KR101725708B1

KR101725708B1 - 식물 종자 생산 방법

Info

Publication number: KR101725708B1
Application number: KR1020157031744A
Authority: KR
Inventors: 베니토 후아레즈; 테리 워커; 프레드 맥퀴스쳔; 그렉 톨라
Original assignee: 세미니스 베저터블 시즈 인코포레이티드
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2017-04-10
Also published as: EP2339911B1; MX2011002164A; US20100058492A1; US20200275629A1; KR101568896B1; AU2009285706A1; CL2011000404A1; US8772582B2; ES2676748T3; HUE038840T2; KR20110046569A; US20150020232A1; US10667485B2; EP3366116A1; WO2010025248A1; US20170367278A1; EP2339911A1; PE20110794A1; KR20150129068A; EP2339911A4

Abstract

본 발명은 수박 종자를 생산하는 방법을 제공한다. 한 실시양태에서, 스트레스 내성 대목 상에 종자친을 접목시키고, 종자친을 화분 공여체로부터 유래된 화분으로 수분시키고, 종자가 형성될 때까지 종자친을 재배하는 것을 포함하는 방법을 제공한다. 특정 실시양태에서, 본 발명의 방법에 의해 생산된 3배체 종자는 4배체 종자와는 현저한 차이로 구별될 수 있고, 이로써, 수동으로 또는 자동 기계에 의해 쉽게 선별해 낼 수 있다. 종자 수율 및/또는 품질을 증가시키는 방법 또한 제공한다.

Description

식물 종자 생산 방법{METHODS FOR PLANT SEED PRODUCTION}

본 출원은 2008년 8월 29일 출원된 미국 가출원 번호 제61/093,131호 (상기 문헌의 전문이 본원에서 참고로 인용된다)에 대한 우선권을 주장한다.

발명의 분야

본 발명은 종자 생산 분야, 더욱 특히, 수박 및 기타 다른 종의 종자를 생산하는 방법에 관한 것이다.

수박은 천연적으로 2배체 (2N (N=11)으로 지칭된다)이다. 수박을 비롯한 많은 식물에서는 그의 완전한 염색체 세트가 중복될 수 있고, 이로써 이들은 4배체 4N (4N=44)으로 존재하게 된다. 수박 4배체는 통상적으로 실험실에서 세포 생물학 기법을 사용하여 생산될 수 있다.

4배체 모체를 2배체 모체와 교배시키면 3배체 종자 (3N=33)를 생산할 수 있다. 하이브리드 3배체 식물은 "씨없는" 수박 과실을 생산하게 되는데, 이는 성숙한 종자를 생산하는 일은 극히 드물며, 오직 경피 종자피는 포함하고, 배는 포함하지 않는 미성숙 종자만이 드물게 생산된다는 것을 의미한다. 4배체와 2배체 계통 사이의 교배를 통해 3배체 수박 종자를 수득할 수 있다. 4배체 암꽃이 '종자친 (seed parent)'으로서 사용되고, 2배체 수꽃이 화분 공여체로서 사용된다. 이러한 교배를 통해 수득되는 종자는 3배체 배를 얻게 된다. 4배체 종자친은 전형적으로는 전형적인 2배체 식물이 생산하는 종자의 단지 5 내지 10%만큼의 종자를 생산하게 된다. 2배체 암꽃을 4배체 꽃으로부터 유래된 화분으로 수분시키면, 그 결과 빈 종자가 생산된다.

방임 수분에 의한 3배체 하이브리드 생산을 수행하는 경우, 4배체 꽃의 암술머리에 도달하게 되는 화분의 기원에 대해서는 제한이 없으며, 따라서, 4배체 및 3배체 종자, 2가지 모두가 같은 과실에서 발견될 수 있다. 따라서, 선별 방법을 수행하지 않는 경우, 상기와 같은 방식으로 생산된 하이브리드 종자는 자가 수분으로부터 생성된 종자로 인해 오염될 수 있다.

발명의 요약

하나의 측면에서, 본 발명은 (a) 스트레스 상태하에 있을 때 적어도 하나 생물적 및/또는 무생물적 스트레스 내성을 나타내는 대목(rootstock) 상에 접목된 제1의 수박 식물을 수득하는 단계; (b) 접목된 제1의 수박 식물을 제2의 수박 식물로 수분시켜 하이브리드 수박 종자를 수득하는 단계; 및 (c) 하이브리드 수박 종자가 형성될 수 있도록 하는 단계를 포함하는, 하이브리드 수박 종자를 생산하는 방법을 제공한다. 한 실시양태에서, 제1의 수박 식물은, 제2의 2배체 수박 식물로 수분된 후에 3배체 (3N) 하이브리드 종자를 생산하는 것인 4배체 수박 식물이다. 또 다른 실시양태에서, 제1의 수박 식물은 제2의 2배체 수박 식물로 수분된 후에 2배체 (2N) 하이브리드를 생산하는 것인 2배체 수박 식물이다. 일부 실시양태에서, 제2의 2배체 수박은 선택된 바람직한 표현형을 보이는 대목 상에 접목된 것이다.

