KR20120102568A - 솔라눔 펜넬리로부터 에스.리코페르시쿰으로의 형질의 유전자이입으로부터 생성되며 수율이 증가된 토마토 식물 - Google Patents

솔라눔 펜넬리로부터 에스.리코페르시쿰으로의 형질의 유전자이입으로부터 생성되며 수율이 증가된 토마토 식물 Download PDF

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마를린 반 루익
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Abstract

본 발명은 평균 가축 지수가 2이며 적색 열매를 생산하는 에스 . 리코페르시쿰 식물의 생산 방법을 제공하며, 이 방법은 적색의 열매를 생산할 수 있는 에스 . 리코 페르시쿰의 식물을, 2의 평균 가축 지수를 갖는 솔라눔 속의 식물과 교배하는 단계, 교배로부터 생성되는 종자를 수집하는 단계, 종자를 식물로 재생하는 단계, 하나 이상의 역교배 세대를 제공하는 단계, 역교배 식물을 자가생식하는 단계, 자가생식된 종자를 식물로 성장시키는 단계, 및 2의 평균 가축 지수를 가지며 적색의 열매를 생산하는 식물을 동정하고 선발하는 단계를 포함한다.

Description

솔라눔 펜넬리로부터 에스.리코페르시쿰으로의 형질의 유전자이입으로부터 생성되며 수율이 증가된 토마토 식물 {TOMATO PLANTS RESULTING FROM THE INTROGRESSION OF A TRAIT FROM SOLANUM PENNELLII INTO S. LYCOPERSICUM AND HAVING AN INCREASED YIELD}
본 발명은 식물 육종 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 개선된 성장 패턴을 갖는 신규한 토마토 식물, 및 마커를 이용한 육종(marker assisted breeding) 수단을 이용하여 그러한 토마토 식물을 생산하는 방법에 관한 것이다.
토마토(솔라눔 속(Solanum spp.))는 가축성 성장(sympodial growth)을 나타낸다. 이것은 정단 또는 말단 싹이 개화에서 죽거나 끝나고, 성장(가축성 새싹)이 보조 또는 측면 싹으로부터 계속되는 성장 패턴이다. 식물의 주축처럼 보이는 것은 사실상 일련의 많은 곁가지이며, 이들 각각은 이전의 곁가지로부터 발생한다. 정단 분열조직(shoot apical meristem)(SAM)에 의한 일부 잎의 생산 후, 일차 새싹의 성장은 제1 개화의 시작에 의해 종결되며, 이것은 마지막 시작된 잎의 엽액에서의 분열조직의 활성화에 의해 그것의 말단 위치로부터 대치된다. 후자의 소위 가축성 분열조직(sympodial meristem)(SYM)은 새싹 성장을 계속하여, 꽃받침(subtending leaf)이 개화 위의 위치를 차지할 때까지 잎을 위로 운반하며, 그 후 잎은 측면에서 발달한다. SYM은 영양기를 거치고 - 가장 자주 3개의 잎을 생산함 - 그 후 제2 개화를 시작하며, 이것은 다음 SYM의 활발한 성장에 의해 다시 한번 측면에서 대치된다. 이 과정은 무한 반복되며 따라서 성장은 무한적이다. 두 연속적 개화 사이의 새싹 섹션은 가축(sympodium)으로 불리며, 가축 당 마디(leaf node)의 수는 가축 지수(sympodial index)(spi)로 불린다.
따라서, 영양기 및 생식기는 토마토에서 가축 성장 동안 규칙적으로 교번한다. 야생형의 '무한생장(indeterminate)' 식물에서는, 개화는 3개의 영양 마디에 의해 분리된다. 이러한 성장 패턴의 결과로서, 토마토의 뚜렷한 특징은 그것의 spi 값이다. 에스. 리코페르시쿰(S. lycopersicum)과 같은 모든 적색 열매를 가진 종은 평균 spi가 3인 한편, 에스 . 펜넬리(S. pennellii)를 비롯한 모든 녹색 열매를 가진 속은 평균 spi가 2이다. 따라서 spi는 열매 색상에 관련되며 종-특이적이다.
모든 토마토 종 중에서, 에스 .리코페르시쿰(이전에는 엘. 에스쿠렌툼(L. esculentum))은 그것의 매력적이고 맛있는 열매로 인해, 유일한 상업적으로 중요한 종이다.
토마토에서 수율을 개선하는 문제를 해결하기 위한 시도에서, 본 발명자들은 spi가 2여서(본 명세서에서는 이후에는 spi^2라는 명칭으로 불림) 그 새싹을 따라 트러스(truss)의 밀도를 증가시키는, 시설 재배(즉, 온실 성장)용 에스 . 리코페르시쿰 식물을 생산하는 것이 바람직할 것임을 인식하였다.
spi^2 에스 . 리코페르시쿰 계통을 생산하기 위한 시도에서, 에스 . 펜넬리 LA716(PI24650)을 독점적 에스 . 리코페르시쿰 육종 계통(breeding line)에 역교배하였다. LA716은 자가-수정하며, 동형접합성의 녹색 열매를 가지며, 페루 아티코에서 수집된 무한생장 기탁물이며 미국 캘리포니아대 데이비스 캠퍼스의 토마토 유전학 스톡 센터(Tomato Genetics Stock Centre)로부터 입수가능하다. 역교배 동안, spi^2 형질(trait)에 대한 선발은 spi가 매우 가변성이라는 사실로 인해 어려웠다.
2가지 분리 집단에서, SP3D 유전자(AY186735, 6819 bp)가 spi 변이와 완전히 연관됨을 발견하였다. 공여체 LA716에 대해 동형접합성인 SP3D를 가진 식물은 후속 개화 사이에서 평균 2.1개의 잎을 생성하였다. 이형접합성 식물 또는 에스 . 코페르시쿰 대립유전자에 대해 동형접합성인 식물은 열매 집단(cluster) 사이에서 더 높은 수의 잎을 생성하였다. 마커와 형질 사이의 연관성은 실시된 연구에서 100%였다.
따라서 본 발명자들은 에스 . 리코페르시쿰 계통의 식물을 에스 . 펜넬리와 같은 녹색 열매를 가진 토마토의 식물과 교배시킴으로써 spi^2 에스 . 리코페르시쿰 식물을 생산하는 것이 가능함을 발견하였다. 또한, 본 발명자들은 spi^2를 가진 추가의 에스 . 리코페르시쿰 계통의 생산이, spi^2 형질에 대한 새로 발견된 마커를 이용함으로써 가속화될 수 있음을 발견하였다. 다른 솔라눔 속에서 spi^2 형질은 또한 SP3D 유전자에 연관되는 것으로 예상된다. 따라서, 다른 spi^2 공여체 식물을 위한 적합한 마커를 당업자가 개발할 수 있다. 따라서 본 발명의 맥락에서, 공여체 식물로서 다른 spi^2 솔라눔 종을 이용하고, 공여체 식물의 SP3D 유전자에서의 다형성 서열에 기초한 마커를 이용하는 유사한 방법에 의해 spi^2 에스 . 리코페르시쿰 식물이 생산될 수 있는 것으로 생각된다.
새로 개발된 spi 마커를 이용한 역교배 연구 동안, spi^2 형질이 황색 열매 색상에 연결될 수 있음이 밝혀졌다. 에스 . 펜넬리 대립유전자 spi^2에 대해 동형접합성인 식물은 황색 열매를 생산하였다.
하지만, spi^2에 대한 형질과 열매 색상은 관련되지 않을 수 있음이 밝혀졌다. 분리 집단에서 몇몇 식물은 spi^2와 적색 열매 색상을 조합한 것으로 밝혀졌다. 하지만, 많은 경우에, 이들 식물의 자가생식은 열매 색상에 대해 분리를 야기하였다. 표현형적 특성에 기초하여 동형접합성 적색 유전형과 조합된 동형접합성 spi^2 를 선별하는 것은 사실상 불가능한 것으로 입증되었다. 이것은 상업적 품종에서 spi^2와 적색 색상에 대한 성공적인 육종을 크게 방해한다.
분리 집단에서 spi와 색상 형질의 비커플링을 검출하도록 하는 적합한 마커를 위한 조사에서, 본 발명자들은 피토엔 신타아제(phytoene synthase)(PSY-1 X60441.1)를 위한 유전자가 에스 . 펜넬리에서 SP3D에 연관되었음을 발견하였다. 따라서, spi와 색상 형질을 비커플링하기 위한 마커로서 이 유전자를 이용할 가능성을 조사하였다. 후속하여 에스 . 펜넬리에서 및 에스 . 리코페르시쿰에서 피토엔 신타아제 유전자 사이의 서열 다형성에 기초한 마커가 적색 열매를 갖는, spi^2 에스 .리코페르시쿰 계통의 개발을 위해 매우 확실한 마커 시스템임을 입증함을 발견하였다.
따라서, 일 실시 형태에서 본 발명은 spi^2 에스 . 리코페르시쿰 식물을 생산하는 방법을 제공하며, 이 방법은 spi 유전자 패밀리에 연관된 마커 및/또는 카로테노이드 합성 경로로부터의 유전자에 연관된 마커를 이용하여 마커를 이용한 선발(marker assisted selection)을 하는 단계를 포함한다. 이 방법을 이용하여, 적색 열매를 갖는 저 spi의 식물이 생산될 수 있다. 지금까지 spi와 열매 색상이 복잡하게 연관되며 비커플링될 수 있음은 알려지지 않았다. 사실상, 이 문제는 종래 기술에서 해결되지 않았다.
이제 제1 태양에서, 본 발명은 1.6 내지 2.4, 바람직하게는 1.8 내지 2.2의 가축 지수를 가지며 적색의 열매를 생산하는 무한생장 또는 반-유한생장(semi-determinate) 에스 . 리코페르시쿰 식물의 생산 방법을 제공하며, 이 방법은
a) 적색의 열매를 생산할 수 있는 무한생장 또는 반-유한생장 에스 . 리코페르시쿰의 수용체 육종 계통의 식물을, 1.6 내지 2.4, 바람직하게는 1.8 내지 2.2의 가축 지수를 갖는 솔라눔 속의 공여체 계통의 식물과 교배하는 단계;
b) 단계 (a)에서의 교배로부터 생성되는 종자를 수집하는 단계;
c) 종자를 식물로 재생하는 단계;
d) 단계 (c)의 식물 또는 (선택적으로 자가생식된) 그 자손을 에스 . 리코페르 시쿰의 상기 수용체 육종 계통의 식물 하나 이상과 교배시켜 역교배 식물을 제공함으로써 하나 이상의 역교배 세대를 제공하는 단계;
e) 단계 (d)의 식물을 자가생식하고 자가생식된 종자를 식물로 성장시키는 단계;
f) 선택적으로 단계 (d) 및/또는 (e)의 역교배 및 자가생식 단계를 반복하는 단계;
g) 단계 (c), (e) 또는 (f) 에서 성장한 식물로부터 1.6 내지 2.4, 바람직하게는 1.8 내지 2.2의 가축 지수를 가지며 적색의 열매를 생산하는 식물을 동정하고 선발하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 바람직한 실시 형태에서, 단계 g)의 동정 및 선발 단계는 마커를 이용한 선발에 의해 수행된다.
무한생장 또는 반-유한생장 에스 . 리코페르시쿰의 육종 계통은 바람직하게는 황색 (비-투명) 껍질을 가진 계통이다.
무한생장 또는 반-유한생장 에스 . 리코페르시쿰의 육종 계통은 바람직하게는 체리 토마토, 체리 트러스 토마토 또는 칵테일 토마토이다.
에스 . 리코페르시쿰의 육종 계통은 바람직하게는 담배 모자이크 바이러스(TMV)에 대한 저항성을 보유한 계통이다.
공여체 계통은 바람직하게는 솔라눔 핌피넬리폴리움(Solanum pimpinellifolium)의 계통이 아니다.
본 발명의 방법에서 마커를 이용한 선발 단계는 바람직하게는 SP3D 유전자에 연관된 마커, 및/또는 PSY1 유전자에 연관된 마커를 이용하는 것을 포함한다.
1.6 내지 2.4, 바람직하게는 1.8 내지 2.2의 가축 지수를 가진 솔라눔 속의 적합한 공여체 계통은 미국 캘리포니아대 데이비스 캠퍼스의 식물과학대학 토마토 유전학 자원 센터(TGRC)로부터 입수가능한 야생형 토마토 종 에스 . 펜넬리(LA716)이다.
spi^2 형질에 연관된, SP3D 유전자 외의 다른 유전자 또한 선발 목적을 위한 적합한 마커를 디자인하기 위한 기초로서 이용될 수 있다고 생각된다. 일반적으로, spi^2 형질에 연관된 적합한 유전자는 SP2G, 젠뱅크 기탁 번호(Genbank accession No.) AY186734; SP3D, 젠뱅크 기탁 번호 AY186735; SP5G, 젠뱅크 기탁 번호 AY186736; SP6A, 기탁번호 AY186737; 및 SP9D, 젠뱅크 기탁 번호 AY186738를 비롯한, 자연 낙지(self pruning) 유전자를 위한 유전자 패밀리로부터 선발될 수 있다고 본 발명자들은 생각한다. 상기 유전자에 기초한 마커는 상기 유전자의 20-30 또는 그보다 큰 뉴클레오티드 단편을 포함할 수 있다.
