亲本植物或第二亲本植物具有至少两种小叶基因的纯合地组合，而其它亲本植物不具有那些相同基因。所产生的杂种植物从而是所要求保护的植物。
在一个实施方案中，本发明涉及具有导致果实数目增加的本发明的基因组合和已通过从适当的来源引入(通过常规育种或遗传修饰，特别地通过同源转基因或异源转基因)负责性状的遗传信息来获得所述基因的本发明的黄瓜植物。同源转基因是利用来自作物植物本身或来自两性相容的供体植物的天然基因(编码(农业)性状)的植物的遗传修饰。异源转基因是利用来自不可杂交的物种的基因或合成基因的植物的遗传修饰。
在一个实施方案中，通过从代表性样品在登录号NCIMB 41946下保藏的种子，或从代表性样品在登录号NCIMB 41947下保藏的种子，或从保藏的种子NCIMB 41946或NCIMB41947，或从其有性或营养后代，或从包含一种或多种小叶基因(特别地如在保藏物中存在的基因)的另一种来源，或从这些来源的组合生长而来的植物形成从其获得本发明的基因组合的来源。
在优选实施方案中，本发明涉及非转基因黄瓜植物。用于获取本发明的组合的一种或多种基因以获得本发明的具有增加的果实数目的植物的来源适当地是具有如包含在NCIMB 41946或NCIMB 41947中的基因的黄瓜植物，或可选择地是具有一种或多种所述基因并且可与黄瓜杂交的黄瓜属(Cucumis)种类的植物。任选地在与相关的种类杂交后，可进行技术例如胚胎拯救、回交或其它本领域技术人员已知的技术来获得种间杂交的种子，所述种子可用作来源用于进一步地产生非转基因黄瓜植物，所述黄瓜植物因至少两种单独地和组合地在纯合状态下导致减小的叶大小的基因的杂合组合而显示增加的果实数目。
本发明还涉及本发明的植物的种质。种质由生物体的所有遗传性状构成并且根据本发明包含至少本发明的性状。种质可用于产生具有增加的果实数目的黄瓜植物的育种程序。本发明的种质包含至少两种小叶基因。本发明的种质可包含在杂合状态下的小叶基因和从而构成能够表达增加的果实数目的性状的种质。可选择地，种质包含至少两种在纯合状态下的小叶基因和从而构成可用于本发明的植物的育种或产生具有增加的果实产率的杂种黄瓜植物的育种的种质。
本发明还涉及由本发明的植物产生的黄瓜果实。本发明还涉及食物产品，包括所要求保护的黄瓜植物的果实或其部分。本发明还涉及加工形式的食物产品。本发明的果实或食物产品包含至少两种当纯合地存在时导致小叶的基因的本发明的新型杂合组合。
在一个方面，本发明涉及用于产生包含在杂合状态下导致果实数目增加的至少两种基因的组合的黄瓜植物的方法，其包括：
a)将包含导致果实数目增加的两种基因的组合的植物(其代表性种子被保藏为NCIMB 41946)与不包含所述基因的植物杂交以获得F1群体；
b)任选地进行一轮或多轮自交和/或杂交来自F1的植物以获得其它代的群体；
c)适当地通过使用与小叶基因连锁的分子标记来选择包含导致果实数目增加的两种小叶基因的杂合组合的植物。
本发明另外地提供将期望的性状引入黄瓜植物的方法，所述黄瓜植物因在其基因组中至少两种小叶基因的组合而能够产生增加的果实数目，所述方法包括：
a)将包含导致果实数目增加的至少两种小叶基因的组合的黄瓜植物(其代表性种子在保藏号NCIMB 41946下保藏于NCIMB)与包含期望性状的第二黄瓜植物杂交以产生F1后代；
b)选择产生增加的果实数目并且具有期望的性状的F1后代；
c)将选择的F1后代与任一亲本杂交，以产生回交后代；
d)选择包含期望的性状和产生增加的果实数目的回交后代；和
e)任选地接连地重复步骤c)和d)一次或多次，以产生经选择的包含期望的性状和至少两种小叶基因的杂合组合的第四或更高代回交后代，所述组合导致每植物增加的果实数目。本发明包括由该方法产生的黄瓜植物和从其获得的黄瓜果实。
