DE3825492A1 - METHOD FOR PRODUCING HYBRID SEEDS - Google Patents
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Abstract
Description
Diese Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Hybridsamen. Insbesondere betrifft es die Verwendung eines gegen eine phytotoxische Chemikalie resistenten Genes in einem männlichen Elternteil bei einem Hybridisierungsverfahren, gefolgt durch die Behandlung des resultierenden Hybrids mit einer phytotoxischen Chemikalie, um Pflanzen zu eliminieren, die aus unerwünschten kontaminierenden Samen stammen.This invention relates to an improved method of manufacture of hybrid seeds. In particular, it concerns the use one resistant to a phytotoxic chemical Genes in a male parent in a hybridization procedure, followed by the treatment of the resulting hybrid with a phytotoxic chemical, to eliminate plants from unwanted ones contaminating seeds.
Für die kommerzielle Herstellung von Hybridsamen werden die männlichen und weiblichen Elternteile im allgemeinen in einem abwechselnden Muster gepflanzt und der Samen wird nur vom weiblichen Elternteil geerntet. Ein Hauptproblem bei der Herstellung von Hybridsamen ist es, sicherzustellen, daß der ganze Pollen, der das weibliche Elternteil befruchtet, vom männlichen Elternteil stammt. Samen, der aus jeder anderen Pollenquelle stammt, wird die Hybridsamenpopulation kontaminieren. Mögliche Quellen für kontaminierende Pollen sind Pollen vom weiblichen Elternteil, was zur Selbstbestäubung führt, oder Pollen aus einem Nachbarfeld.For the commercial production of hybrid seeds, the male and female parents generally in planted an alternating pattern and the seed is just harvested by the female parent. A major problem with the Manufacturing hybrid seeds is to ensure that the whole pollen that fertilizes the female parent from male parent. Seeds coming from each other Source of pollen will contaminate the hybrid seed population. Possible sources of contaminating pollen are Pollen from the female parent, causing self-pollination leads, or pollen from a neighboring field.
Es gibt 6 Wege, um fruchtbaren Pollen von dem weiblichen Elternteil auszuschließen (Simmonds, Principle of Crop Improvement, 1979):There are 6 ways to get fertile pollen from the female To exclude parent (Simmonds, Principle of Crop Improvement, 1979):
- 1. mechanisch (z. B. Tomaten) - Emaskulation des weiblichen Elternteils von Hand, gefolgt durch Bestäubung;1. mechanical (e.g. tomato) - emasculation of the female Parent by hand, followed by pollination;
- 2. Getrenntgeschlechtlichkeit (z. B. Spinat) - Entfernen der männlichen Pflanzen des Genotyps, von dem Samen von Feldfrüchten mit getrennten männlichen und weiblichen Elternteilen geerntet wird;2. Separate sex (e.g. spinach) - Remove of the male plants of the genotype from which Field crop seeds with separated male and female parents are harvested;
- 3. Selbst-Inkompatibilität (z. B. Kohl) - Auspflanzen von zwei selbst-inkompatiblen, aber kreuzungskompatiblen Elternteilen und Ernten aller Samen, oder Verwendung eines selbst-inkompatiblen Genotyps als weibliches Elternteil mit einem selbstkompatiblen Bestäuber und Ernten des Samens nur vom weiblichen Elternteil.3. Self-incompatibility (e.g. cabbage) - planting out of two self-incompatible but cross-compatible Parents and crops of all seeds, or Use of a self-incompatible genotype as female parent with a self-compatible Pollinating and harvesting the seed only from the female Parent.
- 4. Männliche Kernsterilität (viele Früchte) - Abtrennen des weiblichen Elternteils für männliche Sterilität (ms ms) und Fruchtbarkeit (Ms ms); Entfernen von fruchtbaren männlichen Pflanzen und Bestäuben von sterilen männlichen Pflanzen mit Pollen des männlichen Elternteils (Ms Ms), 4. Male core sterility (lots of fruits) - separate of the female parent for male sterility (ms ms) and fertility (ms ms); Remove of fertile male plants and pollination of sterile male plants with pollen from the male parent (Ms Ms),
- 5. zytoplasmatische männliche Sterilität (z. B. Zwiebeln) - Verwendung von sterilen männlichen Linien als weibliches Elternteil, und5. cytoplasmic male sterility (e.g. onions) - Use of sterile male lines as a female parent, and
-
6. Chemikalien:
- (a) männliche Gametociden (z. B. Weizen) - Besprühen der weiblichen Elternteile mit einer Chemikalie, die männliche Sterilität hervorruft;
- (b) Geschlechtsumkehr (z. B. Kürbisgewächse) - Besprühen der weiblichen Elternteile mit Pflanzenhormonen, um männliche Blüten in weibliche Blüten zurückzuverwandeln.
- (a) male gametocids (e.g. wheat) - spraying the female parent with a chemical that causes male sterility;
- (b) Sex reversal (e.g. pumpkin family) - spraying female parents with plant hormones to convert male flowers back into female flowers.
In Verbindung mit solchen Vorgehensweisen gibt es jedoch mehrere Probleme:In connection with such procedures, however, there are several problems:
- (1) Die physische Trennung von weiblichen und männlichen Elternteilen auf sich abwechselnde Gruppen (Blöcke) im Feld erschwert einen effizienten Pollentransfer von männlichen auf weibliche Elternteile und kann zu einer nicht maximalen Herstellung von Hybridsamen führen.(1) The physical separation of female and male Parents on alternating groups (Blocks) in the field make efficient pollen transfer difficult from male to female parents and can not produce to a maximum lead from hybrid seeds.
-
2. Keine dieser Vorgehensweisen kann den absoluten
Ausschluß von fruchtbaren Pollen aus dem weiblichen
Elternteil garantieren (und dadurch die Selbstbestäubung
des weiblichen Elternteils). Dabei gibt es
zwei Komponenten:
- (a) Menschliche Irrtümer können während der von Hand durchgeführten Emaskulation und dem Entfernen der fruchtbaren männlichen Pflanzen auftreten, wenn die Getrenntgeschlechtlichkeit und die männliche Kernsterilität benutzt werden. Darüber hinaus ist die mit diesen Praktiken verbundene Arbeit sehr kostenintensiv.
- (b) Wenn Chemikaliensprays benutzt werden, um die Ausprägung des Geschlechts zu kontrollieren, ist es schwierig, eine gleichmäßige Anwendung zu erhalten, um die Pollenproduktion durch weibliche Elternteile gänzlich auszuschließen. Darüber hinaus gibt es bezüglich der Expression der Gene der Selbst-Inkompatibilität und männlichen Sterilität oft Instabilität. Es ist beispielsweise bekannt, daß erhöhte Temperaturen oder hohe Feuchtigkeit die Selbst-Inkompatibilität reduzieren, was insbesondere bei Kohl zu einem hohen Anteil von selbstbestäubtem Samen führt (Frankel and Galun, Pollination Mechanisms, Reproduction and Plant Breeding [1977]). Dies hat zur Freisetzung einer Reihe von "rauhen Hybriden" geführt, die viele selbstbestäubte Pflanzen enthalten (Simmonds). Wiederherstellung der Fruchtbarkeit bei bestimmten männlichen sterilen Linien von Zwiebeln hat es unwirtschaftlich gemacht, Hybridsamen von sonst ausgezeichneten Kreuzungen herzustellen (Grant, Onions, Plant Breeding in New Zealand [1983]).
- (a) Human errors can occur during manual emasculation and removal of fertile male plants when the segregated sex and male core sterility are used. In addition, the work associated with these practices is very expensive.
- (b) When chemical sprays are used to control gender expression, it is difficult to get a uniform application to completely eliminate female parent pollen production. In addition, there is often instability in the expression of the genes of self-incompatibility and male sterility. For example, it is known that elevated temperatures or high humidity reduce the self-incompatibility, which in particular leads to a high proportion of self-pollinated seeds in cabbage (Frankel and Galun, Pollination Mechanisms, Reproduction and Plant Breeding [1977]). This has led to the release of a number of "harsh hybrids" that contain many self-pollinated plants (Simmonds). Restoring fertility in certain male sterile lines of onions has made it uneconomical to produce hybrid seeds from otherwise excellent crosses (Grant, Onions, Plant Breeding in New Zealand [1983]).