색상 형질에 연관된, PSY1 유전자 외의 다른 유전자 또한 선발 목적을 위한 적합한 마커를 디자인하기 위한 기초로서 적합하게 이용될 수 있다고 생각된다. 일반적으로, 열매 색상에 연관된 임의의 유전자(또는 그 단편)가 마커로 사용하기 적합하다고 본 발명자들은 생각한다. 하지만, spi와 색상 형질 사이의 커플링(coupling) 때문에, 자연 낙지 유전자 패밀리로부터의 유전자와 커플링 상(coupling phase)에 있는 열매 색상 유전자가 바람직하다. 카로테노이드 합성 경로(색소체 내의 1-데옥시-D-자일루로즈-5-포스페이트(DOXP) 아이소프레노이드 생합성 경로) 내의 효소를 인코딩하는 유전자 또한 원칙적으로 적합하다. 이들은 피토엔 신타아제 (PSY1, 젠뱅크 기탁 번호 EF157835.1 및 PSY2, 젠뱅크 기탁 번호 EU021055.1), 피토엔 디새투라아제(phytoene desaturase) (PDS, 젠뱅크 기탁 번호 X71023.1), 제타-카로틴 디새투라아제 (ZDS, 젠뱅크 기탁 번호 AF195507.1), 및 카로틴 아이소머라아제 (CRTISO)를 포함한다. 하지만, PSY1, PSY2 및 LOC778345 (기탁 번호 DQ335097.1)와 같은 피토엔 신타아제가 바람직하며, 그 이유는 이들 유전자(또는 그 단편)에 기초한 마커가 매우 우수한 연합을 제공하였으며 적절한 선발을 야기하기 때문이다. 다시, 상기 유전자에 기초한 마커는 상기 유전자의 20-30 또는 그보다 큰 뉴클레오티드 단편을 포함할 수 있다. 상기에 나타낸 기탁 번호는 2009년 6월의 데이터베이스 버젼에서의 젠뱅크 수록을 말한다.
상기에 나타낸 유전자의 서열에 적어도 80%, 더욱 바람직하게는 적어도 90% 서열 동일성을 갖는 핵산을 가진 마커, 및 상기에 나타낸 유전자 또는 그 상보성 가닥에 엄격한 조건하에서 하이브리드화할 수 있는 마커가 본 발명의 태양에서 사용하기 적합한 것으로 간주된다.
따라서, 바람직한 재조합 식물은, spi^2에 연관된 유전자 서열에 기초한 그리고 열매 색상에 연관된 유전자 서열에 기초한 마커들을 이용하여 찾을 수 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 1.6 내지 2.4, 바람직하게는 1.8 내지 2.2의 평균 가축 지수를 가지며, 적색의 열매를 생산하는 에스 . 리코페르시쿰 육종 계통의 식물을 제공한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이 육종 계통이라는 용어는 다른 유익한 형질 중에서도 다수의 질병 및/또는 페스트 저항성 형질과 고수율 열매 생산 특징을 갖는 우량(elite) 계통을 말하며, 일반적으로 시장성있는 토마토 열매를 생산하기 위해 사용되는 상업적 하이브리드 식물(hybrid plant)의 생산에서 부모로 사용되는 식물을 말한다.
본 발명의 식물은 바람직하게는 재조합 식물이다. 본 발명의 식물은 바람직하게는 1.6 내지 2.4, 바람직하게는 1.8 내지 2.2의 평균 가축 지수를 갖는 솔라눔 속의 공여체 계통 식물로부터의 유전자이입(introgression)을 포함하며, 상기 유전자이입은 수용체 식물에서 1.6 내지 2.4, 바람직하게는 1.8 내지 2.2의 평균 가축 지수를 야기하는 유전자를 포함한다. 상기 공여체 식물은 적합하게는 야생형 토마토 종 에스 . 펜넬리, 바람직하게는 에스 . 펜넬리 LA716의 식물일 수 있다.
본 발명의 식물은 바람직하게는 spi^2 형질을 책임지는 유전자이입이 없는 육종 계통의 식물보다 높은 수율을 나타낸다. 바람직하게는, 식물 당 총 열매 중량은 상기 유전자이입이 없는 상기 토마토 육종 계통의 식물에 대하여 적어도 3-5%, 더욱 바람직하게는 적어도 10%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 20,30,40, 또는 심지어 50% 만큼 증가된다.
본 발명의 식물은 일 실시 형태에서 본 명세서에 기재된 식물 생산 방법에 의해 얻어진다.
식물 당 수율은 일반적으로 토마토 유형, 식재 밀도 및 식물 당 줄기의 수에 의존한다. 우수한 재배자는 평균 보다 10% 높은 수율에 도달할 수 있다. 2.3 식물/m2의 평균 식재 밀도, 및 식물 당 단일 줄기에서, 작은 열매의 트러스 또는 클러스터 토마토의 수율은 일반적으로 약 57-58 kg/m2/yr이고; 체리 토마토의 수율은 일반적으로 약 40 kg/m2/yr이고; 비프(beef) 토마토의 수율은 일반적으로 약 60 kg/m2/yr이고; 큰 열매의 트러스 또는 클러스터 토마토의 수율은 일반적으로 약 60-65 kg/m2/yr이다. 따라서 본 발명의 토마토의 수율은 이들 표준 수율보다 적어도 10-15% 더 높은 것이 바람직하다.
더 이상 잎을 딸 필요가 없다는 것이 본 발명의 식물의 중요한 효과이다. 평균 spi^3을 가진 에스 . 리코페르시쿰 식물은 생산성을 최적화하기 위하여 가축 당 평균 1개의 잎을 수동 제거해야 한다. 이것은 생산 작물로서 본 발명의 식물을 이용할 경우 더 이상 필요하지 않다.
본 발명의 다른 태양은 상기에 기재한 본 발명에 따른 식물의 열매 뿐만 아니라 상기 식물로부터 수확된 종자를 포함한다.
본 발명은 또한 토마토 식물에서 spi^2 형질을 선발하기 위해, 그리고 에스 .리코페르시쿰과 야생형 토마토 종, 예를 들어, 에스 . 펜넬리 사이의 교배에서 황색 열매 색상과 spi^2 사이의 비커플링을 모니터링하기 위해 본 명세서에 기재된 마커를 이용하는 것을 포함한다.
본 발명은 추가로 가축 지수를 위한 마커로서 엘. 에스쿠렌툼의 SP3D 유전자의 다형성 서열을 이용하는 것을 제공한다.
도 1은 솔라눔 리코페르시쿰 SP3D(SP3D) 유전자(젠뱅크 기탁 AY186735)의 단백질 생성물의 완전한 아미노산 서열을 보여준다.
도 2는 솔라눔 리코페르시쿰 SP3D(SP3D) 유전자(젠뱅크 기탁 AY186735)의 완전한 뉴클레오티드 서열을 보여준다. 밑줄친 부분은 본 명세서에 나타낸 CAPS 마커의 대략적 위치이며 각각 전방 프라이머 결합 부위 (5'-caagggttgaagttggagga), EcoRV를 위한 제한 부위 (5'-gatatc) 및 역방 프라이머 결합 부위 (5'-attctggtacgctgaccgtc)를 보여준다.
도 3은 솔라눔 리코페르시쿰 피토엔 신타아제(Psy1) 단백질(젠뱅크 기탁 ABM45873.1)의 완전한 아미노산 서열을 보여준다.
도 4는 솔라눔 리코페르시쿰 피토엔 신타아제(Psy1) 유전자(젠뱅크 기탁 EF157835)의 완전한 뉴클레오티드 서열을 보여준다. 밑줄친 부분은 본 명세서에 나타낸 CAPS 마커의 대략적 위치이며, 각각 전방 프라이머 결합 부위(5'-ggtggtggaaagcaaactaata), EcoRV를 위한 제한 부위 (5'-cgcg) 및 역방 프라이머 결합 부위(5'-tattaccccggcagccttag)를 보여준다.
도 5는 spi^2 마커 선발의 결과를 보여준다. 레인 1= 100 bp 래더(밝은 밴드는 600 bp임); spi^2와 연합된 마커 = 레인 9; 이형접합성 유전자형과 연합된 마커 = 레인 2,3,4,6, 및 7; spi^3과 연합된 마커 = 레인 5,8,10 및 11.
도 6은 적색 열매 색상 마커의 결과를 보여준다. 레인 1,6,7 = 100 bp 래더(밝은 밴드는 600 bp임); 적색 열매 색상에 해당 = 레인 2,8,9,10,11,12,13; 이형접합성에 해당 = 레인 4,5,16; 황색 껍질 색상에 해당 = 레인 3,14,15.
도 7은 spi^2를 위한 CAPS 마커에서 제한 부위의 위치를 보여준다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "토마토"라는 용어는 리코페르시콘 세라시포르메(Lycopersicon cerasiforme), 리코페르시콘 치스마니(Lycopersicon cheesmanii), 리코페르시콘 치렌스(Lycopersicon chilense), 리코페르시콘 크미엘류스키(Lycopersicon chmielewskii), 리코페르시콘 에스쿠렌툼(Lycopersicon esculentum) (지금은 솔라눔 리코페르시쿰(Solanum lycopersicum)), 리코페르시콘 히르수툼(Lycopersicon hirsutum), 리코페르시콘 파르비플로룸(Lycopersicon parviflorum), 리코페르시콘 펜넬리(Lycopersicon pennellii), 리코페르시콘 페루비아눔(Lycopersicon peruvianum), 리코페르시콘 핌피넬리폴리움(Lycopersicon pimpinellifolium), 또는 솔라눔 리코페르시코이드(Solanum lycopersicoides)를 포함하지만 이로 제한되지 않는 리코페르시콘 속명하에 이전에 알려진 임의의 식물, 계통 또는 집단을 의미한다. 리코페르시콘 에스쿠렌툼을 위해 새로 제안된 과학적 명칭은 솔라눔 리코페르시쿰이다. 유사하게, 야생 종의 명칭이 변경될 수 있다. 엘. 펜넬리솔라눔 펜넬리가 되었으며, 엘. 히르수툼에스 .하브로카이트(S. habrochaites)가 될 수 있으며, 엘. 페루비아눔(L. peruvianum)은 에스 .'엔 페루비아눔'(S. 'N peruvianum') 및 에스 .' 칼레욘 후아이레스 '(S. ' Callejon de Huayles'), 에스 . 페루비아눔(S. peruvianum), 및 에스 .코르넬리오무엘레리(S. corneliomuelleri)로 나눠질 수 있으며, 엘. 파르비플로룸(L. parviflorum)은 에스 .네오리키(S.neorickii)가 될 수 있으며, 엘. 크미엘류스키에스 .크미엘류스키(S. chmielewskii)가 될 수 있으며, 엘. 치렌스(L. chilense)는 에스 .치렌스(S. chilense)가 될 수 있으며, 엘. 치스마니애 에스 . 치스마니애(S. cheesmaniae) 또는 에스 . 가라파젠스(S. galapagense)가 될 수 있으며, 엘. 핌피넬리폴리움에스 .핌피넬리폴리움(S. pimpinellifolium)이 될 수 있다 (Solanacea Genome Network (2005) Spooner and Knapp; http://www.sgn.cornell.edu/help/about/solanum_nomenclature.html).
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "에스 . 리코페르시쿰"이라는 용어는 가든(garden) 토마토의 임의의 품종 또는 재배품종을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "가축 지수"라는 용어는 가축 당(즉, 연속 개화 사이) 마디의 수를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "평균 가축 지수"라는 용어는 집단 내 모든 식물을 위한 가축 당 마디의 평균 수, 일반적으로 집단을 위한 모든 값의 대수 평균을 지칭한다. 이 수는 바람직하게는 본 발명의 식물의 경우 약 2이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "적색 열매"라는 용어는 황색 껍질을 갖는 것을 비롯하여, 적색을 가진 열매(예를 들어, 시각적 검사에 의해 결정할 때)를 지칭한다.
열매가 적색인지 여부는 당업자에게 이용가능한 임의의 방법에 의해 결정할 수 있다. 몇몇 적합한 방법은 하기를 포함한다.