可选择地可在方法的任何杂交或自交步骤之后进行包含本发明的小叶基因组合的植物的选择。
在一个实施方案中纯合地或杂合地包含小叶基因组合的植物是自交系、杂种、双单倍体的植物或分离群体的植物。
本发明还提供用于产生能够产生增加的果实数目的黄瓜植物的方法，所述方法通过使用双单倍体产生技术以产生纯合地包含导致果实数目增加的所述小叶基因组合的双单倍体系，所述双单倍体系可与缺乏所述基因的品系杂交以产生杂合地包含小叶基因组合的本发明的植物。
本发明还涉及杂种种子和涉及用于产生杂种种子的方法，所述方法包括将第一亲本植物与第二亲本植物杂交和收获所产生的杂种种子，其中所述第一亲本植物和/或所述第二亲本植物是纯合地包含导致本发明的植物的一种或多种小叶基因的植物，并且所产生的杂种是所要求保护的植物。
本发明还涉及用于产生能够产生增加的果实数目的黄瓜植物的方法，所述植物杂合地包含至少两种基因的组合，所述基因在纯合状态下导致减小的叶大小，所述方法使用在其基因组中包含导致果实数目增加的基因组合的种子来生长所述黄瓜植物。种子适当地是其代表性样品在保藏号NCIMB 41946和NCIMB 41947下保藏于NCIMB的种子。
本发明还涉及用于种子产生的方法，包括生长杂合地包含至少两种小叶基因的组合的黄瓜植物，所述组合导致果实数目的增加，使所述植物产生种子和收获那些种子。种子的产生适当地通过杂交或自交来进行。
在一个实施方案中，本发明涉及用于通过使用组织培养来产生因至少两种小叶基因的杂合存在而包含增加的果实数目的黄瓜植物的方法。本发明还涉及用于通过使用营养繁殖来产生因至少两种当纯合时导致减小的叶大小的基因的杂合组合而包含增加的果实数目的黄瓜植物的方法。
在一个实施方案中，本发明涉及用于通过使用用于遗传修饰以将本发明的基因的组合(所述组合导致果实数目的增加)引入黄瓜植物的方法来产生包含增加的果实数目的黄瓜植物的方法。遗传修饰包含异源转基因修饰或异源转基因(利用来自不可杂交的物种的基因或合成基因)和同源转基因修饰或同源转基因(利用来自作物植物本身或来自两性相容的供体植物的编码(农业)性状的天然基因)。
本发明还涉及用于产生包含至少两种各自当纯合地存在时导致叶大小减小的基因的杂合组合的黄瓜植物的育种方法，其中使用包含导致叶大小减小的基因的种质。优选地，使用具有至少两种小叶基因的组合的种质。所述包含两种在纯合状态下的小叶基因的组合的植物的代表性种子在保藏号NCIMB 41946下保藏于NCIMB。
在其他实施方案中，本发明涉及用于产生包含至少两种各自当在纯合状态时导致叶大小减小的基因的杂和组合的黄瓜植物的方法，其中包含当杂合地存在时赋予果实数目增加的至少两种小叶基因的组合的植物的后代或繁殖材料被用作来源以将至少两种小叶基因基因渗入至另一种黄瓜植物。所述包含在纯合状态下的所述基因的组合的植物的代表性种子在保藏号NCIMB 41946下保藏于NCIMB。包含在杂合状态下的所述基因的组合的植物的代表性种子被保藏为NCIMB41947。
本发明优选提供因至少两种当以纯合状态存在时导致叶大小减小的基因的杂合组合而显示果实数目增加的黄瓜植物，所述植物可通过本文中描述的任何方法获得。
本发明还涉及用于产生黄瓜果实的方法，包括生长具有至少两种小叶基因的组合的黄瓜植物，所述组合导致如本文中描述的果实数目的增加，和使其产生黄瓜果实和任选地收获果实。
可通过使用分子标记来鉴定基因。可选择地可通过在遗传图谱上的位置或通过在连锁群或染色体上的位置的指征来鉴定基因。当基因不再与特定分子标记连锁，但其如在遗传图谱上确定的在染色体上的位置未改变时，该基因仍然与当其与分子标记连锁时一样。因此其赋予的遗传性状仍然是相同的。