본 발명에 따라 사용되는 대목은 임의 유형의 스트레스 내성을 보일 수 있다. 한 실시양태에서, 대목은 내한성, 내열성, 내가뭄성, 및 내염성으로 구성된 군으로부터 선택되는 무생물적 스트레스 내성을 보인다. 또 다른 실시양태에서, 대목은 질병 내성, 곤충 내성, 및 선충(nematode) 내성으로 구성된 군으로부터 선택되는 생물적 스트레스 내성을 보인다. 질병 내성은 세균성, 진균성, 및 바이러스성 질병에 대한 내성을 포함한다. 특정 실시양태에서, 대목은 수박, 애호박, 늙은 호박, 동아, 및 호리병박으로 구성된 군으로부터 선택되는 식물로부터 수득된 것일 수 있다. 추가의 실시양태에서, 종자친은 스트레스 상태하에서 성장하게 되거나, 스트레스 상태의 부재하에서 성장하게 되는 것일 수 있다.

본 발명에 따라 수행되는 접목은 당업자에게 공지되어 있는 임의의 방법에 의해 수행될 수 있다. 한 실시양태에서, 접목은 합접, 눈접, 할접, 배접, 호접, 및 홀 삽접(hole insertion grafting)으로 구성된 군으로부터 선택되는 방법에 의해 수행된다. 수분은 곤충에 의한 수분 및 인공 수분을 비롯한, 표준 방법에 따라 수행될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에서, 특히, 재배하는 동안 종자친이 스트레스 상태에 노출되었을 경우, 예를 들면, 크기 및/또는 형상에 기초하여 3배체 종자가 4배체 종자친의 종자와는 현저한 차이로 구별될 수 있도록 하는 3배체 종자를 생산하는 방법을 제공한다. 그러한 방법에 의해 본 발명에서는 크기 및/또는 형상에 기초하여 하나의 배수성 카테고리에 있는 종자를 기타 다른 배수성 카테고리에 있는 종자로부터 선별해 낼 수 있다. 한 실시양태에서, 선별은 수동으로 수행될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 선별은 자동 기계에 의해 기계적으로 수행될 수 있다.

본 발명을 통해서는 추가로 접목된 종자친에서 비접목된 종자친에 비해 착과수가 증가된 형태로, 과실 1개당 종자수가 증가된 형태로, 및 과실 1개당 종자의 총 중량이 증가된 형태로 생산할 수 있다. 특정 실시양태에서, 2배체 및 4배체 식물을 포함하여, 과실 1개당 종자 수율은, 2배체 화분 공여체 식물과의 접목된 종자친을 사용하여 생산된 과실 1개당 종자수가 약 5개 내지 약 150개, 약 34개 내지 약 100개, 약 60개 내지 약 120개, 약 50개 내지 약 150개, 약 100개 내지 약 200개, 약 125개 내지 약 250개, 및 약 150개 내지 약 200개인 것을 비롯하여, 과실 1개당 종자수가 예를 들면, 적어도 약 5개, 10개, 25개, 50개, 적어도 약 75개, 적어도 약 100개, 적어도 약 125개, 적어도 약 150개, 적어도 약 175개, 적어도 약 200개, 적어도 약 225개 또는 적어도 약 250개인 것으로 정의될 수 있다. 특정 실시양태에서, 2배체 수박 식물의 경우, 과실 1개당 종자 수율은 적어도 약 150개, 200개, 250개, 300개, 350개 또는 적어도 약 400개인 것으로 정의될 수 있다.

추가의 또 다른 측면에서, 본 발명은 제1의 모체 식물을 제2의 모체 식물과 교배시키는 것을 포함하고, 여기서, 제1의 또는 제2의 모체 식물 중 적어도 하나는 대목 상에서 접목된 식물인 것인 방법에 의해 생산된 종자 및 식물을 제공한다. 본 발명의 한 실시양태에서, 상기 방법에 의해 생산된 종자 및 식물은 본 발명에 따른 식물을 또 다른 상이한 식물과 교배하여 생산된 제1세대 (F₁) 하이브리드 종자 및 식물이다. 그러므로, 본 발명의 특정의 예시적인 실시양태는 F₁ 하이브리드 종자 및 그의 식물을 제공한다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 2배체 수박 변종을 종자친으로 사용하고, 화분 공여체를 제2의 2배체 수박 식물로서 사용한다. 기타 다른 실시양태에서, 종자친 및 화분친은 고추, 피망, 토마토, 애호박, 오이, 늙은 호박, 박, 멜론, 가지, 및 오크라로 구성된 군으로부터 선택되는 식물 종이다.

추가의 또 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명에 따른 종자친 및 화분 공여체 모체 식물 군집을 제공한다. 한 실시양태에서, a) 스트레스 상태하에 있을 때 스트레스 내성을 나타내는 대목 상에 접목된 4배체 수박 종자친 식물; 및 b) 2배체 수박 화분 공여체 식물을 포함하는, 필드에서 이들이 근접한 위치에서 수분될 수 있도록 식재된 것인 식물 군집을 제공한다. 특정 실시양태에서, 4배체 수박 종자친 식물 및 2배체 수박 화분 공여체 식물은 줄을 교대로 번갈아가며 식재될 수 있고, 4배체 수박 종자친 식물 대 2배체 수박 화분 공여체 식물의 줄의 비가 예를 들면, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1 또는 5:1인 것과 같이 식재될 수 있다.