1) 표준 토마토 색상 차트 또는 비교측정기(예를 들어, 네델란드 바렌드레트 2004 소재의 더 그리너리(The Greenery)의 토마토 색상 단계를 위한 더 그리너리 색상 스케일(The Greenery color scale for Tomato Color Stages), - 여기서, 본 명세서에 정의된 "적색 열매"는 적어도 초기 단계(색상 번호 8), 그러나 바람직하게는 초기 단계 이후(색상 번호 >8)의 숙성 단계에 견줄만한 색상, 그리고 더욱 바람직하게는 9번 내지 12번 사이의 숙성 단계와 견줄만한 색상임 - , 또는 미국 캘리포니아주 노스 하이랜드 소재의 USDA의 토마토를 위한 표면 색상의 분류 요건을 위한 USDA 비쥬얼 에이드(Visual Aid) TM-L-1(1975.2) 색상 차트 - 여기서, 본 명세서에 정의된 "적색 열매"는 전체적으로 표면의 60% 초과가 분홍색이 도는 적색 또는 적색을 나타냄을 표시하는 적어도 (5) "밝은 적색", 그러나 바람직하게는 전체적으로 표면의 90% 초과가 적색을 나타냄을 표시하는 (6) "적색"에 견줄만한 색상임- )를 이용한 시각적 비교에 의해 열매 색상 표현형 결정하기.
2) 열매 껍질과 퓨레의 L*, a*, b* 색상 판독을 이용하여 열매 색상 결정하기. L*a*b * 값을 이용한 색상 측정은 색상을 표시하는 정량적 방식이다. CIELAB의 3가지 좌표는 색상의 밝기(L* = 0은 흑색을 생성하며 L*=100은 확산 백색(diffuse white)을 나타내며; 정반사성 백색은 더 높을 수 있음), 적색/마젠타색과 녹색 사이의 그 위치(a*, 음의 값은 녹색을 나타내는 한편 양의 값은 마젠타색을 나타냄) 및 황색과 청색 사이의 그 위치(b*, 음의 값은 청색을 나타내고 양의 값은 황색을 나타냄)를 나타낸다. a*과 b* 좌표의 가능한 범위는 하나가 변환하는 색상 공간에 의존한다. "적색 열매-색상"은 열매 껍질을 위한 L*=38 ± 5%, a*=19 ± 5%, 및 b*=21 ± 5% 그리고 퓨레를 위한 값을 위한 L*=48 ± 5%, a*=23 ± 5%, 및 b*=21 ± 5%의 L*a*b* 값에 의해 나타내지는 한편; 황색은 열매 껍질을 위한 L*=47 ± 5%, a*=1 ± 5%, 및 b*=36 ± 5% 및 퓨레를 위한 값을 위한 L*=64 ± 5%, a*=0 ± 5%, 및 b*=32 ± 5%의 L*a*b* 값에 의해 나타내진다.
3) 열매의 리코펜 함량을 측정하여 열매 색상 결정하기; 여기서 "적색 열매-색상"은 생체중 100 g 당 적어도 5 mg, 바람직하게는 적어도 6 mg 또는 심지어 7 mg의 리코펜의 리코펜 함량에 의해 나타내지는 한편, 황색은 생체중 100 g 당 1 mg 미만, 바람직하게는 0.75 mg 미만의 리코펜에 의해 나타내진다. 리코페르시콘 넬리 열매는 이 녹색-열매 종에서 예상되는 대로 검출불가능한 수준의 리코펜을 가진다.
본 명세서에 나타낸 대로 열매의 색상은 익은 또는 숙성한 열매(즉, 숙성 상태)의 색상을 말한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이 "숙성한"이라는 용어는 둘 이상의 종자 캐비티(seed cavity)의 내용물이 젤리형 주도를 발생시켰으며 종자가 잘 발달함을 의미한다. 외부 색상은 열매 표면의 10% 이상, 바람직하게는 적어도 60%, 가장 바람직하게는 적어도 90%에서 녹색으로부터 황갈색을 띤 황색, 분홍색 또는 적색 색상으로의 적어도 확실한 변화(definite break)를 보여준다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이 "교배"라는 용어는 수그루(또는 배우자)에 의한 암그루(또는 배우자)의 수정을 지칭한다. "배우자"라는 용어는 배우체로부터의 감수분열에 의해 식물에서 생산되며 유성생식에 관여하는 반수체 생식세포(난세포 또는 화분)을 지칭하며, 유성 생식 동안 반대 성의 두 배우자가 융합하여 이배체 접합체를 형성한다. 이 용어는 일반적으로 (정핵을 비롯한) 화분 및 (난자를 비롯한) 밑씨에 대한 지칭을 포함한다. 따라서 "교배"는 일반적으로 한 개체의 밑씨와 다른 개체로부터의 화분의 수정을 지칭하는 한편, "자가생식(selfing)"은 한 개체의 밑씨와 동일 개체로부터의 화분의 수정을 지칭한다. 게놈 영역 또는 분절의 유전자이입을 이루는 맥락에서 교배를 지칭할 경우, 당업자는 한 식물의 염색체의 일부 만의 다른 식물의 염색체 내로의 유전자이입을 이루기 위해, 두 부모 계통(parental lines)의 게놈의 임의 부분이 부모 계통에서의 배우자의 생산에서의 염색체교차(crossing-over) 사건의 발생으로 인해 교배 동안 재조합함을 이해할 것이다. 따라서, 두 부모의 게놈은 교배에 의해 단일 세포에서 결합되어야 하며, 여기서 상기 세포로부터 배우자의 생산 및 수정에서 그들의 융합은 유전자이입 사건을 야기할 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "수용체"라는 용어는 공여체로부터 형질, 유전자이입 또는 게놈 분절을 수용하는 식물 또는 식물 계통을 지칭하며, 수용체는 이형접합성이거나 동형접합성인 그 형질, 유전자이입 또는 게놈 분절 자체를 갖거나 갖지 않을 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "육종 계통"이라는 용어는 야생 품종 또는 원시품종(landrace)과 반대로, 상업적으로 중요하거나 작물학적으로 바람직한 특징을 가진 재배된 오이의 계통을 지칭한다. 구체적으로, 육종 계통은 우수한 열매 품질(예를 들어, 황색 껍질을 가진 적색 열매)을 갖는 것을 특징으로 하며 바람직하게는 TMV 및 기타 질병에 저항성이다. 이 용어는 F1 하이브리드를 생산하기 위해 사용되는 식물의 본질적으로 동형접합성인, 예를 들어, 동계교배된 또는 이중반수체(doubled haploid)인, 계통을 나타내는 우량 육종 계통 또는 우량 계통을 지칭하는 것을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "하이브리드"라는 용어는 두 가지의 유전적으로 비유사한 개체 간의 교배의 임의의 자손을 의미하며, 더욱 바람직하게는 이 용어는 종자로부터 순수하게 부모를 재생하지 않을 두 가지 (우량) 육종 계통 사이의 교배를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "공여체"라는 용어는 형질, 유전자이입 또는 게놈 분절이 기원하는 식물 또는 식물 계통을 지칭하며, 공여체는 형질, 유전자이입 또는 게놈 분절 자체를 이형접합성 또는 동형접합성으로 가질 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이 "종자"라는 용어는 수정된 식물 난세포의 발생으로부터 생겨나는 모든 조직을 포함하며; 따라서, 종자는 배아 및 저장된 영양분을 함유한 성숙한 밑씨 뿐만 아니라, 보호용 종자 코트 또는 종피로서 분화된 주피 또는 주피들을 포함한다. 종자 조직 내의 영양분은 내배유에 또는 배아의 본체 내에, 주목할만하게는 떡잎 내에, 또는 둘 모두에 저장될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "식물"이라는 용어는 수율을 최적화하기 위하여 열매를 생산하는 단일 새싹, 또는 제한된 수(2,3,4, 또는 5)의 새싹만으로 본질적으로 이루어진 영양생장기를 지칭한다. 토마토 뿌리 순, 또는 곁가지는 주 새싹이 강한 한 추가의 개화 새싹을 생산하기 위해 유지될 수 있지만, 2 또는 3개를 초과하는 곁가지는 바람직하게는 제거되며, 특히 무한생장 식물에서 그러하며, 그 이유는 그러한 토마토 뿌리 순은 영양분을 위해 경쟁할 것이며 작은 크기의 열매를 생성할 수 있기 때문이다. "식물"이라는 용어는 식물 부분을 지칭하는 것을 포함한다. "식물 부분"이라는 용어는 식물 내의 그대로의 식물 세포와 같은 단일 세포 및 세포 조직, 토마토 식물이 재생될 수 있는 세포 덩어리(cell clump) 및 조직 배양물을 비롯한, 토마토 식물의 부분을 나타낸다. 식물 부분의 예는 화분, 밑씨, 잎, 배아, 뿌리, 뿌리 끝, 꽃밥, 꽃, 열매, 줄기 새싹, 및 종자로부터의 단일 세포 및 조직; 뿐만 아니라 화분, 밑씨, 잎, 배아, 뿌리, 뿌리 끝, 꽃밥, 꽃, 열매, 줄기, 새싹, 어린 가지(scion), 뿌리줄기, 종자, 원형질체, 캘러스 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 토마토 식물을 지칭할 때 "재생하는"이라는 용어는 뿌리를 가진 새싹을 포함하는 식물의 형성을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "역교배"라는 용어는 원래의 부모 중 하나와 F1 하이브리드를 교배하는 것을 지칭한다. 역교배는 한 부모(종)의 실체를 유지하기 위해 그리고 두번째 부모(종)로부터의 특정 형질을 통합하기 위해 이용된다. 최상의 전략은 F1 하이브리드를 가장 바람직한 형질을 보유한 부모에게 역교배하는 것이다. 역교배의 둘 이상의 세대가 필요할 수 있으나, 이것은 원하는 특징 또는 형질이 F1에 존재할 때만 실용적이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "역교배 세대"라는 용어는 역교배의 자손을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "자가생식된"이라는 용어는 자가수분됨을 의미하며 밑씨와 화분 둘 모두가 동일한 식물 또는 식물 계통으로부터 오는 수정 과정을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "자손(offspring)"이라는 용어는 교배 또는 자가생식으로부터 생겨나는 임의의 후손 세대를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "성장하는"이라는 용어는 식물 생물량이 증가되며 식물의 전행성 발달과 일치하는 과정인, 식물의 성장을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "동정하는"이라는 용어는 소정의 형질을 나타내는 것과 같은, 식물의 실체를 확립하거나 특징을 구별하는 과정을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "선발하는"이라는 용어는 보통 개체의 소정의 실체에 기초하여, 개체군으로부터 소정의 개체를 뽑는 과정을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "마커를 이용한 선발"은 진단 특징 또는 선발 기준으로서 분자 마커의 존재를 이용하여 식물 군으로부터 식물을 동정하고, 선택적으로 이어서 선발하는 진단 과정을 지칭한다. 이 과정은 보통 식물의 게놈에서 소정의 핵산 서열 또는 다형성의 존재를 검출하는 것을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "마커"라는 용어는 핵산 서열의 특징에서의 차이를 가시화하기 위한 방법에서 사용되는 지표를 지칭한다. 그러한 지표의 예는 제한 단편 길이 다형성(RFLP) 마커, 증폭 단편 길이 다형성(AFLP) 마커, 단일 뉴클레오티드 다형성(SNP), 마이크로새틀라이트 마커(microsatellite marker)(예를 들어, SSR), 서열-특성화 증폭 영역(SCAR) 마커, 절단 증폭 다형성 서열(CAPS) 마커 또는 아이소자임 마커 또는 특정 유전적 및 염색체 위치를 정의하는 본 명세서에 개시된 마커들의 조합이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 형질에 연관된 마커를 지칭할 때 "연관된(linked)"은 식물 게놈 내에서 그 존재가 형질의 존재와 일치하는 마커를 지칭한다. 보통 이 용어는 소정의 역치를 초과하는 LOD 점수를 확립한 적어도 두 마커에 의해 걸쳐진 게놈 영역의 물리적 경계 내에 해당하여 이들 마커 사이에 재조합이 전혀 또는 거의 없으며 형질 유전자좌(locus)가 교배에서 발생함을 나타내는 유전적 마커; 및 형질 유전자좌에 연관 불균형(linkage disequilibrium)인 임의의 마커; 및 형질 유전자좌 내의 실제 원인 돌연변이를 나타내는 마커를 지칭한다. "연관된"이라는 용어는 가장 넓은 의미로 사용되며 마커 및 유전자가 수 센티모르간(centiMorgan)의 연속 DNA 서열 내에 위치됨을 나타낸다. 이 용어는 마커와 표현형 사이의 연관을 지칭할 때 본 명세서에서 사용되며 바람직하게는 20 cM 미만, 바람직하게는 10 cM 미만, 더욱 더 바람직하게는 6,5,4,3,2 또는 1 cM 미만의 거리를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "유전자"라는 용어는 염색체 상의 특정 위치를 차지하며 유기체에서 특정 특징 또는 형질을 위한 유전적 지시를 함유하는 DNA 서열로 이루어진 유전성 단위를 지칭한다. 따라서 "유전자"라는 용어는 RNA, 또는 폴리펩티드 또는 그 전구체의 생산에 필요한 코딩 서열을 포함하는 핵산(예를 들어, DNA, 또는 RNA) 서열을 지칭한다. 기능성 폴리펩티드는, 전장 코딩 서열에 의해 또는 폴리펩티드의 원하는 활성 또는 기능적 특성(예를 들어, 효소 활성, 리간드 결합, 시그널 전달 등)이 보유되는 한은, 코딩 서열의 임의의 부분에 의해 인코딩될 수 있다. "유전자"라는 용어는 유전자의 cDNA 및 게놈 형태 둘 모두를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "무한생장"이라는 용어는, 보다 무성한 형상으로 자라며 단일의 큰 수확물에 대해 가장 생산적이며 그 후 최소의 새로운 성장/열매로 점점 약해지거나 죽게 되는 유한생장 토마토 식물과 대조적으로, 수직으로 또는 키가 크고 여윈 방식으로 성장하여, 성장 계절에 걸쳐 열매를 생산하는 품종을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "황색 껍질"이라는 용어는 열매의 표피의 세포벽에 존재하는 색소를 지칭하며, 이 색소가 없는 무색 껍질에 대조적이다. 적색 열매는 황색 껍질을 가질 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 식물을 칭할 때 "재조합의"라는 용어는 수용체 게놈에서 전체적으로 또는 부분적으로 조합된 외래(공여체) 유전자를 보유한 식물을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "유전자이입", "유전자이입된" 및 "유전자이입성"이라는 용어는 천연 및 인공 과정 및 야기되는 사건 둘 모두를 지칭하며, 이에 의해 한 종, 품종 또는 재배품종의 유전자가 이들 종의 교배에 의해 다른 종, 품종 또는 교배품종의 게놈 내로 이동한다. 이 과정은 선택적으로 반복친(recurrent parent)에 역교배시킴으로써 완료될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "솔라눔 속"이라는 용어는 토마토 또는 그 속의 다른 구성원, 바람직하게는 토마토를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "식물 당 열매 총중량"이라는 용어는 수확 기간 또는 식물의 수명과 같은 소정의 기간에 걸친 열매의 평균 수율을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "적어도 3-5%만큼 증가된"이라는 용어 또는 견줄만한 표현은 식물 집단, 바람직하게는 종자로부터 생성된 하이브리드 식물의 집단을 위한 평균 값에서의 유의한 증가를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "열매"라는 용어는 으깬 열매(fruit pulp) 또는 가공된 열매와 같은 토마토 생성물을 비롯한 토마토를 지칭하며, 여기서 열매 내의 세포는 spi^2 유전자를 함유하고/하거나 본 명세서에서 동정된 spi^2 형질에 연관된 마커의 핵산 서열을 함유한 게놈을 포함한다.
