EA006658B1 - Method for producing apomictic plant - Google Patents

Method for producing apomictic plant Download PDF

Info

Publication number
EA006658B1
EA006658B1 EA200200507A EA200200507A EA006658B1 EA 006658 B1 EA006658 B1 EA 006658B1 EA 200200507 A EA200200507 A EA 200200507A EA 200200507 A EA200200507 A EA 200200507A EA 006658 B1 EA006658 B1 EA 006658B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
apomixis
plant
apomictic
plants
interspecific
Prior art date
Application number
EA200200507A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200200507A1 (en
Inventor
Джон Дж. Кармен
Original Assignee
Университет Штата Юта
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Университет Штата Юта filed Critical Университет Штата Юта
Publication of EA200200507A1 publication Critical patent/EA200200507A1/en
Publication of EA006658B1 publication Critical patent/EA006658B1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • A01H1/02Methods or apparatus for hybridisation; Artificial pollination ; Fertility
    • A01H1/022Genic fertility modification, e.g. apomixis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • A01H1/02Methods or apparatus for hybridisation; Artificial pollination ; Fertility
    • A01H1/021Methods of breeding using interspecific crosses, i.e. interspecies crosses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8287Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for fertility modification, e.g. apomixis

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

The present invention relates to the induction, stabilization, and control of apomixis (asexual seed formation) in angiosperms for the purpose of producing, improving, and economically using superior-yielding agamic crops (crops possessing a capacity for both sexual and apomictic seed production). "Stabilizing" apomixis refers to processes that either convert a facultative apomict to obligate apomixis or confer mechanisms to a facultative apomict that prevent, during facultative sexual seed formation, the recombination of genes that cause apomixis such that progeny produced sexually from said facultative apomict inherit the allelic combinations required for apomixis. More specifically the present invention relates to (i) the production of two or more sets of genetically divergent sexual lines, either inbred or outcrossed, which sets of parental lines remain homozygous for genes that cause apomixis when hybrids are produced by crossing a member of one of such sets of lines with a member of another set, (ii) the hybridization of sexual inbred or outcrossed parental lines to produce apomicts, (iii) the stabilization of such apomicts through cytogenetic or molecular modifications, (iv) the improvement of apomicts by breeding or genetically engineering parental lines or apomicts, (v) the modification of facultative apomicts to abort female meiosis resulting in obligate apomixis except when a recombinant DNA that aborts meiosis is inhibited, and (vi) the modification of facultative apomicts to remain facultative except during inducible expression of a recombinant DNA that causes obligate apomixis by aborting meiosis. The various facets of this biological operating system may be selectively combined for the efficient production, improvement, and use of agamic crops.

Description

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к закреплению гибридной силы (гетерозиса) и других признаков посредством апомиксиса (образования семян, не связанного с половым процессом) у цветковых растений (покрытосемянных). Более конкретно, изобретение предоставляет способы стабилизации апомиксиса у встречающихся в природе или искусственных факультативных апомиктов (растений, способных к половому и апомиктичному размножению) так, что потомство, полученное половым путем, которое иногда производится факультативно из таких апомиктичных растений, стремится стать апомиктичным, как материнское растение, несмотря на то, что иначе генетически рекомбинировано, вместо того чтобы быть половыми ревертантами. Настоящее изобретение также предоставляет способы «контроля» апомиксиса у встречающихся в природе или искусственных апомиктов таким образом, что такие апомикты проявляют облигатный апомиксис (неспособность к образованию семян половым путем), облигатный апомиксис, кроме индуцированных быть факультативно апомиктичными, или факультативный апомиксис, кроме индуцированных быть облигатно апомиктичными. Данное изобретение использует генетические, цитогенетические и молекулярные модификации чтобы предотвращать генетическую рекомбинацию между локусами опасную для экспрессии апомиксиса (стабилизация апомиксиса), и контролирует процент семян, которые получают апомиктически, посредством контролирования частоты семян, полученных половым путем, у встречающихся в природе или искусственных факультативных апомиктов (контроль апомиксиса).The present invention relates to the consolidation of hybrid strength (heterosis) and other traits through apomixis (seed formation not associated with the reproductive process) in flowering plants (angiosperms). More specifically, the invention provides methods for stabilizing apomixis in naturally occurring or artificial facultative apomicts (plants capable of sexual and apomictic reproduction) so that sexually derived offspring, which are sometimes produced optionally from such apomictic plants, tend to become apomictic, like maternal a plant, despite being otherwise genetically recombined, instead of being sexual revertants. The present invention also provides methods for “controlling” apomixis in naturally occurring or artificial apomicts in such a way that such apomicts exhibit obligate apomixis (inability to sexually form seeds), obligate apomixis other than those induced to be optionally apomictic, or facultative apomixis other than those induced to be Obligatory apomictic. This invention uses genetic, cytogenetic and molecular modifications to prevent genetic recombination between loci that is dangerous for the expression of apomixis (stabilization of apomixis), and controls the percentage of seeds that are received apomictically by controlling the frequency of sexually transmitted seeds in naturally occurring or artificial optional apomicts (control of apomixis).

Типы апомиксиса, относящиеся к настоящей заявке на патент, вызывают образование семян бесполым путем. Таким образом, семена апомиктичных растений содержат зародыши, которые являются генетическими клонами материнского растения. Такие формы апомиксиса включают адвентициальную (добавочную) эмбрионию и гаметофитный апомиксис (называемый ниже как апомиксис), который обычно разделяют на апоспорию и диплоспорию. 8.Е. Аккег & Ь. Дсг11пд. Лрош1х1к ίη Р1ап1к (СКС Ргекк 1992) (далее, Анкет & 1ег1шд).The types of apomixis related to this patent application cause seed formation asexually. Thus, the seeds of apomictic plants contain embryos, which are genetic clones of the mother plant. Such forms of apomixis include adventitious (incremental) embryo and gametophytic apomixis (hereinafter referred to as apomixis), which are usually divided into aposporia and diplosporia. 8.E. Akkeg & b. DSG11pd. Lrosh1h1k ίη P1ap1k (SCS Rgekk 1992) (hereinafter, Questionnaire & 1g1шд).

Связанные с развитием сигналы, ответственные за апомиксис, предшествуют мегаспорогенезу при индуцировании образования скороспелого зародышевого мешка или из материнской клетки мегаспоры (ММС) (диплоспория), или из соматических клеток нуцеллуса (апоспория). Фертилизация является также предшествующей при оплодотворении, которое часто случается до того, как рыльце становится восприимчивым к пыльце. Колебание в интенсивности сигналов ответственных за апомиксис учитывает факультативную экспрессию полового размножения среди апомиктичных растений. Следовательно, у большинства апомиктов определенный процент семян, произведенных отдельным апомиктичным растением, будет образовываться половым путем и этот процент часто находится под влиянием факторов внешней среды. Аккег & 1ег1шд. При диплоспории по типу Айеппапа, сигналы образования скороспелого зародышевого мешка происходят очень рано, полностью предотвращая мейоз. У диплоспории по типу Тагахасит, сигналы образования зародышевого мешка менее ранние и влияют на ММС после того как начался мейоз. При апоспории по типу Н1егасшт, клетки нуцеллуса затронуты ранними и эктопическими (неспецифическими) сигналами, индуцирующими зародышевый мешок, и, затронутые соматические клетки нуцеллуса, подвергаются трем циклам эндомитоза, для образования 8-ядерного зародышевого мешка. При апоспории по типу Рашсит происходит только два цикла эндомитоза, приводящих к образованию зрелых 4-ядерных зародышевых мешков. При адвентиционной эмбрионии зародыши образуются из клеток, а не из яйцеклетки, включая клетки нуцеллуса, интегумента (интегументов), синергидов и антиподные клетки. Аккег & 1ег1шд.The developmental signals responsible for apomixis precede megasporogenesis by inducing the formation of a precocious germinal sac either from the mother cell of the megaspore (MMS) (diplosporia), or from somatic nuccellus cells (aposporia). Fertilization is also preceded by fertilization, which often happens before the stigma becomes susceptible to pollen. The fluctuation in the intensity of the signals responsible for apomixis takes into account the optional expression of sexual reproduction among apomictic plants. Consequently, in most apomicts, a certain percentage of seeds produced by a separate apomictic plant will form sexually and this percentage is often influenced by environmental factors. Akkeg & 1eg1shd. With diplomas such as Ayeppap, signals for the formation of a precocious embryonic sac occur very early, completely preventing meiosis. In Taghasit type diplosporia, the signals of the formation of the embryo sac are less early and affect the MMS after meiosis has begun. In case of Hspascality type aposporia, the nucellus cells are affected by early and ectopic (non-specific) signals that induce the embryo sac, and affected somatic cells of the nucellus undergo three cycles of endomitosis to form an 8-nucleus embryo sac. With aposporia of the Raschit type, only two cycles of endomitosis occur, leading to the formation of mature 4-nucleus embryo sacs. In adventitious embryo, embryos are formed from cells, not from an egg, including nucellus cells, integument (integuments), synergides, and antipodal cells. Akkeg & 1eg1shd.

Технологии, которые индуцируют, стабилизируют и контролируют экспрессию апомиксиса у культур, обладают потенциалом революционизирующей селекции растений и становятся существенными для конкурирующего всемирного сельскохозяйственного бизнеса. Такими методами селекционеры будут «клонировать» весьма желательные растения (демонстрирующие гетерозис, трансгенные черты и тому подобное) через собственное растительное семя - поколение за поколением. Увеличение урожая, происходящее в результате закрепления гетерозиса инбредных культур, таких как, пшеница (15%) и рис (35%), будет впервые экономически использовано в большом масштабе, что придаст апомиксису огромное всемирное коммерческое значение. Поскольку клонирование происходит через семя, то апомиксис может стать наиболее ценным эффективным растительным механизмом для передачи биотехнологических и продуктивных достижений маргинальным (небольшим) фермерским землям в развитом мире и плохообеспеченным природными ресурсами хозяйствам в развивающихся странах. В 21-м веке апомиксис может стать среди наиболее ценных для селекционеров растений генетических инструментов. На недавней конференции по апомиксису было достигнуто следующее заключение: «Перспектива введения апомиксиса в культуры, размножающиеся половым путем, предоставляет такие революционные возможности с тем, чтобы оправдать постоянное международное научное усилие. Если бы апомиксис образовывался с достаточно высокой степенью гибкости, то его влияние на сельское хозяйство могло бы быть глубоким по характеру и чрезвычайно широким по масштабу». Тйе Ве11адю Арот1х1к СопГегепсе. \νΐιν ίκ Арот1х1к 1трог1ап1 1о Адпси11иге(1998) (Ы1р://Ь1Ше, йагуагф еби/арот1х1к/аро1есй.Ыт1).Technologies that induce, stabilize, and control the expression of apomixis in crops have the potential to revolutionize plant breeding and become essential for a competing global agricultural business. With these methods, breeders will “clone” highly desirable plants (showing heterosis, transgenic traits, and the like) through their own plant seed — generation after generation. The increase in yield resulting from the consolidation of heterosis of inbred crops, such as wheat (15%) and rice (35%), will be economically used on a large scale for the first time, which will give Apomixis a huge worldwide commercial significance. Since cloning occurs through seed, apomixis may become the most valuable effective plant mechanism for transferring biotechnological and productive achievements to marginal (small) farm lands in the developed world and poorly endowed natural resources to farms in developing countries. In the 21st century, apomixis may be among the most valuable genetic tools for plant breeders. At a recent Apomixis conference, the following conclusion was reached: “The prospect of introducing Apomixis into sexually propagating cultures provides such revolutionary opportunities to justify the ongoing international scientific effort. If apomixis formed with a sufficiently high degree of flexibility, then its impact on agriculture could be deep in nature and extremely wide in scale. ” Thye Be11adu Arot1x1k SopGhepsse. \ νΐιν ίκ Arot1x1k 1trog1ap1 1o Adpsiig (1998) (L1p: // L1She, yaguagf ebi / arot1x1k / aro1esy.Yt1).

В течение последних 100 лет было предложено четыре способа наследования апомиксиса: хромосомных негомологий (широкой гибридизации), количественного наследования, простого наследования иOver the past 100 years, four methods have been proposed for the inheritance of apomixis: chromosomal non-homology (broad hybridization), quantitative inheritance, simple inheritance, and

-1006658 сложного наследования. Гипотеза хромосомной негомологии, выдвинутая А. Эрнстом, Вак1агб1египд а1к Иткасйе бет Ародаш1е 1т ΡΠζαηΐΌίοΙι (Р1кйег, 1епа 1918), утверждает, что апомиксис является функцией хромосомной негомологии и является одной из нескольких цитогенетических аномалий, вызванной широкой гибридизацией. Согласно этой теории, апомиксис не контролируется непосредственно генами, но является результатом дивергенции в структуре хромосомы. Эта гипотеза больше не считается справедливой главным образом потому, что апомиксис встречается у растений, чьи хромосомы выглядят гомологичными. ЕС. Сагтап, Акупсйгопоик Ехртеккюп οί ЭирНса1е Сепек ίη Апдюкреттк Мау Сайке Арот1х1к, В1крогу, Тейакроту, апб Ро1уетйтуопу, 61 Вю1. 1. Ьшпеап 8ос. 51-94 (1997).-1006658 complex inheritance. The hypothesis of chromosomal nonhomology, put forward by A. Ernst, Bacillus hypera ak, Itkasie bet Arodasch 1t ΡΠζαηΐΌίοΙι (P1kieg, 1epa 1918), states that apomixis is a function of chromosomal nonhomology and is one of several cytogenetic widespread anomalies. According to this theory, apomixis is not directly controlled by genes, but is the result of divergence in the structure of the chromosome. This hypothesis is no longer considered fair, mainly because apomixis is found in plants whose chromosomes appear homologous. EU Sagtap, Akupsygopoik Ehrtekkup οί AirNsa1e Sepek ίη Updateukt Mau Saike Arot1h1k, B1krogu, Teiakrotu, apb Ro1uetytuopu, 61 Vu1. 1. bshpeap 8os. 51-94 (1997).

Гипотеза количественного способа наследования также считается недействительной. В середине 20го века это было подтверждено Мюнтцингом, который полагал, что апомиксис происходит в результате точного равновесия от нескольких до многих рецессивных генов, и Пауэрсом, который полагал, что рецессивные гены приводят к трем главным составляющим апомиксиса: нарушению мейоза, образованию апомиктичного зародышевого мешка и партеногенезу. Аккег & 1егйпд.The hypothesis of a quantitative method of inheritance is also considered invalid. In the mid-20th century, this was confirmed by Müntzing, who believed that apomixis occurs as a result of exact balance from several to many recessive genes, and Powers, who believed that recessive genes lead to three main components of apomixis: disruption of meiosis, the formation of an apomictic embryo sac and parthenogenesis. Akkeg & 1ypd.

В течение последних 40 лет большинство ученых по апомиксису, включая Вакйага, НоДег. 8ау1бап, 8йетгаооб и Наг1ап (Бэшеу, Ноглера, Савидана, Шервуда и Харлана) подтвердили гипотезу простого наследования, а именно, что один или два доминантных гена приводят к апомиксису. Аккег & 1егйпд. Исходно это заключение выглядит убедительно в том, что менделевские анализы многократно производят простое соотношение расщепления наследования, например, соотношение 1:1 апомиктичного потомства к потомству, полученному половым путем, является часто продуцированным при скрещиваниях, проведенных между растениями, размножающимися половым путем и апомиктичными растениями. Υ. 8ау1бап, Арот1х1к: Сепейск апб Втеебшд, 18 Р1ап1 Вгееб. Веу. 13-86 (2000). Однако, несмотря на продолжительные усилия, ни один ген, отвечающий за апомиксис, не был идентифицирован или выделен.Over the past 40 years, most apomixis scholars, including Vakyaga, NoDeg. 8au1bap, 8yetgaoob and Nag1ap (Besheu, Nogler, Savidan, Sherwood and Harlan) confirmed the hypothesis of simple inheritance, namely, that one or two dominant genes lead to apomixis. Akkeg & 1ypd. Initially, this conclusion seems convincing that Mendelian analyzes repeatedly produce a simple ratio of inheritance splitting, for example, the 1: 1 ratio of apomictic offspring to sexually derived offspring is often produced by crosses between sexually propagated plants and apomictic plants. Υ. 8au1bap, Arot1h1k: Sepeysk apb Vteebshd, 18 P1ap1 Vgeeb. Wow. 13-86 (2000). However, despite continued efforts, not a single gene responsible for apomixis has been identified or isolated.

В конце 1990-х для эволюции апомиксиса была предложена гипотеза асинхронии двойных генов или теория цветковой асинхронии, произошедшей в результате гибридизации, (в дальнейшем, НРАтеория). РС.Саттап, 61 Вю1. 1. Ьшпеап 8ос, 51-94 (1997). Она подразумевает сложное наследование и основывается на синтезе концепций из различных областей биологии. Согласно этой гипотезе, способ наследования апомиксиса не является простым; и не является просто количественным, по крайней мере, не при стандартном способе наблюдения количественного наследования. Наоборот, он является сложным и является наиболее объяснимым посредством серий из пяти принципов, которые построены друг на друге. Первые три принципа опубликованы, ЕС. Сагтап, 61 Вю1. 1. Ыппеап 8ос. 51-94 (1997), и суммированы ниже. Последние два принципа содержат неопубликованные концепции новые для настоящего изобретения и их представляют здесь.In the late 1990s, the hypothesis of asynchrony of double genes or the theory of flower asynchrony resulting from hybridization was proposed for the evolution of apomixis (hereinafter, NRtheory). RS.Sattap, 61 Vyu1. 1. Lpteap 8os, 51-94 (1997). It implies complex inheritance and is based on a synthesis of concepts from various fields of biology. According to this hypothesis, the method of inheriting apomixis is not simple; and it’s not just quantitative, at least not with the standard way of observing quantitative inheritance. On the contrary, it is complex and is most explainable through a series of five principles that are built on top of each other. The first three principles are published, EU. Sagtap, 61 Vyu1. 1. Yppeap 8os. 51-94 (1997), and are summarized below. The last two principles contain unpublished concepts new to the present invention and are presented here.

Первый принцип, апомиксис является оторванным в ходе индивидуального развития гибридным фенотипом. Апомиксис является оторванным, не промежуточным, от его родительских женских репродуктивных фенотипов, которые для удобства обозначают родительскими фенотипами А и В. Растения, демонстрирующие фенотипы А или В, подвергаются нормальной репродукции половым путем. Фенотипические различия между А и В обнаруживали цитоэмбриологически посредством известных в этой области микроскопических методов. Они (фенотипические признаки) просто так (легко) не наблюдаются и по этой причине не были описаны ранее.The first principle, apomixis is a hybrid phenotype divorced during individual development. Apomixis is divorced, not intermediate, from its parental female reproductive phenotypes, which for convenience are designated by the parental phenotypes A and B. Plants showing phenotypes A or B undergo normal sexual reproduction. Phenotypic differences between A and B were detected cytoembryologically using microscopic techniques known in the art. They (phenotypic characters) are simply (easily) not observed and for this reason have not been described previously.

Второй принцип, родительские фенотипы А и В отчетливо отличаются друг от друга в отношении периодов времени, в течение которых происходят мейоз, образование зародышевого мешка и эмбриония, относительно всего периода развития семяпочки.The second principle, the parental phenotypes A and B are clearly different from each other with respect to the time periods during which meiosis, embryonic sac formation and embryo occur, relative to the entire period of development of the ovule.

Третий принцип, родительские фенотипы А и В являются сами по себе количественно наследуемыми. Следовательно, почти облигатный апомиксис, в тех случаях, когда большинство семяпочек данного растения производят функциональные апомиктичные зародышевые мешки, выражен вследствие полигенной гетерозиготности. В популяциях агамных комплексов (популяциях интербридинга половых и апомиктичных видов) существуют множественные аллели для многих из критических локусов, то есть критические локусы являются полиморфными. Полигенная гетерозиготность, ответственная за почти облигатный апомиксис, вовлекает, в частности, дивергентные аллели, которые сохраняются в природных популяциях вследствие естественной селекции. Наоборот, факультативный апомиксис, при котором семена, образованные половым путем и апомиктичные семена, обычно развиваются на том же самом растении, происходит, когда некоторые из более критических локусов, требуемых для облигатного апомиксиса, становятся гомозиготными (или приобретают аллели, которые кодируют сходные программы развития семяпочки) посредством генетической сегрегации.The third principle, parental phenotypes A and B are themselves quantitatively inherited. Therefore, almost obligate apomixis, in cases where most of the ovules of this plant produce functional apomictic embryo sacs, is expressed due to polygenic heterozygosity. In populations of agamic complexes (populations of interbreeding of sexual and apomictic species) there are multiple alleles for many of the critical loci, i.e., critical loci are polymorphic. The polygenic heterozygosity responsible for the almost obligate apomixis involves, in particular, divergent alleles, which are preserved in natural populations due to natural selection. Conversely, facultative apomixis, in which sexually-formed seeds and apomictic seeds usually develop on the same plant, occurs when some of the more critical loci required for obligate apomixis become homozygous (or acquire alleles that encode similar developmental programs ovules) through genetic segregation.

Описаны основанные на НРА-теории эффективные процедуры создания факультативно апомиктичных растений из растений, размножающихся половым путем. ЕС. Сагтап, МеШобк Рот Ртобисшд Аро1шсйс Р1а—к, \νϋ 98/33374 (1998) (здесь приведено в виде ссылки). Эти методы применяют для создания высоко апомиктичных растений, которые могут или не могут быть генетически стабильными как определено выше. Предложенным в νθ 98/33374 решением является производство высоко апомиктичных растений, то есть снижение, насколько это возможно, случая образования семени половым путем у апомиктичных гибридов, путем идентификации или производства (посредством селекции) пар родительских линий, которые являются подходяще дивергентными в их женских репродуктивных программах, приEffective procedures based on NRA theory are described for creating facultatively apomictic plants from sexually propagated plants. EU Sagtap, MeShobk Roth Rtobisshd Aro1shsys P1a-k, \ νϋ 98/33374 (1998) (here is given by reference). These methods are used to create highly apomictic plants that may or may not be genetically stable as defined above. The solution proposed in νθ 98/33374 is the production of highly apomictic plants, that is, reducing, as far as possible, the case of seed formation by sex in apomictic hybrids, by identifying or producing (through selection) pairs of parental lines that are suitably divergent in their female reproductive programs at

-2006658 условии, что факультативное половое развитие в факультативно апомиктичном гибридном потомстве сведено до минимума. Искусственные апомикты, произведенные таким образом, могут быть использованы в качестве апомиктичных гибридных линий от нескольких до многих поколений прежде, чем выращенное семя станет непригодным для пересева вследствие опасного загрязнения семенами половых ревертантов. Зараженные ревертантами семена являются продуктами генетической сегрегации и их наличие ухудшает агрономическую ценность. Эта ситуация может быть сходной со смешиванием худшего Е2 и семян более поздних генераций с элитными Ε1 гибридными семенами в общепринятой программе по производству семян. Результатом был бы агрономически худший продукт. νΟ 98/33374 не представила предмет стабилизации и контроля апомиксиса. Следовательно, способы модификации апомикта, если уж он создан, не были предоставлены.-2006658 provided that facultative sexual development in facultatively apomictic hybrid offspring is minimized. Artificial apomicts produced in this way can be used as apomictic hybrid lines from several to many generations before the grown seed becomes unsuitable for reseeding due to the dangerous contamination of the seeds of sex revertants. Seeds infected with revertants are products of genetic segregation and their presence impairs agronomic value. This situation may be similar to mixing the worst E 2 and seeds of later generations with the elite Ε 1 hybrid seeds in the conventional seed production program. The result would be an agronomically worse product. νΟ 98/33374 did not present the subject of stabilization and control of apomixis. Consequently, methods for modifying apomict, if already created, were not provided.