본 발명의 상기 및 기타 다른 특징 및 이점은 본 발명에 따른 장치 및 방법에 대한 다양한 예시적인 실시양태를 설명하는 하기의 상세한 설명에 기술되어 있거나, 또는 그로부터 자명해질 것이다.

발명의 상세한 설명

본 발명은 수박 종자의 개선된 생산 방법을 제공함으로써 당업계의 한계를 극복하였다. 본 발명의 한 실시양태에서, 본 발명자들은 스트레스 상태하에 있을 때 생물적 또는 무생물적 스트레스 내성을 나타내는 대목에 접목된 4배체 종자친과 2배체 화분 공여체를 교배시킴으로써 3배체 종자의 생산이 실질적으로 개선될 수 있고, 이러한 이점은 대목이 그에 대한 내성을 부여하는 것인 스트레스에 종자친이 노출되지 않은 상태하에서 조차도 관찰된다는 놀라운 사실을 발견하게 되었다. 예를 들면, 질병 내성 대목을 사용한 결과, 질병의 압박이 없는 상태하에서 조차도 종자 생산은 개선되었다는 것이 관찰되었다. 실질적으로, 본 발명자들은 접목된 종자친에 의해 생산된 3배체 종자가 비접목된 식물에 비하여 4배체 종자와 보다 더 뚜렷한 차이를 나타내는 형태를 보였다는 것 또한 발견하게 되었다. 종자친의 과실 중에서도 발견될 수 있는 4배체 종자를 3배체 종자로부터 식별해 내는 것이 난해할 수도 있기 때문에 종자의 형태학적 특징에 있어서 뚜렷한 차이가 개선되었다는 것은 매우 중요하다. 3배체와 4배체 종자 사이의 뚜렷한 차이, 예를 들면, 두께 및 중량상의 차이를 개선시킴으로써, 본 발명은 수동 또는 자동 스크리닝에 의해 3배체 종자를 용이하게 분리해 낼 수 있다. 이로써 종자의 품질과 종자 생산 효율은 증가하게 되고, 이는 종자 생산자 및 농부, 모두에게 이익이 될 것이다.

본 발명에 따라, 접목된 종자친은 또한 종자 수율 및 품질을 개선시키는 데에도 사용될 수 있다. 본 발명자들은 접목된 종자친에서 비접목된 종자친에 비해 과실 1개당 종자수가 증가된 형태로 수득될 수 있다는 놀라운 사실, 및 더욱더 놀랍게는, 그러한 효과는 대목이 그에 대한 내성을 부여하는 것인 스트레스가 존재하지 않는 경우에서도 관찰된다는 놀라운 사실을 발견하게 되었다. 그러므로, 본 발명의 한 실시양태는 2배체 또는 4배체 수박 식물일 수 있는 접목된 종자친을 접목된 또는 비접목된 화분 공여체 식물과 교배시키는 것을 포함한다. 본 발명에 따라 종자친 또는 화분 공여체로서 사용될 수 있는 2배체 종자 계통의 예는 주지되어 있으며, 올스윗(Allsweet), 크림슨 스윗(Crimson Sweet), 주비리(Jubilee), 딕시 리(Dixie Lee), 슈가 베이비(Sugar Baby), 칼스윗(Calsweet), 찰스턴 그레이(Charleston Grey), 및 미니리(Minilee)를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 기법은 또한 접목에 사용될 수 있는 기타 다른 종에도 적용될 수 있다. 그러므로, 한 실시양태에서, 본 발명은 스트레스 상태하에 있을 때 스트레스 내성을 나타내는 대목 상에 접목된 제1 식물을 교배시키는 단계, 제1 식물을 동일한 종의 제2 식물로 수분시키는 단계, 및 종자가 제1 식물 상에서 형성될 수 있도록 하는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 제1 식물은 상기 스트레스 상태의 부재하에서 성장하게 되는 것인, 식물 종자를 생산하는 방법을 제공한다. 본 방법에 적용될 수 있는 종의 예로는 고추, 피망, 토마토, 애호박, 오이, 늙은 호박, 박, 멜론, 가지, 및 오크라를 포함한다. 한 실시양태에서, 대목은 세균성, 진균성, 및 바이러스성 질병에 대한 내성을 부여하다.

또 다른 실시양태에서, 본 발명에 따라 사용되는 종자친은 2배체 화분 공여체와의 교배를 통해 3배체 하이브리드 종자를 생산하게 되는 4배체 식물이다. 사용될 수 있는 4배체 종자친의 예는 당업계에 공지되어 있다. 4배체 수박 식물을 생산하는 방법 또한 당업계에 공지되어 있으며, 이는 예를 들면, 문헌 [Kihara, 1951 and Eigsti, 1971]에 기재되어 있으며, 이를 참조할 수 있다. 4배체를 개발하기 위해, 2배체 근교계의 유사분열을 변경시키는 화학 물질을 사용함으로써 염색체수를 비정상이 되게 할 수 있다. 예를 들면, 콜히친은 2배체 세포의 유사 분열시 방추사를 변경시켜 4배체 세포가 다수 생산될 수 있도록 만드는 화학 물질이다. 4배체를 생산하기 위해 사용되는 2배체 계통은 4배체 계통에 필요한 특질에 기초하여 선택될 수 있다. 그러므로, 4배체 계통에 필요한 특질을, 당업자에게 주지되어 있는 육종 방법에 의해서 4배체 계통을 발생시키는 데 사용이 되는 2배체 근교계 내로 먼저 이입시킬 수 있다. 따라서, 원하는 특질을 위해 2배체 및 4배체 모체 계통을 따로따로 육종시킬 수 있다.