spi ^2를 가진 식물의 생산
식물 육종자 및 특히 종자 회사는 일정한 품질의 제품을 제공하기 위하여 일반적으로 "우량 계통"으로 불리는 우량 육종 계통을 이용한다. 우량 계통은 수년간의 동계교배의 결과이며 고수율, 열매 품질, 및 페스트, 질병에의 저항성 또는 비생물적 스트레스에 대한 내성과 같은 다수의 월등한 특징을 조합한다. 이들 우량 계통의 평균 수율은 일반적으로 현대 토마토 품종의 다수가 유래한 원래의 야생형 (원시품종) 기탁물보다 훨씬 높다. 우량 계통은 직접 작물로서 사용될 수 있지만, 전형적으로는 두 가지 (동형접합성 또는 동계교배된) 우량 계통 사이의 교배에 의해 생산된, 소위 F1 또는 단일-교배 하이브리드를 생산하기 위해 사용된다. 따라서 F1 하이브리드는 두 부모의 유전적 특성을 단일 식물내로 결합시킨다. 하이브리드의 추가의 이점은 그들이 잡종강세 즉 헤테로시스(heterosis)를 발현한다는 것이며, 이것은 하이브리드 식물이 어느 하나의 (동계교배된) 부모보다 더 잘자라며 더 높은 수율을 나타내는 잘 이해되지 않은 현상이다.
역교배 또는 계통선발(pedigree selection)은 육종자가 그들의 우량 육종 계통에 바람직한 작물학적 형질을 추가하는 한 가지 방법이다. 이 방법은 육종 계통을 바람직한 형질을 발현하는 계통과 교배한 후, 이어서 그 형질을 발현하는 자손 식물을 반복친에 역교배하는 것을 포함한다. 그 결과, 육종 프로그램에서 부모로서 개체의 선발은 그 선조의 성능에 기초한다. 그러한 방법은 품질적으로-물려받은 형질, 즉, 존재하거나 존재하지 않는 형질에 대한 육종에서 가장 효과적이다.
순환 선발(recurrent selection)은 육종 계통을 개량하기 위한 대안적인 육종 방법이며 원하는 후손의 체계적 시험 및 선발 및 이어서 선발된 개체의 재조합에 의해 새로운 집단을 형성하는 것을 포함한다. 순환 선발은 작물에서 정량적 형질의 개선에 효과적임이 입증되었다. 하지만, 순환 선발은 육종 프로그램에서 다양한 형질 기저의 유전적 기초를 넓히는 속도를 감소시키며, 따라서 그 능력이 제한된다.
본 발명자들은 토마토 식물의 수율이 우량 육종 계통 내로 spi^2의 형질을 유전자이입시킴으로써 증가될 수 있음을 발견하였다.
첫번째 방법은 에스 . 펜넬리 LA716과 같은 야생형 토마토 종 에스 . 펜넬리의 식물과 같은, 약 1.8-2.2의 가축 지수를 가진 토마토 식물, 또는 상기 spi를 가진 그 자손 식물로부터의 형질을 관심있는 토마토 계통 식물 내로 유전자이입하는 것을 포함할 것이다. 이것은 예를 들어, 적색 열매를 생산할 수 있는 에스 . 리코페르 시쿰의 수용체 육종 계통의 식물을, 1.8 내지 2.2의 평균 가축 지수를 가진 토마토 종, 바람직하게는 에스 . 리코페르시쿰 품종의 공여체 계통의 식물과 교배시킴으로써 이루어질 수 있다. 이것은 spi^2 유전자가 관심있는 토마토 계통의 유전적 배경내에 있는 상황을 야기할 것이다. 자손 식물에서 적절한 유전자이입의 확립은 본 명세서에서 정의된 특정 마커를 이용하여 모니터링할 수 있다.
재조합은 감수분열 동안 2개의 상동성 염색체 사이의 정보의 교환이다. 재조합 식물에서는, 염색체 내의 특정 위치에 원래 존재하는 DNA가 다른 식물(즉, 부계를 위해 모계 또는 그 역)로부터의 DNA를 위해 교환된다. 요구되는 물질만을 교환하기 위하여, 그리고 염색체 상의 중요한 원래의 정보를 가능한 많이 유지하기 위하여, 보통 2번의 교차 사건을 요구할 것이다. 그러한 재조합체를 찾는 보통의 방법은 F2-식물의 집단을 스크리닝하는 것이다. 이 집단은 드문(낮은 빈도수) 이중 재조합체를 검출하기 위해 충분한 크기여야 한다. 재조합의 빈도수는 유전적 거리로 표현될 수 있다. 예를 들어, 10 cM 영역 내의 단일 재조합체는 10%의 빈도수로 발견될 수 있다(1 센티모르간은 검정교배에서 1% 재조합 후손으로 정의된다).
본 발명은 또한 마커를 이용한 선발(MAS)을 이용하여 본 발명의 식물을 생산하는 방법을 제공한다. 본 발명은 따라서 식물 육종 방법 및 식물, 특히 토마토 식물, 특히 육종 프로그램에서 사용하기 위한 육종자 식물로서의 재배된 토마토 식물 또는 재배된 토마토 식물을, 특히 본 발명에서 작물학적으로 바람직한 식물로도 불리는 중요한 토마토 열매를 다량 생산하는 것에 관련된 원하는 유전자형 또는 잠재적 표현형 특성을 갖는 것에 대해 선발하는 방법에 관련된다. 본 명세서에서, 재배된 식물은 원하는 유전자형 또는 잠재적 표현형 특성을 갖는 것에 대해 농업적 또는 원예학적 실무에서 의도적으로 선발되는 식물 또는 의도적으로 선발된 식물로부터 유래된 식물, 특히 동계교배에 의해 얻은 식물로 정의된다.
유전자는 식물이 여러개의 가축을 생산했을 때 표현형적으로만 적절히 동정될 수 있기 때문에, 자손 식물에서의 적절한 유전자이입의 확립이 후술하는 바처럼 시스 또는 트랜스 커플링으로, 본원에서 제공된 유전자-특이적 마커를 이용하여 모니터링될 수 있는 것은 특히 유익하다. 마커를 이용한 선발(MAS) 또는 마커를 이용한 육종(MAB) 방법을 이용함으로써, 당업자는 원하는 유전자형 유전자좌를 보유하는 식물을 선발하고 spi^2 후손을 생산할 가능성이 없는 식물을 버리는 방법이 제공된다.
본 발명은 따라서 또한 약 2의 가축 지수를 나타내는 토마토 식물을 선발하는 방법을 제공하며, 이 방법은 본 명세서에서 정의된 대로 spi^2 유전자의 존재를 상기 식물에서 검출하는 것을 포함한다. 그러한 식물을 선발하기 위한 본 발명의 바람직한 방법에서, 상기 방법은 a) 토마토 식물로부터의 게놈 DNA 샘플을 제공하는 단계, b) 상기 게놈 DNA 샘플에서 spi^2를 위한 유전자에 연관된 적어도 하나의 분자 마커를 검출하는 단계를 포함한다.
토마토 식물로부터의 게놈 DNA 샘플을 제공하는 단계는 당업계에 알려진 표준 DNA 분리 방법에 의해 실시될 수 있다.
바람직한 실시 형태에서, 분자 마커를 검출하는 단계(단계 b)는 CAPS 마커의 사용을 포함하며, 이는 제한 효소와 함께 양방향성(bi-directional) 프라이머 세트를 포함한다. 이것은 그 형질에 연관된 특정 SNP의 검출을 허용한다. 양방향성이란 프라이머의 배향이 핵산의 증폭 반응에서 하나는 전방으로 기능하고 하나는 역방 프라이머로 기능하도록 함을 의미한다.
대안적으로, 분자 마커를 검출하는 단계(단계 b)는 다른 바람직한 실시 형태에서는, 상기 분자 마커를 정의하는 핵산 서열(예를 들어, 상기 SNP)에 사실상 상보적인 염기 서열을 갖는 핵산 프로브의 사용을 포함하며, 핵산 프로브는 엄격한 조건하에서 상기 분자 마커를 정의하는 핵산 서열과 특이적으로 하이브리드화한다. 적합한 핵산 프로브는 예를 들어, 마커에 상응하는 증폭 산물의 단일쇄 올리고뉴클레오티드일 수 있다.
분자 마커를 검출하는 단계(단계 b)는 또한 상기 유전자를 검출하기 위해 상기 게놈 DNA상에서의 독특한 핵산 증폭 반응의 실시를 포함할 수 있다. 이것은 내부 또는 인접(최대 500 킬로 베이스) 서열에 기초한 마커-특이적 프라이머쌍을 이용한 PCR 반응의 실시에 의해 적합하게 이루어질 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 상기 단계 b)는 상기 유전자를 위한 마커를 정의하는 적어도 한 쌍의 프라이머(예를 들어, 상기 마커에 상보적이거나, 상기 마커에 특이적으로 하이브리드화하거나, 또는 상기 마커에 결합될 때 폴리머라제 사슬 연장이 발생하도록 함), 또는 엄격한 조건하에서 상기 유전자를 위한 마커의 핵산 서열과 특이적으로 하이브리드화하는 프라이머쌍의 이용을 포함한다.
소정의 예상된 길이 또는 소정의 예상된 핵산 서열을 갖는 증폭된 DNA 단편을 검출하는 단계는, 증폭된 DNA 단편이 본 명세서에서 동정된 유전자와 마커의 뉴클레오티드 서열에 기초한 예상 길이에 해당하는 (+ 또는 - 몇 베이스, 예를 들어, 1, 2, 또는 3 염기 정도의 길이)길이를 갖는다. 당업자는 유전자이입을 수용하는 식물(수용체 식물)에서 존재하는 반면 본 발명에서 정의된 유전자이입을 가진 식물(공여체 식물)에서 존재하지 않는 마커(소위 트랜스-마커)가 또한 자손 식물 중에서 유전자이입을 검출하기 위한 분석에서 유용할 수 있지만, 특정 유전자이입의 존재의 검출은 마커의 부재에 의해 적절하게 입증되지 않음을 안다.
예상된 길이 또는 예상된 핵산 서열을 가진 증폭된 DNA 단편을 검출하는 단계는 표준 젤-전기영동 기술, 실시간 PCR에 의해, 또는 DNA 시퀀서를 이용하여 실시할 수 있다. 이 방법은 당업자에게 잘 알려져 있으므로 본 명세서에서 기술될 필요가 없다. 마커는 보통 연관 지도 상의 다른 마커에 대한 그것의 위치와 함께 그것의 뉴클레오티드 서열에 기초하여 정의됨이 주목되어야 한다.