- (3) Bei einem Versuch, die Kontamination durch fremde Pollen aus einem Nachbarfeld zu umgehen, wurden Hybridsamengruppen in Isolations-Parzellen aufgezogen. Empfohlene Isolationsabstände variieren von Feldfrucht zu Feldfrucht in Abhängigkeit von der Art und Weise der Bestäubung und können von 200 m bei Sorghum, Mais und Weizen bis zu 6,4 km bei Sonnenblumen reichen (Wright, Commercial Hybrid Seed Production, Hybridisation of Crop Plants [1980]). Es werden Versuche gemacht, alle Quellen für kontaminierende Pollen innerhalb dieser Entfernungen zu entfernen.(3) When attempting contamination by someone else To avoid pollen from a neighboring field Hybrid seed groups raised in isolation plots. Recommended insulation distances vary from Field crop to field crop depending on the Way of pollination and can of 200 m for sorghum, corn and wheat up to 6.4 km for sunflowers range (Wright, Commercial Hybrid Seed Production, Hybridization of Crop Plants [1980]). It Attempts are made to identify all sources of contaminants Pollen within these distances remove.
- Eine Lösung für das obige Problem (1) wurde in den US-Patentschriften Nr. 45 17 763, 46 58 084 und 46 58 085 (alle von Beversdorf et al.) vorgeschlagen.A solution to the above problem (1) has been found in U.S. Patent Nos. 45 17 763, 46 58 084 and 46 58 085 (all by Beversdorf et al.).
- Alle beinhalten die Herstellung einer Kombination von zytoplasmatisch vererbter männlicher Sterilität und entweder zytoplasmatisch vererbter Herbizidresistenz (45 17 763) oder Homozygotie für ein dominant kernvererbtes herbizidresistentes Gen (45 58 084) im gleichen weiblichen Elternteil. Das Konzept erlaubt das willkürliche Mischen von zwei Elternteilen zur Hybridsamen-Produktion, wodurch der Pollentransfer vom männlichen auf das weibliche Elternteil unterstützt wird.All involve making a combination of male sterility inherited from cytoplasm and either cytoplasmic herbicide resistance (45 17 763) or homozygosity for a dominant core-inherited herbicide-resistant gene (45 58 084) in the same female parent. The The concept allows the arbitrary mixing of two Parents to hybrid seed production, which the pollen transfer from the male to the female Parent is supported.
-
Wenn das weibliche Elternteil männlich-steril und
herbizidresistent ist und das männliche Elternteil
männlich-fruchtbar und herbizidsensitiv ist, dann
kann der Samen, der aus solchen Pflanzen hergestellt
ist, von zweierlei Art sein:
- (1) Echte Hybridsamen aus dem weiblichen Elternteil (herbizidresistent); und
- (2) Nicht-hybride Samen durch Selbstbestäubung des männlichen Elternteils.
- (1) Real hybrid seeds from the female parent (herbicide resistant); and
- (2) Non-hybrid seeds by self-pollination of the male parent.
Die nicht-hybriden Samen, die aus der Selbstbestäubung des männlichen Elternteils stammen, können durch Besprühen mit dem Herbizid eliminiert werden, entweder nach der Bestäubung aber vor der Ernte der Samen (wodurch das männliche Elternteil zerstört wird) oder nach Aussäen der Saat der Haupternte (wodurch die nicht-hybriden Sämlinge nach der Keimung zerstört werden). Diese Quelle von nicht-hybridem Samen entsteht nicht bei der Standard-Herstellung von Hybridsamen, da bei der Standard-Herstellung von Hybridsamen die weiblichen und männlichen Elternteile in alternierenden Gruppen auf dem Feld physisch getrennt werden, und Samen nur von den weiblichen Gruppen (Blöcken) abgeerntet wird. Folglich ist die Herstellung eines nicht-hybriden Samenanteils wegen des vermischten Aussäens der zwei Elternteile ein diesen Patenten innewohnender Bestandteil.The non-hybrid seeds resulting from the self-pollination of the male parent can be sprayed with the herbicide, either after pollination but before harvesting the seeds (causing the male parent is destroyed) or after sowing the seed of the main harvest (resulting in the non-hybrid seedlings after germination be destroyed). This source of non-hybrid seeds arises not in the standard production of hybrid seeds because in the standard production of hybrid seeds, the female ones and male parents in alternating groups on the Field to be physically separated, and seeds only from the female Groups (blocks) is harvested. Hence the Production of a non-hybrid seed fraction due to the mixed Sowing the two parents on these patents inherent component.
In den US-Patenten Nr. 46 58 084 und 46 58 085 wird ebenfalls die Verwendung der Resistenz gegen zwei verschiedene Herbizide beansprucht, um das vermischte willkürliche Pflanzen des zytoplasmatisch männlich-sterilen weiblichen Elternteils, seiner Erhalterlinie und des männlichen Elternteils zu erlauben. Pflanzen aus der Erhalterlinie und der nicht-hybride Samen aus der Selbstbestäubung des männlichen Elternteils werden durch ihre Sensitivität gegenüber verschiedenen Herbiziden eliminiert.U.S. Patent Nos. 46 58 084 and 46 58 085 also disclose the use of resistance to two different ones Herbicides are claimed to mix the arbitrary plants of the cytoplasmic male-sterile female parent, his line of maintenance and the male parent to allow. Plants from the maintenance line and the non-hybrid Seeds from the self-pollination of the male parent are sensitive to different Herbicides eliminated.
Eine mögliche Lösung des obigen Problems 2(a) wurde durch Wiebe bereitgestellt (A proposal for Hybrid Barley, Agronomy Journal [1960]).A possible solution to problem 2 (a) above was given by Wiebe provided (A proposal for Hybrid Barley, Agronomy Journal [1960]).
Wiebe deutet das mögliche Auffinden einer engen Kopplung zwischen dem männlichen Fruchtbarkeitsgen und der Anfälligkeit gegenüber einer phytotoxischen Substanz (DDT) an. Wiebe interprets the possible finding of a close coupling between the male fertility gene and susceptibility towards a phytotoxic substance (DDT).
Dies erlaubt das frühe Identifizieren von fruchtbaren männlichen Pflanzen (Msms) in Populationen von weiblichen Elternteilen, die nach männlicher Fruchtbarkeit (Msms) und männlicher Sterilität (msms) bei Benutzung der männlichen Kernsterilität trennen. Solche Pflanzen können deshalb aus der Population des weiblichen Elternteils vor der Blüte und dem möglichen Freisetzen von Pollen, was zu einer Selbstbefruchtung des weiblichen Elternteils führen könnte, entfernt werden.This allows the early identification of fertile males Plants (msms) in populations of female Parents looking for male fertility (msms) and male sterility (msms) when using male Separate core sterility. Such plants can therefore the population of the female parent before flowering and the possible release of pollen, which leads to self-fertilization of the female parent will.
Ein identischer Vorschlag wurde durch die europäische Patentanmeldung Nr. 86 104 213.3 (Advanced Genetic Sciences Inc) gemacht. Diese Vorgehensweise umfaßt jedoch das willkürliche Einführen von Marker-Genen mittels Transformation in das Genom der fruchtbaren männlichen Pflanzen (MsMs oder Msms), und viele unabhängig voneinander transformierte Pflanzen werden genetisch analysiert, um ein Individuum mit enger Bindung zwischen dem Marker-Gen und dem Ort der männlichen Fruchtbarkeit zu finden. Besonderes Gewicht wird auf die Verwendung von Suizid-Genen gelegt, was zu einer Sensitivität gegenüber bestimmten Chemikalien führt. Die fruchtbaren Pflanzen können dann durch ein einfaches chemisches Sprühen im Stadium der Sämlinge eliminiert werdenAn identical proposal was made by the European patent application No. 86 104 213.3 (Advanced Genetic Sciences Inc). However, this approach involves the arbitrary Introduction of marker genes using transformation into the genome of fertile male plants (MsMs or Msms), and many independently transformed Plants are genetically analyzed to have an individual with them close bond between the marker gene and the location of the male To find fertility. Special weight is put on the use of suicide genes, resulting in sensitivity leads to certain chemicals. The most fertile Plants can then be replaced by a simple chemical Spraying at the seedling stage can be eliminated
Die vier oben beschriebenen Patente weisen jedoch noch alle die Probleme auf, die mit der Kontamination durch fremde Pollen und der Kontamination durch Selbstbestäubung des weiblichen Elternteils, veranlaßt durch einen Zusammenbruch in der männlichen Sterilität, verbunden sind (obige Probleme 2(b) und 3).However, the four patents described above still all have the problems associated with contamination by strangers Pollen and contamination through self-pollination of the female parent, caused by a breakdown in male sterility (above problems 2 (b) and 3).