2세대의 자가 수분과 선별을 위해서는 4N 상태를 "고정"시킬 필요가 있을 수도 있는데, 이는 콜히친 처리 후, 종자 임성에 영향을 미치는 염색체 이상이 자주 일어날 수 있으며, 이는 제거되어야 하기 때문이다. 일단 원하는 특징을 갖는 안정한 4배체를 확인한 후에는, 이를 3배체 하이브리드의 생산을 위한 안정한 교배 모본으로서 사용할 수 있다.

2개의 상이한 4배체를 교배시킨 후, 재조합 육종에 의해 새로운 4배체 계통을 수득할 수 있다. 본 접근법을 사용하여 안정한 4배체 계통을 발생시키는 데에는 장기간의 육종 기간이 요구된다. 유전자 조합이 일어나는 수는 더 많고, 4배체가 생산하는 종자의 개수는 더 적기 때문이다.

또한, 종자친을 조직 배양법에 의해 번식시킬 수 있다. 수박 식물을 번식시키기 위해 조직 배양법을 사용하는 것에 관해서는 문헌 [Zhang et al., 1994a]에 예시되어 있다.

대목의 선택 및 사용

또 다른 측면에서, 본 발명은 스트레스 상태하에 있을 때 스트레스 내성을 포함하는 바람직한 표현형을 갖는 대목을 선택하고 사용하는 것을 포함하는 방법을 제공한다. 한 실시양태에서, 종자친에는 없는 바람직한 특질을 나타내는 대목을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 4배체 종자친이 토양 전염성 질병에 걸리기 쉽다면, 토양 전염성 질병에 대해 내성을 갖는 대목을 접목을 위해 선택할 수 있다.

대목이 그에 대한 내성을 부여하는 것인 무생물적 스트레스의 예로는 한랭, 고온, 염, 건조, 및 식품을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 생물적 스트레스의 예로는 식물 병원체, 곤충, 및 선충을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 대목은 2배체 및 4배체 식물을 비롯한, 임의의 배수성 수준을 갖는 식물로부터 유래된 것일 있다. 공지되어 있는 대목의 예로는 RS-841, 신토자(Shintoza), 쇼군(Shogun), 참토자(Charmtoza), FR 커플(FR 커플), 및 FR 스트롱(FR Strong)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

접순이 유래된 것과 동일한 종으로부터 대목이 유래된 것일 필요는 없다. 접순과 화합성인, 기타 다른 식물의 대목 또한 사용될 수 있다. 수박 및 기타 다른 종과 함께 사용하는 데 상기와 같은 화합성을 띠는 대목의 예로는 호리병박 (라게나리아 시세라리아 변종 히스피다(Lagenaria Siceraria var. hispida)), 동아 (베닌카사 히스피다(Benincasa hispida)), 늙은 호박 (쿠쿠르비타 페포(Cucurbita pepo)), 애호박 (쿠쿠르비타 모샤타(Cucurbita moschata)), 뿔참외 (쿠쿠미스 메툴리페루스(Cucumis metuliferus)), 쿠쿠르비타 맥시마(Cucurbita maxima), 종간 쿠쿠르비타 맥시마 x 쿠쿠르비타 모샤타 및 가시박 시사이오스 안굴라투스(Sicyos angulatus)를 포함하나, 이에 한정되지 않는다 (예로서, 문헌 [Zhang et al., 1994a] 참조).

대목은 또한 종간 교배의 자손일 수 있다. 특정 실시양태에서, 대목은 쿠쿠르비타 맥시마와 쿠쿠르비타 모샤타 사이의 종간 교배의 자손이다. 그러한 자손의 일례로는 신토자가 있다.

수박 및 기타 다른 종에 대한 접목 방법은 당업계에 공지되어 있다. 접목 방법의 예로는 합접, 배접, 호접, 홀 삽접, 눈접, 및 할접을 포함하나, 이에 한정되지 않는다 (예로서, 문헌 [Cushman 2006] 참조). 접목은 수동으로 또는 자동 기계에 의해 수행될 수 있다.

2배체 화분 공여체의 선택 및 종자친과의 교배

본 발명의 특정 실시양태에서, 2배체 화분 공여체 식물은 접목된 4배체 또는 2배체 식물과의 교배에서 교배 부본으로서 사용하기 위해 선택된다. 안정한 2배체 근교계가 선택될 수 있다. 암꽃이 일반 과실을 맺을 수 있고, 그로 발생될 수 있도록 하기 위해서는 2배체 화분 공여체로부터의 적절한 생존가능한 화분 공급이 이루어져야 할 것이다. 일부 실시양태에서, 2배체 화분 공여체는 선택된 대목 상에 접목된 것이다. 기타 다른 실시양태에서, 2배체 화분 공여체는 비접목된 식물이다. 하나의 비제한적인 실시양태에서, 2배체 화분 공여체 식물은 예를 들면, 크림슨 스윗, 주비리, 슈가 베이비, 딕시 리, 올스윗, 칼스윗, 찰스턴 그레이, 및 미니리와 같이 공중이 이용가능한 계통일 수 있다. 일반적으로, 대응하는 종자친과의 교배시 바람직한 표현형을 갖는 자손을 생산할 수 있는 화분 공여체가 선택될 것이다.