분자 마커 및 유전자
분자 마커는 핵산 서열에서의 차이의 가시화를 위해 사용된다. 이 가시화는 제한 효소를 이용한 분해(RFLP) 후 DNA-DNA 하이브리드화 기술로 인해 및/또는 폴리머라제 연쇄 반응을 이용하는 기술(예를 들어, STS, 마이크로새틀라이트, AFLP)로 인해 가능하다. 두 부모 유전자형 사이의 모든 차이는 이들 부모 유전자형의 교배에 기초하여 맵핑 집단(mapping population)(예를 들어, BC1, F2)에서 분리할 것이다. 상이한 마커의 분리는 비교될 수 있으며 재조합 빈도수가 계산될 수 있다. 상이한 염색체 상의 분자 마커의 재조합 빈도수는 일반적으로 50%이다. 동일한 염색체에 위치한 분자 마커사이에서 재조합 빈도수는 마커 사이의 거리에 의존한다. 낮은 재조합 빈도수는 염색체 상의 마커 사이의 짧은 유전적 거리에 상응한다. 모든 재조합 빈도수의 비교는 염색체 상의 분자 마커의 가장 논리적 순서(logical order)를 야기할 것이다. 이러한 가장 논리적인 순서는 연관 지도에서 도시될 수 있다. spi^2와 연합되는 연관 지도 상의 인접한 또는 근접한 마커 군은 spi^2와 연합된 유전자의 위치를 정확히 찾아낸다.
본 명세서에서 동정된 마커는 이제 설명될 것처럼 본 발명의 다양한 태양에서 사용될 수 있다. 본 발명의 태양은 본 명세서에서 동정된 마커의 이용으로 제한되지 않는다. 태양은 또한 본 명세서에서 명백하게 개시되지 않은 또는 심지어 아직 동정되지 않은 마커를 사용할 수 있음이 강조된다.
본 발명에서 증폭 단편 길이 다형성(AFLP) 마커, 단일 뉴클레오티드 다형성(SNP), 및 삽입 결실(INDEL), 마이크로새틀라이트 마커, 제한 단편 길이 다형성(RFLP) 마커, 서열-특성화 증폭 영역(SCAR) 마커, 절단 증폭 다형성 서열(CAPS) 마커 또는 아이소자임 마커 또는 이들 마커의 조합이 사용될 수 있다. 일반적으로, 유전자는 수백 내지 수천 베이스의 영역에 걸칠 수 있다. spi^2 유전자의 서열이 아직 밝혀지지 않았지만, 특정 표현형 형질(spi^2)을 나타낼 유전적 능력을 가진 식물은 (일련의 인접한) 게놈 마커(들)의 존재와 표현형 형질의 존재 사이의 관찰된 상관성을 통해 자손 식물의 집단 중에서 추적될 수 있다. 마커의 비제한적인 목록을 제공함으로써, 따라서 본 발명은 육종 프로그램에서 유전자의 효율적인 이용을 제공한다.
인접한 게놈 마커가 또한 개별 식물에서 유전자(및 따라서 표현형)의 존재를 나타내기 위해 사용될 수 있으며, 즉, 그들이 마커를 이용한 선발(MAS) 절차에서 사용될 수 있음을 주목하는 것이 또한 중요하다. 원칙적으로, 잠재적으로 유용한 마커의 수는 제한되지만 매우 클 수 있으며, 당업자는 본 출원에서 언급된 것들에 더하여 추가의 마커를 쉽게 동정할 수 있다. 유전자에 연관된 임의의 마커, 예를 들어, 소정의 역치를 넘는 Lod 점수를 확립한 마커에 의해 걸쳐진 게놈 영역의 물리적 경계 내에 속하여 마커 사이에 재조합이 전혀 또는 거의 없으며 유전자가 교배에서 발생함을 나타내는 임의의 마커; 및 유전자에 연관 불균형인 임의의 마커; 및 유전자 내의 실제의 원인 돌연변이를 나타내는 마커가 MAS 절차에서 사용될 수 있다.
Lod 점수("로그 오즈(logarithmic odds)")는 두 유전자좌가 서로 측정가능한 거리 내에 있을 가능성의 척도이다.
이것은 본 명세서에서 동정된 마커가 MAS 절차에서 사용하기에 적합한 마커의 단순한 예임을 의미한다. 또한, 유전자 또는 그것의 특정 형질-부여 부분이 다른 유전적 배경내로(즉, 다른 식물 계통의 게놈 내로) 유전자이입될 경우, 형질이 자손에 존재함에도 불구하고 일부 마커는 자손에서 더 이상 찾을 수 없어, 그러한 마커가 원래의 부모 계통에서만 유전자의 특정 형질-부여 부분을 나타내는 게놈 영역 밖에 있으며 새로운 유전적 배경이 상이한 게놈 조직을 가짐을 나타낸다. 그것의 부재가 자손에서 유전적 요소의 성공적인 도입을 나타내는 그러한 마커는 "트랜스(trans) 마커"로 불리며 본 발명 하에서 MAS 절차에서 동등하게 적합할 수 있다.
유전자의 동정 시에, 유전자 효과(spi^2)는 조사중인 유전자에 대해 각각 재조합성이거나 분리하는 후손의 가축 지수를 결정함으로써 확인된다. 바람직하게는, 본 발명의 유전자의 존재의 검출은 본 명세서에 정의된 유전자를 위한 마커 중 적어도 하나로 실행된다. 따라서 본 발명은 또한 상기 마커의 사용에 의해 토마토에서 본 명세서에 정의된 spi^2를 위한 유전자의 존재를 검출하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 유전자의 뉴클레오티드 서열은 상기 유전자와 연합된 하나 이상의 마커의 뉴클레오티드 서열을 결정하고, 상기 마커 서열을 위한 내부 프라이머를 디자인한 후 이를 이용하여 상기 마커 서열에 인접한 유전자의 서열을 추가로 결정함으로써 알 수 있다. 예를 들어, CAPS 마커의 뉴클레오티드 서열은 대상 식물의 게놈에서 상기 마커의 존재의 결정에서 사용된 전기영동 젤로부터 상기 마커를 분리하고, 예를 들어, 당업계에 잘 알려진 생거(Sanger) 또는 파이로(pyro) 시퀀싱 방법에 의해 상기 마커의 뉴클레오티드 서열을 결정함으로써 얻을 수 있다.
토마토 식물에서 유전자의 존재를 검출하기 위한 방법의 실시 형태에서, 이 방법은 또한 엄격한 하이브리드화 조건하에서 상기 유전자에 연관된 마커의 핵산 서열에 하이브리드화할 수 있는 올리고뉴클레오티드 또는 폴리뉴클레오티드를 제공하고, 상기 올리고뉴클레오티드 또는 폴리뉴클레오티드를 토마토 식물의 핵산과 접촉시키고, 상기 핵산에의 상기 올리고뉴클레오티드 또는 폴리뉴클레오티드의 특이적 하이브리드화의 존재를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 방법은 상기 토마토 식물로부터 얻은(분리된) 핵산 샘플에서 실시되지만, 인시추(in situ) 하이브리드화 방법 또한 이용될 수 있다. 대안적으로, 그리고 더욱 바람직한 실시 형태에서, 당업자는, 일단 유전자의 뉴클레오티드 서열이 결정되면, 엄격한 하이브리드화 조건하에서 상기 유전자의 핵산 서열에 하이브리드화할 수 있는 특이적 하이브리드화 프로브 또는 올리고뉴클레오티드를 디자인할 수 있으며, 토마토 식물에서 본 발명의 유전자의 존재를 검출하는 방법에서 그러한 하이브리드화 프로브를 이용할 수 있다.
트랜스제닉 방법에 의한 spi ^2를 나타내는 토마토 식물의 생산
본 발명의 다른 태양에 따라, 본 명세서에 정의된 유전자 중 하나 이상을 포함하는 핵산(바람직하게는 DNA) 서열이 spi^2를 나타내는 토마토 식물의 생산을 위해 사용될 수 있다. 이 태양에서, 본 발명은 본 명세서에서 정의된 유전자 또는 그것의 spi^2-부여 부분을 본 명세서에서 정의된 spi^2 토마토 식물을 생산하기 위해 이용하는 것을 제공하며, 이것은 적합한 수용체 식물에 상기 유전자를 포함하는 핵산 서열을 도입하는 것에 관련된다. 명시한 대로, 상기 핵산 서열은 적합한 공여체 식물로부터 유래될 수 있다. spi^2 유전자를 위한 본 발명에 따른 적합한 공급원은 토마토 계통 에스 . 펜넬리 LA716(미국 워싱턴 디씨, 미국 농무부의 농업 연구 서비스(ARS-GRIN)로부터 입수가능한 PI246502)이다.
spi^2를 위한 유전자, 또는 그것의 spi^2-부여 부분을 포함하는 핵산 서열은 임의의 이용가능한 방법에 의해 적합한 수용체 식물에 전달될 수 있다. 예를 들어, 상기 핵산 서열은 계통 PI 246502의 식물을 spi^3인 또는 spi가 개선되어야 하는 선발된 육종 계통과 교배시킴으로써, 즉, 유전자이입에 의해, 형질전환에 의해, 원형질체 융합에 의해, 배가반수체 기술에 의해 또는 배아 배양(embryo rescue)에 의해 또는 임의의 다른 핵산 전달 시스템에 의해 전달될 수 있으며, 선택적으로 (마커에 의해 평가할 때)spi^2 유전자를 포함하는 및/또는 spi^2를 나타내는 자손 식물의 선발이 이어진다. 트랜스제닉 전달 방법의 경우 spi^2를 위한 유전자를 포함하는 핵산 서열이 당업계에 알려진 방법을 이용하여 상기 공여체 식물로부터 분리될 수 있으며 그렇게 분리된 핵산 서열은 트랜스제닉 방법에 의해, 예를 들어, 벡터에 의해, 배우자에서, 또는 임의의 다른 적합한 전달 요소로, 예를 들어, 상기 핵산 서열로 코팅된 입자를 이용한 충격으로, 수용체 식물에 전달될 수 있다.
식물 형질전환은 일반적으로 식물 세포에서 기능할 발현 카세트를 가진 벡터의 제작에 관련된다. 본 발명에서, 그러한 벡터는 spi^2를 위한 유전자를 포함하는 핵산 서열로 이루어지며, 벡터는 프로모터와 같은 조절 요소의 조절하에 있거나 조절 요소에 작동가능하게 연결된 spi^2 유전자를 포함할 수 있다. 조합에 함유된 유전자 중 적어도 하나가 spi^2를 부여한다면, 발현 벡터는 하나 이상의 그러한 작동가능하게 연결된 유전자/조절 요소 조합을 함유할 수 있다. 벡터(들)는 플라스미드 형태일 수 있으며, 단독으로 또는 다른 플라스미드와 조합되어 사용되어, 아그로박테리움(Agrobacterium) 형질전환 시스템과 같은 당업계에 알려진 형질전환 방법을 이용하여, spi^2를 나타내는 트랜스제닉 식물을 제공할 수 있다.
발현 벡터는 마커를 함유한 형질전환된 세포가 음성 선발(선택성 마커 유전자를 함유하지 않은 세포의 성장을 억제함으로써)에 의해 또는 양성 선발(마커 유전자에 의해 인코딩되는 산물에 대해 스크리닝함으로써)에 의해 회수되도록 하는, 조절 요소(예를 들어, 프로모터)에 작동가능하게 연결된 적어도 하나의 마커 유전자를 포함할 수 있다. 식물 형질전환을 위한 많은 일반적으로 사용되는 선택성 마커 유전자가 당업계에 알려져 있으며, 예를 들어, 항생제 또는 제초제일 수 있는 선택적 화학 제제를 대사적으로 해독하는 효소를 코딩하는 유전자, 또는 억제제에 무감한 변경된 표적을 인코딩하는 유전자를 포함한다. 몇몇 양성 선발 방법이 당업계에 알려져 있으며, 예를 들어, 만노스 선발이다. 대안적으로, 무마커(marker-less) 형질전환이 언급된 마커 유전자가 없는 식물을 얻기 위해 사용될 수 있으며, 이 기술은 당업계에 알려져 있다.
식물 내로 발현 벡터를 도입하기 위한 한 가지 방법은 아그로박테리움의 천연 형질전환 시스템에 기초한다(예를 들어, Horsch et al., 1985 참조). 에이.투메파시엔스(A. tumefaciens) 및 에이. 리조게네스(A. rhizogenes)는 식물 세포를 유전적으로 형질전환시키는 식물 병원성 토양 세균이다. 각각 에이. 투메파시엔스에이. 리조게네스의 Ti 및 Ri 플라스미드는 식물의 유전적 형질전환을 책임지는 유전자를 보유한다. 식물 조직 내로 발현 벡터를 도입하는 방법은 직접 감염 또는 식물 세포와 아그로박테리움 투메파시엔스의 공동배양을 포함한다. 아그로박테리움 벡터 시스템 및 아그로박테리움-매개 유전자 전달 방법의 설명은 미국 특허 제5,591,616호에 제공된다. 식물 발현 벡터 및 리포터 유전자 및 형질전환 프로토콜의 일반적 설명 및 아그로박테리움 벡터 시스템과 아그로박테리움-매개 유전자 전달 방법의 설명은 Gruber and Crosby, 1993에서 찾을 수 있다. 식물 조직을 배양하는 일반적 방법은 예를 들어, Miki et al ., 1993에 의해 그리고 Phillips, et al., 1988에 의해 제공된다. 분자 클로닝 기술과 적합한 발현 벡터를 위한 적절한 참고 서적은 Sambrook and Russell, 2001이다.