“遗传性状”是由基因赋予的性状或特征。在本发明中性状是果实数目和/或果实产率的增加，以及基因是至少两种在杂合状态下的小叶基因的组合。可在表型上例如通过进行生物测定来鉴定遗传性状。然而，对其无法进行表型测定的植物阶段同样地具有导致遗传性状的遗传信息。可将“性状”或“表型特征”替代“遗传性状”使用。此外，在杂合性状的情况下，纯合植物也具有当以杂合形式存在时导致果实数目增加的遗传信息。这样的植物是基因或等位基因的来源并且其本身也是本发明的部分。
在分子标记不存在的情况下或在基因与标记之间已发生重组而标记不再具有预测性的事件中，仍可通过等位性试验来确定基因的等同性。为了进行等位性试验，将对于已知的本发明的基因为纯合的测交植物与对于其基因也是纯合的待测试材料进行杂交。当待被观察的性状的分离不存在于杂交的F2中时，则已证明基因是等同或相同的。
当多于一种基因负责某一性状时，进行等位性试验来确定等同性，进行试验的本领域技术人员必须确保所有的相关基因是纯合地存在的以使得试验正确地起作用。
保藏
包含本发明的导致果实数目增加的基因组合的黄瓜EX 5005和10697156的种子在保藏登录号NCIMB 41946和NCIMB 41947下于2012年3月8日保藏于NCIMB Ltd,FergusonBuilding,Craibstone Estate,Bucksburn,Aberdeen AB219YA,UK。
还将在下文的实施例中进一步举例说明本发明。
附图
图1：不具有小叶基因的植物、各自杂合地包含两种不同的小叶基因的一种的同基因植物和杂合地包含所述小叶基因两者的本发明的同基因植物的比较。
实施例
实施例1
本发明的黄瓜植物的产生
在黄瓜的两种不同内部育种品系(KK 5.763和KK 5.735)的植物之间进行杂交。每一种品系包含不同的在纯合状态下的基因，在此状态下的所述基因导致叶大小的显著减小。因此这些品系的每一种为具有小叶但具有不同的决定小叶的基因的品系。KK 5.763可由aaBB表示，KK 5.735可由AAbb表示。隐性基因的存在导致小叶表型。因此两种亲本都具有小叶或小型叶。
在KK 5.763×KK 5.735的F1后代10697156中，其中KK 5.763×KK 5.735可由aaBB×AAbb表示，F110697156可由AaBb表示，获得了具有意外的新性状的植物。将F110697156的植物与来自不具有导致小叶的基因的黄瓜品系的对照植物进行比较，显示在F1中获得了16％的果实/m2的大幅增加。即使本发明的植物的果实稍微地小于不具有小叶基因的植物的果实，果实数目的增加仍然导致约8％的产率(kg/m2)增加。
小叶基因是隐性基因，因此纯合地具有一种小叶基因的植物具有显著减小的单个叶表面。杂合地包含一种小叶基因的植物不具有这样的如在纯合地具有所述基因的植物中发现的显著减小的单个叶表面。杂合地具有两种所述基因的植物(即本发明的植物)也不具有如在纯合地具有一种所述基因的植物中发现的显著减小的单个叶表面。
纯合地具有两种小叶基因的植物具有非常小的叶，甚至要小于纯合地包含一种所述基因的植物。这些植物被认为具有过于小的叶而不适宜在实践中用于黄瓜生产。
随后的试验证实了杂合地具有两种基因的本发明的植物的果实数目的增加和kg/m2的增加，其中所述基因当以纯合状态存在时导致小叶。
来自F1 10697156的种子在NCIMB号41947下被保藏。
实施例2
本发明的表征
将代表性种子被保藏为NCIMB 41947的本发明的植物与不具有本发明的组合(仅具有一种或不具有导致小叶的基因)的黄瓜植物进行比较。表1和表2显示该比较的结果。
从表1的结果可知，具有一种杂合的小叶基因的黄瓜植物(品种B、D和F)平均起来相较于不具有任何小叶基因的同基因植物或对照植物(品种A、C和E)产生更多的果实/m2。本发明的具有两种杂合的小叶基因的黄瓜植物(品种G)平均起来比其仅具有一种杂合基因的对应物(品种F)产生更多的果实/m2，并且远多于不具有任何小叶基因的对照植物(品种E)。