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, beide oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. It is an object of this invention, both of which are described above To overcome disadvantages of the prior art.
Diese und andere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, indem sie ein Verfahren zur Herstellung einer im wesentlichen reinen F₁-Hybridpopulation von Pflanzen zur Verfügung stellt, wobei das Verfahren einschließt:These and other objects are achieved by the present invention solved by using a manufacturing process an essentially pure F₁ hybrid population of Provides plants, the method including:
- (a) das Pflanzen von sich abwechselnden Parzellen (Stellen) von männlichen und weiblichen Elternteil-Pflanzen, wobei die Pflanzen des männlichen Elternteils resistent gegen eine phytotoxische Chemikalie sind und die Resistenz allein einem homozygot dominanten Kernmarker-Gen zuzuschreiben ist, welches die Pflanzen des weiblichen Elternteils nicht aufweisen:(a) planting alternate plots Of male and female parent plants, being the plants of the male Parent resistant to a phytotoxic Chemical and resistance are only one attributed to homozygous dominant core marker gene is what the plants of the female parent do not have:
- (b) das Befruchten der weiblichen Pflanzen mit Pollen der männlichen Pflanzen;(b) fertilizing the female plants with pollen of male plants;
- (c) das Ernten von befruchtetem Samen nur von den Parzellen (Stellen) der weiblichen Pflanzen; und(c) harvesting fertilized seed from the plots only (Places) of the female plants; and
- (d) dem Behandeln der in Schritt (c) geernteten befruchteten Samen mit der phytotoxischen Chemikalie.(d) treating those fertilized in step (c) Seeds with the phytotoxic chemical.
Schritt (d) kann entweder vor dem Pflanzen oder nach Auswuchs der Sämlinge durchgeführt werden. Die phytotoxische Chemikalie eliminiert folglich Pflanzen, die aus der Selbstbestäubung des weiblichen Elternteils oder aus fremden Pollenquellen stammen und führt dadurch zu einer im wesentlichen homogenen F₁-Hybridpopulation.Step (d) can either be before planting or after growth of the seedlings are carried out. The phytotoxic Chemical consequently eliminates plants from self-pollination of the female parent or from external pollen sources originate and thereby leads to an essentially homogeneous F₁ hybrid population.
Das obige Verfahren kann für Pflanzenarten benutzt werden, bei denen beide Elternteile selbstkompatibel oder bei denen ein Elternteil nur selbst-inkompatibel ist. The above procedure can be used for plant species where both parents are self-compatible or where a parent is only self-incompatible.
Vorzugsweise ist die phytotoxische Chemikalie ein Herbizid jeder Art. Die phytotoxische Chemikalie kann weiterhin ein Antibiotikum, insbesondere Kanamycin (ein antibiotischer Komplex hergestellt durch Streptomyces kanamyceticus) sein.Preferably the phytotoxic chemical is a herbicide of any kind. The phytotoxic chemical can still be a Antibiotic, especially kanamycin (an antibiotic Complex produced by Streptomyces kanamyceticus).
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer im wesentlichen reinen F₁-Hybridpopulation von Pflanzen zur Verfügung, in denen beide Elternteile selbst-inkompatibel sind, wobei das Verfahren einschließt:The present invention further provides a method for Production of an essentially pure F 1 hybrid population of plants available in which both parents are self-incompatible, the process including:
- (a) das Pflanzen von sich abwechselnden Parzellen (Stellen) oder einer willkürlichen Mischung von ersten und zweiten Elternteil-Pflanzen, wobei die ersten Elternteil-Pflanzen resistent gegenüber einer phytotoxischen Chemikalie A und die zweiten Elternteil-Pflanzen resistent gegenüber einer phytotoxischen Chemikalie B sind und die Resistenz gegenüber den phytotoxischen Chemikalien A oder B in jeder Pflanze allein einem homozygot dominanten Kernmarker-Gen zugeschrieben werden kann und wobei das gegen die Chemikalie A resistente Gen bei den zweiten Elternteil-Pflanzen fehlt und das gegen die Chemikalie B resistente Gen bei den ersten Elternteil-Pflanzen fehlt;(a) planting alternate plots (Digits) or an arbitrary mix of first and second parent plants, the first parent plants resistant to one phytotoxic chemical A and the second Parent plants resistant to a phytotoxic Chemical B are and the resistance towards the phytotoxic chemicals A or B one homozygous dominant in each plant Core marker gene can be attributed to and being the gene resistant to chemical A in the second parent plants are missing and against the chemical B resistant gene at the first Parent plants missing;
- (b) das Befruchten der ersten Elternteil-Pflanzen mit Pollen von den zweiten Pflanzen und das Befruchten der zweiten Elternteil-Pflanzen mit Pollen von den ersten Elternteil-Pflanzen;(b) fertilizing the first parent plants with Pollen from the second plants and fertilization the second parent plants with pollen from the first parent plants;
- (c) das Ernten der befruchteten Samen von den ersten Elternteil-Pflanzen und den zweiten Elternteil-Pflanzen; und (c) harvesting the fertilized seeds from the first Parent plants and the second parent plants; and
- (d) das Behandeln der befruchteten Samen, die in Schritt (c) geerntet wurden, mit beiden phytotoxischen Chemikalien A und B.(d) treating the fertilized seeds contained in Step (c) were harvested with both phytotoxic Chemicals A and B.
Schritt (d) kann entweder vor dem Pflanzen oder nach Auswuchs der Sämlinge durchgeführt werden, um Pflanzen zu eliminieren, die aus der Selbstbestäubung entweder der ersten oder zweiten Elternteil-Pflanze oder aus fremden Pollenquellen stammen. Dadurch wird eine im wesentlichen homogene F₁-Hybridpopulation erreicht.Step (d) can either be before planting or after growth the seedlings are done to eliminate plants, the self-pollination of either the first or second parent plant or from foreign pollen sources come. This makes an essentially homogeneous F 1 hybrid population reached.
Insbesondere sind die phytotoxischen Chemikalien A und B Herbizide jeder Art.In particular, the phytotoxic chemicals A and B Herbicides of all kinds.
Die phytotoxischen Chemikalien können weiterhin Antibiotika sein. Ein bevorzugtes Antibiotikum ist Kanamycin.The phytotoxic chemicals can continue antibiotics be. A preferred antibiotic is kanamycin.
Insbesondere werden Kernmarker-Gene durch eine Pflanzen-Transformations-Technik eingeführt.In particular, core marker genes are created using a plant transformation technique introduced.
Eine bevorzugt benutzte Pflanzen-Transformations-Technik ist der Transfer mit Hilfe von Agrobakterium.A preferred plant transformation technique is the transfer with the help of agrobacterium.
Einige Aspekte des Transfers mit Hilfe von Agrobakterium von Genen in Pflanzen werden in der europäischen Patentanmeldung Nr. 1 16 718 (P. Zambryski) offenbart; sowie in der europäischen Patentanmeldung Nr. 84 116 036.9 (Plant Genetic Systems N. V., Seite 3, Linie 33); oder in der europäischen Patentanmeldung Nr. 86 104 213.3 (Spalte 16, Linie 37) zitiert.Some aspects of transfer using Agrobacterium from Genes in plants are described in the European patent application No. 1 16 718 (P. Zambryski); as well as in European Patent application No. 84 116 036.9 (Plant Genetic Systems N.V., page 3, line 33); or in European Patent Application No. 86 104 213.3 (column 16, line 37) cited.
Die Pflanzen-Transformations-Technik kann weiterhin die Transformation durch direkte DNA-Aufnahme sein (in das Protoplasma oder Zellen, Pflanzengewebe oder Blüten). The plant transformation technique can continue Transformation by direct DNA uptake (into the protoplasm or cells, plant tissue or flowers).
