JP2005532812A - 増加された種子蛋白質プラス油を有する高収率大豆植物 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2002年7月11日に出願された米国特許仮出願番号第60/396,287号の優先権を主張し、その全開示は、本明細書中に、引用によって組み込まれる。
本発明は、一般に、大豆育種の分野に関する。具体的には、本発明は、高収率および高混合種子蛋白質プラス油含有量を有する大豆種に関する。
大豆は、蛋白質の優れた源であり(Mountsら, 1987; Fulmer, 1988)、絶えず増加する世界生産による使用のために十分かつ栄養価の高い食物および食餌を供給する可能性を有する。現在の大豆栽培品種は、平均的に、乾燥重量に基づき、約41%蛋白質および21%種子中油である(Leffel and Rhodes, 1993)。
1つの態様において、本発明は、44%および50%の間の平均全種子総蛋白質含有量、64%および70%の間の平均全種子総蛋白質プラス油および商業的に有意な収率を有する種の農学的に優れた大豆植物を提供する。また、花粉、胚珠、細胞および種子を含むがこれらに限定されるものではないこの植物の部分を提供する。さらに、植物の再生可能な細胞の組織培養物を提供し、ここに該組織培養物は、植物の全生理学的および形態学的特徴を発現することが可能な大豆植物を再生する。本発明の1つの具体例において、再生可能な細胞は、胚芽、成長点の細胞、花粉、葉、根、根端または花あるいはプロトプラストまたはそれから由来するカルスである。さらに、本発明は、組織培養物から再生され、本発明の植物の全生理学的および形態学的特徴を発現することが可能な大豆植物を提供する。
本発明は、商業的に有意な収率および減少された種子含有量なしの高種子蛋白質(例えば、高蛋白質プラス油)を発現する大豆種を提供することによって、先行技術の欠陥を克服する。特に、本発明は、初めて、44%以上の平均全種子総蛋白質含有量および64%以上の平均全種子総蛋白質プラス油含有量を持つ高収率の農学的に優れた大豆種の植物を提供する。そのような農学的に優れた植物は、例えば、商業的に有意な収率を有していてもよい。先行技術は、恐らくこれらの特徴の間で観察される負の相関のため、そのような種の植物を提供することができなかった(Hartwig, 1973)。高蛋白質、蛋白質プラス油または収率特徴のうちの1つおよび、いくつかの例においては、2つを有する種の植物が調製されてきたが、これらの特徴の混合は成功していない。そのような植物を記載し、これらの植物を提供することによって、本発明により、組み合わされた高種子蛋白質および蛋白質プラス油と商業的に有意な収率を呈する潜在的に無制限な数の新規な大豆種の調製することが可能である。これは、一旦、そのような優れた種が生産され、および/または種の生産に対する親植物が同定されれば、組み合わされた蛋白質および油特性は、適当な戻し交雑および選択でもって他の種へと移されて、本明細書中で下記するように、所望の特徴を維持する。
本発明は、種子油における対応する減少なしに、商業的に有意な収率および高蛋白質を組み合わせる大豆種の植物およびその誘導体を提供する。特に、本発明は、初めて、44%以上の平均全種子総蛋白質含有量および64%以上の平均全種子総蛋白質プラス油含有量を持つ高収率の農学的に優れた大豆種の植物および誘導体を提供する。そのような農学的に優れた植物は、例えば、35ブッシェル/エーカーを超える収率を有することもある。本発明の特定の具体例において、本発明の植物の平均種子油含有量は、44%、45%、46%、48%、または50%以上であってもよい。さらに、本発明の植物は、64%、66%、68%、または70%の平均全種子総蛋白質プラス油含有量を含んでいてもよい。本発明の1つの具体例において、平均全種子総蛋白質含有量は、少なくとも45%で、最大で約50%であり、平均全種子総蛋白質プラス油含有量は66%以上であり、最大で約70%である。本発明のさらなる具体例において、平均全種子総蛋白質含有量は少なくとも46%、最大で50%であり、平均全種子総蛋白質含有量は68%以上、最大で約70%である。