Ввиду вышесказанного, было бы выгодно предоставить способы, которые позволяют усовершенствование апомиктичных линий, которые являются облигатными, облигатными если не индуцированы быть факультативными, или факультативными, если не индуцированы быть облигатными. Апомиктичная линия может быть улучшена индуцированием факультативного апомиксиса, традиционными стратегиями селекции и затем возвращена к облигатному апомиктичному состоянию за многие годы полеводства. Должно быть оценено, что эти и другие преимущества настоящей заявки на изобретение (рассмотренные ниже) представляют главные успехи в данной области.In view of the foregoing, it would be advantageous to provide methods that allow the improvement of apomictic lines that are obligate, obligate if not induced to be optional, or optional, if not induced to be obligate. The apomictic line can be improved by inducing facultative apomixis, traditional selection strategies, and then returned to an obligate apomictic state over many years of field cultivation. It should be appreciated that these and other advantages of the present application for invention (discussed below) represent major successes in this field.

Краткое изложение изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей настоящего изобретения является предоставление нового селекционного способа, который предлагает, стабилизирует и контролирует апомиксис с целью упрощения производства гибридных семян, так что все культуры покрытосемянных могут быть использованы в качестве гибридов.The present invention is the provision of a new breeding method that offers, stabilizes and controls apomixis in order to simplify the production of hybrid seeds, so that all angiosperm cultures can be used as hybrids.

Другой задачей настоящего изобретения является предоставление специализированных способов селекции растений для успешного улучшения таких апомиктов.Another objective of the present invention is the provision of specialized methods of plant breeding for the successful improvement of such apomicts.

Другой задачей настоящего изобретения является предоставление способов, которые контролируют апомиксис путем превращения факультативного апомикта, который ранее был или не был улучшен методами селекции растений или генетической инженерии, в облигатного апомикта, таким образом, сохраняя, как можно дольше, его генотипические и фенотипические свойства. Эти и другие задачи могут быть решены обеспечением способа получения апомиктичного растения, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса, от покрытосеменного апомиктичного родительского растения, которое проявляет генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий измерение степени генетической нестабильности апомиксиса родительского растения;Another objective of the present invention is the provision of methods that control apomixis by converting an optional apomict, which was previously or was not improved by plant breeding or genetic engineering, into an obligate apomict, thereby preserving its genotypic and phenotypic properties as long as possible. These and other tasks can be solved by providing a method for producing an apomictic plant exhibiting increased genetic stability of apomixis from an angiosperm apomictic parent plant that exhibits apomixis genetic instability, which measures the degree of genetic instability of the apomixis of the parent plant;

если родительское растение проявляет генетическую нестабильность апомиксиса, получение одного или нескольких растений-потомков от родительского растения, где каждое из растений-потомков содержит двойной хромосомный набор родительского растения;if the parent plant shows genetic instability of apomixis, obtaining one or more descendant plants from the parent plant, where each of the descendant plants contains a double chromosome set of the parent plant;

измерение степени генетической нестабильности апомиксиса одного или нескольких растенийпотомков;measuring the degree of genetic instability of the apomixis of one or more flowering plants;

сравнение степени генетической нестабильности апомиксиса одного или нескольких растенийпотомков со степенью генетической нестабильности апомиксиса родительского растения; и селекцию, по меньшей мере, одного из одного или нескольких растений-потомков, проявляющих повышенную генетическую стабильность апомиксиса по сравнению с родительским растением, где одно или несколько растений-потомков получают обработкой родительского растения ингибитором веретена, где ингибитор веретена представляет собой колхицин, где одно или несколько растений-потомков получают культивированием родительского растения или его части в тканевой культуре, где одно или несколько растений-потомков получают самоопылением родительского растения или скрещиванием родительского растения с другим растением того же вида, рода или семейства и получением первого потомства; и подсчет хромосом в первом потомстве и выбор амфиплоида или частичного амфиплоида, имеющего все хромосомы от родительского растения в случае самоопыления такого родительского растения, или все хромосомы от родительского растения и один или несколько наборов хромосом от другого растения того же вида, рода или семейства, или все хромосомы от другого растения того же вида, рода или семейства, и один или несколько наборов хромосом от родительского растения в случае скрещивания родительского растения с другим растением того же вида, рода или семейства.comparing the degree of genetic instability of the apomixis of one or more plants of the flow with the degree of genetic instability of the apomixis of the parent plant; and selection of at least one of one or more descendant plants exhibiting increased genetic stability of apomixis compared to the parent plant, where one or more descendant plants are obtained by treating the parent plant with a spindle inhibitor, where the spindle inhibitor is colchicine, where one or several descendant plants are obtained by culturing the parent plant or part thereof in tissue culture, where one or more descendant plants are obtained by self-pollination of the parent th plant or by crossing parent plants with another plant of the same species, genus or family, and form a first progeny; and counting the chromosomes in the first progeny and selecting an amphiploid or partial amphiploid having all the chromosomes from the parent plant in the case of selfing of such a parent plant, or all chromosomes from the parent plant and one or more sets of chromosomes from another plant of the same species, genus or family, or all chromosomes from another plant of the same species, genus or family, and one or more sets of chromosomes from the parent plant if the parent plant is crossed with another plant of the same species, genus or family.

Способ дополнительно предусматривает обратное скрещивание частичного амфиплоида с родительским растением или с другим растением того же самого вида, рода или семейства и получение от них второго потомства и селекцию амфиплоида, имеющего равный (четный) уровень плоидности, где частичный амфиплоид является эуплоидом или анэуплоидом, где амфиплоид является эуплоидом или анэуплоидом.The method further includes backcrossing a partial amphiploid with a parent plant or another plant of the same species, genus or family and obtaining second offspring from them and selecting an amphiploid having an equal (even) level of ploidy, where the partial amphiploid is an euploid or aneuploid, where the amphiploid is an euploid or aneuploid.

-3006658-3006658

Способ дополнительно предусматривает повышение фертильности выбранных растений-потомков путем самоопыления или гибридизации с другим растением, получение от них семян, высевание указанных семян, и селекцию полученных половым путем апомиктичных гибридных растений, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез.The method further includes increasing the fertility of the selected offspring plants by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds from them, sowing said seeds, and selection of sexually-obtained apomictic hybrid plants that detect an increased frequency of non-reduced egg fertility or parthenogenesis.

Другим аспектом настоящего изобретения является способ получения апомиктичного сегментного аллополиплоидного растения, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса, от покрытосеменного межсортового гибридного растения, которое проявляет генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий измерение степени генетической нестабильности апомиксиса межсортового гибридного растения;Another aspect of the present invention is a method for producing an apomictic segmented allopolyploid plant exhibiting increased genetic stability of apomixis from an angiosperms interspecific hybrid plant that exhibits genetic instability of apomixis, comprising measuring the degree of genetic instability of apomixis of an intersortic hybrid plant;

если межсортовое гибридное растение проявляет генетическую нестабильность апомиксиса, получение одного или нескольких растений-потомков от межпородного гибридного растения, где каждое из растений-потомков содержит двойной хромосомный набор межсортовое гибридного растения, приводя к появлению одного или нескольких апомиктичных сегментных аллополиплоидных растений;if an intersortic hybrid plant shows genetic instability of apomixis, obtaining one or more descendant plants from an interbreed hybrid plant, where each of the descendant plants contains a double chromosome set of intersortal hybrid plants, leading to the appearance of one or more apomictic segmented allopolyploid plants;

измерение степени генетической нестабильности апомиксиса одного или нескольких апомиктичных сегментных аллополиплоидных растений; и сравнение степени генетической нестабильности апомиксиса одного или нескольких апомиктичных сегментных аллополиплоидных растений со степенью генетической нестабильности апомиксиса межсортового гибридного растения для проверки того, увеличена ли генетическая стабильность апомиксиса одного или нескольких апомиктичных сегментных аллополиплоидных растений по сравнению с межсортовым гибридным растением.measuring the degree of genetic instability of the apomixis of one or more apomictic segmented allopolyploid plants; and comparing the degree of genetic instability of the apomixis of one or more apomictic segmented allopolyploid plants with the degree of genetic instability of the apomixis of an intersortic hybrid plant to check whether the genetic stability of the apomixis of one or more apomictic segmented allopolyploid plants is increased compared to the interspecific hybrid plant.

Способ дополнительно предусматривает повышение фертильности одного или нескольких апомиктичных сегментных аллополиплоидных растений путем их самоопыления или гибридизации с другим растением, получение от них семян, высевание указанных семян и селекцию полученных половым путем апомиктичных сегментных аллополиплоидных растений, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез.The method further includes increasing the fertility of one or more apomictic segmented allopolyploid plants by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds from them, sowing said seeds, and selecting sexually obtained apomictic segmented allopolyploid plants that show an increased frequency of non-reduced fertility of egg cells or parthenogen.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является способ получения апомиктичного аллополиплоидного растения, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса, от покрытосеменного межвидового гибридного растения, проявляющего генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий измерение степени генетической нестабильности апомиксиса межвидового гибридного растения; и получение одного или нескольких апомиктичных аллополиплоидных растений-потомков от указанного межвидового гибридного растения и селекцию апомиктичного аллополиплоидного растенияпотомка, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса.Another aspect of the present invention is a method for producing an apomictic allopolyploid plant exhibiting increased genetic stability of apomixis from an angiosperm interspecific hybrid plant exhibiting genetic instability of apomixis, comprising measuring the degree of genetic instability of apomixis of an interspecific hybrid plant; and obtaining one or more apomictic allopolyploid offspring plants from said interspecific hybrid plant and selecting an apomictic allopolyploid plant offspring exhibiting increased genetic stability of apomixis.

Способ дополнительно предусматривает повышение фертильности выбранного апомиктичного аллополиплоидного растения-потомка путем самоопыления или гибридизации с другим растением, получение семян, высевание указанных семян и селекцию полученных половым путем апомиктичных аллополиплоидных растений, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез. Другим аспектом настоящего изобретения является способ получения апомиктичного растения, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса, от покрытосеменного, внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения, проявляющего генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий измерение степени генетической нестабильности апомиксиса внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения; и получение апомиктичных аутополиплоидных, сегментных аллополиплоидных или аллополиплоидных растений-потомков внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения и селекцию апомиктичного растения, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса.The method further includes increasing the fertility of the selected apomictic allopolyploid offspring plant by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds, sowing said seeds, and selecting sexually obtained apomictic allopolyploid plants that show an increased frequency of unreduced egg fertility or parthenogenesis. Another aspect of the present invention is a method for producing an apomictic plant exhibiting increased genetic stability of apomixis from an angiosperm, intraspecies, interspecific or interspecific hybrid plant exhibiting genetic instability of apomixis, comprising measuring the degree of genetic instability of apomixis of an intraspecific, interspecific or interspecific hybrid plant; and obtaining apomictic autopoliploid, segmented allopolyploid or allopolyploid offspring plants of an intraspecific, interspecific or interspecific hybrid plant and selection of an apomictic plant exhibiting increased genetic stability of apomixis.

Способ дополнительно предусматривает повышение фертильности отобранного апомиктичного растения путем самоопыления или гибридизации с другим растением, получение семян, высевание указанных семян и селекцию полученных половым путем апомиктичных растений-потомков, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез. Еще одним аспектом настоящего изобретения является способ генетической стабилизации апомиксиса покрытосеменного, апомиктичного, внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения, проявляющего генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий измерение степени генетической нестабильности апомиксиса внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения и получение растения-потомка от указанного апомиктичного внутривидового, межсортового или характеризуется нечетным увеличением плоидности, причем женский мейоз обычно прерывается, приводя к практически 100% образованию апомиктичных семян.The method further comprises increasing the fertility of the selected apomictic plant by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds, sowing said seeds and selecting sexually obtained apomictic descendant plants that show an increased frequency of underestimated egg fertility or parthenogenesis. Another aspect of the present invention is a method for the genetic stabilization of apomixis of an angiosperm, apomictic, intraspecific, interspecific or interspecific hybrid plant exhibiting genetic instability of apomixis, comprising measuring the degree of genetic instability of apomixis of an intraspecific, interspecific or interspecific hybrid plant and obtaining a descendant plant from within the specified apomicis intersortial or characterized by an odd increase in ploidy, pr why female meiosis is usually interrupted, leading to almost 100% formation of apomictic seeds.

Способ дополнительно предусматривает повышение фертильности растения-потомка путем самоопыления или гибридизации с другим растением, получение от них семян, высевание семян и селекцию полученных половым путем апомиктичных растений, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез. Другим аспектом настоящего изобретения являThe method further includes increasing the fertility of the descendant plant by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds from them, sowing seeds and breeding apomictic plants that are sexually transmitted, which show an increased frequency of non-decreased egg fertility or parthenogenesis. Another aspect of the present invention is

-4006658 ется способ генетической стабилизации апомиксиса покрытосеменного, апомиктичного, внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения, проявляющего генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий измерение степени генетической нестабильности апомиксиса внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения и скрещивание этого внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения с мейотическим мутантным растением того же самого вида, рода или семейства и селекцию потомства, где женский мейоз обычно прерывается, приводя к практически 100% образованию апомиктичных семян.-4006658, there is a method for genetic stabilization of apomixis of an angiosperm, apomictic, intraspecific, interspecific or interspecific hybrid plant exhibiting genetic instability of apomixis, comprising measuring the degree of genetic instability of apomixis of an intraspecific or interspecific or interspecific interspecific interspecific interspecific interspecific interspecific interspecific interspecific interspecific interspecific interspecific interspecific interspecies interspecies interspecific interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecies interspecific a plant of the same species, genus or family, and breeding of offspring, where female meiosis is usually interrupted, leading to almost 100% formation of apomictic seeds.

Способ дополнительно предусматривает повышение фертильности отобранного потомства путем самоопыления или гибридизации с другим растением, получение от них семян, высевание указанных семян и селекцию полученных половым путем апомиктичных растений-потомков, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез.The method further includes increasing the fertility of the selected offspring by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds from them, sowing these seeds, and breeding apomictic offspring plants that are sexually transmitted, which show an increased frequency of unreduced egg fertility or parthenogenesis.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является способ получения апомиктичного растения, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса от покрытосеменного апомиктичного родительского растения, которое проявляет генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий измерение степени генетической нестабильности апомиксиса родительского растения;Another aspect of the present invention is a method for producing an apomictic plant exhibiting increased genetic stability of apomixis from an angiosperm apomictic parent plant that exhibits genetic instability of apomixis, comprising measuring the degree of genetic instability of apomixis of the parent plant;

получение растения-потомка от родительского растения путем удвоения числа хромосом указанного родительского растения или введения хромосомной аберрации, в котором рекомбинация подавляется, так что тормозится сегрегация аллелей во время мейоза; и измерение степени генетической нестабильности апомиксиса растения-потомка для проверки того, что такое растение проявляет повышенную генетическую стабильность апомиксиса по сравнению с родительским растением, где указанная хромосомная аберрация предусматривает транслокацию, где указанная хромосомная аберрация предусматривает инверсию.obtaining a descendant plant from the parent plant by doubling the number of chromosomes of the specified parent plant or introducing chromosome aberration in which recombination is suppressed, so that allele segregation during meiosis is inhibited; and measuring the degree of genetic instability of the apomixis of the descendant plant to verify that such a plant exhibits increased genetic stability of the apomixis compared to the parent plant, where said chromosomal aberration involves translocation, where said chromosomal aberration involves inversion.

Способ дополнительно предусматривает повышение фертильности растения-потомка путем самоопыления или гибридизации с другим растением, получение от них семян, высевание указанных семян и селекцию полученных половым путем апомиктичных растений-потомков, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез.The method additionally provides for increasing the fertility of a descendant plant by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds from them, sowing of said seeds, and selection of sexually obtained apomictic descendant plants that exhibit an increased frequency of unreduced egg fertility or parthenogenesis.

Краткое описание нескольких видов графических материаловA brief description of several types of graphic materials

Фиг. 1 демонстрирует стадии в эволюции агамных комплексов. Стадии включают экотипичную дифференцировку до образования апомиктов, образование I стадии апомиктов посредством гибридизации, произошедшей в результате вторичных контактов, образование стадии II апомиктов посредством структурной (кариотипической) стабилизации (обычно вовлекающей полиплоидизацию) и образование зрелых, экологически разнообразных агамных комплексов (стадия III) посредством факультативного ауткроссинга, первоначально с половыми родственными формами и вторично с другими родственными апомиктами.FIG. 1 shows the stages in the evolution of agamic complexes. The stages include ecotypic differentiation before apomict formation, the formation of stage I apomicts through hybridization resulting from secondary contacts, the formation of stage II apomicts through structural (karyotypic) stabilization (usually involving polyploidization), and the formation of mature, ecologically diverse agamic complexes (stage III) through optional outcrossing, initially with sexual related forms and secondarily with other related apomicts.

Фиг. 2 демонстрирует стадии мегаспороцита (ММС) и диады в пестиках полового диплоида Ап1еппапа гасешо/а и А. итЫшейа. Отмечают различия между видами в длине интегумента на стадиях ММС и диады. Стрелки = элемены ММС или диады. Линии = величина роста интегумента (сравнивают с фиг. 3).FIG. 2 shows the stages of a megasporocyte (MMS) and dyad in the pistils of the genital diploid Ap1eppap gasecho / a and A. ityshaia. Differences between species in the length of the integument at the stages of MMS and dyad are noted. Arrows = MMC or dyad elements. Lines = magnitude of growth of integument (compare with Fig. 3).

Фиг. 3 демонстрирует средние значения длин интегумента и семяпочки (фактические измерения, нижние левая и правая фигуры, и в процентах относительное удлинение зрелого интегумента и семяпочки, верхние левая и правая фигуры) на стадиях диады, 2-ядерного зародышевого мешка и зрелого зародышевого мешка для девяти диплоидных клеток-предшественников апомиктичной Аи1еииапа гокеа. Данные на фиг. с 8 по 11 изображают изменчивость в программах развития семяпочки среди растительных экотипов. Это естественное экотипически вызванная изменчивость никогда не была прежде охарактеризована, и она является предпосылкой для возникновения апомиксиса у встречающихся в природе и искусственных гибридов.FIG. Figure 3 shows the average values of the lengths of the integument and ovule (actual measurements, the lower left and right figures, and the percentage elongation of the mature integument and ovule, upper left and right figures) at the stages of the dyad, 2-core germinal bag, and mature germinal bag for nine diploid apomictic AI1eiiapa gokea precursor cells. The data in FIG. 8 to 11 depict variability in ovule development programs among plant ecotypes. This natural ecotypically induced variation has never been characterized before, and it is a prerequisite for the occurrence of apomixis in naturally occurring and artificial hybrids.

Фиг. 4 демонстрирует одно из нескольких измерений продолжительности мейоза среди 17 экологически различных районированных рас и сортов 8огдйит. Продолжительность мейоза является только одним из нескольких типов экотипично выведенной межрасовой/межвидовой изменчивости, обнаруженной в программах развития семяпочки, сохраненной различными экотипами цветковых растений. Столбцы изображают продолжительность времени между стадией диады и время, при котором инициировалось образование зародышевого мешка (как функция роста внутреннего итегумента), т. е. низкие и высокие столбцы изображают линии с очень небольшой и очень большой задержкой, соответственно, между мейозом и образованием зародышевого мешка.FIG. 4 shows one of several measurements of the duration of meiosis among 17 ecologically different zoned races and varieties of 8ogd. The duration of meiosis is only one of several types of ecotypically derived interracial / interspecific variability found in ovule development programs preserved by various ecotypes of flowering plants. The columns depict the length of time between the stage of the dyad and the time at which the formation of the embryo sac was initiated (as a function of the growth of the internal integument), i.e., the low and high columns depict lines with a very small and very large delay, respectively, between meiosis and the formation of the embryo sac .

Фиг. 5 демонстрирует созревание цветочной почки во время мегаспорогенеза (женского мейоза) в виде измеренных средних длин внутреннего интегумента (изображенного как относительное удлинение зрелого интегумента в процентах) на стадии диады мейоза для родительских линий трех гибридов 8огдйит. Наблюдали апоспоровые зачатки и/или увеличение многоядерных апомиктичных (апоспоровых) зародышевых мешков приблизительно у 5% пестиков гибридов 5 и 18, чьи родители показывали небольшое различие в уровнях созревания почки во время мегаспорогенеза. Наоборот, многоядерные апоFIG. 5 shows the maturation of a flower bud during megasporogenesis (female meiosis) as the measured average lengths of internal integument (depicted as the relative elongation of mature integument as a percentage) at the stage of meiosis dyad for the parent lines of three hybrids. Apospore buds and / or an increase in multinucleated apomictic (apospore) embryo sacs were observed in approximately 5% of the pistils of hybrids 5 and 18, whose parents showed a slight difference in the levels of kidney maturation during megasporogenesis. Conversely, multi-core apo

-5006658 миктичные (диплоспровые) зародышевые мешки плюс апоспоровые зачатки и зародышевые мешки образуют приблизительно 10% пестиков гибрида 15, родители которых показывают гораздо большее различие в уровнях созревания почки во время мегаспорогенеза. Апомиктичное формирование зародышевого мешка в родительских линиях происходит только изредка (<0,1%). Родительскими линиями гибридов 5, 18 и 15 являются Еаг1у Каг1о/Кагаб Ьоеа1, Уй-5049/А|5рип (трансформированные) и \Уе511апб/АДга соответственно.-5006658 mictic (diplospore) embryo sacs plus apospore rudiments and embryonic sacs form approximately 10% of pestles of hybrid 15, whose parents show a much greater difference in levels of kidney maturation during megasporogenesis. Apomictic embryo sac formation in parental lines occurs only occasionally (<0.1%). The parent lines of hybrids 5, 18, and 15 are Eag1y Kag1o / Kagab Loea1, Uy-5049 / A | 5rip (transformed), and Ue511apb / ADga, respectively.

Фиг. 6 демонстрирует мегаспорогенез и развитие зародышевого мешка у полового Ап1епиапа плюс апомиктичное (диплоспоровое) развитие зародышевого мешка у искусственного Ап1епиапа еогутЬока (2п=2х, половой) X Аи1епиапа гаеетока (2п=2х, половой) межвидового апомиктичного гибрида. Приблизительно 7% пестиков в гибриде обнаруживают образование диплоспорового зародышевого мешка. Диплоспорию не наблюдали в родительских линиях. Примечание к фиг. 3 такое, что две родительские линии не являются сильно дивергентными в отношении сроков мейоза.FIG. Figure 6 demonstrates megasporogenesis and development of the embryo sac in the reproductive Ap1epiapa, plus apomictic (diplospore) development of the embryo sac in the artificial Apepiapodiidae (2n = 2x, reproductive) X Apepiapaea (2n = 2x, genital) interspecific hybrids. Approximately 7% of the pistils in the hybrid show the formation of a diplospore embryonic sac. Diplospora was not observed in parental lines. Note to FIG. 3 such that the two parental lines are not highly divergent with respect to the timing of meiosis.