본 발명에 따라, 종자친을 화분 공여체와 교배시키는 방법을 제공한다. 특정 실시양태에서, 상기 방법은 종자친을, 상이한 뚜렷한 차이를 보이는 계통의 화분 공여체 수박 식물과 교배시켜, 그의 모체 중 하나로서 접목된 수박 식물을 갖는 하이브리드를 생산하는 것인, 하이브리드 수박 종자 또는 식물 제조 방법으로서 추가로 예시될 수 있다. 이러한 방법에서는 교배를 통해 종자가 생산될 것이다. 종자 생산은 종자 수집과는 상관없이 일어난다.

본 발명의 한 실시양태에서, "교배"의 제1의 단계는 예를 들면, 곤충 벡터에 의해 매개되어 수분이 일어날 수 있도록 종자친 및 화분 공여체를 근접한 위치에 존재하도록 식재하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 화분을 수동으로 전달할 수 있다. 수박 하이브리드 종자 생산을 위해 바람직한 종자친 대 화분 공여체의 비는 당업자에게 주지되어 있다. 일례로, 종자친 및 화분 공여체는 2:1의 비로 식재된다. 종자친 대 화분 공여체의 비에 대한 기타 다른 예로는 1:1, 3:1, 4:1, 및 5:1을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 특정 실시양태에서, 종자 생산 필드에 모계를 2줄로, 부계를 1줄로 하는 비율로 식재될 수 있다.

제2의 단계는 종자친 및 화분 공여체 수박 식물의 종자를 재배 또는 성장시켜 식물이 꽃을 피울 수 있게 하는 것을 포함할 수 있다. 제3의 단계는 예를 들면, 꽃의 수술부를 제웅시켜 (즉, 꽃을 처리하거나 조작하여 제웅된 모체 수박 식물이 생산되도록 하여) 식물 자가 수분을 방지하는 것을 포함할 수 있다. 자가-불화합성 시스템 또한 몇몇 하이브리드 작물에서 같은 목적으로 사용될 수 있다. 자가-불화합성 식물은 여전히 계속하여 생존가능한 화분을 방출하고, 기타 다른 변종의 식물에 수분할 수는 있지만, 그 자신 또는 동일 계통의 기타 다른 식물에는 수분할 수 없다. 일부 실시양태에서, 자성 식물로부터 꽃의 수술부 모두를 수동으로 제거할 수 있다. 이러한 과정은 제아처리 또는 제웅으로 알려져 있다. 기타 다른 실시양태에서, 제아처리 과정이 필요하지 않을 수 있는 웅성 불임 종자친 계통이 사용될 수 있다.

하이브리드 교배를 위한 제4의 단계는 종자친과 화분 공여체 수박 식물 사이의 교배 수분을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 당업자에게 주지되어 있는 수동 방법에 의해서 2배체 화분 공여체 모체의 화분을 자성 2배체 또는 4배체 종자친 꽃으로 전달한다. 또 다른 실시양태에서, 화분을 곤충 벡터에 의해 전달한다. 특정 실시양태에서, 종자친의 교배는 자가 수분을 포함할 수 있는데, 이는 수동으로 발생할 수 있거나, 또는 인간의 어떤 개입도 없이 발생할 수 있다.

추가로, 또 다른 단계는 종자친으로부터 종자를 수거하는 것을 포함한다. 종자친 상에 착과된 과실 모두 또는 그 일부를 수거할 수 있고, 종자를 단리시킨다 (미국 특허 번호 제6,018,101호). 수거된 종자는 성장시켜 수박 식물을 생산하여 농부에게 판매하는 것을 비롯한, 임의의 원하는 목적을 위해 사용될 수 있다.

종자 회수

당업자에게 공지된 방법을 사용하여 종자를 성숙한 과실로부터 회수할 수 있다. 일부 실시양태에서, 방임 수분된 4배체 종자친은 3배체 종자 이외에도 4배체 종자를 생산할 수 있다. 예를 들면, 인공 수분에 포함되는 비용을 절감하고 노동력을 감소시키기 위해 방임 수분되는 종자친으로 이루어진 필드에서 화분 수송이 벌을 통해 이루어질 수 있게 할 수 있다. 이러한 상태하에서는 4배체 꽃의 암술머리에 도달하는 화분의 기원에 대한 제한이 없기 때문에, 동일 과실에서도 4배체 및 3배체 종자가 발견될 수 있다.

일례로, 본 발명의 접목된 4배체 종자친은 크기 및/또는 형상에 기초하여 4배체 종자와는 현저한 차이로 구별될 수 있는 3배체 종자를 생산한다. 특정 실시양태에서, 접목된 종자친은 비접목된 종자친에 비해 3배체와 4배체 종자 사이의 종자 두께 및/또는 종자 중량에 있어 개선된 뚜렷한 차이를 갖는 종자를 생산한다. 접목된 종자친은 스트레스 상태하에서 재배된 경우에도, 4배체 종자와는 구별될 수 있는 3배체 종자를 생산하며, 예를 들면, 4배체 종자보다 두께가 더 얇고/거나, 4배체 종자보다 중량이 더 작고/거나, 기타 다르게는 형태학적으로 뚜렷한 차이를 보이는 것이 선별될 수 있다.