在表2中概述了表1的结果。具有两种杂合的小叶基因的黄瓜植物相较于不具有小叶基因的黄瓜植物的果实/m2的平均增加为9％。以相同的种植距离种植每一个试验内的植物。
在代表不同的育种品系的不同的黄瓜遗传背景中进行进一步的观察以确认本发明的植物的果实数目的增加。在不同的杂交中比较了两种小叶基因的组合的杂合存在，其中与具有两个不具有小叶基因的亲本的杂交和具有仅一个具有小叶基因的亲本的杂交进行比较。在果实的第一次收获开始后的第5周测定增加(图1，表3)。
表3
Figure BDA0000588317760000171
12AF.2401：F1，无小叶基因
12AF.2404：F1，与2401同基因，小叶基因1杂合
12AF.2404：F1，与2401同基因，小叶基因2杂合
12AF.2408：本发明的F1，与2401同基因，小叶基因1和2杂合
Figure BDA0000588317760000181
12AF.2402：F1，无小叶基因
12AF.2403：F1，与2402同基因，小叶基因1杂合
12AF.2406：F1，与2402同基因，小叶基因2杂合
12AF.2407：本发明的F1，与2402同基因，小叶基因1和2杂合
实施例3
性状至其它黄瓜植物的转移
将具有两种在纯合状态下的小叶基因的植物EX5005(aabb)，其代表性种子在NCIMB登录号41946下被保藏，与多种不具有所述基因的黄瓜育种品系(AABB)(例如内部品系KK 5.588)杂交以获得F1种子(AaBb)。随后播种F1种子并生长F1植物。使F1植物自交并获得F2种子和播种。F2后代分离为不具有、具有一种或两种在纯合状态下或杂合状态下的小叶基因。
在F2后代中，约25％的植物显示与F1和本发明的植物相同的基因型AaBb。选择那些显示与本发明NCIMB 41947的植物相同的性状的植物。具有本发明的基因型的植物在表型上不能区别于具有正常叶的植物，但它们相较于具有一种以杂合形式的小叶基因的植物和相较于不具有小叶基因的植物产生更多的果实/平方米。将分子标记用于鉴定在早期包含两种在杂合状态下的小叶基因的植物。这些植物的进一步发育产生具有如发现于NCIMB41947中的本发明的性状的品系。

Claims (11)

1.用于产生包含在杂合状态下导致果实数目增加的至少两种小叶基因的组合的杂种黄瓜植物的方法，所述杂种黄瓜植物的种子以保藏号NCIMB 41947保藏于NCIMB，所述方法包括：
a)将包含纯合状态的来自黄瓜亚种hardwickii的小叶基因和纯合状态的来自腌食用小黄瓜(gherkin)的小叶基因的植物与不包含所述基因的植物杂交，其中包含小叶基因的植物的种子以保藏号NCIMB 41946保藏于NCIMB；和
b)收获得到的杂种种子。
2.权利要求1的方法，然后进行：
c)进行一轮或多轮自交和/或杂交来自F1的植物以获得其它代的群体；
d)选择包含导致果实数目增加的两种小叶基因的杂合组合的植物。
3.权利要求2的方法，其中通过使用与所述小叶基因连锁的分子标记来选择包含导致果实数目增加的两种小叶基因的杂合组合的植物。
4.用于产生能够产生增加的果实数目的黄瓜植物的方法，所述植物包含在杂合状态下导致果实数目增加的至少两种小叶基因的组合，所述植物的种子以保藏号NCIMB 41947保藏于NCIMB，所述方法通过使用双单倍体产生技术以产生纯合地包含导致果实数目增加的小叶基因组合的双单倍品系，然后所述双单倍品系与缺乏所述基因的品系杂交以产生杂合地包含至少两种小叶基因组合的黄瓜植物，并且其中至少两种小叶基因中的一种小叶基因是来自黄瓜亚种hardwickii的小叶基因，另一种小叶基因是来自腌食用小黄瓜(gherkin)的小叶基因。