Фиг. 7 демонстрирует мегаспорогенез и развитие зародышевого мешка у полового 8ог§йиш плюс апомиктичное (апоспоровое) развитие зародышевого мешка у искусственного гибрида 8ог§1шт. произведенного от половых линий. Приблизительно 5% пестиков в гибриде демонстрируют апоспоровые зачатки и/или апоспоровое образование зародышевого мешка. Диплоспорию не обнаружили в родительских линиях. Примечание к фиг. 3, гибриды, продуцирующие низкую частоту формирования апоспорового зародышевого мешка, выведены из родительских линий, которые не являются сильно дивергентными в отношении сроков мейоза относительно общего развития почки.FIG. 7 demonstrates megasporogenesis and development of the embryo sac in the genital 8og§yish plus apomictic (apospore) development of the embryo sac in the artificial hybrid of 8og§1pcs. produced from genital lines. Approximately 5% of the pistils in the hybrid show apospore rudiments and / or apospore germinal sac formation. Diplospora was not found in parental lines. Note to FIG. 3, hybrids producing a low frequency of formation of an apospore germinal sac are derived from parental lines that are not highly divergent in terms of meiosis relative to the overall development of the kidney.

Фиг. 8 демонстрирует половой мегаспорогенез и половое и диплоспоровое развитие зародышевого мешка у искусственного факультативно апомиктичного амфиплоида Тпр^аент (2п=4х), произведенного от гибрида Т.1ахит (2п=2х, половой) Х Т.рйокит (2п=2х, половой). Приблизительно 50% пестиков в гибриде демонстрируют диплоспоровое образование зародышевого мешка. Партеногенное образование зародыша из редуцированной яйцеклетки наблюдали цитоэмбриологически (наличие глобулярной стадии эмбриона без фертилизации уже образовавшейся центральной клетки).FIG. Figure 8 shows sexual megasporogenesis and the sexual and diplospore development of the embryo sac in the artificial facultatively apomictic amphiploid Тпр ^ аент (2п = 4х), produced from the hybrid Т.1 achit (2п = 2х, sexual) Х T. Ryokit (2п = 2х, sexual). Approximately 50% of the pistils in the hybrid show diplospore embryonic sac formation. Parthenogenic embryo formation from a reduced egg cell was observed cytoembryologically (the presence of a globular stage of the embryo without fertilization of the already formed central cell).

Фиг. 9 демонстрирует половой мегаспорогенез и половое и диплоспоровое развитие зародышевого мешка у искусственно стабилизированного облигатно апомиктичного трехспецифичного триплоидного гибрида Тпркаеит, произведенного от половых диплоидов (Т.1ахит /Т.рПо5ит//Т.хорПо1еп5е). Приблизительно 80% пестиков у гибрида демонстрируют диплоспоровое формирование зародышевого мешка. Оставшиеся пестики являются абортивными.FIG. Figure 9 demonstrates sexual megasporogenesis and sexual and diplospore development of the embryo sac in the artificially stabilized obligate apomictic trispecific triploid hybrid Tprkaeit derived from genital diploids (T.1 achit / T..Po5it // T. chorPo1ep5e). Approximately 80% of the pestles in the hybrid show diplospore embryonic sac formation. The remaining pestles are abortive.

Подробное описаниеDetailed description

До раскрытия и описания настоящих способов стабилизации и контроля апомиксиса следует понять, что данное изобретение не ограничивается частными формами, стадиями процессов и материалами, раскрытыми здесь, так как такие формы, стадии процессов и материалы, могут несколько варьироваться. Также должно быть понятно, что терминология, применяемая здесь, используется единственно с целью описания частных воплощений, и она не предназначена для ограничения, поскольку область настоящего изобретения ограничена только прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.Prior to the disclosure and description of the present methods for stabilizing and controlling apomixis, it should be understood that the invention is not limited to the particular forms, process steps, and materials disclosed herein, since such forms, process steps, and materials may vary somewhat. It should also be understood that the terminology used here is used solely to describe particular embodiments, and is not intended to be limiting, since the scope of the present invention is limited only by the appended claims and their equivalents.

Публикации и другие справочные материалы, относящиеся к этому изобретению, для описания предпосылки создания изобретения и предоставления дополнительных подробностей относительно его применения, здесь включены в качестве ссылки. Ссылки, рассмотренные здесь, предусмотрены исключительно для раскрытия уровня до даты подачи данной заявки. Ничто здесь не может быть истолковано как допущение того, что изобретатель не имеет право датировать более ранним числом такое раскрытие посредством более раннего изобретения.Publications and other reference materials related to this invention, to describe the premise of the invention and provide further details regarding its use, are hereby incorporated by reference. The links discussed here are provided solely for level disclosure prior to the filing date of this application. Nothing here can be construed as an assumption that the inventor is not entitled to date such disclosure by an earlier invention.

Должно быть отмечено, что, как применяют в данном описании и прилагаемой формуле изобретения, формы единственного числа а, ап и 1йе включают множественные объекты ссылок, если контекст ясно не диктует обратное.It should be noted that, as used in this description and the attached claims, the singular forms a, an and 1ye include plural reference objects, unless the context clearly dictates otherwise.

В описании и пунктах формулы настоящего изобретения будет использована следующая терминология в соответствии с определениями, приведенными ниже.The following terminology will be used in the description and claims of the present invention in accordance with the definitions given below.

Используемые здесь, «содержащий», «включающий в себя», «содержащий», «характеризующийся» и их грамматические эквиваленты являются включающими в себя, или незавершенными терминами, которые не исключают дополнительных, не перечисленных элементов или стадий способа. «Содержащий» - должен быть интерпретирован как включающий более ограниченные термины «состоящий из» и «состоящий по существу из».As used herein, “comprising”, “including”, “comprising”, “characterized” and their grammatical equivalents are inclusive, or incomplete terms that do not exclude additional, not listed elements or steps of the method. “Containing” - should be interpreted as including the more limited terms “consisting of” and “consisting essentially of”.

Используемые здесь «состоящий из» и его грамматические эквиваленты исключают любой элемент, стадию или ингредиент, не оговоренный в формуле изобретения.As used herein, “consisting of” and its grammatical equivalents exclude any element, step or ingredient not specified in the claims.

Используемые здесь «состоящий по существу из» и его грамматические эквиваленты ограничивают объем пункта формулы изобретения описанными материалами или стадиями и теми, которые существенно не влияют на основные и новые признак или признаки заявленного изобретения.As used herein, “consisting essentially of” and its grammatical equivalents limit the scope of the claim to the materials or steps described and those that do not substantially affect the main and new features or features of the claimed invention.

Используемое здесь «генетическая нестабильность» апомиктичного растения означает, что средняя частота образования семени половым путем среди полученного половым путем потомства такого растения превышает среднюю частоту образования семени половым путем такого апомиктичного растения.As used herein, “genetic instability” of an apomictic plant means that the average frequency of sexually-generated seed formation among sexually-derived offspring of such a plant is greater than the average frequency of sexually-generated seed formation of such an apomictic plant.

-6006658-6006658

Используемое здесь «стабилизация» факультативно апомиктичного растения означает гарантированно, что средняя частота формирования семени половым путем среди полученного половым путем потомства такого растения не превосходит среднюю частоту образования семени половым путем такого апомиктичного растения.As used herein, “stabilization” of an optionally apomictic plant means it is guaranteed that the average frequency of sexually generated seed among the sexually produced offspring of such a plant does not exceed the average sexually generated seed of such an apomictic plant.

Используемое здесь, «полный апомиксис» означает (1) предшествование мегаспорогенеза при образовании раннего зародышевого мешка, (2) предшествование фертилизации при ранней эмбрионии, и (3) образование эндосперма или псевдогамно (посредством фертилизации центральной клетки, но не яйцеклетки), или автономно (без фертилизации центральной клетки).As used herein, “complete apomixis” means (1) the preceding megasporogenesis during the formation of the early embryonic sac, (2) the preceding fertilization during the early embryo, and (3) the formation of the endosperm or pseudogamous (through the fertilization of the central cell, but not the egg), or autonomously ( without fertilization of the central cell).

Принципы 4 и 5 НЕА-теории апомиксиса являются следующими.Principles 4 and 5 of the NEA theory of apomixis are as follows.

Принцип 4 гласит, что в отсутствие структурной или кариотипической гетерозиготности, потомство почти облигатного или факультативного апомикта, полученное половым путем, обычно воспроизводится половым путем, это означает, что оно является половыми ревертантами. В отсутствие структурной гетерозиготности дивергентные аллели, ответственные за родительские фенотипы, расщепляются во время образования половой гаметы, которое у апомиктов происходит то изредка, то часто во время мегаспорогенеза (женский мейоз) и обычно часто во время микроспорогенеза (мужской мейоз). В этом отношении, потеря апомиксиса в половом Е2 поколении является аналогичным потере гибридной силы в Е2 поколении стандартных гибридных сортов культур. Оба являются сложными полигенными гибридными фенотипами.Principle 4 states that in the absence of structural or karyotypic heterozygosity, offspring of an almost obligate or facultative apomict obtained sexually are usually reproduced sexually, which means that they are sexual revertants. In the absence of structural heterozygosity, the divergent alleles responsible for parental phenotypes break down during the formation of the sex gamete, which sometimes occurs in apomicts, sometimes during megasporogenesis (female meiosis) and usually often during microsporogenesis (male meiosis). In this regard, the loss of apomixis in the sexual E 2 generation is similar to the loss of hybrid strength in the E 2 generation of standard hybrid crop varieties. Both are complex polygenic hybrid phenotypes.

Принцип 5 гласит, что при наличии структурной гетерозиготности, потомство, произведенное половым путем, почти облигатного или факультативного апомикта обычно воспроизводит или апомиктично, имитируя гомозиготное доминантное состояние, или обоими половым путем и апомиктичным (при коэффициенте расщепления почти 1:1), имитируя гетерозиготное доминантное состояние. У настоящих, репродуктивно стабилизированных, апомиктов высокая частота расщепления к половому типу предотвращается структурной (кариотипической) гетерозиготностью, которая включает, но не ограничивается этим, аллополиплоидию, сегментную аллополиплоидию, половую стерильность или палеополиплоидию. Структурная гетерозиготность является ответственной за апомиксис, имитируя простое наследование.Principle 5 states that in the presence of structural heterozygosity, sexually progeny of an almost obligate or optional apomict usually reproduces either apomictically, imitating a homozygous dominant state, or both sexually and apomictic (with a cleavage factor of almost 1: 1), imitating a heterozygous home state. In true reproductively stabilized apomicts, a high frequency of cleavage to the sexual type is prevented by structural (karyotypic) heterozygosity, which includes, but is not limited to, allopolyploidy, segmented allopolyploidy, sexual sterility or paleopoliploidy. Structural heterozygosity is responsible for apomixis, mimicking simple inheritance.

Внутривидовые апомиктичные диплоидные гибриды, половое потомство которых является обычно слабо апомиктичным или полностью половым вследствие рекомбинации полигенной гетерозиготности, необходимой для апомиксиса, стабилизируют путем индуцирующей триплоидии, или другим нечетным полиплоидным уровнем. Это имеет своим результатом почти облигатный апомиксис. При неспаренном уровне плоидности генетически редуцированные и рекомбинированные функциональные яйцеклетки образуются редко и редко оплодотворяются генетически редуцированным и рекомбинированным спермием, выработка которого весьма снижена. Следовательно, внутригеномная полигенная гетерозиготность, ответственная за апомиксис, редко нарушена у полиплоидных апомиктов с неспаренным уровнем плоидности.Intraspecific apomictic diploid hybrids, the sexual offspring of which is usually weakly apomictic or completely sexual due to the recombination of the polygenic heterozygosity necessary for apomixis, are stabilized by inducing triploidy, or another odd polyploid level. This results in an almost obligate apomixis. With an unpaired ploidy level, genetically reduced and recombined functional eggs are rarely formed and are rarely fertilized with genetically reduced and recombined sperm, the production of which is very reduced. Therefore, the intragenomic polygenic heterozygosity responsible for apomixis is rarely impaired in polyploid apomicts with an unpaired ploidy level.

Аллополиплоидия (полиплоидия, вовлекающая различные виды) представляет собой вообще наиболее удобный механизм для ограничивающей рекомбинации. У аллополиплоида рекомбинация в основном происходит только внутри геномов, не между геномами. Следовательно, гены, ответственные за апомиксис, поддерживаются посредством факультативных половых поколений в гомозиготном состоянии внутри генома, но в гетерозиготном состоянии между геномами.Allopolyploidy (polyploidy involving various species) is generally the most convenient mechanism for limiting recombination. In allopolyploid, recombination mainly occurs only within the genomes, not between the genomes. Therefore, the genes responsible for apomixis are maintained through facultative generations in a homozygous state within the genome, but in a heterozygous state between the genomes.

Другие цитогенетические механизмы могут быть использованы для предотвращения рекомбинации внутри или между целыми геномами, или частями геномов. Настоящая заявка распространяется на все такие механизмы, включая гетерозиготную инверсию или транслокационную гетерозиготность и механизмы генетически контролируемого мейотического пуска.Other cytogenetic mechanisms can be used to prevent recombination within or between whole genomes, or parts of genomes. This application applies to all such mechanisms, including heterozygous inversion or translocation heterozygosity and mechanisms of genetically controlled meiotic triggering.

Уровни фертильности межвидовых апомиктичных диплоидов, демонстрирующие низкую фертильность, увеличивают полиплоидизацией или четных (например, тетраплоидных, гексаплоидных и тому подобных), или нечетных (например, триплоидных, пентаплоидных и тому подобных) уровней. Апомиктные полиплоиды, созданные таким образом, могут производить некоторое количество потомства, полученного половым путем, то есть они в основном являются факультативными апомиктами. Такое потомство, полученное половым путем, также является факультативными апомиктами поскольку полигенная гетерозиготность, необходимая для апомиксиса, существует между геномами, а не внутри геномов. Аллополиплоиды фиксируют надежную интергеномную гетерозиготность так, что случайная межгеномная рекомбинация не затрагивает аллельный состав дивергентного межгеномного локуса. Сегментообразную аллополиплоидизацию поощряют посредством способов настоящего изобретения, чтобы усилить пыльцевую фертильность, образование нередуцированного зародышевого мешка и яйцеклетки, жизнеспособность и нередуцированный партеногенез яйцеклетки.Fertility levels of interspecific apomictic diploids exhibiting low fertility are increased by polyploidization of either even (e.g. tetraploid, hexaploid, and the like), or odd (e.g. triploid, pentaploid, and the like) levels. Apomictic polyploids created in this way can produce a certain amount of offspring obtained through sexual contact, that is, they are mainly optional apomicts. Such sexually derived offspring are also optional apomicts since the polygenic heterozygosity necessary for apomixis exists between the genomes and not within the genomes. Allopolyploids record reliable intergenomic heterozygosity so that random intergenomic recombination does not affect the allelic composition of the divergent intergenomic locus. Segment-like allopolyploidization is encouraged by the methods of the present invention to enhance pollen fertility, the formation of an unreduced embryo sac and ovum, viability and unreduced parthenogenesis of the ovum.

Развитие НЕА-теорииThe development of NEA theory

Объединением НЕА-теории (всех пяти принципов) с принципами эволюционной генетики, настоящий изобретатель развил новую теорию о происхождении, стабилизации и дифференциации природных «агамных комплексов» (групп интербридинга половых и апомиктичных растений). Теория представлена здесь и формирует основу для производства «агамных культур».By combining the NEA theory (all five principles) with the principles of evolutionary genetics, the present inventor developed a new theory about the origin, stabilization and differentiation of natural “agamic complexes” (interbreeding genital and apomictic plants). The theory is presented here and forms the basis for the production of "agamic cultures."

-7006658-7006658

В течение фазы пре-апомиксиса теории (фиг. 1), естественная селекция происходит вдоль по широтному и другим экологическим градиентам и половые экотипы эволюционируют с дивергентными широкими временными характеристиками развития яйцеклетки. Это является тем, за чем следует гибридизация, произошедшая в результате вторичных контактов. В этом контексте плейстоцен был единственным в истории покрытосемянных, в котором произошли обширные растительные миграции, В. Нип!1еу & Т. \УсЬЬ III, Уеде!а!юп Н1к!огу (К1и^ег Асабеиис РиЬНкйетк 1988), и гибридизации, произошедшие в результате вторичных контактов, в частности, в средне-широтной гетерогенной заповедной флоре. 1.С. Сагтап, 61 Бю1. I. Ьшпеап 8ос. 51-94 (1997).During the pre-apomixis phase of the theory (Fig. 1), natural selection occurs along latitudinal and other environmental gradients and sexual ecotypes evolve with divergent wide temporal characteristics of egg development. This is what the hybridization resulting from the secondary contacts follows. In this context, the Pleistocene was the only one in the history of angiosperms in which extensive plant migrations took place, V. Nip! 1eu & T. \ Ulb III, Uede! as a result of secondary contacts, in particular, in the mid-latitudinal heterogeneous protected flora. 1.S. Sagtap, 61 Bu1. I. bshpeap 8os. 51-94 (1997).

Новые гибриды, пытающиеся экспрессировать две и более конкретно дивергентные широковременные характеристики развития цветковых, воспроизводили в виде факультативных апомиктов стадии I (фиг. 1). Большинство из этих исчезающих апомиктов были диплоидами, и апомиксис у большинства из них был факультативным и кратковременным, то есть их потомство, произведенное половым путем, было облигатно половым, поскольку сбалансированная многолокусная гетерозиготность, необходимая для апомиксиса, была нарушена рекомбинацией. Следовательно, последующие поколения этих недолговечных линий содержали несколько апомиктов до тех пор, пока все апомикты не были замещены половым потомством. Такое замещение не происходило у апомиктов, или с имеющимися ко времени их образования, или с быстро приобретенными стабилизирующими механизмами, такими как, аллополиплоидия. Большинство механизмов, которые стабилизируют апомиксис, вовлекают полиполидию и все из них весьма ингибируют и иногда элиминируют рекомбинацию различных гетерозиготных генов, критических для апомиксиса и родственных репродуктивных аномалий.New hybrids trying to express two or more specifically divergent, long-term flowering developmental characteristics were reproduced as optional stage I apomicts (Fig. 1). Most of these disappearing apomicts were diploids, and most of them had an optional and short-lived apomixis, that is, their offspring produced sexually were obligate sexual, since the balanced multi-locus heterozygosity necessary for apomixis was disrupted by recombination. Consequently, subsequent generations of these short-lived lines contained several apomicts until all apomicts were replaced by sexual offspring. Such a substitution did not occur in apomicts, either with those existing at the time of their formation, or with rapidly acquired stabilizing mechanisms, such as allopolyploidy. Most of the mechanisms that stabilize apomixis involve polypolydia and all of them are very inhibitory and sometimes eliminate the recombination of various heterozygous genes critical for apomixis and related reproductive anomalies.

Стабилизированные апомикты стадии II могут периодически включаться в Вц и Вш гибридизацию с родственными апомиктами и с экологически дивергентными половыми родственниками, чтобы произвести гетерогенные агамные комплексы стадии III (фиг. 1). Многие апомикты стадии III в настоящее время продолжают ассимилировать, посредством факультативного ауткроссинга с половыми и апомиктичными родственниками, генетическая емкость продолжает мигрировать в новые и экологически различные ареалы. КД. Вауег, Еуо1ийоп ок Ро1ур1о1б Адат1с Сотр1ехек \νί11ι Ехатр1ек кгот Атеппапа (Ак!егасеае),132 Орега Во!. 53-65 (1996).Stabilized apomicts step II may be periodically included in the BU and B w hybridization with related apomicts and environmentally divergent sexual relatives to produce heterogeneous agamic complexes stage III (FIG. 1). Many stage III apomicts continue to assimilate, through optional outcrossing with sexual and apomictic relatives, the genetic capacity continues to migrate to new and ecologically different areas. Cd. Woweg, Euphorius ok Ro1ur1o1b Adat1s Sotr1ekhek \ νί11ι Ehatr1ek kgot Atepapa (Ak! Egaseee), 132 Orega Vo !. 53-65 (1996).

Механизмы стабилизации генетических систем наследования, ответственных за апомиксис, завершают НЕА-модель происхождения, стабилизации и наследования апомиксиса. Что касается апомиксиса, то составляющие механизмы (определенные ниже) не описаны в уровне техники.The stabilization mechanisms of the genetic inheritance systems responsible for apomixis complete the NEA model of the origin, stabilization and inheritance of apomixis. As for apomixis, the constituent mechanisms (defined below) are not described in the prior art.

Согласно НЕА-теории, родительские половые фенотипы апомиктов являются полигенными коадаптантами, А.К. Тетр1е!оп, Соабар!а!юп апб Ои!Ьгеебш§ Эергеккюп, ίη М.Е. 8ои1е, Сопуеткюп Вю1оду: Тйе 8с1епсе ок 8сатсйу апб Эгуеткйу 105-116 (8таиет Аккоск. Шс., 8ипбет1апб, МА 1986); В. Зайасе, Соабар!айоп Р.еу1К1!еб, 82 I. Негеб. 89-95 (1991), кодирующимися уникальными группами аллелей, которые действуют кооперативно для подтверждения соответствия специфическим экотипам, адаптированным к специфическим окружающим средам. Любая важная рекомбинация между родительскими геномами, т.е. между этой критической мультилокусной гетерозиготностью у факультативных апомиктов стадии I, имеет следствием потомство, которое демонстрирует раздельнополость или, в лучшем случае, весьма сниженную частоту апомиксиса, т. е. потомство, полученное половым путем, является половым или большей частью половым (высоко факультативным). Следовательно, без стабилизации, апомикты стадии I в конечном счете вытесняются половыми сегрегантами, которые генетически вносят только половое потомство в популяцию.According to the NEA theory, the parental sex phenotypes of apomicts are polygenic coadaptants, A.K. Tetr1e! Op, Soabar! A! Ju ap apb Oi! 8oy1e, Sopuetkup Vyuodu: Thye 8s1epse ok 8satsyu apb Eguetkyu 105-116 (8th Akkosk. Shs., 8ibet1apb, MA 1986); V. Zayase, Soabar! Ayop R. eu1K1! Eb, 82 I. Negeb. 89-95 (1991), encoded by unique groups of alleles that act cooperatively to confirm compliance with specific ecotypes adapted to specific environments. Any important recombination between parental genomes, i.e. between this critical multilocus heterozygosity in the optional stage I apomicts, there is a consequence of offspring that exhibits dioeciousness or, at best, a very reduced frequency of apomixis, i.e., sexually derived offspring is sexual or mostly sexual (highly optional). Therefore, without stabilization, stage I apomicts are eventually replaced by sexual segregants, which genetically introduce only sexual offspring into the population.

Подавляющее большинство диплоидных апомиктов стадии I, которые успешно продвигаются к стадии II (фиг. 1), стабилизируют аллополиплоидией или сегментной аллополиплоидией. Скорость, при которой происходит стабилизация, зависит от взаимосвязанности родительских линий и от определенных условий в зоне гибридизации, произошедшей в результате вторичных контактов. Одна родительская линия в таких зонах является более многочисленной, чем другая. В таких случаях пыльца от доминирующего родителя, скорее всего, будет вовлечена в Вш гибридизацию (фертилизация нередуцированных яйцеклеток), чтобы образовать триплоиды с соотношением генома 2:1. Наоборот, гибрид Вш может быть образован из нередуцированной пыльцы апомикта стадии I, что сказывается на фертильности доминирующего родителя, образующего такое же соотношение генома 2:1. Полагая, что триплоиды также образуют нередуцированные яйцеклетки (демонстрируют тенденции к апомиксису) или пыльцу, второй раунд обратного скрещивания, вовлекающий того же самого доминирующего диплоидного полового родителя, дает в результате соотношение генома 3:1. Такие соотношения, вероятно, являются частыми среди апомиктов, и они (соотношения) объясняют простое отношение расщепления наследования и присущие апомиксису, гемизиготные группы сцепления. Наоборот, триплоид может быть вовлечен в Вш гибридизацию с другим родителем, в этом случае имеет место соотношение генома 2:2. Другие формы полиплоидизации, вовлекающие нередуцированную пыльцу и яйцеклетки, или соматическое удвоение, могут давать сходные результаты.The vast majority of stage I diploid apomicts that successfully advance to stage II (Fig. 1) stabilize with allopolyploidy or segmented allopolyploidy. The speed at which stabilization occurs depends on the interconnectedness of the parental lines and on certain conditions in the hybridization zone resulting from secondary contacts. One parent line in such areas is more numerous than another. In such cases, pollen from the dominant parent is likely to be involved in W hybridization (fertilization of unreduced eggs) to form triploids with a 2: 1 genome ratio. On the contrary, the hybrid W can be formed from unreduced pollen of apomict stage I, which affects the fertility of the dominant parent, which forms the same ratio of the genome 2: 1. Assuming that triploids also form unreduced eggs (showing a tendency toward apomixis) or pollen, a second round of backcrossing involving the same dominant diploid sex parent results in a 3: 1 genome ratio. Such ratios are likely to be frequent among apomicts, and they (ratios) explain the simple ratio of inheritance splitting and the hemizygous cohesion groups inherent in apomixis. On the contrary, triploid may be involved in H hybridization with another parent, in this case, the ratio of the genome is 2: 2. Other forms of polyploidization, involving unreduced pollen and eggs, or somatic doubling, may give similar results.