Bei einem anderen möglichen Verfahren wird das Kernmarker-Gen in eine somatische Zellkultur selektiert. Die Patente von Beversdorf et al. betreffen ein solches Verfahren. Bei noch einer weiteren möglichen Methode wird das Kernmaker-Gen bei einem Protoplastenfusions-Transfer selektiert. Nach einem anderen möglichen Verfahren wird das Kernmarker-Gen nach Induzieren einer Pflanzenmutagenese selektiert. Das Kernmarker-Gen kann auch anwesend sein durch Auswählen einer männlichen oder ersten oder zweiten Elternteil-Pflanze, die das gewünschte Gen besitzt.Another possible method is the core marker gene selected in a somatic cell culture. The patents by Beversdorf et al. concern such a procedure. At The Kernmaker gene is yet another possible method selected for a protoplast fusion transfer. To Another possible method is the core marker gene selected after inducing plant mutagenesis. The Nuclear marker gene can also be present by selecting one male or first or second parent plant that has the desired gene.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zum Testen der Reinheit von F₁-Hybridpopulationen von Pflanzen zur Verfügung, bei denen beide Elternteile selbstkompatibel oder ein Elternteil selbst-inkompatibel ist, wobei das Verfahren einschließt: das Durchführen der Schritte (a) bis (c) des ersten oben beschriebenen Verfahrens; das Pflanzen einer kleinen Menge dieser Samen als Probe; das Behandeln der Sämlinge nach dem Auswuchs mit der phytotoxischen Chemikalie; und das Bestimmen des Prozentsatzes der Sämlinge, die gegen die phytotoxische Chemikalie resistent sind.The present invention further provides a method for Testing the purity of F₁ hybrid populations of plants available where both parents are self-compatible or a parent is self-incompatible, using the procedure includes: performing steps (a) through (c) the first method described above; the planting a small amount of these seeds as a sample; treating the seedlings after outgrowth with the phytotoxic chemical; and determining the percentage of seedlings that are resistant to the phytotoxic chemical.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zum Testen der Reinheit von F₁-Hybridpopulationen von Pflanzen zur Verfügung, in denen beide Elternteile selbst-inkompatibel sind, wobei dieses Verfahren einschließt: das Ausführen der Schritte (a) bis (c) des zweiten oben beschriebenen Verfahrens; das Pflanzen einer kleinen Menge von Samen als Probe; das Behandeln der Sämlinge nach dem Auswuchs mit den phytotoxischen Chemikalien A und B; und das Bestimmen des Prozentsatzes der Sämlinge, die gegen die phytotoxischen Chemikalien A und B resistent sind.The present invention further provides a method for Testing the purity of F₁ hybrid populations of plants available in which both parents are self-incompatible which method includes: performing steps (a) to (c) of the second method described above; planting a small amount of seeds as a sample; treating the seedlings after growth with the phytotoxic chemicals A and B; and determining the Percentage of seedlings against the phytotoxic Chemicals A and B are resistant.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Fig. 1 und 2 und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Further features of the invention result from FIGS. 1 and 2 and from the following description of preferred embodiments in conjunction with the subclaims.
Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder zu mehreren in Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.The individual features can be used individually or individually to several in combination in one embodiment of the Invention to be realized.
Die Erfindung kann vollständiger verstanden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen:The invention can be understood more fully under Reference to the accompanying drawings:
Fig. 1 ist die Darstellung der Vererbung der Resistenz gegen eine phytotoxische Chemikalie in bezug auf die Herstellung von Hybridsamen in Form eines Diagramms, entsprechend einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 1 is the representation of the inheritance of resistance to a phytotoxic chemical with respect to the production of hybrid seeds in the form of a diagram, according to a first preferred embodiment of the invention; and
Fig. 2 ist eine Darstellung der Verwendung der Resistenz gegen phytotoxische Chemikalien zur Herstellung von Hybridsamen in Form eines Diagramms, entsprechend einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Figure 2 is a graphical representation of the use of resistance to phytotoxic chemicals to produce hybrid seeds in accordance with a second preferred embodiment of the invention.
In bezug auf Fig. 1 bedeutet (RR) homozygote Resistenz; (Rr) bedeutet heterozygote Resistenz; (rr) bedeutet homozygote Sensitivität. . With respect to Figure 1 (RR) is homozygous resistance; (Rr) means heterozygous resistance; (rr) means homozygous sensitivity.
Die vorliegende Erfindung umfaßt nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform die Einführung eines dominanten Marker-Gens, welches Resistenz gegenüber einer phytotoxischen Chemikalie überträgt, in das männliche Elternteil einer hybriden Kulturrasse (RR). Beide Elternteile sind selbstkompatibel oder nur ein Elternteil ist selbst-inkompatibel. Um die Effizienz der Vorgehensweise zu maximieren, sollte das männliche Elternteil für ein solches Gen homozygot sein. In dieser Ausführungsform würde der ganze echte Hybridsamen, welcher von dem weiblichen Elternteil (rr) geerntet wird, für das dominante Marker-Gen heterozygot und gegen die entsprechende phytotoxische Chemikalie resistent sein. Wenn die Hybridsaatfrucht im Stadium der Sämlinge mit der geeigneten Chemikalie besprüht wird, werden nur die Sämlinge, die aus den echten Hybridsamen (Rr) stammen, überleben, und alle Sämlinge, die aus kontaminierenden Pollen stammen, werden eliminiert werden.The present invention comprises according to a first preferred one Embodiment the introduction of a dominant marker gene, what resistance to a phytotoxic Chemical transfers into the male parent of a hybrid Culture breed (RR). Both parents are self-compatible or only one parent is self-incompatible. Around That should maximize the efficiency of the process male parent homozygous for such a gene. In this embodiment, all the real hybrid seed, which is harvested by the female parent (rr), for the dominant marker gene heterozygous and against the corresponding one phytotoxic chemical. If the Hybrid seed crop at the seedling stage with the appropriate Chemical is sprayed, only the seedlings that are made the real hybrid seeds (Rr) stem, survive, and all Seedlings that come from contaminating pollen be eliminated.
Die Herstellung von echtem Hybridsamen (Rr) ist durch den Weg, wie er in (A) von Fig. 1 illustriert ist, dargestellt. Der durch kontaminierende Pollen (rr) hergestellte Samen ist in (B) von Fig. 1 illustriert. Üblicherweise ist der Hybridsamen überwiegend von echtem F₁-Ursprung, mit schwankenden Anteilen von kontaminierenden Samen. Kontaminierender Samen kann auf der Basis der Sensitivität gegenüber einer phytotoxischen Chemikalie eliminiert werden.Real hybrid seed (Rr) production is illustrated by the route illustrated in (A) of FIG. 1. The seed produced by contaminating pollen (rr) is illustrated in (B) of FIG. 1. Usually the hybrid seed is predominantly of real F₁ origin, with fluctuating proportions of contaminating seeds. Contaminating seeds can be eliminated based on sensitivity to a phytotoxic chemical.
Nach der Ernte von Samen vom weiblichen Elternteil in einem Hybridsamenblock, kann eine kleine Samenprobe (z. B. 1000 Samen) mit der geeigneten Chemikalie behandelt, oder die Samenprobe kann gekeimt werden und die Sämlinge mit der geeigneten Chemikalie besprüht werden, um den Prozentsatz der Kontamination zu bestimmen. Dann können Empfehlungen für die benötigte Steigerung der Säeraten gemacht werden, um dem Anteil der kontaminierenden Sämlinge, der anschließend eliminiert werden wird, Rechnung zu tragen.After harvesting seeds from the female parent in one Hybrid seed block, can be a small seed sample (e.g. 1000 seeds) treated with the appropriate chemical, or the semen sample can be germinated and the seedlings with the appropriate Chemicals are sprayed to the percentage of To determine contamination. Then you can make recommendations for that required increase in sowing rates to be made Proportion of contaminating seedlings that is subsequently eliminated will be taken into account.
In bezug auf Fig. 2 wird in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Selbst-Inkompatibilität in beiden Elternteilen zur Hybridsamenproduktion genutzt und der Samen von beiden Elternteilen wird geerntet. Jedes Elternteil muß deshalb für verschiedene Marker zur chemischen Resistenz homozygot sein. Die hybriden Sämlinge müssen dann mit beiden entsprechenden Chemikalien besprüht werden, um Sämlinge, die aus kontaminierenden Pollen stammen, zu eliminieren. Referring to Fig. 2, in a second preferred embodiment of the invention, the self-incompatibility in both parents is used for hybrid seed production and the seed is harvested from both parents. Each parent must therefore be homozygous for different chemical resistance markers. The hybrid seedlings must then be sprayed with both appropriate chemicals to eliminate seedlings that come from contaminating pollen.