本発明の植物は、新規な植物および植物種の開発用の育種手順で使用されてもよい。すなわち、本発明の1つの態様は、本発明の大豆植物をそれ自体または第2の植物と交雑させる方法およびそのような方法によって生産される種子および植物に関する。これらの方法は、大豆種の繁殖に使用することができ、あるいはハイブリッド大豆種子およびそれから成長した植物を生産するのに使用できる。ハイブリッド大豆植物は、大豆製品の商業的生産に使用することができ、あるいは新規な大豆種の生産用に育種手順で進められてもよい。本発明によって提供される種は、種の遺伝的背景の優れた性質、特に高収率と組み合わされた種の高蛋白質および蛋白質プラス油含有量に基づき、新たな種の開発に上手く適している。また、ハイブリッド植物は、所与の大豆種の単一遺伝子座変換の生産の間、戻し交雑手順中のいずれかの所与の段階で、反復親として使用することができる。
用語大豆種が、本発明の状況で使用される時、これは該種のいずれの単一遺伝子座変換も含む。用語単一遺伝子座変換植物は、本明細書中で、戻し交雑と呼ばれる植物育種技術によって発生される大豆植物を指し、ここに、戻し交雑技術を介して種へと形質転換される単一の遺伝子座に加えて、種の所望の形態学的かつ生理学的特徴の実質的に全てが回収される。戻し交雑方法は、本発明と使用して、特徴を改良するか、あるいは特徴を本発明の種に導入することができる。用語戻し交雑は、本明細書中で使用するように、ハイブリッド子孫の、該ハイブリッドの親の大豆植物の1つへの反復された交雑を指す。所望の特徴につき遺伝子座に寄与する親の大豆植物は、非反復または供与親と呼ばれる。この用語は、反復親は、戻し交雑手順において1度使用され、従って繰り返されないという事実を指す。非反復親からの遺伝子座または座が移される親の大豆植物は、戻し交雑手順で数回使用される反復親として知られている(Poehlmanら, 1995; Fehr, 1987a,b; Sprague and Dudley, 1988)。
戻し交雑の技術の例として、1またはそれ以上の特徴を所与の種に導入することができるが、さもなければ該種の実質的に全ての特徴を維持することを当業者は知っている。特徴を出発種に導入するそのような戻し交雑の手順の例は、米国特許第6,140,556号に記載されており、その全開示は、引用によって、本明細書中に具体的に組み込まれる。米国特許第6,140,556号に記載される手順は、次のようにまとめることができる:Williams ’82 [グリシンマックス L. Merr.] (登録番号222, PI 518671)として知られる大豆種は、Rps1遺伝子を含む遺伝子座を種Williamsに導入するために、戻し交雑技術を用いて開発された(Bernard and Cremeens, 1988)。Williams ’82は、BC6F3世代からの4つの耐性系統の複合体であり、これはWilliams x Kingwaからの12畑−テストされた耐性系統から選択された。種Williamsは、戻し交雑において反復親として使用され、種KingwaはRps1遺伝子座の源として使用された。この遺伝子座は、真菌剤疫病菌の24品種のうち19に対する耐性を与える。
本発明のさらなる態様は、本発明の大豆種の組織培養物に関する。本明細書中で使用されるように、用語「組織培養物」は、同一または異なる型の単離された細胞あるいは植物の部分に組織化されたそのような細胞を含む組成物を示す。組織培養物の例示的な型は、プロトプラスト、カルスおよび植物または胚芽、花粉、花、葉、根、根端、葯等のような植物の部分で無傷な植物細胞である。好ましい具体例において、組織培養物は、胚芽、プロトプラスト、成長点の細胞、花粉、葉または葯を含む。
遺伝的形質転換は、本発明の大豆種に選択されたトランスジーンを挿入するのに使用されてもよく、あるいは、代わりに、戻し交雑によって、大豆に導入され得るトランスジーンの調製に使用してもよい。大豆を含む多くの経済的に重要な植物の形質転換の方法は、当業者によく知られている。大豆の遺伝的形質転換に使用できる技術は、エレクトロポレーション、微粒子銃、Agrobacterium媒介形質転換およびプロトプラストによる直接的DNA取り込みを含むが、これらに限定されるものではない。