Большинство апомиктов являются ауткроссинговыми многолетниками, т.е. инбридинг апомиктов с однолетними апомиктами является чрезвычайно редким (Аккег & 1егйп§). Гипотезы, основанные на мутации, не объясняют это наблюдение. Наоборот, схема гибридизации и ауткроссинга, описанная выше,Most apomictes are outcrossing perennials, i.e. inbreeding of apomicts with annual apomicts is extremely rare (Akkeg & 1yegp§). Mutation based hypotheses do not explain this observation. On the contrary, the hybridization and outcrossing scheme described above,

-8006658 (фиг. 1) зависит от ауткроссинга и наличия многолетников. При диплоидном уровне гибрида, ВС1 - триплоидном и ВС2 - тетраплоидных уровнях, наличие многолетников позволяет проанализировать многочисленные генетические рекомбинации (в пыльце). Каждый может предоставить генетическую предпосылку, которая обсуждает различную степень жизнеспособности и факультативности, и генетические предпосылки, обсуждающие поддержание более высокой жизнеспособности.-8006658 (Fig. 1) depends on outcrossing and the presence of perennials. At the diploid level of the hybrid, BC1 — triploid and BC 2 — tetraploid levels, the presence of perennials allows us to analyze numerous genetic recombinations (in pollen). Everyone can provide a genetic prerequisite that discusses varying degrees of viability and facultativeness, and genetic prerequisites that discuss maintaining higher viability.

Ауткроссинг и наличие многолетников являются особенностью семейств с высокой степенью естественной гибридизации, а Л51сгассас. Роасеае и Кокасеае часто располагаются близко к верху. N.0. Е11кйапб е! а1., ΌίδΙπόιιΙίοη о£ 8роп!апеоик Р1ап! НуЬпбк, 93 Ргос. ΝηΙ'Ι Асаб. 8с1. И8А 5090-5093 (1996). Эти три семейства содержат 75% всего апомиктичного рода. ЕС. Сагтап, 61 Бю1. 1. Ьшпеап 8ос. 51-94 (1997). Напротив, апомиксис редко наблюдается в семействах, которые располагаются низко в гибридизационной оценке, например, Вгаккюасеае, 8о1опасеае и Ар1асеае. Опять-таки, хотя гипотеза, основанная на мутагенезе, не объясняет эти ассоциации, они полностью совпадают с происхождением гибридизации и обратного скрещивания, описанными выше (фиг. 1).Outcrossing and the presence of perennials are a feature of families with a high degree of natural hybridization, and L51sgassas. Roasee and Kokasee are often located close to the top. N.0. E11kyapb e! A1., ΌίδΙπόιιΙίοη о £ 8rop! apeoic Р1ап! NLpbk, 93 Prgos. ΝηΙ'Ι Asab. 8s1. I8A 5090-5093 (1996). These three families contain 75% of the total apomictic genus. EU Sagtap, 61 Bu1. 1. bshpeap 8os. 51-94 (1997). On the contrary, apomixis is rarely observed in families that are low in the hybridization score, for example, Vgakkuaseeae, Sopasopaea and Arlaseae. Again, although the hypothesis based on mutagenesis does not explain these associations, they completely coincide with the origin of hybridization and backcrossing described above (Fig. 1).

Поскольку большинство апомиктов являются аллополиплоидами, Аккег & 1ег1шд, аллополиплоидия, вероятно, является наиболее частой формой стабилизации апомиксиса. Рекомбинация у истинных аллополиплоидов происходит только внутри геномов. Следовательно, локусы, критичные для высокой частоты (почти облигатного) апомиксиса, изолируются из интергеномной сегрегации и независимого ассортимента, т. е. они сохраняют гомозиготность внутри геномов, но гетерозиготность между геномами. Потомство, образованное половым путем от факультативно апомиктичных ТТ Т'Т' геномных аллополиплоидов, где Т и Т' являются дивергентными и кодируют дивергентные черты развития яйцеклетки, остается апомиктичным, но является фенотипически вариабельным вследствие внутригеномной рекомбинации, вовлекающей гетерозиготные локусы не критичные для апомиксиса.Since most apomicts are allopolyploids, Akkeg & lg1dd, allopolyploidy is probably the most common form of stabilization of apomixis. Recombination in true allopolyploids occurs only within the genomes. Consequently, loci critical for the high frequency of (almost obligate) apomixis are isolated from intergenomic segregation and an independent assortment, i.e., they retain homozygosity within the genomes, but heterozygosity between the genomes. The progeny formed sexually from the optionally apomictic TT T'T 'genomic allopolyploids, where T and T' are divergent and encode divergent features of the development of the egg, remains apomictic, but is phenotypically variable due to intragenomic recombination involving heterozygous apixis not critical.

Если ТТТ Т' апомикты размножают половым путем, то полигенная емкость апомиксиса (от предельно полового до почти облигатного) часто сегрегирует по простому Менделевскому способу. Это происходит из-за того, что косегрегация с нерекомбинантым Т' унивалентом (или большой группой сцепления), который содержат большинство из многих критических дивергентных аллелей, обязательна для экспрессии от низкой до высокой частоты апомиксиса. Похоже, что многие гены, существенные для почти облигатного апомиксиса, встречаются в нескольких хромосомах. Следовательно, в скрещиваниях между ТТТТ половыми линиями и ТТТ Т' апомиктичными линиями, факультативность будет варьировать от <10% до >90% среди сегрегантов, обычно классифицированных в виде апомиктичных. Υ. 8ау1бап, Оепейск апб ИйЕ/айоп о£ Арот1х1к £ог 1Пе 1тргоуетеп! о£ Ошпеадгакк (Рашсит тахтит Шсц), Ргос XIV 1п1. Огакк1. Сопдг., Еехшд!оп, ΚΥ, 1981, 182-184 (1983); 8. Ьийк е! а1., Ма1е апб Еета1е 8рогодепек1к апб Сате1о§епек1к ш Ароткйс ВгасЫапа Ьп/апЫа, ВгасЫапа беситЬек апб Е1 НуЬпбк \νί11ι 8ехиа1 Со1сЫсше 1пбисеб Те!гар1о1б ВгасЫапа ги/1/1епк1К. 78 Еирйуйса 19-25 (1994). Такие апомикты часто приближаются к 50% сегрегированной популяции, т.е. отношение сегрегации 1:1 является часто приблизительным, которое является ошибочным в качестве доказательства простого наследования. Если хромосома, что содержит больше всего локусов, критических для апомиксиса, классифицируется как унивалентная, как ожидается в ТТТ Т' геномной совокупности, то частота передачи не достигнет 50% вследствие образования микросателлита. Это объясняет многие коэффициенты расщепления, которые описывают <50% передачи апомиксиса. Такие наслоения на гипотезу простого наследования объясняют это отклонение тетрасомным наследованием с произвольным хроматидным набором. Υ. 8ау1бап, Арот1х1к: Оепейск апб Вгеебшд, 18 Р1ап! Вгееб. Кеу. 13-86 (2000).If TTT T 'apomicts are propagated sexually, then the polygenic capacity of apomixis (from extremely sexual to almost obligate) often segregates according to the simple Mendelian method. This is due to the fact that cosegregation with a non-recombinant T 'univalent (or a large linkage group), which contain most of the many critical divergent alleles, is required for expression of low to high apomixis frequencies. It seems that many genes that are essential for almost obligate apomixis are found on several chromosomes. Consequently, in crosses between TTTT sex lines and TTT T 'apomictic lines, facultativeness will vary from <10% to> 90% among segregants that are usually classified as apomictic. Υ. 8au1bap, Oepeisk apb IYE / ayop o £ Arot1x1k £ og 1Pe 1trgouetep! o £ Oshpeadgakk (Rashsit ottoman Shsts), Prgos XIV 1n1. Ogakk 1. Sopdg., Exchd! Op, ΚΥ, 1981, 182-184 (1983); 8. Riyk e! a1., Ma1e apb Eetae 8godepekk apb Catelogepekk Arotkys VgasyPapa bn / apya, Vasilya pesitiek apb E1 Nypbk \ νι11ι 8exia1 S1cIser than 1pbseb Tebarbiebpb. 78 Airyuys 19-25 (1994). Such apomicts often approach 50% of a segregated population, i.e. a 1: 1 segregation ratio is often approximate, which is erroneous as evidence of simple inheritance. If the chromosome that contains the most loci critical for apomixis is classified as univalent, as expected in the TTT T 'genomic population, then the transmission frequency will not reach 50% due to the formation of microsatellite. This explains the many cleavage factors that describe <50% of apomixis transmission. Such layers on the simple inheritance hypothesis explain this deviation by tetrasome inheritance with an arbitrary chromatid set. Υ. 8au1bap, Arot1h1k: Opeysk apb Vgeebshd, 18 P1ap! Vgeeb. Keu. 13-86 (2000).

Хромосомный ассортимент в присущем для апомиксиса гомеологичном ТТТ Т' наборе имеет место, если все четыре хромосомы являются гомологичными. Во время мейоза каждая из трех гомологичных Т хромосом имеет равный шанс ассоциирования с соответствующей ей гомеологичной Т' хромосомой. Следовательно, если общий для всех четырех хромосом локус содержит аллели, которые отличаются друг от друга, тогда все шесть парных комбинаций четырех различных аллелей произойдут случайным образом, т.е. хромосомный набор имитирует аутополиплоид.The chromosome assortment in the inherent homologous TTT T 'set for apomixis occurs if all four chromosomes are homologous. During meiosis, each of the three homologous T chromosomes has an equal chance of being associated with its corresponding homeologous T 'chromosome. Therefore, if the locus common to all four chromosomes contains alleles that are different from each other, then all six pairwise combinations of four different alleles will occur randomly, i.e. the chromosome set mimics an autopolyploid.

У многих апомиктов большинство полиплоидных наборов хромосом работают геномно в виде аутополиплоидных наборов, но по меньшей мере один работает в качестве аллополиплоидного набора. Такое хромосомное поведение является типичным для сегментной аллополиплоидии. О.Ь. 81еЬЬшк, ν;·ιπ;·ιйоп апб ЕуоЫбоп ш Р1ап!к (Со1итЬ1а Ишуегкйу Ргекк, №\ν Уогк 1950); I. 8уЬепда, СЫотокоте Ратпд АЕйпйу апб Оиабг|уа1еп1 Рогтайоп ш Ро1ур1о1бк: Эо 8едтеп!а1 А11оро1ур1о1бк ЕхШ?, 39 Оепоте 1176-1184 (1996). Аллополиплодный набор (наборы) поддерживает между геномами пропорциональную мультилокусную гетерозиготность, обязательную для апомиксиса.In many apomicts, most polyploid chromosome sets work genomically as autopolyploid sets, but at least one works as an allopolyploid set. This chromosomal behavior is typical for segmented allopolyploidy. O. 81bbk, ν; · vp; · vyop apb EyoYbop w P1ap! K (Somit1a Ishuegku Rgekk, No. \ ν Wogk 1950); I. 8yepda, Syotokot Ratpd Ajpju apb Oyabg | ya1ep1 Rogtayop sh R1ur1o1bk: Eo 8edtep! The alloplastic set (s) between the genomes supports proportional multilocus heterozygosity, which is mandatory for apomixis.

Согласно НЕА теории сегментные аллополиплоидные апомикты эволюционируют от ранней стадии межрасовых аутополиплоидных апомиктов или слабо полиплоидных ТТТ Т' или ТТ Т'Т' апомиктов. Критичная для апомиксиса рекомбинация внутри гомеологичного набора (наборов) хромосом является часто неадаптивной, поскольку она обычно приводит к стерильным половым сегрегантам. Следовательно, аллельные рекомбинации, хромосомные аберрации или даже мутации, которые ингибируют рекомбинацию внутри присущего апомиксису гомеологичного набора, вызывают дальнейшую аллоплоидизацию, О.Ь. 81еЬЬшк, Vаπаΐ^οη апб ЕуоЫйоп ш Р1ап!к (Со1итЬ1а ИЫуегкйу Ргекк, №\ν Уогк 1950) этого набора, котоAccording to the NEA theory, segmented allopolyploid apomicts evolve from the early stage of interracial autopolyploid apomicts or weakly polyploid TTT T 'or TT T'T' apomicts. Apomixis-critical recombination within a homeologous set (s) of chromosomes is often non-adaptive because it usually results in sterile sexual segregants. Therefore, allelic recombinations, chromosomal aberrations, or even mutations that inhibit recombination within the inherent apomixis homeologic set, cause further alloploidization, O. 81bbk, VaPaΐ ^ οη apb EuoYyop w P1ap! K (Somit1a Iyuegkyu Rhekk, No. \ ν Wogk 1950) of this set, which

-9006658 рая может быть сильно адаптивной, приводящей к накоплению таких модификаций. Также рекомбинации внутри гомеологичных наборов, которые не сильно вовлечены в обсуждаемый апомиксис, могут быть высоко адаптивными. Такие рекомбинации первоначально являются редкими, но с каждой дополнительной рекомбинацией сходство между хромосомами внутри гомеологичных наборов возрастает, т.е. эти цитогенетические события аутополиплоидизируют хромосомные наборы путем комбинирования сегментов из дивергентных гомеологичных хромосом в одну хромосому. I. ЗуЬспда. 39 Се по те 11761184 (1996). Поскольку такая рекомбинация не приводит к половым сегрегантам, жизнеспособность апомикта возрастающе увеличивается путем элиминации дисадаптивных аллельных комбинаций, существующих в исходном гибриде и путем образования новых и адаптивных аллельных комбинаций. Этот механизм может объяснить, почему апомикты у Тпркасит, Э.Сптапе11у е! а1., Марртд Э|р1окрогопк Λροιηίχίδ ίη Те1гар1о1б Тпркасит: Опе Сепе ог 8сусга1 Сепек?, 80 Негебйу 33-39 (1998), Ό. Сптапе11у е! а1., №п-МепбеЫт Тгапкппккюп оГ Арот1х1к ш Ма1/е-Тпр5асит НуЬпбк Саикеб Ьу а Тгапкппккюп Кабо ЭЩойюп, 80 Негебйу 40-47 (1998), РепЫкеЫт, Р. О/1а8-Лкт8 е! а1., 95 Ргос. Νπ1'1 Асаб. 8ск И8А 51275132 (1998), у Сепскгик, Ό. Коске, Ап Арокрогу-кресШс Сепопис Кещоп ίκ Сопкегуеб Ве1\уееп ВпГГе1дгакк (Сепскгик Ыкапк Ь.) у РепЫке!ит 8С.|иати1а1ит Егекеп, 19 Р1ап1 1. 203-208 (1999), и у ВгасЫапа, 8.С.Реккшо е! а1,. 130 Негебкак 1-11 (1999), ведут себя геномно как аутополиплоиды, даже не подвергаются рекомбинации в присущем апомиксису гомеологичном хромосомном наборе или группе сцепления.-9006658 paradise can be highly adaptive, leading to the accumulation of such modifications. Also, recombinations within homeologic sets that are not strongly involved in the discussed apomixis can be highly adaptive. Such recombinations are initially rare, but with each additional recombination, the similarity between the chromosomes within the homeologous sets increases, i.e. these cytogenetic events autopolyploidize chromosome sets by combining segments from divergent homeologous chromosomes into one chromosome. I. Fucking. 39 ce for te 11761184 (1996). Since this recombination does not lead to sexual segregants, apomict viability increases by eliminating the maladaptive allelic combinations existing in the original hybrid and by the formation of new and adaptive allelic combinations. This mechanism can explain why apomicts in Tpkasit, E. Spaptapeu! A1., Marrtd E | p1okrogopk Λροιηίχίδ ίη Te1gar1o1b Tpkasit: Opera Sepe og 8susga1 Sepek ?, 80 Negebyu 33-39 (1998), Ό. Spaptape11u e! a1., No. p-Meppbyt Tgkppkküp oG Arot1h1k sh Ma1 / e-Tpr5asit Nüpbk Saikeb Lew a Tgkppkkup Kabo EShoyyup, 80 Negebyu 40-47 (1998), Repykeut, R. O / 1a8-Lkt A1., 95 Pr. Νπ1'1 Asab. 8sk I8A 51275132 (1998), at Sepskgik, Ό. Koske, Ap Arokrogu-kres Schs Sepisp Keszczop Сопκ Sopkegueb Be1 ее п Вп Г Г Г е е д (((С (Sepskgik пkapk..) At RepYke! e! A1 ,. 130 Negebkak 1-11 (1999), behave genomically as autopolyploids, do not even undergo recombination in the homologous chromosome set or linkage characteristic of apomixis.

1. 8уЬепда, 39 Сепоте 1176-1184 (1996), убедительно доказывал, что сегментная аллополиплоидия элиминируется посредством аутополиплоидизации в начале эволюции полиплоидов, которые появляются в виде слабых аллополиплоидов или в виде межрасовых аутополиплоидов. Сегментный аллополиплоидный апомикт появляется, чтобы быть исключением. При этом факультативный апомиксис, связанный с сегментной аллополиплоидией является взаимосвязанной и высоко адаптивной особенностью, т. е. они действуют синергично в эволюции и стабилизации зрелых крайне удачных агамных комплексов (фиг. 1).1. 8yepda, 39 Sepot 1176-1184 (1996), convincingly proved that segmental allopolyploidy is eliminated by autopolyploidization at the beginning of the evolution of polyploids that appear as weak allopolyploids or as interracial autopolyploids. Segmented allopolyploid apomict appears to be an exception. Moreover, the optional apomixis associated with segmented allopolyploidy is an interconnected and highly adaptive feature, that is, they act synergistically in the evolution and stabilization of mature extremely successful agamic complexes (Fig. 1).

В природе существует несколько, кажущихся стабильными, диплоидных апомиктов и некоторые из них, вероятно, стабилизированы посредством почти облигатной половой стерильности, которая предотвращает сегрегацию. Эти апомикты могут образовываться или посредством внутриспецифичной гибридизации половых диплоидов, или из аллополиплоидных апомиктов путем партеногенеза редуцированных яйцеклеток. Примеры включают диплоидные апомикты у Ро1еп1111а, МиЫхщд & МипЫтд, Тке Мобе оГ КергобисЬоп оГ НуЬпбк Ве1\уееп 8ехиа1 апб Аротюйс Ро!еп!111а агдеп!еа, 1945 Во!. №1. 49-71 (1945), у Н1егоск1ое, С. ^е1тагск, Арот1х18 апб 8ехиа1ку ш Н1егоск1ое аикйакк апб ш 3\уеб1кк Н. обога!а оп ЭШегеп! Ро1ур1о1б Ьеуе1к, 120 Вок №1. 209-235 (1967), у 8огЬик, А. 1апкип & М. Коуапба, Арот1х18 а! !ке Э1р1о1б Ьеуе1 т 8огЬик ех1т1а (Еткпо1ощса1 8!иб1ек т 8огЬик 3), 60 Ргекка, Ргака 193-213 (1988), и у АгаЫк, В.А. Коу, Тке Вгеебшд 8ук!етк оГ 81х 8рес1ек оГ АгаЫк (Вгакккасеае), 82 Атег. 1. Во!. 869-877 (1995). В каждом случае геномы диплоидов являются дивергентными, и половые гаметы образуются редко.In nature, there are several seemingly stable, diploid apomicts and some of them are probably stabilized by almost obligate sexual sterility, which prevents segregation. These apomicts can be formed either by intraspecific hybridization of the sexual diploids, or from allopolyploid apomicts by parthenogenesis of reduced eggs. Examples include diploid apomicts at Po1ep1111a, MiXxcd & Miiptd, Tke Mob oG Kergobisop oG Nupbk Be1 \ uep 8xia1 apb Arotuys Ro! Ep! 111a agdep! Ea, 1945 Vo !. No. 1. 49-71 (1945), at H1egoskoe, S. ^ e1tagsk, Arot1x18 apb 8ehia1ku w H1egoskoy aikyakk apb w 3 \ ueb1kk N. Obog! And op EShegep! Ро1ур1о1б Леуе1к, 120 Wok No. 1. 209-235 (1967), at 8bik, A. 1apkip & M. Kouapba, Arot 1x18 a! е ke о 1 1 у б у у е 1 8 8 ог ик ик ик ((((((к (к ощ ощ 1 8 8 8!!!! Kou, Tke Vgeebshd 8uk! Etc. OG 81x 8res1ek OG AgaYk (Vgakkaseee), 82 Integ. 1. In !. 869-877 (1995). In each case, the diploid genomes are divergent, and sex gametes rarely form.

Наоборот, полная реверсия к раздельнополости внутри одной до нескольких половых генераций происходит у раздельнополых фертильных диплоидных (или слабых дигаплоидных) апомиктов. Такие нестабильные апомикты образуются или путем межрасовой гибридизации половых диплоидов, или из сегментных аллополиплоидных апомиктов путем партеногенеза редуцированных яйцеклеток. Замечание к последнему случаю, такие стабилизированные полиплоидные апомикты стадии I и III могут быть родительскими для нестабильных неодиплоидных апомиктов стадии I (фиг. 1). Нестабильные апомиктичные диплоиды обнаружены у РайкеЫит, Ό.υ. Сегк!е1 & XV. М. М1ккапес, Оп !ке [пкегкапсе оГ Арот1х1к т РайкеЫит агдеп1а!ит, 115 Во!. Саζ. 96-106 (1950), у Капипси1ик, С.А. №дег, 94 Во!. Не1. 411-422 (1984) и возможно, у Ткетеба, Ь.Т. Еуапк & К.В. Кпох, Епуйотеп1а1 Соп!го1 оГ Кергобисйоп т Ткетеба аикйакк, 17 Айк!. I. Во!. 375-89 (1969), у ВгасЫапа, Т.К К-штоуа е! а1., Арот1х1к апб 8ехиа1ку ш Э1р1о1б апб Те!гар1о1б Ассеккюпк оГ ВгасЫапа беситЬепк, 12 8ех. Р1ап! Кергоб. 43-52 (1999), и у 8огдкит, С.У. Тапд е! а1., Арот1х1к т 8огдкит Ьшек апб Ткей Е1 РгодеЫек, 141 Во!. Саζ. 294-299 (1980); и.К. Мийу, Аррга1ка1 оп !ке Ргекеп! 8!а!ик оГ Кекеагск оп Арот1х1к т 8огдкит, 64 Сиг. 8ск 315-316 (1993), последний из которых появляется, чтобы возникнуть посредством гибридизации половых диплоидов.On the contrary, a complete reversal to dioeciousness within one to several sexual generations occurs in dioecious fertile diploid (or weak dihaploid) apomicts. Such unstable apomicts are formed either by interracial hybridization of sex diploids, or from segmented allopolyploid apomicts by parthenogenesis of reduced eggs. Note to the latter case, such stabilized polyploid apomicts of stage I and III can be parental for unstable non-diploid apomicts of stage I (Fig. 1). Unstable apomictic diploids were found in RaikeUit, Ό.υ. Segk! E1 & XV. M. Mkkapes, Op! Ke [pkegkaps oG Arot1kh1k t RaikeUit agdep1a! Um, 115 Vo !. Caζ. 96-106 (1950), in Kapipsi1ik, S.A. №deg, 94 Vo !. Not 1. 411-422 (1984) and possibly by Tketeb, L.T. Euapk & K.V. Kpoh, Epuyotep1a1 Sop! Go1 oG Kergobisyop t Tketeba aikyakk, 17 Hayk !. I. In !. 375-89 (1969), by Vgasyap, T.K. K-stow e! A1., Arot1h1k apb 8ekhia1ku e Elp1o1b apb Te! P1ap! Kergob. 43-52 (1999), and 8gdkit, S.U. Thap e! A1., Arot1x1k t 8gdkit Lshek apb Tkey E1 Rgodeyek, 141 Vo !. Caζ. 294-299 (1980); I.K. Miyu, Arrga1ka1 op! Ke Rgekep! 8! A! Ik oK Kekeagsk op Arot1h1k t 8ogdkit, 64 Sig. 8sk 315-316 (1993), the last of which appears to arise through the hybridization of sexual diploids.