5.用于产生杂种种子的方法，所述种子包含在杂合状态下导致果实数目增加的至少两种小叶基因的组合，所述种子的种子以保藏号NCIMB 41947保藏于NCIMB，所述方法包括将第一亲本植物与第二亲本植物杂交和收获所产生的杂种种子，其中所述第一亲本植物和/或所述第二亲本植物包含纯合状态的来自黄瓜亚种hardwickii的小叶基因和纯合状态的来自腌食用小黄瓜(gherkin)的小叶基因。
6.用于产生能够产生增加的果实数目的黄瓜植物的方法，所述植物杂合地包含至少两种小叶基因的组合，所述植物的种子以保藏号NCIMB 41947保藏于NCIMB，所述基因在纯合状态下导致减小的叶大小，所述方法使用在其基因组中包含导致果实数目增加的基因组合的种子来生长所述黄瓜植物，并且其中至少两种小叶基因中的一种小叶基因是来自黄瓜亚种hardwickii的小叶基因，另一种小叶基因是来自腌食用小黄瓜(gherkin)的小叶基因，所述小叶基因存在于这样的黄瓜植物中：所述植物的种子在保藏号NCIMB 41946下保藏于NCIMB，其包含在纯合状态下的两种基因；和在保藏号NCIMB 41947下保藏于NCIMB，其包含在杂合状态下的两种基因，并且其中增加的果实数目是相较于不具有任一所述基因的同基因黄瓜植物而言的。
7.用于通过使用组织培养来产生能够产生增加的果实数目的黄瓜植物的方法，所述植物包含在杂合状态下导致果实数目增加的至少两种小叶基因的组合，所述植物的种子以保藏号NCIMB 41947保藏于NCIMB，并且其中至少两种小叶基因中的一种小叶基因是来自黄瓜亚种hardwickii的小叶基因，另一种小叶基因是来自腌食用小黄瓜(gherkin)的小叶基因。
8.用于通过使用营养繁殖来产生能够产生增加的果实数目的黄瓜植物的方法，所述植物包含在杂合状态下导致果实数目增加的至少两种小叶基因的组合，所述植物的种子以保藏号NCIMB 41947保藏于NCIMB，并且其中至少两种小叶基因中的一种小叶基因是来自黄瓜亚种hardwickii的小叶基因，另一种小叶基因是来自腌食用小黄瓜(gherkin)的小叶基因。
9.用于通过使用用于遗传修饰以将至少两种小叶基因的组合引入黄瓜植物的方法来产生能够产生增加的果实数目的黄瓜植物的方法，所述植物包含在杂合状态下导致果实数目增加的至少两种小叶基因的组合，所述植物的种子以保藏号NCIMB 41947保藏于NCIMB，所述组合导致果实数目的增加，并且其中至少两种小叶基因中的一种小叶基因是来自黄瓜亚种hardwickii的小叶基因，另一种小叶基因是来自腌食用小黄瓜(gherkin)的小叶基因。
10.用于产生包含至少两种各自当纯合地存在时导致叶大小减小的小叶基因的杂合状态的组合的黄瓜植物的育种方法，所述植物的种子以保藏号NCIMB 41947保藏于NCIMB，其中将包含导致叶大小减小的第一小叶基因的种质与包含导致叶大小减小的第二小叶基因的种质组合，并且其中第一小叶基因是来自黄瓜亚种hardwickii的小叶基因，第二小叶基因是来自腌食用小黄瓜(gherkin)的小叶基因。
11.用于产生包含至少两种各自当在纯合状态时导致叶大小减小的基因的杂和状态组合的黄瓜植物的方法，所述植物的种子以保藏号NCIMB 41947保藏于NCIMB，其中包含当杂合地存在时赋予果实数目增加的至少两种小叶基因的组合的植物的后代或繁殖材料被用作来源以将至少两种小叶基因基因渗入至另一种黄瓜植物，并且其中第一种小叶基因是来自黄瓜亚种hardwickii的小叶基因，另一种小叶基因是来自腌食用小黄瓜(gherkin)的小叶基因。
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