그러므로, 형태학적 특징에서의 차이에 기초하여 3배체 종자를 4배체 종자로부터 분리해 낼 수 있다. 한 실시양태에서, 종자를 수동으로 분리해 낸다. 또 다른 실시양태에서, 자동 기계를 사용하여 종자를 기계적으로 분리해 낸다. 자동 기계는 종자의 두께 및/또는 중량에 따라 종자를 분리해 낼 수 있다.

추가의 실시양태에서, 본 발명은 과실 1개당 평균 종자수가 적어도 50개의 종자인 것인 접목되고 하이브리드화된 종자친 식물을 제공한다. 특정 실시양태에서, 종자수는 추가로 예를 들면, 2배체 화분 공여체 식물과, 접목된 종자친을 사용하여 생산된 과실 1개당 약 50개 내지 약 150개, 약 34개 내지 약 100개, 및 약 60개 내지 약 120개의 종자인 것을 비롯하여, 과실 1개당 적어도 약 50개, 적어도 약 75개, 적어도 약 100개, 적어도 약 125개 또는 적어도 약 150개의 종자인 것으로 정의될 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 본 발명은 과실 1개당 평균 종자 중량이 적어도 8 g (gms)을 나타내는 접목되고 하이브리드화된 종자친 식물을 제공한다. 특정 실시양태에서, 종자 중량은 추가로 예를 들면, 2배체 화분 공여체 식물과, 접목된 종자친을 사용하여 생산된 과실 1개당 약 5 gms 내지 약 50 gms, 약 8 gms 내지 약 40 gms, 및 약 8 gms 내지 약 15 gms인 것을 비롯하여, 과실 1개당 적어도 약 0.5 gms, 적어도 약 2 gms, 적어도 약 5 gms, 적어도 약 8 gms, 적어도 약 10 gms, 적어도 약 20 gms 또는 적어도 약 50 gms인 것으로 정의될 수 있다.

웅성 불임

특정 측면에서, 종자친 식물은 웅성 불임일 수 있다 (즉, 웅성 불임 접순을 포함할 수 있다). 예를 들면, 본원에 기술되어 있는 접목된 4배체 수박 접순은 웅성 불임일 수 있다. 특정 측면에서, 종자친은 예를 들면, 화분을 생산하는 꽃을 제거하는 것과 같은, 웅성 조직을 물리적으로 제거함으로써 웅성 불임이 될 수 있다. 일부 측면에서, 종자친은 예를 들면, 미국 특허 번호 제4,936,904호에 기술된 바와 같이, 제웅제의 적용으로 웅성 불임이 될 수 있다. 추가의 다른 측면에서, 종자친은 예로서, 유전적 또는 세포질 웅성 불임과 같은 웅성 불임 특질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 웅성 불임에 대한 열성 유전자를 포함하는 4배체 수박 식물은 문헌 [Love et al., 1986]에 기재되어 있다. 안정한 웅성 열성 수박 계통인 G17AB 또한 문헌 ([Zheng et al., 1994b]; [Zheng et al., 1996])에 기재되어 있다. 예로서, G17AB 계통과 같은, 웅성 불임 유전자를 포함하는 수박 식물, 또는 상기 식물 또는 식물 계통의 자손 또한 본원에 기술된 방법에 따라 사용될 수 있다.

실시예

실시예 1

종자친의 접목이 종자수 및 잡종성에 미치는 효과

4배체 수박 하이브리드 변종인 TML 110-1440으로부터 접순을 수득하고, 대목 참토자, 신토자, 및 쇼군 상에 접목시켰다. 접목은 배접에 의해 수행하였다. 접목된 4배체를 비접목된 4배체 식물 및 2배체 변종 110-6433과 함께 필드에 식재하여 교배 부본 식물로서 작용할 수 있도록 하였다. 식물이 질병의 압박이나 기타 다른 중요한 스트레스에 대해 영향을 받지 않는 상태하에서 식물을 성장시켰다.

2배체 및 접목된 4배체 식물 사이의 수분은 곤충을 매개로 하여 일어날 수 있게 하였고, 종자가 형성될 수 있도록 하였다. 이어서, 4배체 모체로부터 종자를 수거하고, 종자 중량, 종자수, 및 잡종성 (잡종성(%)은 4배체 모체 과실 중 3배체 종자의 비율(%)로서 나타낸다)을 측정하였다. 본 결과를 하기 표 1에 제시한다.

표 1에서 나타난 바와 같이, 접목된 식물에서의 과실 1개당 총 종자 중량은 11.50 gms인 반면, 비접목된 식물에서의 과실 1개당 총 종자 중량은 단지 9.96 gms에 불과하였다. 또한, 접목된 식물에서는 평균적으로 과실 1개당 163개의 종자가 생산된 반면, 비접목된 식물에서는 평균적으로 단지 143개의 종자만이 생산되었다. 접목된 식물에서의 잡종성은 81.83%인 반면, 비접목된 식물의 잡종성은 단지 65.40%에 불과하였다.