Der erste Elternteil (AAbb) ist gegenüber der Chemikalie A resistent, der zweite Elternteil (aaBB) ist gegen die Chemikalie B resistent. Reine hybride Samen (AaBb) werden gegenüber beiden Chemikalien A und B resistent sein. Nicht-hybride Samen, die aus kontaminierenden Pollen stammen, (Aabb oder aaBb) werden eine Resistenz nur gegenüber Chemikalie A oder Chemikalie B tragen.The first parent (AAbb) is opposite chemical A resistant, the second parent (aaBB) is against the chemical B resistant. Pure hybrid seeds (AaBb) are compared be resistant to both chemicals A and B. Non-hybrid Seeds that come from contaminating pollen (Fig or aaBb) only become resistant to chemical A or carry chemical B.
Da die Verfahren nach dieser Erfindung den Schritt einer Eliminierung von nicht-hybriden Samen während der Herstellung von Hybridensamen beinhalten, besteht weit weniger die Notwendigkeit, Parzellen (Stellen) der elterlichen Pflanzen von kontaminierenden Pollenquellen zu isolieren. Diese Methoden erlauben es, die Herstellung von hybriden Samen effizienter zu gestalten. Weiterhin können viele ausgezeichnete weibliche Elternteile, deren Benutzung zur kommerziellen Herstellung von hybriden Samen wegen der irregulären Rückbildung zu männlicher Fruchtbarkeit bisher nicht möglich war, jetzt verwendet werden.Since the methods of this invention include the step of Elimination of non-hybrid seeds during production of hybrid seeds, far less exists Need parcels (places) of parental plants isolate from contaminating pollen sources. These Methods allow the production of hybrid seeds to make it more efficient. Furthermore, many can be excellent female parents, their use for commercial Production of hybrid seeds because of irregular It has not been possible to regress to male fertility was to be used now.
Vorausgesetzt, daß Keimplasmaquellen vorhanden sind, können konventionelle Verfahrenswege der Pflanzenzucht benutzt werden, um Resistenz gegen phytotoxische Chemikalien in männliche Elternteile oder Hybride zu überführen. Resistenz-Gene können durch Ausnutzung neuerer Fortschritte in der Pflanzenzellengenetik direkt in spezifische Pflanzengenotypen addiert werden. Die Anwendungen von somatischer Zellselektion, Protoplastenfusion und Transformation haben die genetische Manipulation von Pflanzen zur Resistenz gegenüber bestimmten Chemikalien erlaubt (Conner and Meredith, Genetic Manipulation of Plant Cells, The Biochemistry of Plants. A comprehensive treatise Vol. 15, Molecular Biology [1988]).Provided that germplasm sources are available conventional plant breeding methods are used, for resistance to phytotoxic chemicals in male Convict parents or hybrids. Resistance genes can take advantage of recent advances in plant cell genetics directly into specific plant genotypes be added. The applications of somatic cell selection, Protoplast fusion and transformation are genetic Manipulation of plants for resistance to certain Chemicals allowed (Conner and Meredith, Genetic Manipulation of Plant Cells, The Biochemistry of Plants. A comprehensive treatise Vol. 15, Molecular Biology [1988]).
In den meisten Beispielen führen solche Techniken zu individuellen Pflanzen, die heterozygot für die Resistenz sind und die selbstbestäubt werden müssen. Dann müssen die Nachkommen getestet werden, um Homozygote hervorzubringen. Obwohl Gene für die Resistenz gegenüber allen phytotoxischen Chemikalien benutzt werden können, beinhaltet der nützlichste Verfahrensweg Gene zur Resistenz gegenüber Herbiziden. Die mit Hilfe von Agrobakterium vorgenommene Transformation bietet ein besonders vorteilhaftes Verfahren, da mehrere möglicherweise nützliche Gene geklont worden sind, die Resistenz gegen bestimmte Herbizide übertragen, wenn sie in Pflanzen integriert worden sind.In most examples, such techniques lead to individual Plants that are heterozygous for resistance and that need to be pollinated. Then the offspring have to be tested to produce homozygotes. Although genes for resistance to all phytotoxic chemicals can be used is the most useful method Genes for resistance to herbicides. With Offers the help of Agrobacterium transformation a particularly advantageous method since several may be useful genes have been cloned that are resistant to certain herbicides are transmitted when in plants have been integrated.
Die Herstellung von gegen Herbizide resistenten Pflanzen mittels Transformation kann Glyphosatresistenz hervorrufen (Shah et al., Engineering Herbicide Tolerance in Transgenic Plants, Science Vol. 233 [1986]; Comai et al., Nature, Vol. 317 [1985]; US Patent Nr. 45 35 060 [Comai]; Fillatti et al., Bio/Technology, Vol. 5 [1987]) oder Chlorsulfuronresistenz (Haughn et al., Molecular and General Genetics, Vol. 211, [1988]); oder Phosphinothriun/bialaphos-Resistenz (De Block, The EMBO Journal, Vol. 6[1987]).The production of herbicide resistant plants transformation can induce resistance to glyphosate (Shah et al., Engineering Herbicide Tolerance in Transgenic Plants, Science Vol. 233 [1986]; Comai et al., Nature, Vol. 317 [1985]; U.S. Patent No. 4,535,060 [Comai]; Fillatti et al., Bio / Technology, Vol. 5 [1987]) or chlorosulfuron resistance (Haughn et al., Molecular and General Genetics, Vol. 211, [1988]); or phosphinothriun / bialaphos resistance (De Block, The EMBO Journal, Vol. 6 [1987]).
Die Verwendung von dominanten Marker-Genen mit Resistenz gegenüber einer phytotoxischen Chemikalie zur Umgehung der Kontamination durch fremde Pollen während der Herstellung von Hybridsamen wird in Nicotiana plumbaginifolia-Pflanzen, die gegen Kanamycin resistent sind, illustriert.The use of dominant marker genes with resistance to a phytotoxic chemical to bypass the Foreign pollen contamination during manufacture hybrid seeds are grown in Nicotiana plumbaginifolia plants, which are resistant to kanamycin.
Die Kanamycin-Resistenz kann in N. plumbaginifolia bequem durch Überprüfung auf Sämlinge mit grünen Keimblättern (kanamycin-resistent) gegenüber denen mit weißen Keimblättern (kanamycin-sensitiv) studiert werden, die in Gegenwart von Kanamycin wachsen. Die Samen wurden über Nacht in 1 mM Gibberellsäure eingeweicht, mit 3%igem Natriumhypochlorit 5 Minuten lang oberflächensterilisiert und gründlich mit sterilem, destilliertem Wasser gespült. Sie wurden dann auf 1/2 MS-Salze (Murashige and Skoog, A Revised Medium for Rapid Growth and Bioassays With Tobacco Tissue Culture, Physiologia Plantarum, Vol. 15 [1962]) plus 0,8% Agar gesät, ergänzt mit 300 mg/L Kanamycin.Kanamycin resistance can be convenient in N. plumbaginifolia by checking for seedlings with green cotyledons (kanamycin-resistant) compared to those with white cotyledons (kanamycin sensitive) can be studied in the presence of Kanamycin grow. The seeds were grown in 1 mM overnight Gibberellic acid soaked, with 3% sodium hypochlorite Surface sterilized for 5 minutes and thoroughly sterile, distilled water. You were then on 1/2 MS salts (Murashige and Skoog, A Revised Medium for Rapid Growth and Bioassays With Tobacco Tissue Culture, Physiologia Plantarum, Vol. 15 [1962]) plus 0.8% sown agar, supplemented with 300 mg / L kanamycin.
Das Kulturmedium wurde im Autoklav 20 Minuten lang bei 121 kPa sterilisiert und das filtersterilisierte Kanamycin nach dem Autoklavprozeß zugegeben. Die keimenden Sämlinge wurden bei 26°C unter kaltem weißen Fluoreszenzlicht (100 umol × m-2 × sec-1; 16 h Licht; 8 h dunkel täglich) inkubiert. Grüne gegenüber weißen Sämlingen können nach 7 bis 10 Tagen überprüft werden.The culture medium was sterilized in the autoclave at 121 kPa for 20 minutes and the filter-sterilized kanamycin was added after the autoclave process. The germinating seedlings were incubated at 26 ° C. under cold white fluorescent light (100 μmol × m -2 × sec -1 ; 16 h light; 8 h dark daily). Green versus white seedlings can be checked after 7 to 10 days.