本発明によって提供される大豆植物は、価値があると考えられるいずれの目的にも使用できる。共通した仕様は、ヒト消費用の食物の調製、非−ヒト動物消費用の食餌および産業的使用を含む。本明細書中で使用されるように、「産業的使用」または「産業的取り扱い」は、大豆または大豆ベース製品のために非−食物および非−食餌使用を指す。
続く記載および表において、多くの用語が使用される。明細書および請求の範囲の明白かつ一貫した理解を提供するために、次の定義が提供される:
次の実施例は、本発明の好ましい具体例を示すために含まれる。続く実施例で開示される技術が、本発明の実施において上手く機能する発明者らによって発見された技術を表し、すなわち、その実施に対して好ましい態様を構成すると考えられることを当業者は理解するだろう。しかしながら、当業者は、本開示に鑑みて、開示される特定の具体例において多くの変更を行うことができ、本発明の理論、精神および範囲から逸脱することなしに、同様のまたは似た結果をなお入手することができることを理解するはずである。より具体的には、同一またはよく似た結果が達成されつつ、化学的かつ生理学的に関連した特定の剤が、本明細書中で開示される剤と置き換えられてもよいことが明白であろう。当業者に明白な全てのそのような似た代理および修飾は、添付の請求の範囲によって定義されるように、本発明の精神、範囲および理論内にあると考えられる。
大豆種0007583の発生
本発明は、大豆種0007583の植物、種子および誘導体に関連する方法および組成物を提供する。大豆種0007583は、中間群2大豆成長領域に適合され、複数の疫病菌品種に耐性があり、高収率と併せて高種子蛋白質および蛋白質プラス油を呈する。種は、大豆種A2553およびSN30003の初期交雑から由来した。種A2553は、Asgrow Seed Companyの商業用種であり、SN30003は、例えばWilcox (1998)に記載され、United Stated Department of Agriculture Germplasm Resources Information Network (GRIN)の受入番号PI 599584に与えられた種c1944に対応する。種007583を、次のように発生させた:1996−97の冬の間、Isabella, PRにて、A2553およびSN30003の最初の交雑を行った。F1種子を、1997年にJanesville, WIで成長させ、F2種子を、1997−98の冬の間、Isabella, PRで成長させた。増大されたF3種子を、1998年にJanesville, WIで成長させ、単一植物選択を大きな集団から行い、個々に脱穀した。F3:4種子を、Janesville, WIにて、1999年にPRYT(単一植物収率テスト)に植えた。F3:5種子を、2000年にウィスコンシン州の5つの場所で植えて、収率および遺伝子型につきテストしたが、ブリーダー種子をBeaman, IAで成長させた。F3:6種子を、2001年に中西部にわたり11の場所に植えて、収率および遺伝子型につきテストしたが、ブリーダー種子はBeaman, IAで増加された。種々の世代の種を選択するのに使用した基準のいくつかは:種子収率、倒伏耐性、出芽、実生活力、病気耐性、成熟度、植物の高さおよび種子油および蛋白質含有量を含む。
大豆種0008079の発生
大豆種0008079は、高収率および農学的に優れた背景と併せて高種子蛋白質および蛋白質プラス油を呈するグリフォセート耐性種である。種は、Rps1k対立遺伝子からのPhytophthoraの複数の品種に対する耐性を呈する。種は、中間群2大豆成長領域に適合され、2.8の相対的成熟度を有する。種は、大豆種SN30003および1996−97年の冬の間にIsabella, PRで作られたAGW26703の初期交雑から由来した。種を次の通り発生させた。F1種子は、1997年にJanesville, WIで成長させ、F2種子は1997−98年の冬の間、Isabella, PRで成長させた。F3種子のかたまりを1998年にJanesville, WIで成長させ、単一植物選択を大量の集団から行い、個々に脱穀した。F3:4種子は、Janesville, WIに、1999年にPRYT(単一植物収率テスト)において植えた。F3:5種子を、2000年にウィスコンシン州の5つの場所で植えて、ブリーダー種子がBeaman, IAで成長している間、収率および遺伝子型につきテストした。F3:6種子を、2001年に中西部の至る所の10カ所に植えて、ブリーダー種子がBeaman, IAで増加されている間、収率および遺伝子型につきテストした。種々の世代の種を選択するのに使用したいくつかの基準は、収率、倒伏耐性、出芽、実生活力、病気耐性、成熟度、植物の高さ、種子油および蛋白質含有量を含んだ。