식물 내로 발현 벡터를 도입하는 다른 방법은 마이크로프로젝타일(microprojectile)-매개 형질전환(유전자총(particle bombardment))에 기초하며 여기서는 DNA가 마이크로프로젝타일의 표면상에 보유된다. 발현 벡터는 식물 세포벽과 세포막을 침투하기에 충분한 300 내지 600 m/s의 속도로 마이크로프로젝타일을 가속하는 바이오리스틱(biolistic) 장치를 이용하여 식물 조직 내로 도입된다. 식물에 DNA를 도입하는 다른 방법은 표적 세포의 초음파처리를 통해서이다. 대안적으로, 리포좀 또는 스페로플라스트(spheroplast) 융합이 식물 내로 발현 벡터를 도입하기 위해 사용되었다. CaCl2 침전, 폴리비닐 알코올 또는 폴리-L-오르니틴을 이용한 원형질체 내로의 DNA의 직접 흡수 또한 보고되었다. 원형질체와 전세포 및 조직의 전기천공 또한 개시되었다.
토마토 게놈의 일부가 세균 인공 염색체(BAC)내로 도입되는 BAC, 즉, 세균 이.콜리(E. coli)에서 발견되는 천연 발생 F-인자 플라스미드에 기초한 에스케리치 콜리(Escherichia coli) 세포에서 DNA 단편(100-300 kb 삽입체 크기; 평균 150 kb)을 클로닝하기 위해 사용되는 벡터의 이용과 같은 다른 잘 알려진 기술이 예를 들어, 트랜스제닉 식물을 생산하기 위해 BIBAC 시스템과 조합되어 이용될 수 있다.
토마토 표적 조직의 형질전환에 이어, 상기 개시된 선택성 마커 유전자의 발현은 당업계에 이제 잘 알려진 재생 및 선발 방법을 이용하여, 형질전환된 세포, 조직 및/또는 식물의 우선적 선발을 허용한다.
비트랜스제닉 방법에 의한 spi ^2를 나타내는 토마토 식물의 생산
spi^2를 나타내는 토마토 식물을 생산하기 위한 대안적 실시 형태에서, 원형질체 융합이 공여체 식물로부터 수용체 식물로의 핵산의 전달을 위해 사용될 수 있다. 원형질체 융합은 하나의 양(bi)- 또는 다중-핵 세포를 생산하기 위해 둘 이상의 원형질체(효소 처리에 의해 세포벽이 제거된 세포) 사이에서의, 체세포 교잡과 같은 유도되거나 자발적인 결합이다. 자연에서는 품종간 교배될 수 없는 식물 종으로 얻어질 수도 있는 융합된 세포는 형질의 바람직한 조합을 나타내는 하이브리드 식물로 조직 배양된다. 보다 구체적으로, 첫번째 원형질체는 기탁 번호 PI246502의 토마토 식물로부터 얻어질 수 있다. 두번째 원형질체는 두번째 토마토 식물 품종, 바람직하게는 질병 저항성, 곤충 저항성, 중요한 열매 특징 등과 같은 그러나 이로 제한되지 않는 상업적으로 중요한 특징을 포함하는 토마토 계통으로부터 얻어질 수 있다. 그 후 원형질체는 당업계에 알려진 전통적인 원형질체 융합 절차를 이용하여 융합된다.
대안적으로, 배아 배양은 공여체 식물로부터 수용체 식물로 본 명세서에 개시된 유전자를 포함하는 핵산을 전달하는 데 이용될 수 있다. 배아 배양은 생존가능한 종자를 식물이 생산하지 못하는 교배로부터 배아를 분리하기 위한 절차로서 이용될 수 있다. 이 과정에서, 식물의 수정된 씨방 또는 미성숙 종자는 조직 배양되어 새로운 식물을 생성한다.
본 발명은 또한 토마토 육종 계통의 식물의 spi^2를 개선하는 방법에 관한 것이며, 이 방법은
a) 토마토 육종 계통의 식물을 토마토 계통 PI 246502의 식물 또는 본 명세서에 개시된 spi^2를 위한 유전자를 보유한 그 자손 식물과 교배하는 단계;
b) 토마토 기탁번호 PI 246502 또는 spi^2와 연합된 그 자손 식물로부터의 유전자이입을 가진, 상기 교배로부터 생성되는 후손 토마토 식물을 선발하는 단계;
c) 반복친으로서 상기 토마토 육종 계통을 이용하여 단계 b)에서 선발된 상기 후손 토마토 식물을 자가생식 및/또는 역교배하는 단계;
d) 토마토 기탁번호 PI 246502 또는 spi^2와 연합된 그 자손 식물로부터의 유전자이입을 가진, 단계 (c)에서의 자가생식 또는 역교배로부터 생성되는 후손 토마토 식물을 선발하는 단계;
e) 단계 (c) 와 (d)의 자가생식 및/또는 역교배 및 선발의 상기 단계를 반복하여 상기 유전자이입에 대하여 본질적으로 동형접합성인 토마토 육종 계통의 식물을 제공하는 단계를 포함하며, 여기서 바람직하게는 단계 (b) 또는 (d)에서 실행되는 적어도 하나의 선발은 마커를 이용한 선발에 의해 실행된다.
그러한 방법의 바람직한 실시 형태에서, 상기 토마토 육종 계통은 우량 계통이다.
상기 방법의 대안적인 바람직한 실시 형태에서, 마커를 이용한 선발 절차는 하기 실시예에서 예시된 적어도 하나의 마커에 대한 선발을 포함한다.
본 명세서에 개시된 spi^2 유전자를 포함하는 핵산 서열의 유전자이입은 적합하게는 전통적인 육종 기술을 이용하여 이루어질 수 있다. 유전자는 바람직하게는 마커를 이용한 선발(MAS) 또는 마커를 이용한 육종(MAB)을 이용하여 상업적 토마토 품종 내로 유전자이입된다. MAS 및 MAB는 원하는 형질을 인코딩하는 유전자 중 하나 이상을 함유하는 자손 식물의 동정 및 선발을 위해 분자 마커 중 하나 이상을 이용하는 것을 포함한다. 본 경우에, 그러한 동정 및 선발은 본 발명의 유전자 또는 그에 연합된 마커의 선발에 기초한다. MAS는 또한 관심 유전자를 보유한 근동질유전자계통(near-isogenic line)(NIL)의 개발 또는 유전자 동질 재조합체(gene isogenic recombinant)(QIR)의 생성을 위하여 이용되어, 각 유전자 효과의 보다 상세한 연구를 허용할 수 있으며, 또한 역교배 동계교배 계통(BIL) 집단의 개발을 위한 효과적인 방법이다. 이 실시 형태에 따라 개발된 토마토 식물은 유익하게는 수용체 식물로부터 그들의 형질의 대부분이 유래되고, 공여체 식물로부터 spi^2가 유래된다.
교배는 한 부모 식물의 암꽃을 다른 부모 식물의 수꽃으로부터 얻은 화분으로 기계적으로 수분시킴으로써 이루어질 수 있다.
상기에 간단히 토의된 대로, spi^2를 위한 유전자를 인코딩하는 핵산 서열을 spi^2를 요구하는 수용체 토마토 식물 내로 유전자이입하기 위해 전통적인 육종 기술이 사용될 수 있다. 계통 육종으로 불리는 한 가지 방법에서는, spi^2를 나타내며 본 명세서에 정의된 spi^2와 연합된 유전자를 인코딩하는 핵산 서열을 포함하는 공여체 토마토 식물이 질병(예를 들어, TMV) 저항성, 곤충 저항성, 중요한 열매 특징 등과 같은 그러나 이로 제한되지 않는 작물학적으로 바람직한 특징을 나타내지만 spi^3이거나 spi^2를 향해 spi의 개선을 요하는 수용체 토마토 식물(바람직하게는 우량 계통의 식물)과 교배된다. 생성되는 식물 집단(F1 하이브리드를 나타냄)은 이어서 자가수분되고 종자를 뿌린다(F2 종자). F2 종자로부터 성장한 F2 식물은 이어서 spi^2에 대해 스크리닝된다. 집단은 많은 상이한 방식으로 스크리닝될 수 있다.
먼저, 집단은 가축의 수의 시각적 검사를 이용하여 스크리닝될 수 있다. 두번째, 본 명세서에 정의된 spi^2를 인코딩하는 핵산 서열을 포함하는 후손을 동정하기 위해 앞서 설명된 분자 마커 중 하나 이상을 이용하여 마커를 이용한 선발이 실행될 수 있다. 유전자의 존재를 검출하기 위한 방법에 의해 상기에 설명한 다른 방법이 이용될 수 있다. 또한, 마커를 이용한 선발은 spi^2 표현형 점수로부터 얻은 결과를 확인하기 위해 이용될 수 있으며, 따라서 몇몇 방법이 또한 조합되어 이용될 수 있다.
spi^2를 나타내는 동계교배 토마토 식물 계통은 순환 선발 및 역교배, 자가생식 및/또는 이성반수체(dihaploid) 기술 또는 부모 계통을 만들기 위해 이용되는 임의의 다른 기술을 이용하여 개발될 수 있다. 순환 선발과 역교배 방법에서는, 본 명세서에 개시된 spi^2-부여 유전 요소가, 반복친을 반복친과 상이하며 본 명세서에서 "비반복친"으로 불리는 첫번째 공여체 식물과 교배시킴으로써, 표적 수용체 식물(반복친) 내로 유전자이입될 수 있다. 반복친은 spi가 개선되어야 하며 질병 저항성, 곤충 저항성, 중요한 열매 특징 등과 같은 그러나 이로 제한되지 않는 작물학적으로 바람직한 특징을 보유하는 식물이다. 비반복, 또는 공여체 부모는 적합헤가는 spi^2를 인코딩하는 핵산 서열을 포함하는 계통 PI246502의 식물일 수 있다. 대안적으로는, 공여체 부모는 반복친과 타화수정할 수 있으며 계통 PI 246502 또는 이 형질을 가진 다른 기탁물의 식물과의 이전의 교배에서 spi^2를 위한 유전자를 획득한 임의의 식물 품종 또는 동계교배된 계통일 수 있다. 반복친과 비반복친 사이의 교배로부터 생성되는 후손은 반복친에 역교배된다. 생성되는 식물 집단은 이어서 원하는 특징에 대해 스크리닝되며, 스크리닝은 많은 상이한 방식으로 발생할 수 있다. 예를 들어, 집단은 본 명세서에 개시된 표현형 스크린을 이용하여 스크리닝될 수 있다. 표현형 분석에의 대안으로서, 마커를 이용한 선발(MAS)은 본 명세서에서 앞서 개시된 분자 마커 중 하나 이상, spi^2를 책임지는 유전자를 인코딩하는 핵산 서열을 포함하는 후손을 동정하기 위한 하이브리드화 프로브 또는 폴리뉴클레오티드를 이용하여 실시될 수 있다.
스크리닝 후, spi^2 표현형, 또는 더욱 바람직하게는 유전자형을 나타내며 따라서 spi^2를 인코딩하는 필요 핵산 서열을 포함하는 F1 하이브리드 식물이 이어서 선발되고 많은 세대 동안 반복친에 역교배되어 토마토 식물이 점점 우량해지도록 한다. 이 과정은 2 내지 5 또는 그 이상의 세대 동안 실시될 수 있다. 원리상 반복친을 비반복친과 교배하는 과정으로부터 생성되는 후손은 spi^2를 인코딩하는 하나 이상의 유전자에 대해 이형접합성이다.
바람직한 실시 형태에서, 하이브리드 토마토 품종 내로 원하는 형질을 도입하는 방법은
(a) F1 후손 식물을 생산하기 위하여, 하나 이상의 원하는 형질을 포함하는 다른 토마토 식물 또는 그 자손 식물과 동계교배 토마토 부모를 교배하며, 여기서 원하는 형질은 PI 246502로부터의 유전자에 의해 부여된 spi^2인 단계;
(b) 바람직하게는 본 명세서에 정의된 분자 마커를 이용하여, 선발된 F1 후손 식물을 생산하기 위하여 원하는 형질을 가진 상기 F1 후손 식물을 선발하는 단계;
(c) 선발된 후손 식물을 상기 동계교배 토마토 부모 식물과 역교배하여 역교배 후손 식물을 생산하는 단계;
(d) 원하는 형질 및 상기 동계교배 토마토 부모 식물의 형태적 및 생리학적 특징을 가진 역교배 후손 식물을 선발하며, 여기서 상기 선발은 바람직하게는 게놈 DNA의 분리 및 상기에 정의된 유전자를 위한 적어도 하나의 분자 마커의 존재에 대해 상기 DNA를 시험하는 것을 포함하는 단계;
(e) 단계 (c)와 (d)를 2회 이상 연속하여 반복하여 선발된 세번째 이상의 역교배 후손 식물을 생산하는 단계;
(f) 선택적으로 동형접합성 식물을 동정하기 위하여 선발된 역교배 후손을 자가생식하는 단계;
(g) 상기 역교배 후손 및/또는 자가생식된 식물 중 적어도 하나를 다른 동계교배 토마토 부모 식물과 교배하여 원하는 형질 및 동일한 환경 조건에서 성장할 때 하이브리드 토마토 품종의 모든 형태적 및 생리학적 특징을 갖는 하이브리드 토마토 품종을 생성하는 단계를 포함한다.