Unter Benutzung dieser Vorgehensweise wurde ein einziger grüner, kanamycin-resistenter Sämling von N. plumbaginifolia unter vielen Tausenden von weißen, kanamycin-sensitiven Sämlingen beobachtet. Dieser Sämling wurde in ein kanamycin-freies Medium überführt. Nach 8 Wochen wurde er in Erde überführt. Bei der Blüte wurden kontrollierte Bestäubungen durchgeführt und die entstandene Nachkommenschaft auf Kanamycin-Resistenz überprüft.Using this approach, a single one green, kanamycin-resistant seedling of N. plumbaginifolia among thousands of white, kanamycin sensitive seedlings observed. This seedling was made into a kanamycin-free Medium transferred. After 8 weeks it was in earth transferred. Controlled pollinations were used during flowering carried out and the resulting progeny for kanamycin resistance checked.
Der ursprünglich isolierte Sämling (NpKR) war an einem einzigen Ort heterozygot für die spontane Mutation zur Kanamycin-Resistenz. Dies ist aus der selbstbestäubten und rückgekreuzten Nachkommenschaft klar ersichtlich, die sich im Verhältnis von 3 : 1 bzw. 1 : 1 in kanamycin-resistente und kanamycin-sensitive Sämlinge auftrennt (Tabelle 1). Aus der selbstbestäubten Nachkommenschaft wurde eine einzige Pflanze (NpKR B) identifiziert, die echte Kanamycin-Resistenz hervorbrachte (Tabelle 1). Zweifellos war diese Pflanze an einem einzigen Ort homozygot für Kanamycin-Resistenz. The originally isolated seedling (NpKR) was on one Site heterozygous for spontaneous mutation to kanamycin resistance. This is from the self-pollinated and back-crossed Progeny clearly visible, which are in proportion of 3: 1 and 1: 1 in kanamycin-resistant and kanamycin-sensitive Separate seedlings (Table 1). From the self-pollinated offspring became a single plant (NpKR B) identified that produced genuine kanamycin resistance (Table 1). This plant was undoubtedly on a single site homozygous for kanamycin resistance.
Die Herstellung von Hybridsamen wurde unter Benutzung einer N. plumbaginifolia-Pflanze vom Wildtyp als dem weiblichen Elternteil und NpKR B (homozygot für Kanamycin-Resistenz) als dem männlichen Elternteil simuliert. Drei Niveaus der Kontrolle über die Kontamination durch fremde Pollen wurde durch das Bestäuben des emaskulierten weiblichen Elternteils hergestellt, und zwar mit:The production of hybrid seeds was carried out using a N. plumbaginifolia plant of wild type than the female Parent and NpKR B (homozygous for kanamycin resistance) simulated as the male parent. Three levels of Control over contamination by foreign pollen was made by pollinating the emasculated female parent manufactured with:
- 1. Pollen nur von NpKR B (strenge Kontrolle),1. Pollen only from NpKR B (strict control),
- 2. Pollen in erster Linie von NpKR B, mit einem kleinen Anteil von einer Wildtyp-Pflanze (weniger strenge Kontrolle), und2. Pollen primarily from NpKR B, with a small one Percentage from a wild-type plant (less strict control), and
- 3. beträchtliche Pollenanteile von sowohl NpKR B und einer Wildtyp-Pflanze (lockere Kontrolle).3. Considerable pollen fractions from both NpKR B and a wild-type plant (loose control).
Wenn NpKR B benutzt wird, um Blüten von Wildtyp-Pflanzen mit diesen verschiedenen Niveaus der Bestäubungskontrolle zu bestäuben, können die grünen, kanamycin-resistenten Sämlinge, die echte F₁-Hybride sind, ohne weiteres von den weißen, kanamycin-sensitiven Sämlingen, die aus den "fremden" Wildtyp-Pollen stammen, unterschieden werden (Tabelle 2). Erwartungsgemäß steigt der Prozentsatz der kontaminierenden Samen an, wenn die Kontrolle über die fremden Pollen gelockert wird. Dieses Experiment zeigt das Prinzip des Eliminierens von nicht-hybriden Samen, wenn die Gefahr der Pollenkontamination während der Herstellung von Hybridsamen besteht.When NpKR B is used to produce flowers from wild-type plants these different levels of pollination control pollinate the green, kanamycin-resistant seedlings, the real F₁ hybrids are, without further ado, the white ones Kanamycin-sensitive seedlings, which come from the "foreign" wild-type pollen are differentiated (Table 2). As expected the percentage of contaminating seeds increases at when control of the foreign pollen is relaxed becomes. This experiment shows the principle of elimination of non-hybrid seeds when there is a risk of pollen contamination during the production of hybrid seeds.
Die Verwendung von dominanten Marker-Genen mit Resistenz gegenüber einer phytotoxischen Chemikalie zur Umgehung der Selbstbestäubung beim weiblichen Elternteil während der Herstellung von hybriden Samen wird durch Nicotiana plumbaginifolia-Pflanzen illustriert, welche zur Resistenz gegenüber Kanamycin gen-manipuliert sind.The use of dominant marker genes with resistance to a phytotoxic chemical to bypass the Self-pollination in the female parent during manufacture hybrid seeds is produced by Nicotiana plumbaginifolia plants illustrates which resistance to Kanamycin are genetically engineered.
Ein binäres Vektor-System, das Agrobacterium tumefaciens (Rasse LBA 4404, Hoekema et al., A binary plant vector strategy based on separation of vir- and T-region of the Agrobacterium tumefaciens Tiplasmid, Nature, 303, Seiten 179-180 [1983]) betrifft und das Plasmid pKIWI-6 beherbergt, wurde zur Transformation benutzt. Dieses Plasmid enthält zwischen dem rechten und linken Rand der T-DNA, zwei Chimären-Gene, welche geeignet sind, in Pflanzenzellen exprimiert zu werden. Das eine überträgt die Resistenz gegen das Antibiotikum Kanamycin und besteht aus der Code-Region vom Neomycin-Phosphotransferase-II-Gen (vom bakteriellen Transposon Tn5) unter der Kontrolle des Octopin-Synthase-Promoters und Poly-A-Signal (OCS-NPTII-OCS). Das andere Gen überträgt Chloramphenicol-Acetyltransferase (CAT)-Aktivität und besteht aus der Code-Region von CAT (vom bakteriellen Transposon Tn9) unter der Kontrolle des Mannopin-Synthase-Promoters und des Octopin-Synthase-Poly-A-Signals. A binary vector system, the Agrobacterium tumefaciens (Race LBA 4404, Hoekema et al., A binary plant vector strategy based on separation of vir- and T-region of the Agrobacterium tumefaciens Tiplasmid, Nature, 303, pages 179-180 [1983]) and harbors the plasmid pKIWI-6, was used for transformation. This plasmid contains between the right and left edges of the T-DNA, two chimeric genes, which are suitable expressed in plant cells to become. One transmits resistance to the antibiotic Kanamycin and consists of the code region of the neomycin phosphotransferase II gene (from the bacterial transposon Tn5) under the control of the octopine synthase promoter and Poly-A signal (OCS-NPTII-OCS). The other gene transmits Chloramphenicol acetyltransferase (CAT) activity and exists from the code region of CAT (from the bacterial transposon Tn9) under the control of the mannopine synthase promoter and the octopine synthase poly A signal.
Blatt-Teile von in vitro-Pflanzen von N. plumbaginifolia wurden in eine Suspension von A. tumefaciens getaucht (eine Übernacht-Kultur in MG/L-Nährbouillon -Garfinkel and Nester, Agrobacterium tumefaciens Affected in Crown Gall Tumorigenesis and Optopine Metabolism, Journal of Bacteriology, Vol. 144 [1980]), trockengetupft und auf RMOP-Medium kultiviert (Sidorov et al, Isoleucine-requiring Nicotiana Plant Deficient in Threonine Deaminase, Nature, Vol. 294, [1981]). Nach 2 Tagen wurden die Blattsegmente auf das gleiche Medium überführt, welches mit 500 mg/L Cefotaxim (um die Wucherung von Agrobakterium zu verhindern) und 300 mg/L Kanamycin (um nach transformierten Pflanzenzellen zu selektieren) ergänzt war. Regenerierte kanamycin-resistente Keime konnten auf MS-Salzen (Murashige & Skoog, 1962) plus 3% Sucrose und 0,8% Agar Wurzeln ziehen und wurden dann in Erde überführt. Bei der Blüte wurden kontrollierte Bestäubungen durchgeführt und die entstandene Nachkommenschaft wurde auf Kanamycin-Resistenz überprüft, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist.Leaf parts from in vitro plants of N. plumbaginifolia were immersed in a suspension of A. tumefaciens (one Overnight culture in MG / L broth -Garfinkel and Nests, Agrobacterium tumefaciens Affected in Crown Gall Tumorigenesis and Optopine Metabolism, Journal of Bacteriology, Vol. 144 [1980]), patted dry and on RMOP medium cultivated (Sidorov et al, Isoleucine-requiring Nicotiana Plant Deficient in Threonine Deaminase, Nature, Vol. 294, [1981]). After 2 days, the leaf segments were the same Medium transferred, which with 500 mg / L cefotaxime (around the To prevent overgrowth of Agrobacterium) and 300 mg / L Kanamycin (to select for transformed plant cells) was added. Regenerated kanamycin-resistant germs on MS salts (Murashige & Skoog, 1962) plus 3% Sucrose and 0.8% agar take root and were then placed in soil transferred. Controlled pollinations were used during flowering carried out and the resulting offspring was on Kanamycin resistance checked as described in Example 1 is.
