KR20140056263A - 옥수수 산물 및 그의 생산방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 근친교잡 옥수수 식물과 종자, 및 갈색 중륵 및 분말상 내배유 유전자형 둘 모두를 포함하는 잡종 옥수수 식물과 종자에 관한 것이다.
Description
본 출원은 2011년 7월 14일에 미국 특허청에 출원된 미국 가출원 61/507,624를 우선권 주장한다.
본 발명은 근친교잡 옥수수 식물과 종자, 및 갈색 중륵(brown-midrib) 및 분말상(floury) 내배유 유전자형 둘 모두를 포함하는 잡종 옥수수 식물과 종자에 관한 것이다.
제아 매이즈 엘(Zea mays L.)은 자가수분 및 타가수분 둘 모두에 의해 번식될 수 있다. 두 유형의 수분 모두는 옥수수 식물의 꽃을 수반한다. 옥수수는 동일 식물에 독립된 수꽃과 암꽃을 가지고 있는데, 각각 수꽃대(tassel)와 이삭(ear)에 위치하여 있다. 옥수수에서 자연수분은 바람이 불어 수꽃대로부터 꽃가루를 이삭 새순의 상단에서 돌출해 있는 옥수수 수염(silk)으로 날릴 때 일어난다. 육종기술은 식물의 수분 방법을 이용한다. 따라서, 수분 과정을 제어함으로써, 식물육종은 선택된 양친 식물로부터 특이적으로 자손을 생산가능케 해준다.
북미의 농부들은 현재 수천만 에이커의 옥수수를 작부하고 있으며 광범위한 국가적인 및 국제적인 상업상의 옥수수 육종 프로그램이 존재한다. 각종 옥수수 품종에 대하여 다종다양한 자연발생 돌연변이가 알려져 있지만, 농학적으로 유리한 형질은 종종 다른 바람직하지 않은 특징을 동반한다. 따라서 옥수수 식물 육종의 일 목표는 유리한 유전자를 농학적으로 우수한 유전적 배경에 유전자 이입하여 좀더 상업적 값어치가 큰 식물을 생산하는 것이다.
COMT 유전자는 리그닌 생합성에 관여하는 카페인산 O-메틸트랜스퍼라제를 코딩한다. COMT 유전자에서의 갈색 중륵-3(bm3) 돌연변이는 옥수수 식물의 뿌리, 줄기와 잎에서 리그닌 함량의 감소를 초래하며, 잎의 중륵에서 적갈색 색소침착을 초래한다. 감소한 리그닌은 마초용으로 사용되는 옥수수 작물에서 바람직한 형질인데, 그 이유는 가축에게 먹이로 줄 때 그 마초의 소화율을 증가시키기 때문이다.
제인(zein)은 옥수수 종자의 내배유에 있는 프롤라민 저장 단백질이다. 옥수수에서의 분말상-2(fl2) 대립유전자는 제인 단백질의 합성 감소를 유발하고 그에 따라 분말상 내배유가 초래되는데, 이는 소화율 증가라는 이유로 동물 사료에서 또 다른 바람직한 형질이다. 분말상 내배유는 초자상(vitreous) 내배유보다 더 신속하고 완전하게 소화된다.
bm3 및 fl2에 대한 유전자는 옥수수의 4번 염색체상에서 대략 5 cM 유전학적 거리만큼 떨어져 밀접하게 연관되어 있는데, bm3 및 fl2 대립유전자는 옥수수 배형질의 전체에 걸쳐 트랜스형 연관 불균형 상태로 존재한다. 이들 두 유전자 좌위간의 감수분열 교차는 드물게 일어난다. 이전에는 bm3 및 fl2의 특정 열성 대립유전자를 하나의 유전자형에서 동형접합성 시스형 입체배치로 고정시킨 바도 없고, 그들을 육종 계통에 이러한 시스형 입체배치로 함께 분산시켜 서로 교차하게 하여 이들 대립유전자에 대하여 동형접합성이고 그에 따라 갈색 중륵 및 분말상 내배유 형질 둘 모두를 발현하는 옥수수 잡종을 생성한 바도 없다. 옥수수 배형질은 이들 두 밀접하게 연관된 열성 대립유전자간의 강력한 연관 불균형을 보이기 때문에, 갈색 중륵 및 분말상 내배유 유전자형 둘 모두를 포함하는 옥수수 종자는 지금까지 알려진 바가 없다.
하기 상세한 설명과 실시예에서 다수의 용어가 사용된다. 그러한 용어가 부여할 범위를 비롯하여 명세서와 특허청구범위의 명확하고 일관된 이해를 제공하기 위하여 하기 정의가 제공된다.