실시예 2

종자친의 접목이 과실 수율, 종자 중량 및 잡종성에 미치는 효과

4배체 종자친 TML 110-1440을 배접에 의해 대목, 신토자, 쇼군, 참토자, FR 커플, 및 FR 스트롱 상에 접목시켰다. 접목된 4배체 식물, 비접목된 4배체 및 2배체 화분 공여체 계통 110-6433을 필드에 식재하고, 성숙해질 때까지 재배하였다. 2배체 화분 공여체를 접목된 4배체 종자친과 함께 식재하였는데, 16" X 16", 32" X 32", 48" X 48", 및 24" X 24"와 같이 공간적으로 배치하였다.

4배체 종자친을 곤충에 의해 방임 수분시켰고, 종자가 형성될 수 있도록 하였다. 종자를 수거하고, 종자 중량, 종자수, 및 잡종성을 측정하였다. 본 결과를 하기 표 2에 제시한다.

표 2에서 나타난 바와 같이, 대목 신토자, 쇼군, 참토자, FR 커플, 및 FR 스트롱 상에 접목된 종자친은 증가된 착과수, 종자 수율, 총 종자 중량, 및 잡종성을 얻었다.

실시예 3

접목이 종자수 및 종자 수율에 미치는 효과

종자친 계통으로서의 4배체 수박 계통 TML110-1440, TML110-0064, TCS110-1009, 및 TCS110-1018을 2배체 화분 공여체 계통과 교배시켰다. 4배체 종자친을 교배시키기 전에, 배접에 의해 종간 대목 쿠쿠르비타 맥시마 x 쿠쿠르비타 모샤타 (신토자) 상에 접목시켰다. 2배체 화분 공여체 식물은 접목되지 않은 것이었다.

같은날 접목 및 비접목된 4배체 종자친 식물을 재배하는 동안 정상 상태 (언급한 스트레스가 없는 상태)하에 있는 필드로 옮겨 심었다. 2배체 화분 공여체 WAS 110-6433을 4배체 종자친 식물과 함께 식재하였다. 4배체 식물의 수분은 벌을 매개로 하여 이루어지게 하면서 식물을 성숙해질 때까지 성장시켰다. 종자 부분이 완전하게 발생할 수 있도록 상대적인 성숙 정도를 고려하여 각기 다른 날 과실을 수거하였다. 종자를 추출하고, 착과수, 총 종자 중량, 과실 1개당 평균 종자 중량, 총 종자수, 및 과실 1개당 평균 종자수를 측정하였다. 본 결과를 하기 표 3에 제시한다.

표 3에서 나타난 바와 같이, 접목된 종자친에서는 비접목된 종자친에 비하여 더욱 큰 과실 1개당 중량과 종자수를 얻었다. 예를 들면, 접목된 B64 종자친은 과실 1개당 9.61 gms의 종자를 수득한 반면, 비접목된 B64에서는 과실 1개당 단지 8.64 gms의 종자를 수득하였다. 유사하게, 접목된 1440 및 1018 식물에서는 그의 비접목된 식물에 비하여 과실 1개당 더욱 큰 종자 중량을 수득하였다. 접목된 1009 식물의 종자 중량이 비접목된 식물보다 더 낮았는데, 이는 가능하게는 식물 1개당의 종자수를 제어하는 특질이 상기 계통에서 분리되어 있고, 이는 비접목에 비하여 접목을 위해 선택된 식물들 사이에서 고르지 않게 나타났기 때문인 것 같았다. 추가로, 접목된 B64 종자친에서는 과실 1개당 148개의 종자가 수득된 반면, 비접목된 B64에서는 과실 1개당 단지 121개의 종자만이 수득되었으며, 접목된 1440, 1009, 1018 식물들에서는 각각 그의 비접목된 식물에 비하여 과실 1개당 더 많은 종자를 수득하였다.

실시예 4

접목을 사용한 멜론 및 수박에서의 종자 생산

멜론 및 수박 변종과, 비접목된 대조군과 비교되는 다양한 대목들을 사용함으로써 접목 이용이 종자 생산 (식물 1개당 g수)에 미치는 효과에 대해서도 분석하였다. 분석 결과는 하기에서 제시한다.

실시예 5

접목이 종자 생산에 미치는 효과에 대한 추가 분석

접목된 2배체 수박 변종인 스타브라이트(Starbrite) 및 수사니타(Susanita)를 대목 변종 참토자, 칠성(Chilsung) 신토자, FR-커플, 및 황토자 상에 접목시켰다. 식물 1개당 종자 수율을 g수로 측정하였고, 비접목된 대조군과 비교하여 대부분의 접목된 조합에 있어서 식물 1개당 종자 수율은 증가한 것으로 나타났다.

* * *

상기 발명은 그를 명확하게 하고 그의 이해를 돕기 위한 목적으로 예시와 설명을 통해 보다 상세히 기술되었지만, 본 발명의 범주는 첨부하는 특허청구범위의 범주에 의해서만 한정되는 바, 특정의 변형 및 수정이 본 발명의 범주 내에서 실시될 수 있다는 것은 명백히 이해될 것이다.

본원에서 인용된 모든 참고문헌은 본원에서 명확하게 참고로 인용된다.