Die Vererbung von Kanamycin-Resistenz kann in N. plumbaginifolia 7-10 Tage nach Aussäen auf ein Medium, das 300 mg/L Kanamycin enthält bequem studiert werden durch Prüfen auf Sämlinge mit grünen Keimblättern (kanamycin-resistent) gegen solche mit weißen Keimblättern (kanamycin-sensitiv). Die Vererbung wurde in zehn transformierten Pflanzen studiert; hier wird nur über Resultate von einer dieser Pflanzen (NpT 17) berichtet.The inheritance of kanamycin resistance can be found in N. plumbaginifolia 7-10 days after sowing on a medium containing 300 mg / L Kanamycin contains can be studied comfortably by checking on Seedlings with green cotyledons (kanamycin resistant) against those with white cotyledons (kanamycin sensitive). The Inheritance has been studied in ten transformed plants; here is only about results from one of these plants (NpT 17) reported.
Die ursprünglich transformierte Pflanze von NpT 17 war heterozygot für die Einfügung in einen einzigen Ort der kanamycin-resistenten Gene. Dies ist aus der selbstbestäubten und rückgekreuzten Nachkommenschaft klar ersichtlich, die sich im Verhältnis von 3 : 1 bzw. 1 : 1 für kanamycin-resistente und sensitive Sämlinge aufteilt (Tabelle 1). Aus der selbstbestäubten Nachkommenschaft wurde eine einzelne Pflanze (NpT 17D) identifiziert, welche echte Kanamycin-Resistenz hervorbrachte (Tabelle 3). Offensichtlich war diese Pflanze homozygot an einem einzelnen Ort für Kanamycin-Resistenz.The originally transformed plant of NpT 17 was heterozygous for insertion into a single site of kanamycin-resistant Genes. This is from the self-pollinated and backcrossed offspring clearly visible in a ratio of 3: 1 or 1: 1 for kanamycin-resistant and divides sensitive seedlings (Table 1). From the self-pollinated Progeny became a single plant (NpT 17D) identified which genuine kanamycin resistance spawned (Table 3). Obviously, this plant was homozygous in a single location for kanamycin resistance.
NpT 17D wurde in den Wildtyp rückgekreuzt, um eine große Population von Sämlingen (über 5000) hervorzubringen, welche heterozygot für eingefügte kanamycin-resistente Gene war. Jede genetische Instabilität der Kanamycin-Resistenz würde durch das Auftreten von seltenen weißen, kanamycin-sensitiven Sämlingen innerhalb einer solchen Population erkannt werden. Alle Sämlinge wiesen Kanamycin-Resistenz auf (Tabelle 3), was eine hohe genetische Stabilität zeigt. Deshalb sind Gene mit Resistenz gegenüber phytotoxischen Chemikalien, welche in Pflanzen mittels Transformation über Agrobakterium eingeführt wurden, ausreichend stabil, um als genetische Marker benutzt zu werden, die die Reinheit der Samen von Feldfrucht-Kulturrassen aufzeigen.NpT 17D was crossed back to a large in the wild type To produce population of seedlings (over 5000) which heterozygous for inserted kanamycin-resistant genes was. Any genetic instability of kanamycin resistance would be caused by the appearance of rare white, kanamycin sensitive Seedlings recognized within such a population will. All seedlings were resistant to kanamycin (Table 3), which shows high genetic stability. That's why are genes with resistance to phytotoxic chemicals, which in plants by means of transformation via Agrobacterium were introduced to be sufficiently stable to be considered genetic Markers to be used that indicate the purity of the seeds of crop crops.
Die Herstellung von Hybridsamen wurde unter Verwendung einer N. plumbaginifolia-Pflanze vom Wildtyp als dem weiblichen Elternteil und NpT 17D (homozygot für Kanamycin-Resistenz) als dem männlichen Elternteil simuliert. Verschiedene Niveaus der Kontrolle über die Kontamination durch weibliche Pollen wurden durch Emaskulation des weiblichen Elternteils in verschiedenen Stadien der Entwicklung der Blüte hergestellt. N. plumbaginifolia ist selbstbestäubend und die Blüten bestäuben sich selbst gerade vor dem Öffnen der Blumenkrone und der Entwicklung der Pigmentierung der Blumenkrone. Drei Niveaus der Kontrolle über die Selbstung (Selbstbefruchtung) des weiblichen Elternteils wurden ausgeführt.The production of hybrid seeds was carried out using a N. plumbaginifolia plant of wild type than the female Parent and NpT 17D (homozygous for kanamycin resistance) simulated as the male parent. Different levels control of female pollen contamination were created by emasculating the female parent in different ways Stages of development of flowering established. N. plumbaginifolia is self-pollinating and pollinating the flowers yourself just before opening the flower crown and the development of the pigmentation of the corolla. Three levels control of selfing (self-fertilization) of the female parent were executed.
- 1. eine strenge Kontrolle wurde ausgeübt durch Emaskulation von 2-3 cm langen Blütenknospen, ausreichend lange bevor der Pollen abgeworfen wird, 1. strict control was exercised by Emasculation of 2-3 cm long flower buds, sufficient long before the pollen is dropped,
- 2. eine weniger strenge Kontrolle wurde ausgeübt durch Emaskulation einer 4-5 cm langen Blüte, gerade zu dem Zeitpunkt, wenn die maximale Länge der Blumenkrone erreicht ist und wenn der Pollen beginnt abgeworfen zu werden, und2. less stringent control was exercised by Emasculation of a 4-5 cm long flower, straight to the time when the maximum length of the flower crown is reached and when the pollen begins to be thrown off to become, and
- 3. eine lockere Kontrolle wurde ausgeübt durch "Emaskulation" nach der Entwicklung des Pigments der Blumenkrone, genau dann, wenn sich die Blüten öffnen.3. loose control was exercised through "emasculation" after the development of the pigment of the flower crown, exactly when the flowers open.
In diesem Stadium hat eine beträchtliche Selbstbestäubung stattgefunden.At this stage it has considerable self-pollination took place.
Wenn NpT 17D benutzt wird, um Blüten von Pflanzen des Wildtyps mit diesen verschiedenen Niveaus der Bestäubungskontrolle zu bestäuben, können grüne, kanamycin-resistente Sämlinge, welche echte F₁-Hybride sind, leicht von den weißen, kanamycin-sensitiven Sämlingen, die aus der Selbstbestäubung des weiblichen Elternteils stammen, unterschieden werden (Tabelle 4). Erwartungsgemäß steigt der Prozentsatz von kontaminierenden Samen an, wenn die Kontrolle über die weibliche Selbstbefruchtung gelockert wird. Dieses Experiment zeigt das Prinzip des Eliminierens von nicht-hybriden Samen, wenn die Gefahr der Pollenkontamination durch Selbstbestäubung des weiblichen Elternteils während der Herstellung von hybriden Samen besteht.When NpT 17D is used to make flowers of wild-type plants with these different levels of pollination control can pollinate green, kanamycin-resistant seedlings, which are real F₁ hybrids, light from the white ones, Kanamycin-sensitive seedlings resulting from self-pollination of the female parent (Table 4). As expected, the percentage of contaminants increases Seeds when in control of the female Self-fertilization is loosened. This experiment shows the principle of eliminating non-hybrid seeds, if the risk of pollen contamination through self-pollination of the female parent during the manufacture of hybrid seeds exist.