나타낸 대로, 마지막 역교배 세대는 spi^2를 나타내는 동형접합성 순수 육종 (동계교배) 후손을 제공하기 위하여 자가생식될 수 있다. 따라서, 순환선발, 역교배 및 자가생식의 결과는 spi^2와 연합된 유전자 및 상업적 관심의 형질과 연합된 다른 유전자에 대해 유전적으로 동형접합성인 계통의 생성이다.
spi^2를 위한 유전자를 가진 이형접합성 식물은 또한 중간 생성물로서 관심의 대상일 수 있으며, 그러한 식물은 따라서 또한 본 발명의 태양임이 주목되어야 한다.
토마토 식물 및 종자
식물 육종의 목표는 다양한 바람직한 형질을 단일 품종 또는 하이브리드에서 결합하는 것이다. 상업적 작물의 경우, 이들 형질은 질병과 곤충에 대한 저항성, 열과 가뭄에 대한 내성, 작물 성숙 시간의 감소, 높은 수율, 및 우수한 작물학적 품질을 포함할 수 있다. 발아, 성장률, 성숙, 및 식물 높이와 같은 식물 특징의 균일성 또한 중요할 수 있다.
상업적 작물은 식물의 수분 방법을 이용하는 기술을 통해 육종된다. 식물은 만일 하나의 꽃으로부터의 화분이 동일 식물의 동일한 또는 다른 꽃으로 옮겨지면 자가수분된다. 식물은 동일 패밀리 또는 계통 내의 개체가 수분을 위해 이용될 경우 형매 교배된다(sibling mated). 식물은 만일 화분이 상이한 패밀리 또는 계통으로부터의 상이한 식물 상의 꽃으로부터 온다면 타가수분된다.
자가수분되고 여러 세대 동안 타입에 대해 선발된 식물은 거의 모든 유전자 좌에서 동형접합성이 되며 순종 후손의 균일한 집단을 생산한다. 두 가지 상이한 동형접합성 계통 사이의 교배는 많은 유전자 좌에 대해 이형접합성일 수 있는 하이브리드 식물의 균일한 집단을 생산한다. 각각 많은 유전자 좌에서 이형접합성인 두 식물의 교배는 유전적으로 상이하며 균일하지 않을 이질성 식물의 집단을 생산할 것이다.
토마토 식물 육종 프로그램에서 하이브리드 토마토 품종의 개발은 3 단계를 포함한다: (1) 초기 육종 교배를 위한 다양한 생식질 풀(pool)로부터 식물의 선발; (2) 개별적으로 순수하게 육종되고 매우 균일한 일련의 동계교배 계통을 생산하기 위해 몇 세대 동안 육종 교배로부터 선발된 식물의 자가생식; 및 (3) 하이브리드 후손(F1)을 생산하기 위해 무관한 동계교배 계통과 선발된 동계교배 계통의 교배. 충분한 양의 동계교배 후 연속적인 후대는 단지 개발된 동계교배의 종자를 증가시키기 위해 작용할 것이다. 바람직하게는, 동계교배 계통은 그 유전자좌의 약 80% 이상에서 동형접합성 대립유전자를 포함해야 한다.
동계교배 계통의 동형접합성 및 균질성의 중요한 결과는 한정된 쌍의 동계교배 계통을 교배시켜 생성된 하이브리드는 항상 동일할 것이라는 것이다. 일단 월등한 하이브리드를 생성하는 동계교배 계통이 동정되면, 이들 동계교배 부모를 이용하여 하이브리드 종자가 연속 공급될 수 있으며 하이브리드 토마토 식물이 이어서 이 하이브리드 종자 공급으로부터 생성될 수 있다.
상기에 개시한 방법을 이용하여, 당업자는 필요한 동계교배 계통을 생산할 수 있을 것이며 이들로부터 상기 동계교배 계통을 교배하여 상업적 (F1) 하이브리드 종자를 생산할 수 있을 것이다.
본 발명은 이제 하기의 비제한적인 실시예에 의해 보다 상세히 설명될 것이다.
실시예
수율 및 spi ^2
무한생장 토마토 식물(보호된 토마토 작물)에서 트러스 사이의 잎의 수는 평균 3이다. 이 형질은 가축 지수(spi)로 불리며, 솔라눔 리코페르시쿰의 spi는 3이다. 온실에서 토마토 작물에서 열매 수율은 m2 당 열매의 수와 그들의 중량에 의해 결정된다. m2 당 열매의 수는 트러스 당 열매의 수 및 트러스의 수에 의해 결정된다. 수율은 m2 당 트러스의 수를 증가시키고 잎의 총수를 감소시킴으로써 무한생장 토마토 식물에서 증가될 수 있을 것으로 예상된다. (총 열매 중량으로서 그리고 열매의 수로서)수율을 측정하고, spi^3을 가진 에스 . 리코페르시쿰 육종 계통의 식물을 본 명세서에 개시된 spi^2를 부여하는 에스 . 펜넬리 LA716으로부터의 유전자이입을 포함하는 본 발명에 따른 식물과 비교하는 실험을 실시하였다. spi^2 식물에 대한 더 높은 수의 열매와 총 수율에 의해 나타난 대로, 수율이 상당히 증가되었음이 입증되었다(표 1 참고).
열매의 총중량(그램) 열매의 수
spi^3 일반 948 11
spi^2 잎이 적음 1626 22
spi ^2 공급원
솔라눔 펜넬리(이전에는 리코페르시쿰 펜넬리) 및 다른 녹색 열매는 spi^3을 가진 온실 토마토와 달리 spi^2를 보여준다(Rick, 1986 Report of the Tomato Genetics Cooperative (TGC)). 토마토 유전학 자원 센터(Tomato Genetics Resource Center (TGRC) 스톡리스트는 spi^2로서 에스 . 펜넬리 LA716을 포함한다. 다미옥스(Damiaux)(1985)는 에스 . 페루비아눔(이전에는 엘.페루비아눔)을 이용하여 spi^2를 가진 토마토 계통을 개시하였다. 에스 . 펜넬리 LA716은 에스 . 리코페르시쿰 계통에 역교배되었다. 역교배 동안, spi^2 형질에 대한 선발은 spi가 매우 가변성이라는 사실 때문에 어려웠다.
spi 마커
카르멜(Carmel)-고렌(Goren) 등(Plant Molecular Biology Plant Sciences 52(6):1215-1222 (2003))은 자연 낙지 유전자 패밀리의 서열을 공개하였다. 본 발명자들은 LA716을 서열결정하기 위하여 이용가능한 서열을 이용하였으며, SNP 차이에 기초하여, 본 명세서에서 spi-마커로 불리는 CAPS 마커를 개발하였다.
spi에 대해 선발하기 위한 한 가지 그러한 마커는 제한 효소 EcoR V (GAT|ATC)와 함께 전방 프라이머(5' CAAGGGTTGAAGTTGGAGGA -3') 및 역방 프라이머(5' GACGGTCAGCGTACCAGAAT -3')로 이루어졌다. 이것은 Spi^3에 대해 2 밴드(289bp + 452 bp) 그리고 spi^2에 대해 1 밴드(742bp)의 밴드 패턴(점수)(score)을 생성한다.(도 5 참조). 마커 서열은 도 7에 보다 상세히 나타난다. 마커 점수는 하기와 같다:
점수 1 = 289 + 452
점수 2 = 289 + 452 + 742
점수 3 = 742
두 가지 분리 집단에서, 본 발명자들은 SP3D 유전자((AY186735, 6819 bp)가 spi 변화에 완전히 연관되는 것으로 결정하였다(도 5 참조). 공여체 LA716에 대해 동형접합성인 SP3D를 가진 식물은 클러스터 사이에 평균 2.1개의 잎을 제공하였다. 이형접합성 식물 또는 에스 . 리코페르시쿰에 대해 동형접합성인 식물은 클러스터 사이에 더 높은 수의 잎을 제공하였다(표 1 참조). spi^2 형질은 변동 계수가 5%여서 15%인 spi^3보다 더 안정한 것으로 나타난다. 마커와 형질 사이의 연관성은 표 2에 나타난 대로 106개 식물에서 100%였다.
유전자형* 트러스 사이의 잎의 평균 수 변동 계수(%)
SLSL 2.9 15%
SLSP 2.3 8%
SPSP 2.1 5%
* SL 에스 . 리코페르시쿰 ( spi ^3), SP 에스 . 펜넬리 ( spi ^2)
spi 연관 지연( drag ): 황색 열매 색상.
역교배 동안 spi 마커를 이용하였다. 본 발명자들은 이 형질이 황색 열매 색상에 연관되었음을 발견하였다(표 참조). 에스 . 펜넬리 대립유전자 spi^2에 대해 동형접합성은 황색 열매와 결합된다. 본 발명자들은 분리집단에서 spi^2와 적색 열매 색상을 결합한 2 식물을 발견하였다. 하지만, 적색 열매 색상은 황색에 대해 우성이어서, 적색 열매를 가진 이형접합성 식물을 생성하며, 열매 색상에 대해 다음 세대 분리를 야기한다. 황색 열매 색상 피토엔 신타아제를 위한 유전자(PSY-1 젠뱅크 기탁번호 X60441, 엘. 에스쿠렌툼 GTom5로부터)가 에스 . 펜넬리에서 SP3D에 연관된다. 본 발명자들은 식물 또는 그 일부의 DNA의 특이적 제한 엔도뉴클레아제 분해에 기초하여, 서열 차이에 기초한 마커를 개발하였다.
적색 색상에 대해 선발하기 위한 한 가지 그러한 마커는 제한 효소 Bsh1236I(CGCG)와 함께 전방 프라이머(5'GAGGTGGTGGAAAGCAAACTAATA -3') 및 역방 프라이머 (5'CTAAGGCTGCCGGGGTAATA -3')로 이루어졌다. 이것은 적색 색상에 대해 2 밴드(463 + 482bp), 이형접합성 유전자형에 대해 3 밴드 (463 bp + 482bp + 945bp) 및 황색 색상에 대해 1 밴드(945 bp)의 밴드 패턴(점수)을 야기한다. (도 6 참조). 또는, bp 카운팅이 젠뱅크 기탁번호 EF157835의 PSY-1 서열에 기초할 경우, 마커 점수는 적색 색상에 대해 (460 + 474bp), 이형접합성 유전자형에 대해(460 bp + 474bp + 934bp) 그리고 황색 색상에 대해 (934 bp)이다. 마커 서열은 도 8에 보다 상세히 나타난다.
식물의 수
유전자형* 적색 열매 황색 열매
SLSL 24 0
SLSP 65 1
SPSP 2 22
* SL 에스 . 리코페르시쿰 ( spi ^3), SP 에스 . 펜넬리 ( spi ^2)
Spi ^2 - 적색 열매 색상 재조합체
시각적 평가를 이용하여 spi^2와 적색 열매 색상을 결합하는 것은 성공적이지 못했다. spi 형질은 선발하기에는 너무 가변적이었으며, 본 발명자들은 이형접합성 적색으로부터 동형접합성 적색 열매 색상을 구별할 수 없었다. 따라서, 본 발명자들은 spi^2와 적색 열매 색상을 결합한 재조합체를 선발하기 위해 spi 마커와 색상 마커를 이용하였다. 표는 식물 19, 20 25, 및 26이 마커와 시각적 데이터에 기초할 때 spi^2와 적색 색상 둘 모두에 대해 동형접합성임을 보여준다. 한 가지 재조합 식물의 서열이 하기에 나타난다.
spi 유전자형 spi 표현형 열매 색상
SPSP 2.1 황색
SPSP 2.2 황색
SPSP 2.1 황색
SPSP 2.2 황색
SPSP 1.8 황색
SPSP 2.2 황색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.4 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.4 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.6 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.4 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.4 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.8 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.5 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.4 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.2 적색
SLSL 2.8 적색
SLSL 2.5 적색
SLSL 2.5 적색
SLSL 2.5 적색
SLSL 3.7 적색
SLSP 2.0 적색
SLSL 2.5 적색
SLSL 3.0 적색
SLSL 3.0 적색
SLSL 2.5 적색
SPSP 2.1 황색
SPSP 2.0 황색
SPSP 2.2 황색
SPSP 2.1 황색
SPSP 2.1 황색
SPSP 2.1 황색
SPSP 2.1 황색
SPSP 1.9 황색
SPSP 2.0 황색
SPSP 2.1 황색
SPSP 2.0 황색
SPSP 2.1 적색
SPSP 2.1 적색
SLSP 2.7 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.5 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 3.0 적색
SLSP 2.1 적색
SLSP 2.4 적색
SLSP 2.7 적색
SLSP 2.7 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.2 적색
SLSP 2.6 적색
SLSP 2.5 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.4 적색
SLSP 2.1 황색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.3 적색
SLSP 2.2 적색
SLSL 3.5 적색
SLSL 3.0 적색
SLSL 3.0 적색
SLSL 2.8 적색
SLSP 2.3 적색
SLSL 3.0 적색
SLSL 2.8 적색
SLSP 2.4 적색
SLSP 2.7 적색
SLSP 2.4 적색
SLSL 2.7 적색
SLSL 2.4 적색
SLSL 3.0 적색
SLSL 3.3 적색
SLSL 3.0 적색
SLSL 2.6 적색
SLSL 4.3 적색
SLSL 3.0 적색
SLSL 3.0 적색
식물 번호 Spi 열매 색상 spi 마커 색상 마커
1 2.4 적색 - 적색?
2 2.8 적색 SLSP 적색
3 2.2 적색 - -
4 2.4 적색 SLSP 적색?
5 2.3 적색 - -
6 2.0 ND - -
7 2.2 적색 SLSP 적색
8 2.2 적색 - -
9 2.2 적색 - -
10 2.4 ND - -
11 2.0 황색 SPSP 황색
12 2.0 황색 SPSP 황색
13 2.0 황색 SPSP 황색
14 2.0 황색 SPSP 황색
15 2.4 적색 SLSP 적색
16 2.2 적색 SLSP 적색
17 2.0 적색 - -
18 2.4 적색 SLSP 적색
19 2.0 적색 SPSP 적색
20 2.0 적색 SPSP 적색
21 2.0 황색 SPSP -
22   황색 - -
23 2.5 적색 SLSP 적색
24 2.0 적색 SLSP 적색
25 2.0 적색 SPSP 적색
26 2.0 적색 SPSP 적색
27 2.0 적색 SLSP 적색
28 3.7 적색 SLSP 적색
29 2.3 적색 - -
30 2.4 적색? SLSP 적색
31 2.4 적색 - 적색
32 2.0 적색? - -
33 2.2 적색 SLSP 적색
34 2.2 적색 SLSP 적색
35 2.1 적색 SLSP 적색
36 2.0 적색 SLSP 적색
37 3.0 적색 SLSL 적색
38 2.8 적색 SLSL 적색
39 2.0 적색 - -
40 2.0 적색 SLSP 적색
SEQUENCE LISTING <110> Monsanto Invest N.V. de Haan, Anita A van Luijk, Marleen Rozier, Bram <120> Novel tomato plants <130> P86668KR00 <150> EP 09163015.2 <151> 2009-06-17 <150> PCT/NL2010/050373 <151> 2010-06-17 <160> 18 <170> PatentIn version 3.3 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> primer <400> 1 caagggttga agttggagga 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> reverse primer <400> 2 attctggtac gctgaccgtc 20 <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> primer <400> 3 ggtggtggaa agcaaactaa ta 22 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> reverse primer <400> 4 tattaccccg gcagccttag 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> primer <400> 5 gacggtcagc gtaccagaat 20 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> primer <400> 6 gaggtggtgg aaagcaaact aata 24 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> primer <400> 7 ctaaggctgc cggggtaata 20 <210> 8 <211> 177 <212> PRT <213> Lycopersicon esculentum <400> 8 Met Pro Arg Glu Arg Asp Pro Leu Val Val Gly Arg Val Val Gly Asp 1 5 10 15 Val Leu Asp Pro Phe Thr Arg Thr Ile Gly Leu Arg Val Ile Tyr Arg 20 25 30 Asp Arg Glu Val Asn Asn Gly Cys Glu Leu Arg Pro Ser Gln Val Ile 35 40 45 Asn Gln Pro Arg Val Glu Val Gly Gly Asp Asp Leu Arg Thr Phe Phe 50 55 60 Thr Leu Val Met Val Asp Pro Asp Ala Pro Ser Pro Ser Asp Pro Asn 65 70 75 80 Leu Arg Glu Tyr Leu His Trp Leu Val Thr Asp Ile Pro Ala Thr Thr 85 90 95 Gly Ser Ser Phe Gly Gln Glu Ile Val Ser Tyr Glu Ser Pro Arg Pro 100 105 110 Ser Met Gly Ile His Arg Phe Val Phe Val Leu Phe Arg Gln Leu Gly 115 120 125 Arg Gln Thr Val Tyr Ala Pro Gly Trp Arg Gln Asn Phe Asn Thr Arg 130 135 140 Asp Phe Ala Glu Leu Tyr Asn Leu Gly Leu Pro Val Ala Ala Val Tyr 145 150 155 160 Phe Asn Cys Gln Arg Glu Ser Gly Ser Gly Gly Arg Arg Arg Ser Ala 165 170 175 Asp <210> 9 <211> 6819 <212> DNA <213> Lycopersicon esculentum <400> 9 tacaatgtca aaactaggaa aaaattacta gaggagaagg taatttgtgt cgatttcctt 60 aggagtcttc actaaagaag ttttcctcta aggatccaaa gtctcgtaga ccgaggataa 120 aggctctatt aacgctagag cgattgaata aacttgttgt aacccatgga tcaccctcta 180 ctaggactcg taaaaaattc agaggataca caatacattt aaattaattt tcttaagcat 240 tcaacaatac atttattttg tttttgcatc tttatatgac gttactgatc ttagagctag 300 ggctaaagtt acaagcacta tgaaaacatc caaacttttg actcttctac tattaaacta 360 ctttatttca ttctattcac ttttgtcctt gctaataaat caaaccttta gtaaacgaat 420 ataaaaagaa ccaaacaaac acatgtgctc ttgtcctcct acaaattcaa cccaacctat 480 tttagggtaa acaaattcgg aaacatttcg gatataactg gtgaatttct aacacctttc 540 gtaaagtaaa atatatttat tcaaactcat aaatttaaaa ttataaattc gtgttaggaa 600 ggaatgctaa gaaatagaat gagtgaaaag agttttaaag aaggagagaa ccaaagtcat 660 tatcagactg aaatgtatgt caaacagata caatgtatgg taatgataga actaattaac 720 tacatgccac taattgcact atattatcag ctacccacct aactaacttc tattaaatta 780 actgttaaac caacaattta acttactcct cttttcatat tactctgatc tctattgatc 840 tagcatatca ttttagaaaa ctttaattat atgtgtatat taatctaatc tcgttagcaa 900 tgtttaggaa ctatgactat 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aatgagttag aagtgaagcc ggatatacct 120 attccgggga atttgggctt gttgagtgaa gcatatgata ggtgtggtga agtatgtgca 180 gagtatgcaa agacgtttaa cttaggttag cttctttaat ctattcattt gtttaccaaa 240 tattatttgg taagcactaa ttatgactat atatatatat atatatatat atatatatat 300 atatatatct gttcatgtta ttgatgaaga caaaatttga tctttgtttg tttattcagg 360 aactatgcta atgactcccg agagaagaag ggctatctgg gcaatatatg gtgaggtttc 420 tagccattta ataacagata cgcacacaaa cacatatgat taatcggaga cgagaaaaaa 480 agaaatgaag tttgagtttg agggtcatat ataataggta aatccgagct tgactagctt 540 gagatgttta ttgtcatatc atgctcaata ctaaccaaaa cactgaaaaa gaacatgatt 600 atatttacat actaatattt tcatttgcgt tgctgttcac atttttacct atggaactgg 660 ttttttttga tttgttatac ttcatattcg atgttaataa actatatcat tcctcccttt 720 ttctccactt caagctttac tgtagtgttg aaaggggaaa ctccttttaa tgattgcata 780 tataaacgaa cttcttgagt tgaaaaattt ctcattatga tctgttaaac agtatg 836 <210> 16 <211> 79 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> consensus CAPS marker <400> 16 cctcttcrtt tctccttttc gtatttccaa tttttaaaaa kraaatawma ksatatatwa 60 ttactaaaga atataatta 79 <210> 17 <211> 71 <212> DNA <213> Lycopersicon pennellii <400> 17 cctcttcgtt tctcctttcc aatttttaaa aataaaataa aaggatatat aattactaaa 60 gaatataatt a 71 <210> 18 <211> 77 <212> DNA <213> Lycopersicon esculentum <400> 18 cctcttcatt tctccttttc gtatttccaa tttttaaaaa ggatatcatc atatattatt 60 actaaagaat ataatta 77 2 14

Claims (16)

  1. a) 적색의 열매를 생산할 수 있는 에스 . 리코페르시쿰(S. lycopersicum)의 수용체 육종 계통의 식물을, 1.8 내지 2.2의 평균 가축 지수를 갖는 솔라눔 속(Solanum spp.)의 공여체 계통의 식물과 교배하는 단계;
    b) 단계 (a)에서의 교배로부터 생성되는 종자를 수집하는 단계;
    c) 종자를 식물로 재생하는 단계;
    d) 단계 (c)의 식물 또는 (선택적으로 자가생식된) 그 자손을 에스 . 리코페르 시쿰의 상기 수용체 육종 계통의 식물 하나 이상과 교배시켜 역교배 식물을 제공함으로써 하나 이상의 역교배 세대를 제공하는 단계;
    e) 단계 (d)의 식물을 자가생식하고 자가생식된 종자를 식물로 성장시키는 단계;
    f) 선택적으로 단계 (d) 및/또는 (e)의 역교배 및 자가생식 단계를 반복하는 단계;
    g) 단계 (c), (e) 또는 (f)에서 성장한 식물로부터 1.8 내지 2.2의 평균 가축 지수를 가지며 적색의 열매를 생산하는 식물을 동정하고 선발하는 단계를 포함하는, 1.8 내지 2.2의 평균 가축 지수를 가지며 적색의 열매를 생산하는 에스 . 리코 페르시쿰 식물의 생산 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 g)의 동정 및 선발 단계는 마커를 이용한 선발에 의해 실시되는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 마커를 이용한 선발 단계는 자연 낙지 유전자 패밀리로부터의 유전자에 연관된 마커, 및/또는 카로테노이드 합성 경로로부터의 유전자에 연관된 마커의 이용을 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 자연 낙지 유전자 패밀리로부터의 상기 유전자는 SP3D 유전자인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 식물은 무한생장 식물인 방법.
  6. 제3항에 있어서, 카로테노이드 합성 경로로부터의 상기 유전자는 PSY 유전자, 바람직하게는 PSY1인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 가축 지수가 1.8 내지 2.2인 솔라눔 속의 상기 공여체 계통은 야생형 토마토 종 에스 .펜넬리(S. pennellii)(LA716)인 방법.
  8. 평균 가축 지수가 1.8 내지 2.2이고 황색 껍질을 가진 적색 열매를 갖는 에스 . 리코페르시쿰 육종 계통의 식물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 식물은 평균 가축 지수가 1.8 내지 2.2인 솔라눔 속의 공여체 계통의 식물로부터의 유전자이입을 포함하는 재조합 식물인 식물.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 공여체 식물은 야생형 토마토 종 에스 . 넬리, 바람직하게는 에스 . 펜넬리 LA716의 식물인 식물.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 식물 당 총 열매 중량은 상기 유전자이입이 없는 상기 토마토 육종 계통의 식물에 대하여 적어도 3-5%, 더욱 바람직하게는 적어도 10%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 20, 30, 40, 또는 심지어 50%만큼 증가되는 식물.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 식물 당 총 열매 중량은 1000 그램 초과, 더욱 바람직하게는 1300 그램 초과, 더욱 더 바람직하게는 1600 그램 초과인 식물.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 적색의 열매를 생산할 수 있는 에스 . 리코페르시쿰의 수용체 육종 계통의 식물을, 1.8 내지 2.2의 평균 가축 지수를 갖는 솔라눔 속의 공여체 계통의 식물과 교배하는 단계;
    b) 단계 (a)에서의 교배로부터 생성되는 종자를 수집하는 단계;
    c) 종자를 식물로 재생하는 단계;
    d) 단계 (c)의 식물 또는 (선택적으로 자가생식된) 그 자손을 에스 . 리코페르 시쿰의 상기 수용체 육종 계통의 식물 하나 이상과 교배시켜 역교배 식물을 제공하여 하나 이상의 역교배 세대를 제공하는 단계;
    e) 단계 (d)의 식물을 자가생식하여 자가생식된 종자를 식물로 성장시키는 단계;
    f) 선택적으로 단계 (d) 및/또는 (e)의 역교배 및 자가생식 단계를 반복하는 단계;
    g) 단계 (c), (e) 또는 (f)에서 성장한 식물로부터 1.8 내지 2.2의 평균 가축 지수를 가지며 적색의 열매를 생산하는 식물을 동정하고 선발하는 단계를 포함하는 방법에 의해 생산된 식물.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식물이 무한생장인 식물.
  15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항의 식물의 열매.
  16. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항의 식물의 종자.
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