大豆種0137335の発生
大豆種0137335はグリフォセートに耐性があり、高収率および農学に優れた背景と併せて高種子蛋白質および蛋白質プラス油含有量を有する。大豆種0137335は、アイオワ州、イリノイ州中部およびインデアナ州中部成長領域に適合され、23の成熟度を有する。種は、大豆種および1998年にAmes, IAで作られたAG3003の初期交雑から由来した。AG3003は、Asgrow Seed Co.の商業種である。種0137335を次の通り発生させた。F1およびF2種子を、1998年の秋および1999年の冬の終わり頃に、Isabela, PRで成長させた。F2植物を選択して、個々に脱穀した。F2:3種子を、Ames, IAに1999年に、PROW(子孫作条)プロットに植えた。F3植物を、最良の農学的特徴を呈するPROWプロットから選択し、個々に脱穀した。各F3植物からの種子を、蛋白質含有量につき分析した。最高の蛋白質含有量を持つF3:4系統は、2000年にAmes, IAにPROWプロットに植えられた。
大豆種0137472の発生
種0137472は、アイオワ州、イリノイ州中部およびインディアナ州中部成長領域に適合に適合され、24の成熟度を有する。種はグリフォセートに耐性であり、高収率および農学的に優れた背景と併せて高種子蛋白質および蛋白質プラス油含有量を呈する。種は、SN30003および1998年にAmes, IAで作られたFPG2975の初期交雑から由来した。種FPG2975は、Asgrow Seed Co.によって開発された(例えば、米国特許第6,313,380号を参照)。種0137472を次の通り発生させた:F1およびF2種子を1998年の秋および1999年の冬の終わり頃にIsabela, PRで成長させた。F2植物を選択し、個々に脱穀した。F2:3種子をAmes, IAに、1999年に、PROW(子孫作条)プロットに植えた。F3植物を、最良の農学的特徴を呈するPROWプロットから選択し、個々に脱穀した。各F3植物からの種子を、蛋白質含有量につき分析した。最高の蛋白質含有量を持つF3:4系統を、2000年にAmes, IAでPROWプロットに植えた。
大豆種0137441の発生
大豆種0137441は、高収率および農学的に優れた背景と併せて高種子蛋白質および蛋白質プラス油を呈するグリフォセート耐性種である。大豆種0137441は、アイオワ州、イリノイ州中部およびインディアナ州中部成長領域に上手く適合され、26の成熟度を有する。種は、大豆種SN30003および1998年にAmes, IAに作られたAG3302の初期交雑から作られた。種AG3302は、Asgrow Seed Co.の商業種である。種0137441は次の通り発生させた:F1およびF2種子は1998年の秋および1999年の冬後期に、Isabela, PRで成長させた。F2植物を選択し、個々に脱穀した。F2:3種子を、Ames, IAで、1999年にPROW(子孫作条)プロットに植えた。F3種子を、最良の農学的特徴を呈するPROWプロットから選択し、個々に脱穀した。各F3植物からの種子を蛋白質含有量につき分析した。最高蛋白質含有量を持つF3:4系統を、2000年にAmes, IAで、PROWプロットに植えた。
大豆種0137810の発生