Если апомиксис контролировали простым доминантным геном, то приблизительно 75% (если гетерозиготные) или 100% (если гомозиготные) всего потомства, полученного половым путем, факультативных диплоидных апомиктов, должно быть апомиктичным. Однако такого коэффициента сегрегации никогда не наблюдали. Вместо этого, полученное половым путем потомство факультативных диплоидных апомиктов является полностью половым, или только слегка апомиктичным. Эти наблюдения являются несовместимыми с простым наследованием, но они полностью согласуются с НЕА-теорией, то есть рекомбинация сбалансированной мультилокусной гетерозиготности, критичная для апомиксиса, обычно дает в результате половое потомство. Вкратце, на диплоидном уровне при факультативной рекомбинации слабо гомеологичных геномов апомиксис теряется. На полиплоидном уровне гомеология является достаточной, чтобы ограничить факультативную рекомбинацию до одинаковых геномов. Этот механизм гомеологии поддерживает кросс-геномную гетерозиготность, которая часто вызывает апомиксис, чтобы выглядеть как простое наследование при использовании апомиктов в качестве мужских родительских особей в скрещиваниях между половыми особями и апомиктами.If apomixis was controlled by a simple dominant gene, then approximately 75% (if heterozygous) or 100% (if homozygous) of all sexually transmitted offspring, optional diploid apomicts, should be apomictic. However, such a segregation coefficient has never been observed. Instead, the sexually-derived offspring of facultative diploid apomicts is completely sexual, or only slightly apomictic. These observations are incompatible with simple inheritance, but they are fully consistent with the NEA theory, that is, the recombination of balanced multilocus heterozygosity, critical for apomixis, usually results in sexual offspring. In short, at the diploid level, with optional recombination of weakly homeologous genomes, apomixis is lost. At the polyploid level, homeology is sufficient to limit optional recombination to identical genomes. This mechanism of homeology supports cross-genomic heterozygosity, which often causes apomixis to look like simple inheritance when apomicts are used as male parents in crosses between genders and apomicts.

-10006658-10006658

Как рассмотрено выше, эти гипотезы, индорсирующие простое наследование, объясняют 100%-ную реверсию к раздельнополости у потомства, произведенного половым путем, факультативно апомиктичных диплоидов путем утверждения, что доминантная апомиксисная аллель ведет себя как рецессивная летальная в гаплоидных гаметах. Следовательно, согласно этому объяснению, апомиксис не может быть наследован от гаплоидных гамет диплоидных апомиктов.As discussed above, these hypotheses, which endorse simple inheritance, explain the 100% reversal of dioecious sexually reproducing offspring of optionally apomictic diploids by stating that the dominant apomixis allele behaves like a recessive lethal in haploid gametes. Therefore, according to this explanation, apomixis cannot be inherited from haploid gametes of diploid apomicts.

В дополнение к стабилизации определенных диплоидных апомиктов половая стерильность предоставляет добавочную стабилизацию полиплоидным и анеуплоидным апомиктам. Несколько примеров включают (ί) триплоидные апомикты у Тагахасит, Аккег & ДсгНпд. Епдегои, Ό.Ά. 8!га!!ои, ЬгГе Н1к!огу Уапайои \νί!1ιίπ Рори1а!юик оГ Акехиа1 Р1аи1, у Ейдегои аиииик (Ак!егасеае), 78 Атег. 1. Во!. 723-728 (1991), у Еира!огшт, М.8. Вег!акко-Вогдек & 1.К. Со1етаи, ЕтЬгуо1оду аий Су!одеие!юк оГ Еира!огшт рапйПогпт аий Е. 1и!егтейшт (Сотрокйае), 21 Сеие!. Мо1. Вю1. 507-514 (1998), у Тпркасит, В1акеу е! а1., Со-кедгеда!юи оГ ΌΝΑ Магкегк \νί!1ι Тпркасит ЕегШйу, 42 Мауйюа 363-369 (1997), у Ракра1ит, В.Ь. Вигкои & М.А. Никкеу, Су!о1оду оГ Ракра1ит та1асорйу11пт аий йк Ке1а!юикЫр !о Р. щегдеики аий Р. Й11а!а!ит, 159 1и!. 1. Р1аи! 8ск 153-159 (1998), и у С1к!аисйе, В. Раху, П1р1о1й1/а!юи Еайиге аий Арот1х1к ш ОгоЬаисйасеае, 128 Во!. 1. Ыии. 8ос. 99-103 (1998), (и) у анеуплоидных апомиктов Е1утик, ЕВ. Наш, 8иЬкехиа1 Кергойисйои ш Адгоругои, 10 Негеййу 129-160 (1956), у Ытошит, 1.А. Кокке11о е! а1., Ытошит сагуа11ю1 (Р1итЬадшасеае), а №\ν Еийетю 8реаек Ггот !1е Ва1еапс 1к1аийк, 56 Аиа1ек Эе1 1агйш Во!ашсо Эе Майпй 23-31 (1998), у Тпркасит и Аи!еииаиа, 1.С. Сагтаи, неопубликовано, и (ίίί) у неравных тетраплоидных (три гомологичных х=5 геномов плюс один гомеологичный х=4 геном) апомиктов (нуцеллярная эмбриония) у №!йоксогйит, К. 1оиек, КоЬейкошаи Еикюи аий Сеи!пс Е1ккюи ш Кагуо!уре Еуо1и!юи оГ Н1дйег Р1аи!к, 64 Во!. Кет. 273-289 (1998).In addition to stabilizing certain diploid apomicts, sexual sterility provides additional stabilization to polyploid and aneuploid apomicts. A few examples include (ί) triploid apomicts in Tagahasit, Akkeg & DsgNpd. Epdegoi, Ό.Ά. 8! Ha! 1. In !. 723-728 (1991), in Eir! Ogsht, M.8. Veg! Akko-Vogdek & 1.K. Come on, here is one Sui! Ode! Yuk oG Eira! Ogsht rapyPogpt aiy E. 1i! Eigteisht (Sotrokyaye), 21 Seeie !. Mo1. Vu1. 507-514 (1998), Tprkasit, B1akeu e! A1., Co-Gedged! Yui OG ΌΝΑ Magkegk \ νί! 1ι Tkrkasit EegShyu, 42 Mauyua 363-369 (1997), at Rakra1it, V.L. Vigkoy & M.A. Nikkeu, Su! O1od OG Rakra1it taasasoryu11pt aiyk Ke1a! Yikyr! O R. Schegdeiki ai R. Y11a! A! Um, 159 1i !. 1. R1ai! 8SK 153-159 (1998), and in S1k! Aisye, V. Rahu, P1p1o1y1 / a! Yui Yaige aiy Arot1x1k sh OgOaisyaseee, 128 Vo !. 1. Yii. 8os. 99-103 (1998), (and) in aneuploid apomicts E1utik, EB. Ours, 8bkekhia1 Kergoyisyoi sh Adgorugoi, 10 Negeyyu 129-160 (1956), Ytoshit, 1.A. Kokke11o e! a1., Ishit sagua11yu1 (P1itbadshaseeae), and No. \ ν Eiyetu 8 reeks Ggot! 1e Ba1eaps 1k1aiyk, 56 Ai1ek Ee1 1aishu Vaashso Ee Maipy 23-31 (1998), at Tpkasii ai! Sagtai, unpublished, and (ίίί) in unequal tetraploid (three homologous x = 5 genomes plus one homeologous x = 4 genome) apomicts (nucellular embryo) in No.! Yoksogyit, K. 1oyek, Koyekoshai Yikyui ai Sei! Ps E1kyuyu! ure Euo1i! yui oG N1deyg P1ai! k, 64 Vo !. Ket. 273-289 (1998).

Согласно НЕА-теории биспория, тетраспория и полиэмбриония являются также полигенно определенными, аномальными и эволюционно промежуточными (гибридными) фенотипами. 1.С. Сагтаи, 61 Вю1. 1. Ешиеаи 8ос. 51-94 (1997). Подобно апомиксису они происходят из-за внутригеномной гетерозиготности генов, вовлеченных в синхронизацию мегаспорогенеза, развития зародышевого мешка и/или эмбрионии. Однако, в отличие от апомиктов, многие биспоровые, тетраспоровые и полиэмбрионные виды являются диплоидными и почти все биспоровые и тетраспоровые виды являются полностью раздельнополыми. 1.С. Сагтаи, 61 Вю1. 1. Етпеаи 8ос. 51-94 (1997). Следовательно, мультилокусная гетерозиготность, критичная для этих аномалий, не стабилизируется нормальной полиплоидией или половой стерильностью в случае биспоровых, тетраспоровых или факультативно полиэмбиональных диплоидов. Это поднимает вопросы, как такая гетерозиготность возникает и как она стабилизируется.According to the NEA theory, bisporia, tetrasporia, and polyembryony are also polygenically determined, abnormal, and evolutionarily intermediate (hybrid) phenotypes. 1.S. Sagtai, 61 Vyu1. 1. Yesheai 8os. 51-94 (1997). Like apomixis, they occur due to the intragenomic heterozygosity of genes involved in the synchronization of megasporogenesis, development of the embryo sac, and / or embryo. However, unlike apomicts, many bispore, tetraspore and polyembryonic species are diploid and almost all bispore and tetraspore species are completely dioecious. 1.S. Sagtai, 61 Vyu1. 1. Etpeai 8os. 51-94 (1997). Therefore, multilocus heterozygosity, critical for these anomalies, is not stabilized by normal polyploidy or sexual sterility in the case of bispore, tetraspore or optionally polyembial diploids. This raises questions about how such heterozygosity arises and how it stabilizes.

Биспоровые и тетраспоровые виды и многие полиэмбриональные виды являются палеополиплоидами, которые, по-видимому, должны были образоваться из эволюционно асинхронных половых или апомиктичных полиплоидов. 1.С. Сагтаи, 61 Вю1. 1. Ешиеаи 8ос. 51-94 (1997). Возможные механизмы образования включают возрастающую или убывающую анеуплоидию и структурные реорганизации родительских геномов. Э.Е. 8о1!1к & Р.8. 8о1!1к, Ро1ур1о1йу: Кесштеи! Еогтайои аий Сеиоте Еуо1и!юи, 14 Тгеийк Есо. Еуо1. 348-352 (1999), оба из которых могут быть стабилизированы посредством диплоидизации. Без диплоидизации должна произойти сегрегация к образованию нормального моноспорового зародышевого мешка типа Ро1удоиит. Диплоидизация превращает полиплоидные наборы гомеологичных хромосом, в которых рекомбинация происходит случайно, в рекомбинационно отличные (диплоидные) хромосомы, в которых рекомбинация между вновь отмеченными и потенциально реорганизованными диплоидными парами никогда не происходит. Следовательно, наследственная мультилокусная внутригеномная гетерозиготность, критичная для биспории, тетраспории и полиэмбрионии, постоянно стабилизируется посредством диплоидизации. Апомиксис у несомненных диплоидных апомиктов АгаЫк и, возможно, у нескольких других апомиктов (диплоидных или полиплоидных), также может постоянно стабилизироваться путем диплоидизации.Bispora and tetraspore species and many polyembryonic species are paleopoliploids, which, apparently, should have formed from evolutionarily asynchronous genital or apomictic polyploids. 1.S. Sagtai, 61 Vyu1. 1. Yesheai 8os. 51-94 (1997). Possible mechanisms of formation include increasing or decreasing aneuploidy and structural reorganizations of the parental genomes. E.E. 8o1! 1k & P.8. 8o1! 1k, Ro1ur1o1yu: Kesshtei! Yogtayoi aiy Seyote Euo1i! Yui, 14 Tgeiyyk Eso. Euo1. 348-352 (1999), both of which can be stabilized by diploidization. Without diploidization, segregation to the formation of a normal monospore embryo sac of the type Ploudoyit should occur. Diploidization converts polyploid sets of homeologous chromosomes in which recombination occurs randomly into recombinantly distinct (diploid) chromosomes in which recombination between newly marked and potentially reorganized diploid pairs never occurs. Therefore, hereditary multilocus intragenomic heterozygosity, critical for bisporia, tetrasporia and polyembryony, is constantly stabilized by diploidization. Apomixis in undoubted diploid apomicts Agaik and, possibly, in several other apomicts (diploid or polyploid), can also be constantly stabilized by diploidization.

Наличие экстенсивной анеуплоидии или больших несбалансированных хромосомных перегруппировок перед диплоидизацией могло бы сделать моноспорию (норму) невозможной для некоторых биспоровых и тетраспоровых видов и сделать невозможным половое развитие зародышевого мешка у некоторых апомиктов. Однако, случаи полной облигатной биспории, тетраспории и апомиксиса у растений, вероятно, являются редкими, если они вовсе случаются. Н. Н)е1тду1к!, Уапа!юик ш ЕтЬпо 8ас Эеуе1ортеи!, 14 Р11у!отогр1ю1оду 186-196 (1964); Аккег & 1ег1шд; В.М. 1ойи е! а1., Сотрагайуе ЕтЬпо1оду оГ Аидюкрегтк, Уо1. 1 аий 2 (Νον Уогк: 8ргшдег-Уег1ад 1992). Наоборот многие необычные раздельнополые и бесполые репродуктивные системы насекомых, амфибий и рептилий являются облигатными. В случае с растениями, большинство из аномальных репродуктивных путей отчетливо ассоциировано с гибридизацией, полиплоидией, диплоидизацией и другими цитогенетическими механизмами. Е. 8иота1ашеи е! а1., Су!о1оду аий Еуо1и!юи ш Раг!йеиодеиек1к (СКС Ргекк, Васа Ка!ои, ЕЬ 1987). Следовательно, такие механизмы могут также возникать в виде полигенных гибридных фенотипов, которые стабилизируют путем нормальной или сегментной аллополиплоидии, половой стерильности, диплоидизации или других цитогенетических механизмов, которые предотвращают рекомбинацию мультилокусной гетерозиготности, критичную для их поддержания.The presence of extensive aneuploidy or large unbalanced chromosomal rearrangements before diploidization could make monosporia (norm) impossible for some bispore and tetraspore species and make sexual development of the embryonic sac in some apomicts impossible. However, cases of complete obligate bisporia, tetrasporia, and apomixis in plants are likely to be rare, if at all. N. H) e1tdu1k !, Wapa! Yuik sh Ebpo 8as Eeee1ortei !, 14 P11y! Rewarded with code 186-196 (1964); Akkeg &1eg1shd; V.M. 1st e! A1., Sotragayue Etbodu oG Ayidyukregtk, Uo1. 1 ai 2 (Νον Wogk: 8rgshdeg-Ueg1ad 1992). On the contrary, many unusual dioecious and asexual reproductive systems of insects, amphibians and reptiles are obligate. In the case of plants, most of the abnormal reproductive pathways are clearly associated with hybridization, polyploidy, diploidization, and other cytogenetic mechanisms. E. 8 and our e! A1., Su! o1oduyi Eyu1i! yui sh Rag! yeyodeeyek1k (SKS Rgekk, Vasa Ka! oi, E 1987). Therefore, such mechanisms can also arise in the form of polygenic hybrid phenotypes that stabilize by normal or segmented allopolyploidy, sexual sterility, diploidization, or other cytogenetic mechanisms that prevent the recombination of multilocus heterozygosity, which is critical for their maintenance.

-11006658-11006658

Типичный механизм стабилизации дифференциально воздействует на гетерозис и на дрейф генов. Например, аллополиплоидия типа ТТ Т'Т' мгновенно стабилизирует апомиксис, но существует несколько механизмов, закрепляющих мутации и редкий ауткроссинг, для улучшения фертильности таких апомиктов путем модификации исходных коадаптационных программ развития яйцеклетки. Наоборот, среди сегментных аллополиплоидных апомиктов существуют потенциально эффективные механизмы для геномной модификации. У таких апомиктов рекомбинационное смешение происходит внутри таких наборов гомеологичных хромосом, которые не непосредственно вовлечены в обсуждаемый апомиксис, который, вероятно, содержит в себе большинство. Рекомбинации внутри этих наборов могут усиливать половое развитие пыльцы, бесполое развитие яйцеклетки, партеногенез нередуцированных яйцеклеток и гетерозис. В этом смысле апомикты, возникающие как внутривидовые аутополиплоиды или слабо внутривидовые гибриды, могут быстро приобретать, путем естественной селекции и аутополиплоидизации неапомиксисных хромосомных наборов, рекомбинации, которые дают большие партии семян и высокую фертильность пыльцы. Внутригеномные рекомбинации, вредные для проявления пола женских особей, усиливают селекцию против половых ревертантов. Некоторые внутригеномные рекомбинации могут вызывать дупликацию или делецию определенных стадий развития яйцеклетки, как видно при биспории и тетраспории. В этом отношении апомиксис может служить в качестве эволюционного пускового механизма в эволюции репродуктивно новых половых видов и родов, включающих тех, которые являются биспоровыми, тетраспоровыми или полиэмбрионными. ТС. Сагтап, 61 ΒίοΙ. 1. Ьшпеап 8ос. 51-94 (1997). Наоборот, апомикты, возникающие строго в виде геномных аллополиплоидов, или ТТ Т'Т' или ТТТ Т', могут сохранять неограниченно много внутригеномных гетерозиготностей, не вполне адаптированных к апомиксису.A typical stabilization mechanism differentially affects heterosis and gene drift. For example, allopolyploidy such as TT T'T 'instantly stabilizes apomixis, but there are several mechanisms that fix mutations and rare outcrossing to improve the fertility of such apomicts by modifying the initial co-adaptation egg development programs. Conversely, among segmented allopolyploid apomicts, there are potentially effective mechanisms for genomic modification. In such apomicts, recombination mixing occurs within such sets of homeologous chromosomes that are not directly involved in the discussed apomixis, which probably contains the majority. Recombinations within these kits can enhance pollen sexual development, asexual egg development, parthenogenesis of unreduced eggs, and heterosis. In this sense, apomicts arising as intraspecific autopolyploids or weakly intraspecific hybrids can quickly acquire, by natural selection and autopolyploidization of neapomixis chromosome sets, recombinations that produce large batches of seeds and high pollen fertility. Intragenomic recombination, harmful to the manifestation of the gender of females, enhance selection against sexual revertants. Some intragenomic recombinations can cause duplication or deletion of certain stages of egg development, as seen in bisporia and tetrasporia. In this regard, apomixis can serve as an evolutionary trigger in the evolution of reproductive new sexual species and genera, including those that are bispore, tetraspore or polyembryonic. TS. Sagtap, 61 ΒίοΙ. 1. bshpeap 8os. 51-94 (1997). On the contrary, apomicts arising strictly in the form of genomic allopolyploids, or TT T'T 'or TTT T', can retain an unlimited number of intragenomic heterozygosities that are not fully adapted to apomixis.

Способы настоящего изобретенияThe methods of the present invention

Настоящее изобретение направлено на способы создания генетически стабилизированных апомиктичных растений и генетически стабилизированных встречающихся в природе или искусственно созданных апомиктичных растений, которые демонстрируют генетическую нестабильность. Настоящее изобретение также направлено к способам контроля экспрессии апомиксиса (факультативности) с целью усовершенствования растения, производства семян и производства культур.The present invention is directed to methods for creating genetically stabilized apomictic plants and genetically stabilized naturally occurring or artificially created apomictic plants that exhibit genetic instability. The present invention is also directed to methods for controlling the expression of apomixis (facultativeness) in order to improve plants, seed production and crop production.

Удобно разделить способы настоящего изобретения на 4 категории: а) определение (оценка) геномной гомеологии, факультативности и апомиксисной стабильности, Ь) селекция растений, амфиплоидизация и процессы мутангенеза, с) способы генного картирования и клонирования и й) способы генетической инженерии.It is convenient to divide the methods of the present invention into 4 categories: a) determination (assessment) of genomic homeology, facultativeness and apomixis stability, b) plant breeding, amphiploidization and mutagenesis processes, c) methods of gene mapping and cloning, and i) methods of genetic engineering.

Оценка геномной гомеологии, факультативности и стабильности апомиксисаAssessment of genomic homeology, facultativeness and stability of apomixis

Особенностью данного изобретения является стабилизация апомиксиса у встречающихся в природе или искусственных апомиктов путем создания кариотипической (структурной) гетерозиготности. Это легко выполнимо, если апомикты получены из растений, размножающихся половым путем, путем отбора внутривидовых или межрасовых родительских линий, которые также соответствуют требованиям дивергенции в репродуктивных программах развития яйцеклетки, как указано в XVО 98/33374. Предпочитаемый метод оценки степени кариотипической гомеологии двух половых линий (рассматриваемых в качестве гибридизационных пар) включают в себя общепринятый геномный анализ, где произведенные гибриды и степень хромосомного спаривания оценивают в метафазе I в материнских клетках пыльцы (РМС). Ό.Κ.. Эе\уеу. Сепот1с апй Р1у1одепейс Ре1а1юп51пр5 атопд ΝοΠίι Ашепсап Регепша1 ТтФсеае, ίη ТЕ. Е51е5 е1 а1., Сгаккек апй СтакНапйк: 8у51ета11С5 апй Есо1оду (Ишуегайу οί Ок1а1юта Ргекк 1982). На диплоидном гибридном уровне гомеологичное хромосомное спаривание в РМСк часто сильно превышает то, что наблюдали при амфиплоидизации диплоидного гибрида. Р.Р-С. ‘№апд, Ап аккекктеШ оГ депоте апа1у§18 Ьакей оп скготоюте ратпд ш НуЬпйк оГ регепша1 ТтШсеае, 32 Сепоте 179-189 (1989). Следовательно, диплоидные гибриды даже с ограниченной степенью редуцированной хромосомной конъюгации в РМСк могут подходить для создания кариотипической гетерозиготности путем производства амфиплоида.A feature of this invention is the stabilization of apomixis in naturally occurring or artificial apomicts by creating karyotypic (structural) heterozygosity. This is easily accomplished if apomicts are obtained from sexually propagating plants by selecting intraspecific or interracial parent lines that also meet the divergence requirements in reproductive egg development programs, as described in XVO 98/33374. The preferred method for assessing the degree of karyotypic homeology of two genital lines (considered as hybridization pairs) includes conventional genomic analysis, where the produced hybrids and degree of chromosome pairing are evaluated in metaphase I in pollen mother cells (PMCs). Ό.Κ .. Uhhhh. Sepot 1s apy P1y1odepeis Re1a1yup51pr5 atopd ΝοΠίι Ashepsap Repepsha TTFseae, ίη TE. E51e5 e1 a1., Sgakkek apy StakNapyk: 8u51eta11S5 apy Esoodu (Ishuegayu οί Ok1a1yuta Rgekk 1982). At the diploid hybrid level, homeologous chromosomal pairing in PMSC often far exceeds that observed during amphiploidization of the diploid hybrid. R.R-S. ‘No apd, ApkkkteSh OG depot apa1u§18 Bakey pkotoguyte ratpd sh Nupyk oG regepsha1 TtShseae, 32 Sepot 179-189 (1989). Therefore, diploid hybrids even with a limited degree of reduced chromosome conjugation in PMCs may be suitable for creating karyotypic heterozygosity by producing amphiploid.