Samen von NpKR B (Beispiel 1) und NpT 17D (Beispiel 2) wurden hinterlegt und stehen zur Verfügung beim Crop Germplasm Resource Centre, Crop Research Division, DSIR, Private Bag, Christchurch, New Zealand. Sie sind auf Anfrage vom Kurator der Sammlung erhältlich. Seeds of NpKR B (Example 1) and NpT 17D (Example 2) were deposited and are available at the Crop Germplasm Resource Center, Crop Research Division, DSIR, Private Bag, Christchurch, New Zealand. They are on request from the curator available in the collection.
Claims (26)
- (a) das Pflanzen von sich abwechselnden Parzellen von männlichen und weiblichen Elternteil-Pflanzen;
- (b) das Befruchten der weiblichen Pflanzen mit Pollen der männlichen Pflanzen;
- (c) das Ernten von befruchteten Samen nur aus den Parzellen der weiblichen Pflanzen,
- (a) planting alternate plots of male and female parent plants;
- (b) fertilizing the female plants with pollen from the male plants;
- (c) harvesting fertilized seeds only from the plots of the female plants,
- - die männlichen Elternteil-Pflanzen (RR) resistent gegen eine phytotoxische Chemikalie sind, wobei die Resistenz allein einem homozygot dominanten Kernmarker-Gen zuzuschreiben ist und das Resistenz-Gen in den weiblichen Elternteil-Pflanzen (rr) nicht vorhanden ist;
- - und daß das Verfahren als weiteren Schritt umfaßt,
- (d) das Behandeln der geernteten Samen (rr und Rr) mit der phytotoxischen Chemikalie, um echte F₁-Hybridpflanzen (Rr) herzustellen.
- - the male parent plants (RR) are resistant to a phytotoxic chemical, the resistance alone being attributable to a homozygous dominant core marker gene and the resistance gene not being present in the female parent plants (rr);
- and that the process comprises a further step,
- (d) treating the harvested seeds (rr and Rr) with the phytotoxic chemical to produce true F₁ hybrid plants (Rr).
- (a) das Pflanzen entweder sich abwechselnder Parzellen oder einer willkürlichen Mischung von ersten und zweiten Elternteil-Pflanzen;
- (b) das Befruchten der ersten Elternteil-Pflanzen mit Pollen der zweiten Pflanzen und das Befruchten der zweiten Elternteil-Pflanzen mit Pollen der ersten Elternteil-Pflanzen;
- (c) das Ernten von befruchteten Samen der ersten Elternteil-Pflanzen und der zweiten Elternteil-Pflanzen,
- (a) planting either alternating plots or an arbitrary mix of first and second parent plants;
- (b) fertilizing the first parent plants with pollen from the second plants and fertilizing the second parent plants with pollen from the first parent plants;
- (c) harvesting fertilized seeds from the first parent plants and the second parent plants,
- - die ersten Elternteil-Pflanzen (AAbb) gegen eine phytotoxische Chemikalie A und die zweiten Elternteil-Pflanzen (aaBB) gegen eine phytotoxische Chemikalie B resistent sind, wobei die Resistenz gegen die phytotoxischen Chemikalien A oder B in jeder Pflanze allein einem homozygot dominanten Marker-Gen zuzuschreiben ist und das gegen die Chemikalie A resistente Gen in den zweiten Elternteil-Pflanzen (aaBB) und das gegen die Chemikalie B resistente Gen in den ersten Elternteil-Pflanzen (AAbb) nicht vorhanden ist,
- - und daß das Verfahren als weiteren Schritt enthält,
- (d) das Behandeln der geernteten Samen (Aabb, aaBb, AaBb) mit beiden phytotoxischen Chemikalien A und B, um reine F1-Hybridpflanzen (AaBb) herzustellen.
- the first parent plants (AAbb) are resistant to a phytotoxic chemical A and the second parent plants (aaBB) are resistant to a phytotoxic chemical B, the resistance to the phytotoxic chemicals A or B in each plant alone being a homozygous dominant marker Gene is attributable and the gene resistant to chemical A is not present in the second parent plants (aaBB) and the gene resistant to chemical B is not present in the first parent plants (AAbb),
- - and that the process contains a further step,
- (d) treating the harvested seeds (Aabb, aaBb, AaBb) with both phytotoxic chemicals A and B to produce pure F1 hybrid plants (AaBb).
- (a) das Pflanzen von sich abwechselnden Parzellen von männlichen und weiblichen Pflanzen;
- (b) das Befruchten der weiblichen Pflanzen mit Pollen der männlichen Pflanzen;
- (c) das Ernten von befruchteten Samen nur von den Parzellen der weiblichen Pflanzen;
- (d) das Pflanzen einer kleinen Menge von Samen als Probe,
- (a) planting alternate plots of male and female plants;
- (b) fertilizing the female plants with pollen from the male plants;
- (c) harvesting fertilized seeds only from the plots of the female plants;
- (d) planting a small amount of seeds as a sample,
- - die männlichen Elternteil-Pflanzen (RR) resistent gegen eine phytotoxische Chemikalie sind, wobei die Resistenz allein einem homozygot dominanten Kernmarker-Gen zuzuschreiben ist und das Resistenz-Gen in den weiblichen Elternteil-Pflanzen (rr) nicht vorhanden ist;
- - und daß dieses Verfahren als weitere Schritte enthält,
- (e) das Behandeln der Sämlinge (rr und rR) nach Auswuchs mit der phytotoxischen Chemikalie; und
- (f) das Bestimmen des Prozentsatzes der Sämlinge (Rr), die gegen die phytotoxische Chemikalie resistent sind.
- - the male parent plants (RR) are resistant to a phytotoxic chemical, the resistance alone being attributable to a homozygous dominant core marker gene and the resistance gene not being present in the female parent plants (rr);
- - and that this procedure contains further steps,
- (e) treating the seedlings (rr and rR) after outgrowth with the phytotoxic chemical; and
- (f) determining the percentage of seedlings (Rr) that are resistant to the phytotoxic chemical.
- (a) das Pflanzen entweder sich abwechselnder Parzellen oder einer willkürlichen Mischung von ersten und zweiten Elternteil-Pflanzen;
- (b) das Befruchten der ersten Elternteil-Pflanzen mit Pollen der zweiten Pflanzen und das Befruchten der zweiten Elternteil-Pflanzen mit Pollen der ersten Elternteil-Pflanzen;
- (c) das Ernten von befruchteten Samen von den ersten Elternteil-Pflanzen und der zweiten Elternteil-Pflanzen;
- (d) das Pflanzen einer kleinen Menge dieser Samen als Probe;
- (a) planting either alternating plots or an arbitrary mix of first and second parent plants;
- (b) fertilizing the first parent plants with pollen from the second plants and fertilizing the second parent plants with pollen from the first parent plants;
- (c) harvesting fertilized seeds from the first parent plants and the second parent plants;
- (d) planting a small amount of these seeds as a sample;
- - die ersten Elternteil-Pflanzen (AAbb) gegen eine phytotoxische Chemikalie A und die zweiten Elternteil-Pflanzen (aaBB) gegen eine phytotoxische Chemikalie B resistent sind, wobei die Resistenz gegen die phytotoxischen Chemikalien A oder B in jeder Pflanze allein einem homozygot dominanten Marker-Gen zuzuschreiben ist und das gegen die Chemikalie A resistente Gen in den zweiten Elternteil-Pflanzen (aaBB) nicht vorhanden ist und das gegen die Chemikalie B resistente Gen in den ersten Elternteil-Pflanzen (AAbb) nicht vorhanden ist;
- - und daß das Verfahren als weitere Schritte enthält,
- (e) das Behandeln der Sämlinge (Aabb, AaBb, aaBb) nach dem Auswuchs mit den phytotoxischen Chemikalien A und B; und
- (f) das Bestimmen des Prozentsatzes der Sämlinge (AaBb), die gegen die phytotoxische Chemikalien A und B resistent sind.
- the first parent plants (AAbb) are resistant to a phytotoxic chemical A and the second parent plants (aaBB) are resistant to a phytotoxic chemical B, the resistance to the phytotoxic chemicals A or B in each plant alone being a homozygous dominant marker Gene is attributable and the chemical A-resistant gene is not present in the second parent plants (aaBB) and the chemical B-resistant gene is not present in the first parent plants (AAbb);
- - and that the process contains further steps,
- (e) treating the seedlings (Aabb, AaBb, aaBb) after growth with phytotoxic chemicals A and B; and
- (f) determining the percentage of seedlings (AaBb) that are resistant to the phytotoxic chemicals A and B.
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1987
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