大豆種0137810は、アイオワ州南部、イリノイ州中部およびインディアナ州中部成長領域に適合され、31の成熟度を有する。種は、高収率および農学的に優れた背景と併せて高種子蛋白質および蛋白質プラス油を呈する。種はグリフォセート耐性である。種は、大豆種SN30017および1998年にAmes, IAで作られたAG3003の初期交雑から由来した。AG3003はAsgrow Seed Co.の商業種であり、SN30017は、例えばWilcox (1998)によって記載され、the United Stated Department of Agriculture Germplasm Resources Information Network(GRIN)で受入番号PI 599585を有する種c1945に対応する。種0137810は次の通り発生させた:F1およびF2種子は1998年の秋および1999年の冬後期に、Isabela, PRで成長させた。F2植物を選択し、個々に脱穀した。F2:3種子を、Ames, IAで、1999年にPROW(子孫作条)プロットに植えた。F3種子を、最良の農学的特徴を呈するPROWプロットから選択し、個々に脱穀した。各F3植物からの種子を蛋白質含有量につき分析した。最高蛋白質含有量を持つF3:4系統を、2000年にAmes, IAで、PROWプロットに植えた。
Claims (40)
- 44%および50%の間の平均全種子総蛋白質含有量、64%および70%の間の平均全種子総蛋白質プラス油含有量および商業的に有意な収率を有する種の農学的に優れた大豆植物。
- 請求項1記載の植物の植物部分。
- さらに、請求項1記載の植物の花粉である請求項2記載の植物部分。
- さらに、請求項1記載の植物の胚珠である請求項2記載の植物部分。
- さらに、請求項1記載の大豆植物の細胞である請求項2記載の植物部分。
- 請求項1記載の植物の種子。
- 組織培養物が、請求項1記載の植物の全生理学的および形態学的特徴を発現することが可能な大豆植物を再生する請求項1記載の植物の再生可能な細胞の組織培養物。
- 再生可能な細胞が、胚、成長点の細胞、花粉、葉、根、根端または花であるか、あるいはそれから由来するプロトプラストまたはカルスである請求項7記載の組織培養物。
- 再生された大豆植物が、請求項1記載の植物の全生理学的および形態学的特徴を発現することが可能である請求項7記載の組織培養物から再生された大豆植物。
- さらに、単一遺伝子座変換を含む請求項1記載の大豆植物。
- 単一遺伝子座変換が優性の対立遺伝子を含む請求項10記載の大豆植物。
- 単一遺伝子座変換が劣性の対立遺伝子を含む請求項10記載の大豆植物。
- 単一の遺伝子座が、形質転換によって大豆ゲノムへ安定して挿入された請求項10記載の大豆植物。
- 該単一の遺伝子座が単一の遺伝子を含む請求項10記載の大豆植物。
- 植物が:
(a)種SN30003の大豆植物を、第2の種に交雑させ、ここに該第2の種は商業的に有意な収率を有し;
(b)該交雑から得られた子孫大豆植物を選択し;
(c)子孫大豆植物をそれ自体または第3の植物と交雑させて、次の世代の子孫植物を生産し;
(d)工程(b)および(c)を、さらなる3ないし10世代繰り返して、44%および50%の間の平均全種子総蛋白質含有量、64%および70%の間の平均全種子総蛋白質プラス油含有量および商業的に有意な収率を有する種の農学的に優れた大豆植物を生産する工程を含む方法によって生産される44%および50%の間の平均全種子総蛋白質含有量、64%および70%の間の平均全種子総蛋白質プラス油含有量および商業的に有意な収率を有する種の農学的に優れた大豆植物。 - 請求項1記載の植物をそれ自体または第2の大豆植物と交雑させることを特徴とする大豆種子を生産する方法。
- さらに、請求項1記載の植物を第2の異なる大豆植物に交雑させることを特徴とするハイブリッド大豆種子を調製する方法である請求項16記載の方法。
- 交雑が:
(a)請求項1記載の植物および第2の異なる大豆植物の種子を植え;
(b)該種子からの大豆植物を、該植物が開花するまで成長させ;
(c)請求項1記載の植物の花を該第2の大豆植物からの花粉と交雑受粉させるか、あるいは該第2の大豆植物の花を請求項1記載の植物からの花粉と交雑受粉させ;次いで
(d)該交雑受粉から得られた種子を収穫する工程を含む請求項17記載の方法。 - (a)請求項1記載の大豆植物、またはその部分を得;次いで
(b)該植物または部分を植物育種技術を用いて育種物質の源として使用することを特徴とする大豆育種プログラムにおいて大豆植物を発生させる方法。 - 植物育種技術が、反復性選択、質量選択、大量選択、戻し交雑、系統育種、遺伝子マーカー−補助選択および遺伝子形質転換よりなる群から選択される請求項19記載の方法。
- 請求項1記載の大豆植物が雌性の親として使用される請求項20記載の方法。