Факультативность измеряют в виде процента жизнеспособных семян, которые образуются половым путем из апомиктичного растения. Предпочитаемым способом для определения этого процента является проведение анализирования потомства, в котором потомство сравнивают с материнским растением. Современные методы молекулярного фингерпринтинга являются предпочтительными вследствие их надежности и простоты применения, когда системы оптимизированы. О. ЕеЬ1апс & А^ах/исаЮ, 8стеешпд Ргосейигек 1о 1йеп(Ну апй ОнапиГу Арот1хщ, т Υ. 8ау1йап & 1. Сагтап, Айуапсек ш Ароппхй Кекеатсй (РАО, ΟΜΜΥΤ, ОК.8ТОМ, в печати).Facultativeness is measured as the percentage of viable seeds that are formed sexually from an apomictic plant. The preferred method for determining this percentage is to analyze the offspring, in which the offspring are compared to the mother plant. Modern molecular fingerprinting methods are preferred because of their reliability and ease of use when systems are optimized. O. Ehl1aps & A ^ akh / isaYu, 8stespd Rgoseyigek 1o 1yep (Well apy OnapiGu Arot1hs, t.

Степень стабильности оценивают путем проведения анализирования потомства в выбранных образцах, идентифицированных в первом поколении потомства. Совокупность потомства, члены которого являются апомиктичными как материнское растение, получают из генетически стабильного (кариотипически гетерогенного) апомиктичного материнского растения. Совокупность потомства, члены которого представлены высоким процентом половых ревертантов, поступает из генетически нестабильных апомиктов. Типично, искусственные, или встречающиеся в природе диплоидные апомикты, или встречаюThe degree of stability is assessed by analyzing the offspring in selected samples identified in the first generation of offspring. The totality of the offspring whose members are apomictic as a mother plant is obtained from a genetically stable (karyotypically heterogeneous) apomictic mother plant. The totality of offspring, whose members are represented by a high percentage of sexual revertants, comes from genetically unstable apomicts. Typically, artificial, or naturally occurring diploid apomicts, or I meet

-12006658 щиеся в природе дигаплоидные апомикты, являются нестабильными. Искусственные или встречающиеся в природе полиплоидные апомикты могут или не могут быть стабильными.-12006658 naturally occurring digaploid apomicts are unstable. Artificial or naturally occurring polyploid apomicts may or may not be stable.

Селекция растений, амфиплоидизация и мутагенезPlant breeding, amphiploidization and mutagenesis

Для нескольких целей настоящего изобретения применяли общепринятые методы размножения растений, как учили в стандартных текстах по селекции растений, например, РоеЫтаи, Втеейшд Г1е1й Сгорк (Уап №к1гапй Веш1ю1й 1987). Предпочтительным способом является увеличения генетического разнообразия и комбинирующей способности половых родительских линий, для производства апомиктичных диплоидов, или полиплоидов. Селекцию растений, или генетическую инженерию применяли, чтобы генетически модифицировать два набора трансдифференцированных родительских линий видов растений, или близкородственной группы видов растений, которые дифференцированы по их репродуктивному фенотипу, таким образом, что гибридизация любого растения одного из двух наборов трансдифференцированных линий с любым из растений из другого набора трансдифференцированных линий производит апомиктичное растение или растение, которое становится апомиктичным посредством амфиплоидизации или дальнейшей гибридизации. Комбинирующую способность родительских линий улучшали методами стандартного скрещивания и селекции, или методами простого скрещивания, двойного скрещивания или мультискрещивания (ауткроссинга), которые сопровождают внутри каждого набора трансдифференцированных линий.For several purposes of the present invention, generally accepted methods of plant propagation were used, as taught in standard texts on plant breeding, for example, RoyEtai, Vteeyshd G1e1y Sgork (Wap No. K1gapy Vesh1yuy 1987). A preferred method is to increase the genetic diversity and combining ability of the genital parental lines to produce apomictic diploids, or polyploids. Plant breeding, or genetic engineering, was used to genetically modify two sets of transdifferentiated parental lines of plant species, or a closely related group of plant species that are differentiated by their reproductive phenotype, so that any plant hybridizes one of two sets of transdifferentiated lines with any of the plants from another set of transdifferentiated lines produces an apomictic plant or plant that becomes apomictic through amphiploidy hybridization or further hybridization. The combining ability of parental lines was improved by standard crossbreeding and selection, or by simple crossbreeding, double crossbreeding or multicrossing (outcrossing) that accompany each set of transdifferentiated lines.

Особенностью настоящего изобретения является трансдифференцировка новой гибридной селекционной системы, путем которой получают искусственно выведенные гибридные апомикты. Система (способ) вовлекает не только идентификацию половых инбредных родительских линий, которые выражают хорошую комбинационную способность, но и идентификацию гибридных или размноженных ауткроссингом родительских линий внутри двух наборов трансдифференцированных линий, таким образом, что эта хорошая комбинационная способность экспрессируется при гибридизации растения из одного из двух наборов трансдифференцированных линий с растением из другого набора трансдифференцированных линий. Таким образом, эта новая операционная система производит гибриды от скрещивания двух инбредных линий или множественного скрещивания, которые являются или апомиктичными, или становятся апомиктичными посредством амфиплоидизации или дальнейшей гибридизации. Таким образом, многие апомиктичные гибридные генотипы могут быть произведены (из каждого скрещивания). Кроме того, каждый индивидуальный генотип может быть наработан посредством апомиктичного образования семени для полевого испытания и/или выпуска культурного сорта растений. Следовательно, неограниченное число новых апомиктичных генотипов производят быстро. Этот метод сильно увеличивает генетическое разнообразие растений, применяемых в сельском хозяйстве, и сильно увеличивает возможность селекционеров для обеспечения разновидностями апомиктичных гибридов, которые специфически адаптированы к высоко- средне- или слабопродуктивным сельскохозяйственным регионам.A feature of the present invention is the transdifferentiation of a new hybrid selection system by which artificially derived hybrid apomicts are obtained. The system (method) involves not only the identification of sexually inbred parental lines that express good combining ability, but also the identification of hybrid or outcrossed parental lines within two sets of transdifferentiated lines, so that this good combining ability is expressed when a plant is hybridized from one of two sets of transdifferentiated lines with a plant from another set of transdifferentiated lines. Thus, this new operating system produces hybrids from crossing two inbred lines or multiple crosses, which are either apomictic or become apomictic through amphiploidization or further hybridization. Thus, many apomictic hybrid genotypes can be produced (from each cross). In addition, each individual genotype can be obtained through apomictic seed formation for field testing and / or release of a cultivated plant variety. Consequently, an unlimited number of new apomictic genotypes are produced rapidly. This method greatly increases the genetic diversity of plants used in agriculture, and greatly increases the ability of breeders to provide varieties of apomictic hybrids that are specifically adapted to high-medium or low-productive agricultural regions.

Особенность настоящего изобретения простирается на определение комбинационной способности для включения развития дивергентных, но высоко гетерозиготных половых родительских линий, которые при гибридизации (или гибридизации и амфиплоидизации) дают в результате апомиктичные растения с высшей гибридной силой. Генетически гетерогенное апомиктичное потомство, полученное от скрещиваний, в которые вовлекали гетерогенные родительские линии (половые или апомиктичные) (ауткроссинг), является индивидуально оцененным за агрономически желаемые качества и отобрано для размножения в виде культурного сорта растения. Также, преимуществом способа является скрещивание факультативно апомиктичного растения с генетически дивергентными половыми или апомиктичными линиями для производства производных линий с усиленными агрономическими признаками.A feature of the present invention extends to the determination of combinational ability to enable the development of divergent, but highly heterozygous reproductive parental lines which, when hybridized (or hybridized and amphiploidized) result in apomictic plants with higher hybrid strength. Genetically heterogeneous apomictic offspring obtained from crosses involving heterogeneous parental lines (genital or apomictic) (outcrossing) is individually evaluated for its agronomically desired qualities and selected for propagation as a cultivated plant variety. Also, an advantage of the method is the crossing of an optionally apomictic plant with genetically divergent genital or apomictic lines to produce derived lines with enhanced agronomic traits.

Для амфиплоидизации хромосомные наборы гибридов удваивали с использованием стандартных колхициновых методов, например, 1. ТогаЬше)ай е1 а1., Могр1о1оду апй Сепоте Апа1укек о! 1п!егкресйю НуЬпйк о! Е1утик ксагЬик, 29 Сепоте 150-55 (1987). Альтернативно, могут быть использованы недавно разработанные методы культуры тканей. О. ЬеЫапс е1 а1., Сйтотокоте ЭоиЬйпд ίη Тпркасит: Не РгойисЙоп о! АйШс1а1, 8ехиа1 Те(гар1о1й Р1аи1к, 114 Р1аи1 Вгеей, 226-30 (1995); Сойеи & Уао, 1и Уйго Сйтотокоте ЭоиЬйпд о! №пе 2ап1ейексЫа СиШуагк, 47 Р1ап1 се11 Т1кк. Огд. СиЙ. 43-49 (1996); С1а1ак & Ьедауе, Огухайп СотЬшей \νίΐ1ι АйуепШюнк ВедепегаПюп !ог ап ЕШаеп! С’йготокоте ИоиЫтд о! ТпйарЫй Κίмтйий, 16 Р1ап1 Се11 Вер, 97-100 (1996).For amphiploidization, the chromosome sets of hybrids were doubled using standard colchicine methods, for example, 1. Totally) a e1 a1., Mogr1oodu apy Sepot Apaluyek! 1p! Ekkresyyu Nypyk oh! E1utik xagik, 29 Sepot 150-55 (1987). Alternatively, newly developed tissue culture techniques can be used. O. LeBeops e1 a1., Sytotokot EoIypd ίη Takes part: Do not Rhoisyop oh! AySch1a1, 8ekhia1 Te (gar1o1y P1ai1k, 114 P1ai1 Vgeey, 226-30 (1995); Soyey & Uao, 1i Uygo Sytotokot EoIypd! S1a1ak & Edaue, Ohuhayp HUNDRED \ νίΐ1ι AyuepShunk VedepegaPyup! Og ap Yaep!

Частично амфиплоидные 2п+п (Вш) гибриды часто образуются с низкой частотой (0,5 до 3%) при межвидовом возвратном скрещивании Г18, например, Ζ.\ν. Ьш е! а1., 89 Тйеог. Арр1. Сепе!. 599-605 (1994), и эта частота может быть намного выше, если у гибридов существует тенденция к апомиксису (образование нередуцированной яйцеклетки), как преподано в О. ЬеЫапс е! а1., Вергойисйуе Вейауют ш Ма1/е- Тпркасит Ро1уйар1о1й Р1ап!к: 1шр1юайопк !ог 1Ие ТгапкГег о! Арот1х1к 1п1о Мш/е, 87 1. Негей. 108111 (1996). Таким образом, предпочитаемым способом для удвоения хромосом внутривидовых и межвидовых гибридов является использование одного или многих методов обработки колхицином (или другим известным химическим ингибитором веретена), перечисленных выше. Также предпочитаемый метод удвоения хромосом внутривидовых гибридов включает возвратное скрещивание с одним из половых родителей и подсчет хромосом в кончиках корня, чтобы определить частичную амфиплоидию (обычно триплоидию). Это является тем, за которым следует возвратное скрещивание с другим родителем дляPartially amfiploidnye 2n + n (B w) hybrids are often formed at a low frequency (0.5 to 3%) at interspecific backcross F 1 to 8 for example, Ζ. \ Ν. Bsh e! A1., 89 Tieog. Arr1. Sepe !. 599-605 (1994), and this frequency can be much higher if hybrids have a tendency to apomixis (the formation of an unreduced egg), as taught in O. Lebens! A1., Vergoyisyue Weaouyou w Ma1 / e- Tkrkasit Ro1uyar1o1y P1ap! k: 1shr1yuyopk! ogue 1 TgapkGeg about! Arot1h1k 1p1o Msh / e, 87 1. Numb. 108111 (1996). Thus, the preferred method for doubling the chromosomes of intraspecific and interspecific hybrids is the use of one or many methods of treatment with colchicine (or another known chemical spindle inhibitor) listed above. Also, a preferred method for doubling the chromosomes of intraspecific hybrids involves crossbreeding with one of the reproductive parents and counting the chromosomes at the root ends to determine partial amphiploidy (usually triploidy). This is the one followed by backbreeding with the other parent for

-13006658 получения полного амфиплоида, или с тем же самым родителем для получения частичного амфиплоида (три генома от одного родителя и один геном от другого). Амфиплоидизация может предшествовать гибридизации, или следовать за гибридизацией.-13006658 obtaining a complete amphiploid, or with the same parent to obtain a partial amphiploid (three genomes from one parent and one genome from another). Amphiploidization may precede hybridization, or follow hybridization.

Традиционные методы мутационной селекции, как преподано в открытой печати, например, РоеН1тап, Втеейшд Пе1й Сторк (Уап №к!гапй РешНо1й 1987), применяют для индукции хромосомных инверсий или транслокаций, которые изолируют от рекомбинации участки хромосом, которые содержат гены, требуемые для апомиксиса. Предпочтительные методы включают регенерацию растений с хромосомной перестройкой из культур растительных тканей, 8. 1аш е! а1., 8отае1оиа1 Уапайоп апй 1пйисей Ми1айопк ίη Сгор 1троуетеп1, Сиггеп! Р1ап! 8с1епсе апй Вю!есНпо1оду ίη АдпсиНиге 32, (К1и\\'ег Асайетю РиЬНкйетк 1998), полученные растения с перестроенными хромосомами далее обрабатывают ионизирующей радиацией, Р.К. Сир!а, Ми1айоп Втеейшд ш Сегеа1к апй Ьедитек, ш 8.М. .Таш е! а1., Ситтеп! Р1ап! 8сшсе апй Вю!есНпо1оду ш АдпсиЙите 32 (К1и\уег Асайетю РиЬНкйетк 1998).Traditional methods of mutational selection, as taught in the open press, for example, RoyN1tap, Vteyashd Pe1y Stork (Uap No. k! Gapy ResNo1y 1987), are used to induce chromosomal inversions or translocations that isolate from recombination portions of chromosomes that contain the genes required for apomixis . Preferred methods include regeneration of plants with chromosomal rearrangement from plant tissue cultures, 8. 1 our e! a1., 8otay1oyia1 Uapayop apy 1pyisey Mi1ayopk ίη Sgor 1trouuetep1, Siggep! P1ap! 8c1epse apy Vyu! EsNpododu ίη AdpsiNige 32, (K1i \\ 'e Asayetu PuNkjetk 1998), the obtained plants with rearranged chromosomes are further treated with ionizing radiation, R.K. Sir! A, Mi1aiop Vteeyshd sh Segea1k apy Editek, w 8.M. .Yes! A1., Sittep! P1ap! 8ssssse apy vyu! EsNpododu w Adpsiite 32 (K1i \ uye Asayetu Rybnkyetk 1998).

Использование мужских стерильных линий или процедур кастрации желательно, если растения не являются двудомными или самонесовместимыми. Гибриды производят между половыми видами или линиями, которые демонстрируют соответствующие степени дивергенции в фотопериодических ответах и в программах развития женских органов. Внутривидовые гибриды создают с использованием стандартных приемов, как преподано в текстах по растительной селекции, например, РоеЫтап, Втеейшд Г1е1й Сторк (1987). Успешное производство межвидовых или межродовых гибридов может нуждаться в спасительных процедурах обработки гормонами цветков соцветий и зародышей, как преподано в недавних ссылках, относящихся к широкой гибридизации, например, ΖΑΥ. Ьш е! а1., НуЬпйк апй Васксгокк Ртодешек ЬеАтееп УНеа! (Тпйсит аекйуит Ь.) апй АротюНс АикИаПап \УНеа!дгакк [Е1утик гес11ке1ык (№кк 1п Ьейт.) А. Ьоуе & Соппог]: КапоАрю апй Сепотю Апа1укек, 89 ТНеог. Арр1. Сепе!. 599-605 (1994). Гибриды проверяют путем проверки их промежуточного фенотипа.Use of male sterile lines or castration procedures is desirable if the plants are not dioecious or self-incompatible. Hybrids are produced between genital species or lines that show appropriate degrees of divergence in photoperiodic responses and in female organ development programs. Intraspecific hybrids are created using standard techniques, as taught in plant breeding texts, for example, RoyEtap, Vteeyshd G1e1y Stork (1987). Successful production of interspecific or intergeneric hybrids may require rescue procedures to treat hormones of flowers of inflorescences and embryos with hormones, as taught in recent references relating to broad hybridization, for example, ΖΑΥ. Bsh e! A1., Nypyk apy Vasksgokk Ртодешек БеАтееп unea! (Tpsit aekyuit b.) Apy Arotyuns AikIaPap \ Una! Dgakk [E1utik ges11ke1yk (No. kk 1n bait.) A. Bouy & Sopog]: Kapoaryu apy Sepotu Apaoukek, 89 Tneog. Arr1. Sepe !. 599-605 (1994). Hybrids are checked by checking their intermediate phenotype.

Генное картирование и клонированиеGene Mapping and Cloning

Особенностью данного изобретения является вовлечение контроля факультативности путем модификации экспрессии локусов количественного признака (фТЬк), необходимых для факультативной экспрессии с использованием антисенсовой технологии. Предпочтительный метод начинается с картирования фТЬк дивергентных половых родительских репродуктивных фенотипов, ответственных за апомиксис, встречающихся у гибридов, произведенных путем скрещивания указанных фенотипов. Метод включает производство Г2 картированной популяции, состоящей из Г2 потомства, полученного половым путем, факультативного искусственного Е1 апомикта, произведенного путем гибридизации исходных репродуктивно дивергентных родительских линий, и идентификации молекулярных маркеров, которые ассоциированы с каждым фенотипом, например, А.У. Неикйеп е! а1., Т1гее фТЬк Ггот Ьусореткюоп региУ1апит СопГег а Н|дН Ьеуе1 оГ Рек1к!апсе !о С1ау1Ьас1ет ткЫдапекщ ккр. МкЫдапекщ, 99 ТНеог. Арр1. Сепе!. 1068-1074 (1999). Важные фТЬк затем точно картировали для данной хромосомы при помощи большой сегрегированной популяции и искусственных хромосом дрожжей (УАСк), окружающий участок хромосомы изолировали с использованием фланкирующих маркеров. Затем производили космидный клон, содержащий фТЬ, комплементные космиды идентифицировали путем трансформации в мутант. фТЬ транскрипт идентифицировали путем выделения кДНК с использованием комплементных космид, например, Н.ф. Ьшд е! а1., Мар-Ьакей С1ошпд оГ СЫотопетуа, а депе 1пуо1уей ш 1гоп Ир!аке оГ Н|дНег Р1ап!к Епсойшд Мсойапатше 8уп1йаке, 96 Ргос. №Г1 Асай. 8сГ И8А 7098-7103 (1999); Е.8. ЬадийаН е! а1., Мар-Ьакей С1ошпд оГ а Сепе 8ес.|иепсе Епсойшд а №с1еоййе-Ьшйшд Поташ апй а Ьеисте-псН Ведюп а! !Не СгеЗ №та!ойе Рек1к!апсе Ьосик оГ ХУНеаН 40 Сепоте 659-665 (1997). Альтернативно могут быть использованы бактериальные искусственные хромосомы (ВАСк), с которыми гораздо легче работать, для клонирования основанного на картировании. ВАС библиотеки получены для многих видов зерновых, например, 8.8АУоо е! а1., Сопкйисйоп апй СНагас!епха!юп оГ а Ьас!епа1 АгиПс1а1 СНготокоте Ь1Ьгагу оГ 8огдНит Ь1со1ог, 22 №с1ек Ас1йк. Век. 4922-4931 (1994).A feature of this invention is the involvement of the control of facultativeness by modifying the expression of quantitative trait loci (fTk) required for optional expression using anti-sense technology. The preferred method begins with mapping fTk divergent sexual parental reproductive phenotypes responsible for the apomixis found in hybrids produced by crossing these phenotypes. The method involves the production of a G 2 mapped population consisting of G 2 sexually progeny, optional artificial E 1 apomict produced by hybridization of the original reproductive divergent parent lines, and identification of molecular markers that are associated with each phenotype, for example, A.U. Neikyep e! A1., T1ee FGK, GGGT Husoretkyop regiu1apit SopGega N | dN booooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo! McDapeksch 99 Tneog. Arr1. Sepe !. 1068-1074 (1999). Important fTbk were then accurately mapped for a given chromosome using a large segregated population and artificial yeast chromosomes (UASC), and the surrounding chromosome was isolated using flanking markers. Then, a cosmid clone containing ftB was produced, complementary cosmids were identified by transformation into a mutant. The PTF transcript was identified by isolation of cDNA using complementary cosmids, e.g. N.f. Bshd e! a1., Mar-bakey ош ош С отоп отоп отоп ету ету а а,, а а а 1 1!! Н Н Н Н Н Н Н Н Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р с с ой ой ой ой ой 96 96 96 96 96 96 96 96 96. No. G1 Asai. 8cG I8A 7098-7103 (1999); E.8. Badian e! a1., Mar-bakey ош п а еп е е 8 8 8 8 8 Sep. ! Not SrEZ no! Oye Rek1k! Apse bosik oG HUNean 40 Sepot 659-665 (1997). Alternatively, bacterial artificial chromosomes (BACs), which are much easier to work with, for mapping-based cloning can be used. YOU libraries were obtained for many types of cereals, for example, 8.8AUoo e! A1., Sopkyysyop apy SNagas! epha! yup oG a bac! epa1 AgiPs1a1 SNGotokote b1bagu oG 8ogdNit b1co1og, 22 # c1ek As1yk. Century. 4922-4931 (1994).

Генетическая инженерияGenetic engineering

Особенностью настоящего изобретения является контроль степени факультативности путем контролирования экспрессии фТЬ, важной для факультативной экспрессии. Другой особенностью данного изобретения является преобразование навсегда (или обратимо) факультативных апомиктов в облигатных апомиктов путем контроля экспрессии мейоз-специфичных генов.A feature of the present invention is to control the degree of facultativeness by controlling the expression of PTB, which is important for optional expression. Another feature of the present invention is the conversion of permanently (or reversibly) optional apomicts into obligate apomicts by controlling the expression of meiosis-specific genes.