참고 문헌

본원에 기술된 것에 대하여 보충하는 정도로 예시적인 방법 또는 기타 다른 설명을 제공하는 것인 하기의 참고 문헌이 본원에서 참고로 특별히 인용된다:

Claims

(a) 스트레스 상태하에 있을 때 스트레스 내성을 나타내는 대목(rootstock) 상에 접목된 제1의 2배체 수박 식물을 수득하는 단계;
(b) 제1의 2배체 수박 식물이 제2의 2배체 수박 식물에 의해 수분될 수 있도록 하는 단계; 및
(c) 2배체 수박 종자가 제1의 2배체 수박 식물 상에서 형성될 수 있도록 하는 단계
를 포함하고,
여기서 제1의 2배체 수박 식물이, 접목되지는 않고 상기 제1의 2배체 수박 식물과 동일한 상태하에서 성장된 상기 제1의 2배체 수박 식물과 동일한 유전자형의 수박 식물에 비하여 과실 1개당 더 많은 종자수를 생산하는 것인, 2배체 수박 종자를 생산하는 방법.
제1항에 있어서, 스트레스 내성이 내한성, 내고온성, 내가뭄성, 및 내염성으로 구성된 군으로부터 선택되는 무생물적 스트레스 내성을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 스트레스 내성이 질병 내성, 곤충 내성, 및 선충 내성으로 구성된 군으로부터 선택되는 생물적 스트레스 내성을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 제1의 2배체 수박 식물 및 제2의 2배체 수박 식물이 다른 유전자형을 갖는 것인 방법.
제1항에 있어서, 대목이 수박, 애호박, 늙은 호박, 동아, 및 호리병박으로 구성된 군으로부터 선택되는 식물로부터 유래된 것인 방법.
제1항에 있어서, 제1의 2배체 수박 식물이 상기 스트레스 상태의 부재하에서 성장하게 되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 제1의 2배체 수박 식물이 상기 스트레스 상태의 존재하에서 성장하게 되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 제2의 2배체 수박 식물이 스트레스 상태하에 있을 때 스트레스 내성을 나타내는 대목 상에 접목된 것인 방법.
제1항에 있어서, 제2의 2배체 수박 식물이 접목되지 않은 것인 방법.
제1항에 있어서, 제1의 2배체 수박 식물이 곤충에 의해 수분되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 제1의 2배체 수박이 인공 수분되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 접목이 합접, 눈접, 할접, 배접, 호접, 및 홀 삽접으로 구성된 군으로부터 선택되는 방법에 의해 수행되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 제1의 2배체 수박 식물이 종자 형성 이전에 적어도 제1의 생물적 및/또는 무생물적 스트레스에 노출되는 것인 방법.
(a) 스트레스 상태하에 있을 때 스트레스 내성을 나타내는 대목 상에 접목된 제1 식물을 수득하는 단계;
(b) 제1 식물이 동일한 종의 제2 식물에 의해 수분될 수 있도록 하는 단계; 및
(c) 종자가 제1 식물 상에서 형성될 수 있도록 하는 단계
를 포함하고, 여기서, 상기 제1 식물은 상기 스트레스 상태의 부재하에서 성장하게 되는 것이며,
여기서 제1 식물이, 접목되지는 않고, 상기 제1 식물과 동일한 상태하에서 성장된 상기 제1 식물과 동일한 유전자형의 식물에 비하여 과실 1개당 더 많은 종자수를 생산하는 것인, 식물 종자를 생산하는 방법.
제14항에 있어서, 제1 및 제2 식물이 고추, 피망, 토마토, 애호박, 오이, 늙은 호박, 박, 멜론, 가지, 및 오크라로 구성된 군으로부터 선택되는 종의 것인 방법.
제14항에 있어서, 스트레스 상태가 세균성, 진균성, 바이러스성 질병 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
a) 스트레스 상태하에 있을 때 스트레스 내성을 나타내는 대목 상에 접목된 4배체 수박 종자친 식물; 및
b) 2배체 수박 화분 공여체 식물
을 포함하는, 필드에서 이들이 근접한 위치에서 수분될 수 있도록 식재된 식물 군집으로서, 여기서 종자친 식물이, 접목되지는 않고 상기 종자친 식물과 동일한 상태하에서 성장된 상기 종자친 식물과 동일한 유전자형의 식물에 비하여 과실 1개당 더 많은 종자수를 생산하는 것인 식물 군집.
제17항에 있어서, 4배체 수박 종자친 식물 및 2배체 수박 화분 공여체 식물이 줄을 교대로 번갈아가며 식재된 것인 식물 군집.
제18항에 있어서, 줄이, 4배체 수박 종자친 식물을 포함하는 줄 대 2배체 수박 화분 공여체 식물을 포함하는 줄의 비가 1:1, 2:1, 3:1, 4:1 또는 5:1이 되도록 식재된 것인 식물 군집.
(a) 스트레스 상태하에 있을 때 스트레스 내성을 나타내는 대목 상에 접목된 4배체 수박 식물을 수득하는 단계;
(b) 4배체 수박 식물이 2배체 수박 식물에 의해 수분될 수 있도록 하는 단계; 및
(c) 3배체 종자가 4배체 수박 식물 상에서 형성될 수 있도록 하는 단계
를 포함하고,
여기서 4배체 수박 식물이, 접목되지는 않고 상기 4배체 수박 식물과 동일한 상태하에서 성장된 상기 4배체 수박 식물과 동일한 유전자형의 식물에 비하여 과실 1개당 더 많은 종자수를 생산하는 것인, 3배체 수박 종자를 생산하는 방법.
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