- 請求項1記載の大豆植物が雄性の親として使用される請求項20記載の方法。
- 方法が:
(a)請求項1記載の植物の植物を、第2の大豆植物と交雑させることによって、請求項1記載の植物から由来する子孫植物を調製し;次いで
(b)子孫植物をそれ自体または第2の植物と交雑させて、請求項1記載の植物から由来する次の世代の子孫植物を生産する工程を含む請求項1記載の植物から由来する大豆植物を生産する方法。 - さらに:
(c)次の世代の子孫植物をそれ自体または第2の植物と交雑させ;次いで
(d)工程(b)および(c)を、少なくとも2ないし10のさらなる世代の間、繰り返して、請求項1記載の植物から由来する大豆植物を生産することを特徴とする請求項23記載の方法。 - さらに、大豆植物が、該第2の大豆植物に対して相対的な増加された種子蛋白質プラス油含有量を含む増加された種子蛋白質プラス油含有量を持つ該大豆植物を生産する方法である請求項24記載の方法。
- さらに、大豆植物が、該第2の大豆植物に対して相対的な増加された種子蛋白質を含む増加された蛋白質含有量を持つ該大豆植物を生産する方法である請求項24記載の方法。
- 大豆植物が、該第2の大豆植物に対して相対的な増加された種子蛋白質および蛋白質プラス油含有量を含む増加された種子油および蛋白質プラス油含有量を持つ大豆植物を生産する方法である請求項24記載の方法。
- さらに:
(a)請求項1記載の植物から由来する植物をそれ自体またはもう1つの大豆植物と交雑させて、請求項1記載の植物から由来するさらなる子孫の種子を得;
(b)植物成長条件下で該種子を成長させて、請求項1記載の植物から由来するさらなる種子を得;次いで
(c)(a)および(b)の交雑および成長工程を、0ないし7回、繰り返して、請求項1記載の植物から由来するさらなる植物を発生させることを特徴とする請求項24記載の方法。 - 植物が請求項24記載の方法によって生産され、該植物が、44%および50%の間の平均全種子総蛋白質含有量、64%および70%の間の平均全種子総蛋白質プラス油含有量および商業的に有意な収率を有する請求項1記載の植物から由来する種の該植物またはその部分。
- (a)種SN30003の大豆植物を、第2の種と交雑させ、ここに該第2の種は商業的に有意な収率を有し;
(b)該交雑から得られた子孫大豆植物を選択し;
(c)子孫大豆植物をそれ自体または第3の植物と交雑させて、次の世代の子孫植物を生産し;
(e)工程(b)および(c)を、さらなる3ないし10世代の間、繰り返して、高収率と共に高種子蛋白質および蛋白質プラス油含有量を持つ大豆植物を生産し、ここに、選択は、種子蛋白質含有量、種子油含有量および/または種子収率につき、1またはそれ以上の該世代にて、選択することを含み、ここに該大豆植物は、44%および50%の間の平均全種子総蛋白質含有量、64%および70%の間の平均全種子総蛋白質プラス油含有量および商業的に有意な収率を有することを特徴とする高収率と共に高種子蛋白質および蛋白質プラス油含有量を有する大豆植物を生産する方法。 - 次の世代の子孫植物が、該種子蛋白質含有量、種子油含有量および/または種子収率に基づく交雑につき、各世代にて選択される請求項30記載の方法。
- 請求項30記載の方法によって生産され、44%および50%の間の平均全種子総蛋白質含有量、64%および70%の間の平均全種子総蛋白質プラス油含有量を含み、商業的に有意な収率を有する大豆植物。
- (a)請求項1記載の植物を得;
(b)該植物を成熟まで栽培し;次いで
(c)食物または食餌を該植物から調製することを特徴とする食物または食餌を生産する方法。 - 該食物が蛋白質濃縮体である請求項33記載の方法。
- 該食物が蛋白質単離体である請求項33記載の方法。
- 該食物が食事である請求項33記載の方法。
- 該食物が油である請求項33記載の方法。
- 該食物が粉末である請求項33記載の方法。
- 該食餌が大豆外皮を含む請求項33記載の方法。
- (a)請求項1記載の植物を得;
(b)該植物を成熟まで栽培し;次いで
(c)該植物から産業使用用に製品を調製することを特徴とする産業使用用製品を生産する方法。
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