Предпочтительным методом для совершенного облигатного апомиксиса явлется выведение или преобразование факультативно апомиктичного растения таким образом, чтобы оно содержало генетический материал, который вызывает прерывание женского мейоза, приводящее по существу к 100% образованию апомиктичных семян. Генетический материал может быть мейотическим мутантом, введенным посредством селекции, или трансгенной конструкцией промотор/ген, экспрессиия которой прерывает женский мейоз. Индуцибельная даун-регуляция трансгенной, конструкции промотор/ген, генная конструкция которой при экспрессии вызывает мейотическое абортирование, который позволяет существовать факультативному апомиксису. Альтернативно, факультативный апомиксис может возникнуть кроме как в течение индуцибельной ап-регуляции трансгенной конструкции промотор/ген, вызывая таким образом, мейотическое абортирование и по существу 100% апомиктичное образование семян.The preferred method for perfect obligate apomixis is to breed or transform an optionally apomictic plant so that it contains genetic material that causes female meiosis to interrupt, resulting in essentially 100% apomictic seed formation. The genetic material may be a meiotic mutant introduced through selection, or a transgenic promoter / gene construct, the expression of which interrupts female meiosis. Inducible down regulation of transgenic, promoter / gene constructs, the gene construct of which upon expression causes meiotic abortion, which allows facultative apomixis to exist. Alternatively, facultative apomixis can occur except during the inducible up-regulation of the transgenic promoter / gene construct, thus causing meiotic abortion and essentially 100% apomictic seed formation.

-14006658-14006658

Конструкция промотор/ген может содержать промотор из группы промоторов, которые экспрессируются непосредственно перед или во время женского мейоза и генную конструкцию, экспрессия которой фатально прерывает мейоз, например, ν.Ι. КНтуик & 6.Ό.Ο. бопех, АЮМС1. Р1е ЛгаЬ1бор818 1юто1одие о£ Не уеазР ЭМС1 депе: сйагасРепхаиоп, Ргапзрозоп-тбисеб а11е11с уапаРюп апб тею818-а88ос1аРеб ехргеззюп, 11 Р1апР б. 1-14 (1997); РСТ/ОВ97/03546. Трансгенный материал, который в норме является цитотоксичным для развития женского мейоцита может быть проконтролирован посредством суппрессорной молекулы, кодируемой геном, который контролируется химически индуцибельным промотором, который может быть специфическим промотором к женскому мейоциту, таким образом, что женская фертильность (факультативность) является индуцибельной в таком апомикте. Трансгенный материал может содержать ген из группы смысловых или антисмысловых генов, экспрессия которых во время мейоза фатально нарушает мейоз или является иным образом цитоксичной для женского мейоцита. Кроме того, метод для восстановления низкого уровня женской раздельнополости у трансгенно-полученного облигатного апомикта может вовлечь экспрессию суппрессора путем индукции индуцибельного промотора. Для введения трансгенного материала в растение-хозяина можно применить любой доступный метод хорошо известный в данной области.The promoter / gene construct may contain a promoter from the group of promoters that are expressed immediately before or during female meiosis and a gene construct whose expression fatally interrupts meiosis, for example, ν.Ι. KNwick & 6.Ό.Ο. Bopeh, AYUMS1. Р1е ЛгаЬ1бор818 1Тё1е о £ Не аз Э Р Р Э 1 EMC1:: с: syagas Rephiop, Prinzrosop-tbiseb a11e11s uapaRup apb teu818-a88os1aReb expgeziup, 11 P1apr b. 1-14 (1997); PCT / OV97 / 03546. A transgenic material that is normally cytotoxic for the development of a female meiocyte can be controlled by a suppressor molecule encoded by a gene that is controlled by a chemically inducible promoter, which can be a specific promoter to a female meiocyte, so that female fertility (optional) is inducible in such apomict. The transgenic material may contain a gene from a group of sense or antisense genes whose expression during meiosis fatally disrupts meiosis or is otherwise cytoxic to a female meiocyte. In addition, a method for restoring a low level of female dioecious in a transgenic-derived obligate apomict may involve suppressor expression by induction of an inducible promoter. For the introduction of transgenic material into the host plant, any available method well known in the art can be used.

ПримерыExamples

Некоторые из особенностей данного изобретения могут быть лучше оценены посредством ссылки на конкретные примеры. Должно быть понятным, что следующие примеры являются по характеру скорее иллюстративными, чем ограничивающими, и они предназначены, чтобы продемонстрировать основные учения и концепции данного изобретения, а не ограничивать изобретение. Ожидается, что специалист в данной области сумеет использовать информацию, содержащуюся в примерах и в другом месте здесь, чтобы применить настоящее изобретение к ситуациям, конкретно здесь не описанным.Some of the features of the present invention can be better appreciated by reference to specific examples. It should be understood that the following examples are illustrative in nature rather than limiting in nature, and are intended to demonstrate the basic teachings and concepts of the present invention and not to limit the invention. It is expected that a person skilled in the art will be able to use the information contained in the examples and elsewhere here to apply the present invention to situations not specifically described herein.

Пример 1. Селекция линий, подходящих для синтезирования стабильных апомиктичных растений.Example 1. Selection of lines suitable for the synthesis of stable apomictic plants.

Особенность настоящего изобретения состоит в предоставлении процедур для отбора половых линий внутри первичных, вторичных или третичных пулов зародышевой плазмы данной сельскохозяйственной культуры с целью синтезирования стабильных факультативно апомиктичных растений (тех, которые непросто образуют половые сегреганты) из растений с половыми признаками или нестабильных факультативно апомиктичных растений. В этом примере иллюстрируют предпочтительные процедуры для использования на растениях из подкласса О1соРу1ебопае, а именно, половых видов из рода ЛпРеппапа и из подкласса Мопосо1у1ебопае, а именно, половых видов из родов Тпрзасит и Зогдкит. Ожидается, что специалист в данной области сможет успешно применить эти процедуры ко многим другим сельскохозяйственным культурам, например, рису, сахарной свекле, яблоне, вишне, томатам, сое и салату.A feature of the present invention is the provision of procedures for selecting sex lines within the primary, secondary or tertiary germplasm pools of a given crop to synthesize stable optionally apomictic plants (those that do not easily form sexual segregants) from plants with sexual characteristics or unstable optionally apomictic plants. This example illustrates the preferred procedures for use on plants from the subclass O1coPu1ebopae, namely, the genus species from the genus Lpreppapa and from the subclass Moposoupheba, namely, the sex species from the genera Trzasit and Zogdkit. It is expected that a person skilled in the art will be able to successfully apply these procedures to many other crops, such as rice, sugar beets, apple trees, cherries, tomatoes, soybeans and lettuce.

Сейчас предпочтительной процедурой отбора подходящих половых родительских линий является (а) идентификация, из литературы, или из областей изучения, природных экотипов и немелиорированной земли, расе данных видов сельскохозяйственных культур и их близкородственных видов, которые различаются в отношении к тенеустойчивости, широте, фотопериодическим требованиям для цветения, высоте над уровнем моря и предпочитаемым увлажненностям, (Ь) цитоэмбриологическая характеристика физиологически и экологически дивергентных линий путем соотношения стадий мегаспорогенеза и развития зародышевого мешка со стадиями развития интегумента и массы завязи, (с) характеристика и статистический анализ цитоэмбриологических различий между линиями и (б) отбор линий, которые являются дивергентными физиологически (например, фотопериодизм), цитоэмбриологически и таксономически. В общем, растения, классифицированные как различные виды, например, пары растений, чьи гибриды являются стерильными, должны обладать достаточной геномной гомеологией, чтобы обеспечить кариотипичную гетерозиготность, если гибрид, произведенный между ними, является амфиплоидизированным.Now, the preferred procedure for selecting suitable genital parental lines is (a) identification, from literature, or from areas of study, natural ecotypes and non-reclaimed land, the race of these crop species and their closely related species, which differ in relation to shade resistance, latitude, photoperiodic requirements for flowering, altitude and preferred moisture, (b) the cytoembryological characteristic of physiologically and ecologically divergent lines by the ratio Nia megasporogenesis stages and development of the embryo sac with stages of development of the integument and ovary weight, (c) the characteristic cytoembryological and statistical analysis of differences between the lines and (b) selecting lines which are divergent physiologically (e.g., photoperiodism) cytoembryological and taxonomically. In general, plants classified as different species, for example, pairs of plants whose hybrids are sterile, must have sufficient genomic homeology to ensure karyotypic heterozygosity if the hybrid produced between them is amphiploidized.

Половые диплоиды и полиплоиды у ЛпРЪепапа, Тпрзасит и Зогдкит соответствуют географическим, физиологическим, экологическим, цитоэмбриологическим и таксономическим критериям, перечисленным здесь, для создания генетически стабильных факультативно апомиктичных растений из растений с половыми признаками. В пределах всей горы Роки в Кордильерах, от полярного круга северозападной территории Канады до границы США с Мексикой есть многочисленные разновидности половых ЛпРеппапа, которые коллективно оккупируют широкий диапазон ареалов, но часто индивидуально сужены до специфичных ареалов. Вауег, 132 Орега ВоРашса 53-65 (1996). Значительные различия в синхронизации мейоза относительно развития интегумента наблюдали среди этих видов (фиг. 2 и 3). В пределах Америки от 42° северной до 24° южной широты находятся многочисленные разновидности половых Тпрзасит, которые также коллективно оккупируют широкий диапазон ареалов, но часто индивидуально сужены до специфических ареалов. Эе VеР еР а1., ЗузРетайсз о£ Тпрзасит басРу1о1без (Огаттеае), 69 Лтег. б. ВоР. 1251-57 (1982). Существенные различия в синхронизации мейоза относительно развития интегумента, сходные с теми, которые наблюдали среди подвидов ЛпРеппапа, наблюдали также среди этих видов (данные не представлены). Систематизация в пределах большей части Африканского континента, Австралии и Южной Азии показывает, что многочисленными являются половые диплоидные и полиплоидные экотипы, расы и виды 8огд1шт. Существенные различия в синхронизации мейоза относительно развития интегумента также наблюдали среди этих видов (фиг. 4 и 5). Отбор подходящих половых линий для создания факультативно апомиктичных растений может быть сделан из этих данных.Sexual diploids and polyploids in Lpnepapa, Trzasit and Zogdkit correspond to the geographical, physiological, environmental, cytoembryological and taxonomic criteria listed here to create genetically stable optional apomictic plants from plants with sexual characteristics. Within the entire Rocky Mountain in Cordillera, from the Arctic Circle of northwestern Canada to the U.S. border with Mexico, there are numerous varieties of reproductive animals that collectively occupy a wide range of habitats, but are often individually narrowed to specific habitats. Waueg, 132 Orega WoRasha 53-65 (1996). Significant differences in the synchronization of meiosis relative to the development of integument were observed among these species (Figs. 2 and 3). Within America, from 42 ° north to 24 ° south latitude, there are numerous species of genital Tprzasit, which also collectively occupy a wide range of habitats, but are often individually narrowed to specific habitats. Ee VeR eP a1., ZuzRetaysz o £ Takes up bassRu1o1 without (Ogateae), 69 Lt. b. Thief. 1251-57 (1982). Significant differences in the synchronization of meiosis with respect to the development of integument, similar to those observed among the subspecies of Lpreppap, were also observed among these species (data not shown). Systematization throughout most of the African continent, Australia, and South Asia shows that sexual diploid and polyploid ecotypes, races, and species are always numerous. Significant differences in the synchronization of meiosis relative to the development of integument were also observed among these species (Figs. 4 and 5). The selection of suitable genital lines for the creation of facultatively apomictic plants can be made from these data.

-15006658-15006658

Предполагают, что процедуры сбора, характеризации и отбора для частичного изменения всяких однодольных и двудольных будут оценены по достоинству.They suggest that the collection, characterization and selection procedures for the partial change of any monocotyledonous and dicotyledonous will be appreciated.

Пример 2. Создание генетически стабильных факультативных и облигатных апомиктов.Example 2. The creation of genetically stable facultative and obligate apomicts.

В качестве инструкций использовали приемы примера 1 для получения трех и более половых линий с ранним мейозом и ранним развитием гаметофита относительно развития интегумента(-ов). Те же приемы использовали в качестве инструкций для получения трех и более половых линий близкородственных видов с поздним мейозом и поздним развитием гаметофита относительно развития интегумента(-ов). Отбирали несколько линий из каждой категории, так чтобы образование зародышевого мешка в одном наборе линий происходило приблизительно в то же время как и профаза в раннем мейозе в другом наборе линий относительно развития интегумента(-ов). Пары родительских линий (по одному растению из каждой из двух групп) гибридизировали и амфиплоиды производили, применяя стандартные процедуры, описанные выше. Будет оценено то, что генетический фон, из которого получали линии, может влиять на экспрессию апомиксиса. Таким образом, может быть необходим отбор или создание дополнительных линий, объединяющих различные генетические фоны и большее или меньшее расхождение в сроках мейоза.As instructions, the methods of Example 1 were used to obtain three or more genital lines with early meiosis and early gametophyte development relative to the development of integument (s). The same techniques were used as instructions for obtaining three or more genital lines of closely related species with late meiosis and late gametophyte development regarding the development of integument (s). Several lines were selected from each category, so that the formation of the embryo sac in one set of lines occurred at about the same time as prophase in early meiosis in another set of lines relative to the development of integument (s). Pairs of parental lines (one plant from each of the two groups) were hybridized and amphiploids were produced using standard procedures described above. It will be appreciated that the genetic background from which the lines were derived can affect the expression of apomixis. Thus, the selection or creation of additional lines that combine different genetic backgrounds and a greater or lesser difference in the timing of meiosis may be necessary.

Факультативные апомикты, которые являются нестабильными, означающие, что они производят половых сегрегантов в результате факультативной половой репродукции, синтезировали в результате цветковой асинхронии, полученной в результате гибридизации, посредством создания искусственных диплоидных гибридов разновидностей Лп1сппапа согутЬоза (2х половой) х А.гасетоза (2х половой) (фиг. 6) и искусственных диплоидных гибридов разновидностей 8огдНит (2х половой) (фиг. 7). Апоспоровые зародышевые-мешки образуются у гибридов 8ог§йит 5-1 X 4-1 и 9-1 X 1-2 с частотой около 5% и диплоспоровые зародышевые мешки, сходные с таковыми у Тпрзасит (фиг. 8), образуются у гибридов 8огдНит 5-2 X 9-2 с частотой около 10%. Отмечают, что дивергенция в сроках мейоза относительно развития интегумента является существенной (фиг. 5) у родительских пар, чье потомство образует диплоспоровые зародышевые мешки.Optional apomicts, which are unstable, meaning that they produce sexual segregants as a result of facultative sexual reproduction, were synthesized as a result of flowering asynchrony resulting from hybridization, by creating artificial diploid hybrids of varieties L1spspapa sogutoza (2x sexual) x A. gasetosis (2x ) (Fig. 6) and artificial diploid hybrids of 8ogdNit varieties (2x genital) (Fig. 7). Apospore embryo-sacs are formed in hybrids 8-1 5-1 X 4-1 and 9-1 X 1-2 with a frequency of about 5% and diplospore embryonic sacs similar to those in Trzasit (Fig. 8) are formed in hybrids 8ogdNit 5-2 X 9-2 with a frequency of about 10%. It is noted that divergence in terms of meiosis relative to the development of integument is significant (Fig. 5) in parental couples whose offspring form diplospore embryonic sacs.

Структурно гетерозиготные (стабильные) факультативные апомикты могут быть произведены от внутривидовых гибридов Лп1еппапа и 8огд1шт путем удвоения их наборов хромосом с использованием способов, описанных выше. Стабилизация внутривидовых гибридов 8огд1шш (указанных выше) требует генетической модификации, которая вызывает абортирование женского мейоза, или образование мейотической клетки, которая не только стабилизирует апомикты, но и делает их облигатными. Это достигается внедрением мейотического мутанта в линию посредством стандартных методов гибридизации, индуцированием триплоидии посредством Вш гибридизации, или амфиплоидизацией с последующей гибридизацией с диплоидом, или трансформацией диплоида конструкцией промотор/ген, которая является цитотоксичной для женского мейоцита, применяя способы, рассмотренные выше. С использованием индуцибельных промоторов, как рассмотрено выше, могут быть произведены генетически стабильные апомикты с индуцированной облигатной или факультативной экспрессией.Structurally heterozygous (stable) facultative apomicts can be produced from the intraspecific hybrids L1eppap and 8ogd1st by doubling their sets of chromosomes using the methods described above. Stabilization of the intraspecific hybrids of 8ogd1sh (indicated above) requires a genetic modification that causes abortion of female meiosis, or the formation of a meiotic cell, which not only stabilizes apomicts, but also makes them obligate. This is achieved by introducing a meiotic mutant in a line using standard hybridization methods, inducing triploidy via W hybridization, or amphiploidization followed by hybridization with a diploid, or transformation of a diploid with a promoter / gene construct that is cytotoxic for a female meiocyte using the methods described above. Using inducible promoters, as discussed above, genetically stable apomicts with induced obligate or facultative expression can be produced.

Искусственный амфиплоид диплоида Тпрзасит 1ахит (2х половой) Х Т.рйозит (2х половой) является стабильным факультативным апомиктом с 50% образованием диплоспорового зародышевого мешка (фиг. 8). Скрещивание этого растения с Т. хорПоЮпке (2х половой) или с Т. Ьгауит (2х половой) производит стабильные облигатные апомикты с приблизительно 80% образованием диплоспорового зародышевого мешка и с 20% образованием абортивного мейоцита или образованием зародышевого мешка половым путем (фиг. 9).The artificial diploid amphiploid Trzasit 1chit (2x genital) X T. rhyositis (2x genital) is a stable optional apomict with 50% formation of a diplospore embryonic sac (Fig. 8). Crossing of this plant with T. chorapoje (2 genital) or with T. lauwait (2 genital) produces stable obligate apomicts with approximately 80% formation of a diplospore embryonic sac and with 20% formation of an abortive meiocyte or the formation of an embryonic sac through sexual contact (Fig. 9) .

Пример 3. Картирование и клонирование генов, ответственных за факультативность.Example 3. Mapping and cloning of genes responsible for optionality.

Генетические анализы апомиксиса проводили путем опыления половых растений пыльцой из апомиктичных растений и подсчетом яйцеклеток в потомстве при половом или апомиктичном развитии. Обычно в этих исследованиях, если обнаруживали любые апомиктично развивающиеся яйцеклетки, потомство считали апомиктичным. Например, Υ. 8ау|йап, Ыа!иге е! Негеййе йе 1=арот1х1е скех Рапюит тахипит 1асс.|., РЮ (Нему Ишуегзйе Рапз XI, Бгаисе (1982); 8. Ьийз е! а1., Ма1е апй £ета1е 8рого§епе818 апй §ате1о§епе818 т аротюйс ВгасЫапа Ьп/апШа, ВгасЫапа йеситЬез апй Б1 НуЬгййк χνίΐΐι зехиа1 со1сЫсте тйисей 1е!гар1о1й ВгасЫапа ги7171еп818, 78 Еирйуйса 19-25 (1994); С.В. Ио Уа11е & Т\¥. Мйез, Вгеейтд о£ аротюйс зреЫез, т Υ. 8ау1йап е! а1., Айуапсез ш Арот1х18 Везеагсй (2000); Р. О/1а5-Лкт8 е! а1., 95 Ргос. МаГ1 Асай. 8ск И8А 5127-5132 (1998), собрали растения в апомиксисную категорию, в которой проценты яйцеклеток, развивающихся апомиктично, были ниже чем 12, 28, 17 и 7%, соответственно. Что же произошло в этих исследованиях (было это намеренно или нет), была идентификация минимального числа сцепленных групп, требуемых для кодирования, по меньшей мере, некоторой степени функционального апомиксиса. В некоторых случаях наблюдали пробелы среди потомства в процентном отношении яйцеклеток, экспрессирующих апомиксис, М. Ии)агйт & Наппа, Аротюйс апй зехиа1 реаг1 тй1е! X РепЫзеЫт 8циати1а1ит НуЬг1й8, 74 I. Негей. 277-279 (1983), но в других случаях диапазон экспрессии был кое-где продолжительным, 8. Ьийз е! а1., 78 Еирйуйса 19-25 (1994). Следовательно полагают, что несколько мажорных и, возможно, минорных генов с количественными эффектами (Υ. 8ау1йап, ЫаЫге е! йегеййе йе 1=арот1х1е скех РаЫсит тахипит 1асс.|., РЮ 1йе818, ИЫуегзйе Рапз XI, Бгапсе (1982); 8. Ьийз е! а1., 78 ЕрНуйса 19-25 (1994)) затрагивают факультативность (степень экспрессии) апомиксиса.Genetic analyzes of apomixis were carried out by pollinating genital plants with pollen from apomictic plants and counting eggs in the offspring during sexual or apomictic development. Usually in these studies, if any apomictically developing eggs were found, the offspring were considered apomictic. For example, Υ. 8au | yap, ya! Yee e! Neegeye ye 1 = arot1x1e skeh Rapuyit tachypit 1ass. |., RYu (Nemu Ishuegye Rapzi XI, Bgayse (1982); 8. Lijes e! A1., Mälé apy £ eta1e 8rögépépé8e apSa, vGasYapa YesTiEs apy B 1 NuGuyk χνίΐΐι Зехия1 с1СЫСТЕ tyisei 1е! Gar1О1й ВгасЫапа ги7171п818, 78 Ерюуйса 19-25 (1994); S.V. e! a1., Ayuapsez sh Arot1x18 Vezeagsy (2000); R. O / 1a5-Lkt8 e! a1., 95 Pr. developing apomictically were lower than 12, 28, 17 and 7% What happened in these studies (whether it was intentional or not) was the identification of the minimum number of linked groups required to encode at least some degree of functional apomixis. In some cases, gaps were observed among the offspring as a percentage of eggs expressing Apomixis, M. II) agit & Nappa, Arotuis apy zechia1 react1 ty1e! X REVIEW 8ciati1a1it Nuib1y8, 74 I. Negeu. 277-279 (1983), but in other cases the expression range was somewhat prolonged in some places, 8. L e e! A1., 78 Airyuys 19-25 (1994). Consequently, it is believed that several major and, possibly, minor genes with quantitative effects (а. 8au1yap, аЫЫге! !Егегегей й й 1 1 1 1 = отот111х скехехехехехЫЫЫЫЫЫЫ т т т т т 1ассассассасс 1ассасс 1 1 1асс 1 1 1 | | | | |,, Р Р Р Р Р 1 1ййййй8881818. ИЫЫапапапапапапапапапапапапапапапапапапап ап,, 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 Leys e! A1., 78 ErNuysa 19-25 (1994)) affect the facultativeness (degree of expression) of apomixis.

-16006658-16006658

Особенность данного изобретения состоит в ап-регуляции или даун-регуляции факультативности посредством модификации экспрессии ОТБб с применением антисмысловой технологии. С применением способов, описанных выше, проводят ОТБ картирование для дивергентных половых родительских репродуктивных фенотипов, ответственных за апомиксис, который происходит в гибридах (фиг. 2-5). Важные ОТЬъ затем тонко картировали для данной хромосомы и идентифицировали, как описано выше.A feature of this invention is the up-regulation or down-regulation of facultativeness by modifying the expression of OTBb using antisense technology. Using the methods described above, OTB mapping is performed for divergent sexual parental reproductive phenotypes responsible for the apomixis that occurs in hybrids (Fig. 2-5). Important OTbs were then finely mapped for a given chromosome and identified as described above.

Пример 4. Создание генетически стабильных высокофакультативных апомиктов с идуцибельной облигатной экспрессией или генетически стабильных облигатных апомиктов с индуцибельной высокофакультативной экспрессией.Example 4. The creation of genetically stable highly facultative apomicts with iducible obligate expression or genetically stable obligate apomicts with inducible highly facultative expression.

Приемы примеров с 1 по 3 применяли как руководства для создания генетически стабильных высокофакультативных апомиктов с индуцибельной облигатной экспрессией или генетически стабильных облигатных апомиктов с высокофакультативной экспрессией.The methods of Examples 1 to 3 were used as guidelines for creating genetically stable highly optional apomicts with inducible obligate expression or genetically stable obligate apomicts with highly optional expression.