꽃밥 색상: 꽃밥이 꽃가루를 활발하게 열개(裂開)할 때 비산(飛散)된 꽃가루의 시점에서 표준 색명[담록색(1), 녹황색(5), 담황색(6), 황색(7), 연어 살색(9), 핑크색(11), 선홍색(13), 자주색(17), 황갈색(22)] 및 먼셀(Munsell) 색상 코드로 기록.
갈색 중륵: 열성 bm3 대립유전자는 4번 염색체의 짧은 팔에 위치하여 있는데, 식물에서 중간 잎맥에 적갈색 색소를 부여하며 잎이 4 내지 6장일 때 개시된다. 또한, 그 유전자는 카테콜 O-메틸 트랜스퍼라제의 활성에 영향을 주어 리그닌 농도를 감소시키며, 이는 반추동물에 대한 마초 소화율을 향상시킨다.
소화율: 동물이 소화시키는 전 사일리지(silage)(사일로(silo)에 저장한 여물과 알곡) 또는 일량사료 성분의 %. 보다 큰 소화율은 보다 높은 에너지 섭취와 관계가 있다.
내배유 유형: 배종(胚種)과 종피(種皮) 사이의 곡립(穀粒) 영역; 스위트, 엑스트라 스위트(sh2), 정상 전분, 고-아밀라제 전분, 왁스질, 고-단백질, 고-라이신, 수퍼스위트(se), 고-오일 및 그 밖의 특이성으로 평가.
분말상 내배유: 보다 낮은 프롤라민 함량 및 보다 적은 전분 캡슐화를 특징으로 하며, 그에 따라 내배유에 부드러운 백악질의 질감과 불투명한 외관을 부여함.
포영(苞潁) 색상: 일광 노출 후 및 꽃밥을 밀어내기 직전 포영의 색상; 표준 색명[담록색(1), 중간 녹색(2), 암록색(3), 매우 진한 암록색(4), 녹황색(5), 연어 살색(9), 핑크색(11), 선홍색(13), 적색(14), 담자주색(16)] 및 먼셀 색상 코드로 기록.
알곡 광 투과: 옥수수 곡립을 관통하는 상대적인 광량.
NDF(중성세제 섬유): 비-산성 비-알칼리성 세제에서의 소화 후 건량 기준으로 전 식물의 헤미셀룰로스, 셀룰로스, 리그닌, 및 큐틴질(식물 구조 물질) 백분율.
NDFD: 소화가능한 중성세제 섬유의 백분율; 분쇄한 사료 샘플을 생(生) 루멘액에서 인큐베이션한 다음 그의 소멸을 측정하여 루멘에서 일어나게 될 소화의 양과 속도를 시뮬레이션함으로써 시험관내에서 측정.
초고(草高): 지면에서부터 수꽃대의 첨단부까지의 cm로 나타낸 초고.
옥수수 수염 색상: 출아 3일 후 옥수수 수염의 색상; 표준 색명[담록색(1), 녹황색(5), 담황색(6), 황색(7), 연어 살색(9), 핑크색 오렌지(10), 핑크색(11), 선홍색(13), 진홍색(17), 황갈색(22)] 및 먼셀 색상 코드로 기록.
분얼경: 옥수수 식물의 하부 5 내지 7개 줄기 마디에서의 액아(腋芽)로부터 발달하는 가지; 그들은 본 줄기와 형태학적으로 동일하고 그들 자신의 근계(root system), 마디, 절간(節間), 잎, 이삭, 및 수꽃대를 형성할 수 있다.
순계(true breeding): 해당 품종이 자가수분되는 경우, 자손간 전체에 걸쳐 유의미한 양의 형질 독립분리가 관찰되지 않는 정도로 특정 형질에 대해 유전적으로 동형접합성이면 계통은 그 형질에 대하여 순계로 간주된다.
본 발명의 목적은 동형접합성 bm3 및 fl2 유전자형과 갈색 중륵 및 분말상 내배유 표현형을 포함하는 옥수수 종자이다.
본 발명의 또 다른 목적은 동형접합성 bm3 및 fl2 유전자형과 갈색 중륵 및 분말상 내배유 표현형을 포함하는 옥수수 근친교잡 계통의 종자, 또는 그의 일부이다.
본 발명의 추가 목적은 동형접합성 bm3 및 fl2 유전자형과 갈색 중륵 및 분말상 내배유 표현형을 포함하는 잡종 옥수수 종자이다.
본 발명의 부가적인 목적 및 이점은 하기 상세한 설명으로부터 당업자에게 쉽사리 명백해질 것이며, 여기에서 본 발명의 실시양태는 단순히 본 발명의 실시에 고려되는 최상의 양태를 설명할 목적으로 기재된다. 알게 되겠지만, 본 발명은 그 밖의 및 상이한 실시양태도 가능하며, 그의 몇몇 세부사항은 본 발명으로부터 일탈함이 없이 가지각색의 명백한 측면에서 수정을 가할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 사실상 예시적인 것으로 간주되어야지 제한적인 것으로 간주되지는 않아야 한다.
본 발명은 이하에서 좀더 상세히 설명하기로 한다. 사실, 이들 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본원에 기재된 실시양태에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되며; 오히려 이들 실시양태는 본원 개시내용이 해당 법적 필요조건을 충족하게끔 제공된다. 명세서 전체에 걸쳐서 동 부호는 동 요소를 언급한다.
본원에 기재된 본 발명의 다수의 수정 및 그 밖의 실시양태가 상기 상세한 설명에 제시된 교시내용의 혜택을 받는 이들 발명이 관계하는 기술분야의 당업자의 머리에 떠오르게 될 것이다. 따라서, 발명은 개시된 특정 실시양태로 제한되지 않으며 수정 및 그 밖의 실시양태는 첨부 특허청구범위의 범주내에 포함시키고자 하는 것으로 이해하기로 한다. 비록 특정 용어가 본원에서 채용되고 있지만, 그들은 오직 포괄적이고 설명적인 의미로만 사용될 뿐 제한 목적으로 사용되는 것은 아니다.
본 발명의 일 측면에 따라, bm3 및 fl2 유전자형과 갈색 중륵 및 분말상 내배유 표현형을 보이는 근친교잡 옥수수 종자 및 그의 식물이 제공된다. 본 발명은 또한 본 발명 옥수수의 종자를 그 자체에 근접하여 파종하는 단계, 결과로서 생기는 옥수수 식물을 적당한 격리상태로 자가수분 조건하에서 재배하는 단계, 및 그러한 근친교잡 식물로부터 수득한 결과로서 생기는 종자를 예컨대 잡종 생산을 위해 종자를 벌크업(bulk up)하는 데 필요하게 되는 것과 같은 농업분야에서의 기술 표준을 이용하여 수확하는 단계를 포함하는(이에 한정되지 않음), 근친교잡 옥수수 종자를 생산하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 방법으로 생산한 근친교잡 종자에 관한 것이다.
본 발명은 또한 갈색 중륵 유전자형과 분말상 내배유 유전자형을 보이는 옥수수 식물의 1종 이상의 식물 부분에 관한 것이다. 옥수수 식물 부분에는 식물 세포, 식물 원형질체, 옥수수 식물이 재생될 수 있는 식물 세포 조직 배양물, 식물 유합조직, 식물 클럼프, 및 식물 또는 식물의 부분, 예컨대 배(胚), 꽃가루, 배주(胚珠), 꽃, 종자, 곡립, 이삭, 옥수수속, 잎, 껍질, 줄기, 뿌리, 뿌리 끝, 곁뿌리, 수꽃대 곁가지, 꽃밥, 수꽃대, 포영, 옥수수 수염, 분얼경 등에서 손상되지 않은 채 온전한 식물 세포가 포함된다.
일반적으로 "여교잡(backcrossing)"으로 언급되는 본 발명의 또 다른 측면에서, 갈색 중륵 및 분말상 내배유 형질은 근친교잡 옥수수 식물을 관심의 대상이 되는 그 특정의 갈색 중륵 및 분말상 내배유 형질(들)을 코딩하는 유전자(들)을 운반하는 또 다른 옥수수 식물("도너" 또는 "비-반복친"으로 호칭)과 교잡하여 F1 자손 식물을 생성함으로써 근친교잡 양친 옥수수 식물(반복친(反復親))중으로 도입시킬 수 있다. 우성 및 열성 대립유전자는 둘 모두 여교잡에 의하여 전달될 수 있다. 도너 식물은 또한 근친교잡체일 수 있지만, 가장 넓은 의미로는 반복친과 교잡수정하는 임의 식물 품종 또는 집단의 멤버일 수 있다. 다음, 목적 형질을 보유하고 있는 F1 자손 식물을 선택한다. 이어서, 선택된 자손 식물을 근친교잡 양친 식물과 교잡시켜 여교잡 자손 식물을 생성한다. 그 다음, 목적하는 갈색 중륵 및 분말상 내배유 형질과 근친교잡 옥수수 식물의 생리학적 및 형태학적 특징 둘 모두를 포함하는 여교잡 자손 식물을 선택한다. 당해 사이클을 약 1 내지 약 8 사이클 동안, 바람직하게는 약 3회 이상 동안 연속으로 반복하여, 동일 환경조건에서 재배시 5% 유의 수준으로 측정하여 목적하는 형질과 옥수수 근친교잡 계통의 생리학적 및 형태학적 특징의 전부를 포함하고 있는 선택된 고등 여교잡 자손 식물을 생성한다. 식물육종 기술분야의 당업자라면 육종가는 분리 집단으로부터 어느 식물을 선택하여야 하는지 및 궁극적으로는 어느 근친교잡 계통이 상업화를 위한 잡종의 개발에 사용될 것인지를 측정하는 데 도움을 주기 위한 다양한 방법을 사용한다는 것을 인식할 것이다. 육종가가 이용하는 배형질 및 그 밖의 기술에 관한 지식 외에도, 선택 과정의 일부는 통계 분석의 이용과 결부된 실험 설계에 좌우된다. 어느 식물, 식물의 어느 일족, 및 마지막으로 어느 근친교잡 계통 및 잡종 조합이 관심의 대상이 되는 1종 이상의 형질에 대하여 유의미하게 더 양호하거나 또는 상이한지를 측정하는 데 도움을 주기 위하여 실험 설계와 통계 분석이 이용된다. 실험 설계 방법은 두 근친교잡 계통 또는 두 잡종 계통간의 차이가 좀더 정확하게 측정될 수 있도록 오류 평가에 이용된다. 통계 분석은 평균치의 계산, 변동원의 통계적 유의성 측정, 및 적당한 분산 성분의 계산을 포함한다. 소정 형질에 대하여 발생하는 차이가 진짜인지 또는 환경이나 실험적 오류에 기인한 것인지 여부를 측정하는 데에는 5% 또는 1% 유의 수준이 관례적으로 사용된다. 식물육종 기술분야의 당업자라면 두 식물 품종의 형질을 어떻게 평가하여 그들 품종에 의해 발현된 두 형질간에 유의차가 없는지 측정하는 것을 알 것이다. 예를 들어, 본원에 참고로 포함되는 문헌[Fehr, Walt, Principles of Cultivar Development, p. 261-286 (1987)]을 참조하기 바란다. 평균 형질 값을 사용하여 형질 차이가 유의미한지 여부를 측정할 수 있으며, 바람직하게는 형질은 동일 환경조건하에서 재배한 식물에서 측정된다.
당해 방법은 반복친의 목적하는 형태학적 및 생리학적 특징의 실질적으로 전부 및 관심의 대상이 되는 특정 전달 형질(들)을 보유한 근친교잡 옥수수 식물의 세대를 도출한다. 그러한 근친교잡 옥수수 식물은 관심의 대상이 되는 전달 형질(들)을 제어하는 유전자 좌위에 대하여 이형접합성이기 때문에, 그 마지막 여교잡 세대는 그 후 자가수분하여 그 전달 형질(들)에 대한 순계 자손을 제공하게 된다.
여교잡을 SSR, RFLP, SNP, AFLP 또는 그 밖의 마커와 같은 유전자 마커의 사용에 의하여 가속시켜 반복친으로부터 최대 유전적 상보를 보이는 식물을 동정해낼 수 있다. 본 발명의 또 다른 측면에서, 옥수수 종자 또는 식물을 생산하는 과정이 제공되며, 그 과정은 일반적으로 제1 양친 옥수수 식물을 제2 양친 옥수수 식물과 교잡하는 단계를 포함하며, 여기에서 제1 양친 옥수수 식물과 제2 양친 옥수수 식물은 둘 모두 bm3 및 fl2 유전자형과 갈색 중륵 및 분말상 내배유 표현형을 보이는 근친교잡 옥수수 식물이다.
본 발명에 따른 두 상이한 근친교잡 옥수수 식물을 상호 교잡시키면 언제나 제1대(F1) 옥수수 잡종식물이 생성된다. 그에 따라, bm3 및 fl2 유전자형과 갈색 중륵 및 분말상 내배유 표현형 둘 모두를 보이는 임의 F1 잡종 옥수수 식물 또는 옥수수 종자는 본 발명의 일부이다.
bm3 및 fl2 유전자형과 갈색 중륵 및 분말상 내배유 표현형 둘 모두를 보이는 근친교잡 옥수수 식물을 bm3 및 fl2 유전자형과 갈색 중륵 및 분말상 내배유 표현형 둘 모두를 보이는 또 다른 근친교잡 식물과 교잡시켜 bm3 및 fl2 유전자형과 갈색 중륵 및 분말상 내배유 표현형 둘 모두를 보이는 잡종을 산출하는 경우에, 본래의 근친교잡체는 기본적으로 그 잡종에서와 동일한 특징을 보유하는 모계 또는 부계 식물로서 작용할 수 있다. 때때로, 모계로 유전되는 특징은 어느 양친을 자주(雌株)로 사용할지 결정하느냐에 따라 상이하게 발현할 수 있다. 그러나, 증가한 종자 수율 및 바람직한 생산 특징, 예컨대 최적 종자 크기와 양 또는 수꽃대 제거의 용이성 때문에 종종 양친 식물중의 일방이 모계 식물로서 바람직하다. 일부 식물은 보다 촘촘한 이삭 껍질을 생성하여 예를 들어 부패로 인한 더 많은 손실을 초래하거나, 또는 이삭 껍질이 지나치게 촘촘하여 옥수수 수염이 첨단부 밖으로 완전하게 뻗어나올 수 없게 될 수 있어서 완전한 수분을 방해하게 되고 그에 따라 종자 수율의 감소를 가져오게 된다. 옥수수 수염 형성에 지체가 일어날 수 있으며, 이는 양친 근친교잡체의 쌍에 대한 생식 사이클의 타이밍에 악영향을 주게 된다. 종피 특징은 잡종 종자 산물의 저장수명에 영향을 미칠 수 있는 일방의 식물에서 바람직할 수 있다. 꽃가루는 일방의 식물에 의하여 좀더 양호하게 비산할 수 있으며, 그에 따라 그 식물을 바람직한 웅성 양친으로 되게 한다.
본 발명의 실시양태에서, 제1 및 제2 양친 옥수수 식물을 "교잡하는" 제1 단계는 제1 근친교잡 옥수수 식물과 제2의 다른 근친교잡 옥수수 식물의 종자를 바람직하게는 수분이 일어나는 가까이에서 파종하는 것을 포함한다. 제1 근친교잡 옥수수 식물 및/또는 제2 근친교잡 옥수수 식물의 종자는 그 종자와 그로부터 재배한 묘목을 악조건에 노출시 더욱 강건하게 해주는 조성물로 처리될 수 있다.
추가 단계는 제1 및 제2 양친 옥수수 식물의 종자를 꽃을 피우는 식물로 재배 또는 생육하는 것을 포함한다. 양친 식물이 성적 성숙의 타이밍에 있어서 차이가 있는 경우, 적당한 닉(nick)을 달성하기 위한, 즉 자주로 지명된 양친 옥수수 식물상의 옥수수 수염이 꽃가루에 수용성(收容性)인 시기 동안 웅주로 지명된 양친 옥수수 식물로부터의 꽃가루 입수가능성을 확보하기 위한 기술이 채용될 수 있다. 목적하는 닉을 달성하기 위하여 채용될 수 있는 방법으로는 좀더 빠르게 성숙하는 식물의 개화 지연, 예컨대 좀더 빠르게 성숙하는 종자의 파종 지연, (식물의 고사 없이) 좀더 빠르게 성숙하는 식물의 상부 잎의 절단 또는 연소 또는 예컨대 좀더 느리게 성숙하는 식물에 발아와 성장을 가속하도록 고안된 필름을 씌움으로써 또는 어린 이삭 새순의 첨단부를 절단하여 옥수수 수염을 노출시킴에 의한 좀더 느리게 성숙하는 식물의 개화 고속화(이에 한정되지 않음)를 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 옥수수 식물은 재배자에 의해 적절하다고 생각되는 1종 이상의 농약으로 처리된다.
후속 단계는 식물의 자가수분 또는 형매(兄妹)수분 방지, 즉 동일 식물을 비롯한 동일 품종의 임의 식물에 의한 식물의 옥수수 수염의 수정 방지를 포함한다. 이는 바람직하게는 대규모 생산의 경우에 웅성 임성(妊性)을 제어함으로써, 예를 들어 꽃가루 생성을 방지하도록 꽃을 처리함으로써 또는 이와 달리 제1 또는 제2 양친 옥수수 식물의 웅성 불임 식물을 자주 양친으로 사용함으로써(즉, 거세된 양친 옥수수 식물을 생성하기 위하여 꽃가루 생성을 방지하도록 꽃을 처리하거나 조작함으로써 또는 옥수수 식물의 세포질 웅성 불임체를 자주로 사용함으로써) 행해진다. 이러한 제어는 또한 대규모 생산의 경우에 수꽃대를 손으로 뽑아내거나, 회전 커터로 절단하거나, 또는 기계적 수꽃대 견인기로 뽑아냄으로써 자주 식물로부터 수꽃대의 물리적 제거에 의해 수행될 수도 있다. 소규모 생산의 경우에, 옥수수 수염의 돌출에 앞서 이삭 새순에 씌우기 위해 적용되는 옥수수 육종가의 새순 봉지(shoot bag), 보통은 플라스틱 또는 글라신은 원치않는 자가수분 또는 형매수분의 효과적인 관리를 제공한다.
또 다른 단계는 제1 및 제2 양친 옥수수 식물간에 타가수분이 일어나도록 허용하는 것을 포함한다. 식물이 수분이 일어나는 가까이에 있지 않은 경우에, 당해 단계는 봉지, 보통은 종이를 제1 식물의 수꽃대 위에 그리고 또 다른 새순 봉지를 옥수수 수염의 돌출에 앞서 제2 식물상의 초기 이삭의 이삭 새순 위에 배치함으로써 행해진다. 봉지를 그 자리에 보통은 밤새 놔둔다. 꽃가루는 매일 비산을 멈추고 생존성을 상실하며 새로운 꽃가루가 매일 아침에 비산하므로, 당해 단계는 옥수수 수염이 다른 꽃가루원으로부터 수분되지 않고, 제1 식물의 수꽃대상의 임의의 표류하는 꽃가루는 생명을 잃으며, 전달되는 유일한 꽃가루는 제1 식물로부터 오도록 보장해준다. 이어서 제1 식물의 수꽃대 위에 놓인 꽃가루 봉지를 격렬하게 흔들어서 수꽃대로부터 꽃가루의 방출을 증진시킨 다음 제1 식물로부터 제거한다. 마지막으로, 하나의 연속 동작으로, 새순 봉지를 제2 식물상의 초기 이삭의 옥수수 수염으로부터 제거하고, 포획 꽃가루가 들어있는 그 꽃가루 봉지를 제2 식물의 초기 이삭의 옥수수 수염 위에 놓고, 다시 흔들어서 포획 꽃가루를 흩어지게 한 다음, 그 자리에 놔두어 발달하는 이삭을 덮어 씌어 있을지도 모르는 원치않는 새로운 공기로 운반되는 꽃가루로부터의 오염을 방지한다. 대규모 생산의 경우, 교잡은 웅성 임성에 대하여 제어되는 자주로 지명된 양친의 옥수수 식물이 상이한 옥수수 유형의 다른 식물(여기에서, 그러한 식물은 자주 양친으로 지명된 식물에 인접하여 있다)에 의해 수분되도록 허용되는 격리된 개방-수분 교잡 포장(圃場)에 의해 달성된다.
추가 단계는 꽃가루를 받아들인 식물의 이삭으로부터 성숙에 가깝거나 또는 성숙 상태에 있는 종자의 수확을 포함한다. 특정 실시양태에서, 종자는 자주 양친 식물로부터 수확되며, 소망하는 경우 그 수확한 종자를 재배하여 갈색 중륵 유전자형과 분말상 내배유 유전자형 둘 모두를 보이는 제1대(F1) 잡종 옥수수 식물을 생산할 수 있다.
또 다른 단계는 종자의 처리, 크기 선별 (또는 등급 매기기), 및 알곡 또는 마초 생산 재배자에게 판매하기 위한 포장을 비롯하여 종자의 건조 및 조건화를 포함한다. 근친교잡 종자로 하였을 때처럼, 잡종 종자를 그 종자와 그로부터 재배한 묘목을 악조건에 노출시 더욱 강건하게 해주는 조성물로 처리하는 것이 바람직할 수 있다. 결과로서 생기는 잡종 종자는 알곡 및 마초 생산 재배자에게 판매되는 것이지 육종 또는 종자 생산을 위해 판매되는 것은 아님을 언급해야겠다.
두 상이한 근친교잡 양친 옥수수 식물을 교잡하여 제1대 F1 잡종 자손을 생성할 때 단교잡 잡종이 생성된다. 일반적으로, 각각의 근친교잡 양친 옥수수 식물은 다른 하나의 근친교잡 양친의 유전자형을 상보하는 유전자형을 보유한다. 전형적으로, F1 자손은 각각의 근친교잡 양친 옥수수 식물보다 더 강건하다. 이러한 잡종강세는 현저하게 향상된 수율 및 개량된 줄기, 뿌리, 균일성과 충해 및 병해 저항성을 비롯하여 다수의 다유전자 형질로 나타난다. 이러한 이유로 해서 단교잡 F1 잡종은 일반적으로 가장 필요로 하고 있는 잡종인 것이다.
실시예
하기 실시예는 본 발명의 특정 바람직한 실시양태를 설명해보이기 위해 포함시킨다. 당해 실시예는 특허청구범위에 대한 제한으로 해석되어서는 아니된다. 당업자라면 하기 실시예에 개시되는 기술은 그의 실시를 위한 바람직한 양태의 설명에 사용되는 구체적 접근방식을 나타냄을 인식할 것이다. 그러나, 당업자라면 본원 개시내용에 비추어, 본 발명의 취지와 범위로부터 일탈함이 없이 여전히 동일 또는 유사한 결과를 수득하면서 이들 구체적 실시양태에서 다양한 변화가 행해질 수 있음을 인식할 것이다.
바람직한 실시양태에서, 근친교잡 옥수수 종자와 그의 식물은 근친교잡 옥수수 계통 09SMA31BF의 종자와 식물이다. bm3 및 fl2 유전자형에 관계되는 것들을 비롯하여 옥수수 식물 09SMA31BF의 생리학적 및 형태학적 특징의 기재사항을 표 1에 제시하였다.
당업자라면, 표 1에서 확인되는 정량적 특징에 대하여, 제시된 값은 전형적인 값임을 인식할 것이다. 이들 값은 환경에 기인하여 변할 수 있으며, 따라서 실질적으로 동등한 그 밖의 값 역시도 본 발명의 범위 안에 들어온다.
근친교잡 옥수수 계통 09SMA31BF은 표 1에 기재한 형질에 대한 환경 영향의 한도내에서 균일성 및 안정성을 나타낸다. 근친교잡 09SMA31BF을 자가수분시키고, 대규모 상업적 생산에 사용하기 위해 필요한 동종접합성 및 표현형 안정성을 보장하기 위하여 식물 유형의 균일성에 세심한 주의를 기울이면서 충분한 수의 세대에 대하여 이삭을 열을 지었다. 그 계통을 균일성에 대한 지속적인 관찰하에 격리 포장에서 인공수분 및 형매수분 둘 모두에 의하여 증식시켰다. 09SMA31BF에서 어떠한 변이체 형질도 관찰되거나 예상되지 않는다.
본 출원인은 근친교잡 옥수수 식물 09SMA31BF의 적어도 2,500 종자를 아메리칸 타입 컬쳐 컬렉션(ATCC, 미국 버지니아주 20110 매너서스)에 ATCC 수탁번호 PTA-13195로 기탁하였다. ATCC에 PTA-13195로 기탁한 종자를 본 출원의 출원일 이전부터 계속 애그리제네틱스 인코포레이티드 디/비/에이 마이코젠 시드즈(Agrigenetics, Inc. d/b/a Mycogen Seeds)사에 의해 유지된 기탁물로부터 취하였다. 당해 기탁물의 입수는 해당 출원의 계류중에 특허청장 및 신청시에 특허청장이 그에 대하여 자격을 부여한 자에게 이용가능할 것이다. 해당 출원의 임의 특허청구범위가 인정되면, 본 출원인(들)은 당해 기탁을 유지할 것이고 부다페스트 조약에 의거하여 공공이 이용가능하도록 할 것이다.
본 발명은 bm3 및 fl2 유전자형과 갈색 중륵 및 분말상 내배유 표현형 둘 모두를 보이는 F1 잡종 옥수수 식물을 또한 제공한다. 정상 알곡 옥수수 잡종과 비교하여 갈색 중륵 및 분말상 내배유 표현형 둘 모두를 보이는 예시적인 옥수수 잡종의 물리적 특징을 표 2에 기재하였다.
오직 본 발명의 바람직한 실시양태 및 그의 융통성 있는 몇몇 예를 본원 개시에 나타내고 설명하였다. 본 발명은 다양한 다른 조합 및 환경에서 사용할 수 있으며 본원에서 명시한 바와 같은 본 발명 개념의 범위내에서 변화 또는 수정을 가할 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
Claims (21)
- 동형접합성 갈색 중륵(brown-midrib)-3(bm3) 및 동형접합성 분말상(floury)-2(fl2) 유전자형을 포함하는 옥수수 종자.
- 제1항의 종자를 재배하여 생산된 갈색 중륵 및 분말상 내배유 표현형을 포함하는 옥수수 식물.
- 무손상 식물 세포, 식물 원형질체, 배, 꽃가루, 배주, 꽃, 곡립, 종자, 이삭, 옥수수속, 잎, 껍질, 줄기, 뿌리, 뿌리 끝, 곁뿌리, 수꽃대 곁가지, 꽃밥, 수꽃대, 포영, 분얼경 및 옥수수 수염으로 이루어진 군에서 선택되는 제2항의 옥수수 식물의 일부.
- 제2항에 있어서, 갈색 중륵 표현형은 동형접합성 열성 bm3 유전자형의 결과인 옥수수 식물.
- 제2항에 있어서, 분말상 내배유 표현형은 동형접합성 열성 fl2 유전자형의 결과인 옥수수 식물.
- 동형접합성 bm3 및 fl2 유전자형을 포함하는 옥수수 근친교잡 계통의 종자 또는 그의 일부.
- 제6항의 종자를 재배하여 생산된 동형접합성 bm3 및 fl2 유전자형을 포함하는 근친교잡 옥수수 식물.
- 무손상 식물 세포, 식물 원형질체, 배, 꽃가루, 배주, 꽃, 곡립, 종자, 이삭, 옥수수속, 잎, 껍질, 줄기, 뿌리, 뿌리 끝, 곁뿌리, 수꽃대 곁가지, 꽃밥, 수꽃대, 포영, 분얼경 및 옥수수 수염으로 이루어진 군에서 선택되는 제7항의 옥수수 식물의 일부.
- 계통의 대표적인 종자가 ATCC 수탁번호 PTA-13195로 기탁되어 있는, 09SMA31BF로 명명된 옥수수 근친교잡 계통의 종자 또는 그의 일부.
- (a) 동형접합성 bm3 및 fl2 유전자형을 포함하는 근친교잡 옥수수 종자를 그 자체에 근접하여 파종하는 단계;
(b) 상기 종자로부터의 식물을 수분 조건하에서 재배하는 단계; 및
(c) 결과로서 생기는 종자를 수확하는 단계를 포함하는, 동형접합성 bm3 및 fl2 유전자형을 포함하는 근친교잡 옥수수 종자를 생산하는 방법. - 제10항의 수확한 결과로서 생기는 종자를 재배하여 생산된 동형접합성 bm3 및 fl2 유전자형을 포함하는 옥수수 식물.
- 제7항의 식물의 꽃가루.
- 제7항의 식물의 배주.
- (a) 제1 및 제2 근친교잡 양친 옥수수 식물의 종자를 수분이 일어나는 가까이에 파종하는 단계(여기에서, 제1 근친교잡 옥수수 식물 및 제2 근친교잡 옥수수 식물 둘 모두는 동형접합성 bm3 및 fl2 유전자형을 포함한다);
(b) 제1 및 제2 근친교잡 옥수수 식물의 종자를 꽃을 피우는 식물로 재배하는 단계;
(c) 제1 또는 제2 근친교잡 옥수수 식물의 웅성 임성(male fertility)을 제어하여 웅성 불임 옥수수 식물을 생성하는 단계;
(d) 제1 및 제2 근친교잡 옥수수 식물간에 타가수분이 일어나도록 허용하는 단계; 및
(e) 웅성 불임 옥수수 식물상에 생성된 종자를 수확하는 단계를 포함하는, 동형접합성 bm3 및 fl2 유전자형을 포함하는 잡종 옥수수 종자를 생산하는 방법. - 제14항의 방법에 의하여 생산된 잡종 옥수수 종자.
- 제15항의 잡종 옥수수 종자를 재배하여 생산된 잡종 옥수수 식물 또는 그의 일부.
- (a) 반복성 근친교잡 옥수수 식물을 목적하는 갈색 중륵 형질 및 목적하는 분말상 내배유 형질을 포함하고 있는 또 다른 옥수수 계통의 도너 식물과 교잡하여 F1 자손 식물을 생성하는 단계;
(b) F1 자손 식물을 반복성 근친교잡 옥수수 식물과 교잡하여 여교잡(BC1) 자손 식물을 생성하고, 이를 이어서 자가수분시켜 BC1S1 식물을 생성하는 단계;
(c) 목적하는 분말상 내배유 및 갈색 중륵 형질, 및 반복성 옥수수 근친교잡 계통의 생리학적 및 형태학적 특징을 각각 포함하고 있는 BC1S1 자손 종자 및 식물을 선택하고; 이어서, 선택된 BC1S1 식물을 반복성 근친교잡 옥수수 식물과 교잡하여 BC2S1 자손 식물을 생성하고, 이를 이어서 자가수분시켜 BC2S2 식물을 생성하는 단계; 및
(d) 단계 (b)와 (c)를 1회 이상 연속으로 수행하여, 동일 환경조건에서 재배시 5% 유의 수준으로 측정하여 목적하는 갈색 중륵 형질과 분말상 내배유 형질 및 반복성 옥수수 근친교잡 계통의 생리학적 및 형태학적 특징의 전부를 포함하고 있는 선택된 또는 고등 여교잡 자손 식물을 생성하는 단계를 포함하는, 갈색 중륵 형질 및 분말상 내배유 형질을 옥수수 근친교잡 계통에 도입하는 방법. - 제17항에 있어서, 유전자 마커를 사용하여 bm3 및 fl2 대립유전자를 동정하고 자손 식물의 유전적 상보를 반복성 옥수수 근친교잡 계통의 유전적 상보와 비교하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- (a) bm3 및 fl2 유전자형을 포함하는 근친교잡 옥수수 계통을 제2 옥수수 식물과 교잡하여 자손 옥수수 종자를 산출하는 단계; 및
(b) 상기 자손 옥수수 종자를 식물 생육조건하에서 재배하여 유도된 옥수수 식물을 산출하는 단계를 포함하는, 유도된 옥수수 식물을 생산하는 방법. - 제19항의 방법에 의해 생산된 유도된 옥수수 식물 또는 그의 일부.
- 제19항에 있어서,
(c) 유도된 옥수수 식물을 그 자신과 또는 또 다른 옥수수 식물과 교잡하여 부가적인 유도된 자손 옥수수 종자를 산출하는 단계;
(d) 단계 c)의 자손 옥수수 종자를 식물 생육조건하에서 재배하여 부가적인 유도된 옥수수 식물을 산출하는 단계; 및
(e) c) 및 d)의 교잡 및 재배 단계를 0 내지 7회 반복하여 추가 유도된 옥수수 식물을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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