В настоящем изобретении апомиксис является аналогичным компьютерной операционной системе. Особенности этой «биологической операционной системы» включают следующее: (1) на фермерских полях четкое клонирование гибридов из собственно гибридных семян - поколение за поколением, (и) в растительных селекционных питомниках, частичная раздельнополость для улучшения растения с последующей реверсией к строгому апомиксису, (ш) большое количество быстро производимых и генетически разнообразных культурных сортов растений, специально приспособленных к разнообразным сельскохозяйственным нишам, (ίν) увеличение в целом генетического разнообразия для защиты против обложного опустошения вредителями, и (ν) выигрышное снижение расходов, а именно, фермеры платят меньше за семена и семеноводческие компании платят меньше на развитие превосходных разновидностей сельскохозяйственных культур.In the present invention, apomixis is similar to a computer operating system. The features of this “biological operating system” include the following: (1) on farmers' fields, clear cloning of hybrids from the actual hybrid seeds — generation after generation, (and) in plant breeding nurseries, partial dichotomy for plant improvement, with subsequent reversal to strict apomixis, (w ) a large number of rapidly produced and genetically diverse cultivated plant varieties specially adapted to a variety of agricultural niches, ()ν) an increase in the overall genetic diversity varieties for protection against tax extermination by pests, and (ν) winning costs, namely, farmers pay less for seeds and seed companies pay less for the development of excellent varieties of crops.

Следует отметить, что настоящее изобретение может быть воплощено в других специфических формах без отклонения от его духа или существенных характеристик, которые находятся в раскрытии пяти принципов ΗΡΑ теории. Описанные стадии и материалы должны быть рассмотрены во всех отношениях только как иллюстративные, а не ограничительные, а объем изобретения указан в прилагаемой формуле изобретения, а не в приведенном описании. Все изменения, в пределах значения и эквивалентности формулы изобретения должны входить в ее объем.It should be noted that the present invention can be embodied in other specific forms without deviating from its spirit or essential characteristics, which are in the disclosure of the five principles of theory. The described stages and materials should be considered in all respects only as illustrative and not restrictive, and the scope of the invention is indicated in the attached claims, and not in the description. All changes, within the meaning and equivalence of the claims, should be included in its scope.

Claims (23)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ получения апомиктичного растения, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса, от покрытосеменного апомиктичного родительского растения, которое проявляет генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий:1. A method of obtaining an apomictic plant exhibiting increased genetic stability of apomixis from an angiosperms apomictic parent plant that exhibits apomixis genetic instability, comprising: (a) измерение степени генетической нестабильности апомиксиса родительского растения;(a) measuring the degree of genetic instability of the apomixis of the parent plant; (b) если родительское растение проявляет генетическую нестабильность апомиксиса, получение одного или нескольких растений-потомков от родительского растения, где каждое из растений-потомков содержит двойной хромосомный набор родительского растения;(b) if the parent plant exhibits genetic instability of apomixis, obtaining one or more descendant plants from the parent plant, where each of the descendant plants contains a double chromosome set of the parent plant; (c) измерение степени генетической нестабильности апомиксиса одного или нескольких растенийпотомков;(c) measuring the degree of genetic instability of the apomixis of one or more flowering plants; (й) сравнение степени генетической нестабильности апомиксиса одного или нескольких растенийпотомков со степенью генетической нестабильности апомиксиса родительского растения и (е) селекцию по меньшей мере одного из одного или нескольких растений-потомков, проявляющих повышенную генетическую стабильность апомиксиса по сравнению с родительским растением.(i) comparing the degree of genetic instability of the apomixis of one or more flowering plants with the degree of genetic instability of the apomixis of the parent plant; and (f) selecting at least one of one or more descendant plants exhibiting increased genetic stability of the apomixis compared to the parent plant. 2. Способ по п.1, где одно или несколько растений-потомков получают обработкой родительского растения ингибитором веретена.2. The method according to claim 1, where one or more descendant plants are obtained by treating the parent plant with a spindle inhibitor. 3. Способ по п.2, где ингибитор веретена представляет собой колхицин.3. The method according to claim 2, where the spindle inhibitor is colchicine. 4. Способ по п.1, где одно или несколько растений-потомков получают культивированием родительского растения или его части в тканевой культуре.4. The method according to claim 1, where one or more descendant plants are obtained by culturing the parent plant or part thereof in tissue culture. 5. Способ по п.1, где одно или несколько растений-потомков получают:5. The method according to claim 1, where one or more descendant plants receive: (a) самоопылением родительского растения или скрещиванием родительского растения с другим растением того же вида, рода или семейства и получением первого потомства и (b) подсчет хромосом в первом потомстве и выбор амфиплоида или частичного амфиплоида, имеющего все хромосомы от родительского растения в случае самоопыления такого родительского растения или все хромосомы от родительского растения и один или несколько наборов хромосом от другого растения того же вида, рода или семейства, или все хромосомы от другого растения того же вида, рода или семейства и один или несколько наборов хромосом от родительского растения в случае скрещивания родительского растения с другим растением того же вида, рода или семейства.(a) by self-pollination of the parent plant or by crossing the parent plant with another plant of the same species, genus or family and obtaining the first offspring; and (b) counting the chromosomes in the first offspring and selecting an amphiploid or partial amphiploid that has all the chromosomes from the parent plant in case of self-pollination of such the parent plant or all chromosomes from the parent plant and one or more sets of chromosomes from another plant of the same species, genus or family, or all chromosomes from another plant of the same species, or as a family, and one or more sets of chromosomes from the parent plant in the case of crossing a parent plant with another plant of the same species, genus or family. 6. Способ по п.5, дополнительно предусматривающий обратное скрещивание частичного амфиплоида с родительским растением или с другим растением того же самого вида, рода или семейства и получение от них второго потомства и селекцию амфиплоида, имеющего равный (четный) уровень плоидности.6. The method according to claim 5, further providing for the reverse crossing of a partial amphiploid with a parent plant or with another plant of the same species, genus or family and obtaining second offspring from them and selection of an amphiploid having an equal (even) ploidy level. 7. Способ по п.5, где частичный амфиплоид является эуплоидом или анэуплоидом.7. The method according to claim 5, where the partial amphiploid is an euploid or aneuploid. -17006658-17006658 8. Способ по п.5 или 6, где амфиплоид является эуплоидом или анэуплоидом.8. The method according to claim 5 or 6, where the amphiploid is an euploid or aneuploid. 9. Способ по любому из пп.1-8, дополнительно предусматривающий повышение фертильности выбранных растений-потомков путем самоопыления или гибридизации с другим растением, получение от них семян, высевание указанных семян, и селекцию полученных половым путем апомиктичных гибридных растений, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез.9. The method according to any one of claims 1 to 8, further comprising increasing the fertility of the selected offspring plants by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds from them, sowing said seeds, and selection of sexually-obtained apomictic hybrid plants that exhibit an increased frequency not reduced egg fertility or parthenogenesis. 10. Способ получения апомиктичного сегментного аллополиплоидного растения, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса, от покрытосеменного межсортового гибридного растения, которое проявляет генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий:10. A method of obtaining an apomictic segmented allopolyploid plant exhibiting increased genetic stability of apomixis from an angiosperms intersortic hybrid plant that exhibits genetic instability of apomixis, comprising: (a) измерение степени генетической нестабильности апомиксиса межсортового гибридного растения;(a) measuring the degree of genetic instability of the apomixis of an intervarietal hybrid plant; (b) если межсортовое гибридное растение проявляет генетическую нестабильность апомиксиса, получение одного или нескольких растений-потомков от межсортового гибридного растения, где каждое из растений-потомков содержит двойной хромосомный набор межсортового гибридного растения, приводя к появлению одного или нескольких апомиктичных сегментных аллополиплоидных растений;(b) if an intervarietal hybrid plant exhibits apomixis genetic instability, obtaining one or more offspring plants from an intervarietal hybrid plant, where each of the offspring plants contains a double chromosome set of an intervarietal hybrid plant, resulting in the appearance of one or more apomictic segmented allopolyploid plants; (c) измерение степени генетической нестабильности апомиксиса одного или нескольких апомиктичных сегментных аллополиплоидных растений и (ά) сравнение степени генетической нестабильности апомиксиса одного или нескольких апомиктичных сегментных аллополиплоидных растений со степенью генетической нестабильности апомиксиса межсортового гибридного растения для проверки того, увеличена ли генетическая стабильность апомиксиса одного или нескольких апомиктичных сегментных аллополиплоидных растений по сравнению с межсортовым гибридным растением.(c) measuring the degree of genetic instability of the apomixis of one or more apomictic segmented allopolyploid plants; and (ά) comparing the degree of genetic instability of the apomixis of one or more apomictic segmented allopolyploid plants with the degree of genetic instability of the apomixis of an intersortic hybrid plant to check whether the genetic stability is increased or several apomictic segmented allopolyploid plants compared to intersortion hybrid Asten. 11. Способ по п.10, дополнительно предусматривающий повышение фертильности одного или нескольких апомиктичных сегментных аллополиплоидных растений путем их самоопыления или гибридизации с другим растением, получение от них семян, высевание указанных семян и селекцию полученных половым путем апомиктичных сегментных аллополиплоидных растений, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез.11. The method of claim 10, further comprising increasing the fertility of one or more apomictic segmented allopolyploid plants by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds from them, sowing said seeds, and selecting sexually obtained apomictic segmented allopolyploid plants that show an increased frequency not reduced egg fertility or parthenogenesis. 12. Способ получения апомиктичного аллополиплоидного растения, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса, от покрытосеменного межвидового гибридного растения, проявляющего генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий:12. A method of obtaining an apomictic allopolyploid plant exhibiting increased genetic stability of apomixis from an angiosperms interspecific hybrid plant exhibiting genetic instability of apomixis, comprising: (a) измерение степени генетической нестабильности апомиксиса межвидового гибридного растения и (b) получение одного или нескольких апомиктичных аллополиплоидных растений-потомков от указанного межвидового гибридного растения и селекцию апомиктичного аллополиплоидного растенияпотомка, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса.(a) measuring the degree of genetic instability of the apomixis of the interspecific hybrid plant; and (b) obtaining one or more apomictic allopolyploid offspring plants from the indicated interspecific hybrid plant and selecting an apomictic allopolyploid plant flow showing increased genetic stability of apomixis. 13. Способ по п.12, дополнительно предусматривающий повышение фертильности выбранного апомиктичного аллополиплоидного растения-потомка путем самоопыления или гибридизации с другим растением, получение семян, высевание указанных семян и селекцию полученных половым путем апомиктичных аллополиплоидных растений, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез.13. The method of claim 12, further comprising increasing the fertility of the selected apomictic allopolyploid offspring plant by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds, sowing said seeds, and selecting sexually obtained apomictic allopolyploid plants that show an increased frequency of non-decreased egg fertility or parthenogenesis. 14. Способ получения апомиктичного растения, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса, от покрытосеменного, внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения, проявляющего генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий:14. A method of obtaining an apomictic plant exhibiting increased genetic stability of apomixis from an angiosperm, intraspecific, interspecific or interspecific hybrid plant exhibiting genetic instability of apomixis, comprising: (a) измерение степени генетической нестабильности апомиксиса внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения и (b) получение апомиктичных аутополиплоидных, сегментных аллополиплоидных или аллополиплоидных растений-потомков внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения и селекцию апомиктичного растения, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса.(a) measuring the degree of genetic instability of the apomixis of an intraspecific, interspecific or interspecific hybrid plant; and (b) obtaining apomictic autopolyploid, segmented allopolyploid or allopolyploid offspring plants of an intraspecific, interspecific or interspecific hybrid plant and selection of an apomictic genetic plant exhibiting increased apomictic stability. 15. Способ по п.14, дополнительно предусматривающий повышение фертильности отобранного апомиктичного растения путем самоопыления или гибридизации с другим растением, получение семян, высевание указанных семян и селекцию полученных половым путем апомиктичных растений-потомков, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез.15. The method of claim 14, further comprising increasing the fertility of the selected apomictic plant by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds, sowing said seeds, and selecting sexually obtained apomictic descendant plants that show an increased frequency of non-reduced egg fertility or parthenogenesis. 16. Способ генетической стабилизации апомиксиса покрытосеменного, апомиктичного, внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения, проявляющего генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий измерение степени генетической нестабильности апомиксиса внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения и получение растения-потомка от указанного апомиктичного внутривидового, межсортового или характеризуется нечетным увеличением плоидности, причем женский мейоз обычно прерывается, приводя к практически 100% образованию апомиктичных семян.16. A method for the genetic stabilization of apomixis of an angiosperm, apomictic, intraspecific, interspecific, or interspecific hybrid plant exhibiting genetic instability of apomixis, which measures the degree of genetic instability of apomixis of an intraspecific, interspecific or interspecific hybrid plant and produces a descendant plant from the specified apomictic non-subspecies or interspecific non-species or an increase in ploidy, moreover, female meiosis is usually interrupted, leading to almost 100% formation of apomictic seeds. 17. Способ по п.16, дополнительно предусматривающий повышение фертильности растенияпотомка путем самоопыления или гибридизации с другим растением, получение от них семян, высевание 17. The method according to clause 16, further comprising increasing the fertility of the plant by flowing by selfing or hybridization with another plant, obtaining seeds from them, sowing -18006658 семян и селекцию полученных половым путем апомиктичных растений, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез.-18006658 seeds and selection of sexually-obtained apomictic plants that exhibit an increased frequency of unreduced egg fertility or parthenogenesis. 18. Способ генетической стабилизации апомиксиса покрытосеменного, апомиктичного, внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения, проявляющего генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий измерение степени генетической нестабильности апомиксиса внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения и скрещивание этого внутривидового, межсортового или межвидового гибридного растения с мейотическим мутантным растением того же самого вида, рода или семейства и селекцию потомства, где женский мейоз обычно прерывается, приводя к практически 100% образованию апомиктичных семян.18. A method for the genetic stabilization of apomixis of an angiosperm, apomictic, intraspecific, interspecific, or interspecific hybrid plant exhibiting genetic instability of apomixis, comprising measuring the degree of genetic instability of apomixis of an interspecific, interspecific, or interspecific hybrid plant, and crossing this intraspecific, interspecific hybrid plant or interspecific marsanti or interspecific hybrid plant of the same species, genus or family and the selection of offspring, where feminine meiosis usually interrupted, resulting in almost 100% the formation of apomictic seeds. 19. Способ по п.18, дополнительно предусматривающий повышение фертильности отобранного потомства путем самоопыления или гибридизации с другим растением, получение от них семян, высевание указанных семян и селекцию полученных половым путем апомиктичных растений-потомков, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез.19. The method according to p. 18, additionally providing for increased fertility of the selected offspring by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds from them, sowing of said seeds and selection of sexually-obtained apomictic descendant plants that show an increased frequency of unreduced egg fertility or parthenogenesis . 20. Способ получения апомиктичного растения, проявляющего повышенную генетическую стабильность апомиксиса от покрытосеменного апомиктичного родительского растения, которое проявляет генетическую нестабильность апомиксиса, предусматривающий:20. A method of obtaining an apomictic plant exhibiting increased genetic stability of apomixis from an angiosperm apomictic parent plant that exhibits apomixis genetic instability, comprising: (a) измерение степени генетической нестабильности апомиксиса родительского растения;(a) measuring the degree of genetic instability of the apomixis of the parent plant; (b) получение растения-потомка от родительского растения путем удвоения числа хромосом указанного родительского растения или введения хромосомной аберрации, в котором рекомбинация подавляется, так что тормозится сегрегация аллелей во время мейоза; и (c) измерение степени генетической нестабильности апомиксиса растения-потомка для проверки того, что такое растение проявляет повышенную генетическую стабильность апомиксиса по сравнению с родительским растением.(b) obtaining a descendant plant from the parent plant by doubling the number of chromosomes of said parent plant or introducing a chromosome aberration in which recombination is suppressed, so that allele segregation during meiosis is inhibited; and (c) measuring the degree of genetic instability of the apomixis of the progeny plant to verify that such a plant exhibits increased genetic stability of apomixis compared to the parent plant. 21. Способ по п.20, где указанная хромосомная аберрация предусматривает транслокацию.21. The method according to claim 20, where the specified chromosomal aberration involves translocation. 22. Способ по п.20, где указанная хромосомная аберрация предусматривает инверсию.22. The method according to claim 20, where the specified chromosomal aberration involves inversion. 23. Способ по любому из пп.18-22, дополнительно предусматривающий повышение фертильности растения-потомка путем самоопыления или гибридизации с другим растением, получение от них семян, высевание указанных семян и селекцию полученных половым путем апомиктичных растений-потомков, которые обнаруживают повышенную частоту не сниженной фертильности яйцеклеток или партеногенез.23. The method according to any one of claims 18 to 22, further comprising increasing the fertility of the offspring plant by self-pollination or hybridization with another plant, obtaining seeds from them, sowing said seeds, and breeding sexually obtained apomictic descendant plants that show an increased frequency of not decreased egg fertility or parthenogenesis. Свободно вые растенияFree plants Преапомиксис Дифференцировка половых экотипов и видов по экологическим градиентамPreapomixis Differentiation of sexual ecotypes and species according to ecological gradients Стадия I Стадия IIStage I Stage II a. Ухудшение климата а. Стабилизацияa. Climate degradation a. Stabilization b. Гибридизация, происход- апомиксиса ящая в результате вторичных Ь. Улучшение контактов, выражающаяся в климата цветковой асинхронии (апомиксис)b. Hybridization, occurring apomixis, resulting from secondary b. Improved contact, expressed in a climate of flower asynchrony (apomixis) Стадия IIIStage III a. Периодический ауткроссинг апомиктов с половыми формамиa. Periodic outcrossing of apomicts with sexual forms b. Дифференцировка агамного комплексаb. Differentiation agamic complex Стабилизированный агамный комплекс (в основном полиплоидный)Stabilized agamic complex (mainly polyploid) Генетически стабилизированные апомикты (обычно полиплоиды)Genetically stabilized apomicts (usually polyploids)
EA200200507A 1999-10-29 2000-10-30 Method for producing apomictic plant EA006658B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16262699P 1999-10-29 1999-10-29
PCT/US2000/029905 WO2001032001A1 (en) 1999-10-29 2000-10-30 Methods for stabilizing and controlling apomixis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200200507A1 EA200200507A1 (en) 2002-12-26
EA006658B1 true EA006658B1 (en) 2006-02-24

Family

ID=22586445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200200507A EA006658B1 (en) 1999-10-29 2000-10-30 Method for producing apomictic plant

Country Status (12)

Country Link
EP (1) EP1227715A4 (en)
JP (1) JP2003516725A (en)
CN (1) CN1391435A (en)
AU (1) AU1577201A (en)
BR (1) BR0015276A (en)
CA (1) CA2389055A1 (en)
EA (1) EA006658B1 (en)
HK (1) HK1048741A1 (en)
IL (1) IL149335A0 (en)
MX (1) MXPA02004186A (en)
NZ (1) NZ519156A (en)
WO (1) WO2001032001A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7638680B2 (en) 1997-02-05 2009-12-29 Utah State University Methods for stabilizing and controlling apomixis
MX2007010566A (en) 2005-03-03 2007-10-23 Rijk Zwaan Zaadteelt En Zaadha Near reverse breeding.
ES2554471T3 (en) * 2005-03-03 2015-12-21 Rijk Zwaan Zaadteelt En Zaadhandel B.V. Inverse progeny mapping
US8878002B2 (en) 2005-12-09 2014-11-04 Council Of Scientific And Industrial Research Nucleic acids and methods for producing seeds with a full diploid complement of the maternal genome in the embryo
EP2530160A1 (en) 2011-05-30 2012-12-05 Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung Gatersleben (IPK) Means and methods to induce apomixis in plants
CN103081804A (en) * 2012-12-17 2013-05-08 沈阳农业大学 Breeding method for introducing corn parthenogernesis by using amiprofos-methyl
CN102960242A (en) * 2012-12-17 2013-03-13 沈阳金色谷特种玉米有限公司 Breeding method for inducing parthenogenesis of corn by propyzamide
CN104145805A (en) * 2014-07-14 2014-11-19 西北农林科技大学 Method for enabling sexual corns to generate dominant and recessive apomictic hybrids
CN115119744A (en) * 2022-07-26 2022-09-30 山东农业大学 Apple non-integration system four-group sports planting method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5633441A (en) * 1989-08-04 1997-05-27 Plant Genetic Systems, N.V. Plants with genetic female sterility
US5710367A (en) * 1995-09-22 1998-01-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Apomictic maize
CN1206903C (en) * 1997-02-05 2005-06-22 犹他州大学 Method for producing apomictic plants
FR2759708B1 (en) * 1997-02-17 1999-08-27 Orstom MEANS FOR IDENTIFYING, ISOLATING AND CHARACTERIZING NUCLEOTIDE SEQUENCES INVOLVED IN APOMIXIA

Also Published As

Publication number Publication date
EP1227715A1 (en) 2002-08-07
HK1048741A1 (en) 2003-04-17
WO2001032001A1 (en) 2001-05-10
CN1391435A (en) 2003-01-15
MXPA02004186A (en) 2002-10-17
EP1227715A4 (en) 2004-12-15
IL149335A0 (en) 2002-11-10
BR0015276A (en) 2002-07-16
EA200200507A1 (en) 2002-12-26
CA2389055A1 (en) 2001-05-10
NZ519156A (en) 2003-10-31
JP2003516725A (en) 2003-05-20
AU1577201A (en) 2001-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11140841B2 (en) Hybrid seed potato breeding
Riley et al. Introduction of yellow rust resistance of Aegilops comosa into wheat by genetically induced homoeologous recombination
Fehr Principles of cultivar development: theory and technique
FR2590445A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING MAIZE MALE STERILITE GENE SEED FOR THE PRODUCTION OF HYBRID MAIZE
JP2000514664A (en) Hybrid wheat production method
Griffin et al. The breeding systems of diploid and neoautotetraploid clones of Acacia mangium Willd. in a synthetic sympatric population in Vietnam
EA006658B1 (en) Method for producing apomictic plant
NL2002357C2 (en) Methods for improving the yield of cucumber plants.
US20230212601A1 (en) Mutant gene conferring a compact growth phenotype in watermelon
Song et al. Using haplotype and QTL analysis to fix favorable alleles in diploid potato breeding
US7638680B2 (en) Methods for stabilizing and controlling apomixis
Ikeguchi et al. Basic studies on hybrid wheat breeding using the 1BL-1RS translocation chromosome/Aegilops kotschyi cytoplasm system 1. Development of male sterile and maintainer lines with discovery of a new fertility-restorer
US20210029956A1 (en) Diploid, fertile and highly homozygous potato line solyntus
EA004253B1 (en) Method for producing apomictic plants (variants)
US20210214707A1 (en) Mutant allele of the aco2 gene
Wheelwright et al. Minimal loss of genetic diversity and no inbreeding depression in blueflag iris (Iris versicolor) on islands in the Bay of Fundy
Martinez et al. Genetic control of apospory in apomictic Paspalum species
Nicolás-Almansa et al. Phenotypic and molecular characterization of new interspecific Japanese plum× apricot hybrids (plumcots)
Bradshaw Genome evolution and polyploidy
Hernandez Genetic diversity and mating system analysis of Cedrela odorata L.(Meliaceae) populations under different human dominated landscapes and primary forests
Larson Non-Mendelian Segregation Of The Maize Embryo-Specific Mutation UND-9
Abertondo Phenotypic analysis of intermated B73× Mo17 (IBM) populations
RU2254709C1 (en) Method for obtaining of high-producing self-pollinating plants based on fixed hysteresis effect
Appels et al. Multiples of Basic Chromosome Numbers—Polyploidy
Hernández Sánchez Genetic diversity and mating system analysis of Cedrela odorata L.(Meliaceae) populations under different human dominated landscapes and primary forests

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU