Растение рапса с размноженным амфидиплоидным геномом и способ его получения

Номер патента: 22020

Опубликовано: 30.10.2015

Авторы: Лернер Алон, Авидов Амит

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Растение рапса с размноженным амфидиплоидным геномом, полученное размножением генома семян изогенного эуплоидного растения рапса, которое осуществляют следующим образом:

(a) обеспечивают воздействие магнитного поля на указанные семена рапса;

(b) обеспечивают контакт указанных семян рапса с ингибитором клеточного цикла в фазе G2/M;

(c) получают растения рапса из указанных семян,

причем полученное растение рапса не уступает по плодовитости исходному эуплоидному растению рапса при выращивании в аналогичных условиях.

2. Растение по п.1, демонстрирующее геномную стабильность в течение не менее 4 поколений.

3. Растение по п.1, вес семян которого превосходит вес семян исходного эуплоидного рапса.

4. Часть растения рапса по любому из пп.1-3.

5. Часть растения по п.4, являющаяся семенем.

6. Выделенная регенерируемая клетка растения рапса по любому из пп.1-3.

7. Клетка по п.6, демонстрирующая геномную стабильность в течение не менее 2 пересевов в культуре.

8. Клетка по п.6, получаемая из меристемы, пыльцы, листа, корня, верхушки корня, пыльника, пестика, цветка, семени или стебля.

9. Тканевая культура, состоящая из регенерируемых клеток по п.6.

10. Способ производства семян растения рапса по п.1, включающий в себя:

(а) размножение амфидиплоидного генома семян рапса, при котором

обеспечивают воздействие магнитного поля на указанные семена рапса и

обеспечивают контакт указанных семян рапса с ингибитором клеточного цикла в фазе G2/M;

(b) получение растения из семян растения рапса по этапу (а) и

(c) чистое разведение или кроссбридинг растения по этапу (b).

11. Способ производства рапсового масла, включающий:

(а) сбор семян или другой части растения рапса по любому из пп.1-4 и

(б) обработку указанных семян с целью получения рапсового масла.

12. Способ получения семян рапса с размноженным амфидиплоидным геномом по п.6, включающий:

(а) обеспечение воздействия магнитного поля на семена изогенного эуплоидного растения рапса и

(б) обеспечение контакта указанных семян рапса с ингибитором клеточного цикла в фазе G2/M с получением посредством этого семян с размноженным амфидиплоидным геномом.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что упомянутый ингибитор клеточного цикла в фазе G2/M является ингибитором полимеризации микротрубочек.

14. Растение по п.1, отличающееся тем, что указанная плодовитость определяется количеством семян на растение.

15. Растение по п.1, отличающееся тем, что указанный размноженный амфидиплоидный геном является двойным амфидиплоидным геномом.

Текст

Смотреть все

РАСТЕНИЕ РАПСА С РАЗМНОЖЕННЫМ АМФИДИПЛОИДНЫМ ГЕНОМОМ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Рапс с размноженным амфидиплоидным геномом, не уступающий по плодовитости эуплоидному рапсу, изогенному данному растению с размноженным геномом, при выращивании в аналогичных условиях.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: КАИМА БИО АГРИТЕХ ЛТД. (IL) Заявки, имеющие отношение к настоящей заявке Заявка на данный патент истребует приоритет, заявленный в предварительной заявке на выдачу патента США 60/996213, поданной 6 ноября 2007 г.; содержимое этой предварительной заявки включено в данный документ посредством ссылки на нее точно так же, как было бы в случае ее полного изложения в нем. Область и уровень техники Настоящее изобретение в некоторых вариантах осуществления относится к рапсу с размноженным геномом, а также получаемым из него составам и их применению. Рапс (Brassica napus), также называемый масличным рапсом или (одна из групп культиваров рапса) канолой, является представителем семейства Brassicaceae (горчичные или капустные) с яркими желтыми цветками. Рапс выращивают в целях производства кормов для животных, растительного масла, предназначенного для потребления человеком, и биодизеля; ведущими производителями являются Европейский Союз,Канада, Соединенные Штаты, Австралия, Китай и Индия. В Индии рапс занимает 13% возделываемых земель. Согласно данным министерства сельского хозяйства США в 2000 году рапс занимал третье место в мире среди источников растительного масла, пропустив вперед лишь сою и масличную пальму, а также второе место в мире среди источников белковой муки (из сои, занимающей первое место, производится в пять раз большее количество белковой муки). Мировое производство рапса увеличивается быстрыми темпами: продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) сообщила о том, что за сезоны 2003-2004 и 2004-2005 годов было произведено соответственно 36 и 46 млн т рапса. Ценным собираемым компонентом данной сельскохозяйственной культуры являются семена рапса. Рапс можно выращивать как озимую покровную культуру. Он обеспечивает хорошее покрытие почвы зимой и уменьшает выделение азота. Растение запахивают обратно в почву или используют как покров. Побочным продуктом производства масла из семян рапса является кормовая мука. Этот побочный продукт является кормом для животных, содержащим большое количество белка, конкурирующим с соей. Он используется, в основном, в качестве корма для рогатого скота, а также для свиней и кур (для кур и свиней он представляет меньшую ценность). Данная кормовая мука содержит очень малое количество глюкозинолатов, вызывающих нарушения обмена веществ у рогатого скота и свиней. Кроме того, рапсовый жмых используется в качестве удобрения в Китае и может быть использован при выращивании декоративных растений, например бонсай. Листья и стебли рапса съедобны, подобно листьям и стеблям родственных ему китайской капусте и огородной капусте. Рапс активно вырабатывает нектар, из которого медоносные пчелы производят светлый, но острый на вкус мед. Масло канолы (или рапсовое масло) содержит жирные кислоты омега-6 и омега-3 в соотношении 2:1; по содержанию жирных кислот омега-3 масло канолы занимает второе место, уступая лишь льняному маслу. Сторонники активного применения масла канолы утверждают, что оно относится к маслам, наиболее полезным для сердца; имеются сообщения о том, что масло канолы снижает уровень холестерина и триглицеридов сыворотки, а также предотвращает повышение свертываемости крови. Рапсовое масло применяется в производстве биодизеля, предназначенного для использования в качестве автомобильного топлива. В новейших двигателях биодизель может применяться в чистом виде без повреждения двигателя; часто биодизель используется в сочетании с ископаемым дизельным топливом, при этом количество биодизеля варьирует в пределах от 2 до 20%. Ранее, в связи с расходами на выращивание и измельчение, а также очистку рапсового биодизеля, производство биодизеля рапсового происхождения обходилось дороже производства стандартного дизельного топлива. В настоящее время(с ноября 2005 года) цены на рапсовое масло очень высоки в связи с возросшим спросом на него для использования в данных целях. В большинстве стран Европы рапсовое масло рассматривается как предпочтительное сырье для производства биодизеля по сравнению с другими маслами; частично это связано с тем, что рапс вырабатывает большее количество масла на единицу площади земли по сравнению с другими источниками масла, например соей. Таким образом, рапс является важной и ценной полевой культурой. В связи с этим цель выведения стабильных, высокопродуктивных и агрономически приемлемых культиваров рапса остается актуальной в растениеводстве. Очевидными причинами постановки данной цели является необходимость максимального увеличения количества зерна, производимого на используемой земле, и снабжения продуктами питания человека и животных. Для того чтобы достичь этой цели, растениеводам необходимо осуществить селекцию и вырастить культивары рапса, обладающие признаками, обеспечивающими превосходство над другими растениями. До сих пор не существует тетраплоидных сортов рапса, и основными препятствиями для их выведения являются, по-видимому, генетическая нестабильность и отсутствие достаточной плодовитости для достижения коммерчески ценного гибрида. Современный уровень техники дополнительно отражают следующие работы. С. Mllers, М.С.М. Iqbal и G. Robbelen; Efficient production of doubled haploid Brassica napus plants byChanges in Resynthesized Brassica napus и Their Effect on Gene Expression and Phenotype; The Plant Cell 19:3403-3417, 2007. Краткое описание изобретения Один из признаков некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения связан с рапсом с размноженным геномом, не уступающим по плодовитости эуплоидному рапсу, изогенному данному рапсу с размноженным геномом, при выращивании в аналогичных условиях. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения определяют плодовитость на основании как минимум одного из следующих показателей: количества семян, приходящегося на одно растение; результатов гаметного анализа плодовитости и результатов окрашивания ацетокармином. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения данное растение демонстрирует геномную стабильность в течение не менее 2 пересевов. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения по весу семян данное растение превосходит эуплоидный рапс. Один из признаков некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения связан с рапсом,депонированным в соответствии с Будапештским договором в NCIMB Ltd. с присвоением номера доступа NCIMB 41592 Brassica napus 187-2-4N. Один из признаков некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения связан с частью растения рапса. Один из признаков некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения связан с рапсовым маслом, получаемым из растения или части растения. Один из признаков некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения связан с рапсовой мукой, получаемой из растения или части растения. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения частью растения является семя. Один из признаков некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения связан с выделенной регенерируемой клеткой рапса. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения данная клетка демонстрирует геномную стабильность в течение не менее 2 пересевов в культуре. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения клетку получают из меристемы, пыльцы, листа, корня, верхушки корня, пыльника, пестика, цветка, семени или стебля. Один из признаков некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения связан с тканевой культурой, состоящей из регенерируемых клеток. Один из признаков некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения связан со способом производства семян рапса, включающим в себя чистое разведение или кроссбридинг данного растения. Один из признаков некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения связан со способом производства рапсового масла, включающим в себя:(а) сбор семян рапса или части данного растения и(б) обработку семян с целью получения рапсового масла. Один из признаков некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения связан со способом получения рапса с размноженным геномом, заключающимся в обеспечении контакта семян рапса с ингибитором клеточного цикла в фазе G2/M в условиях магнитного поля и получении посредством этого контакта генетически мультиплицированных семян рапса. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения ингибитор клеточного цикла в фазе G2/M является ингибитором полимеризации микротрубочек. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения ингибитор полимеризации микротрубочек выбирают из группы, состоящей из колхицина, нокодазола, оризалина, трифлюралина и винбластина сульфата. Все используемые в данном документе технические и/или научные термины, при отсутствии иных определений, имеют тот же смысл, который, как правило, вкладывается в них обычными специалистами в отрасли, к которой относится данное изобретение. Ниже описаны примеры методов и/или материалов; вместе с тем, на практике или при проведении испытаний вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть использованы методы и материалы, аналогичные или эквивалентные тем, которые описаны в данном документе. В случае каких-либо несоответствий предпочтение следует отдавать описанию изобретения к патенту, включая содержащиеся в нем определения. Кроме того,представленные материалы, методы и примеры использованы только лишь в качестве иллюстрации и не служат цели ограничения объема данного изобретения. Краткое описание чертежей Представленные ниже некоторые варианты осуществления настоящего изобретения описаны с помощью одних лишь примеров, иллюстрируемых прилагаемыми чертежами. В отношении этих детальных чертежей следует подчеркнуть, что представленные на них подробности являются всего лишь примерами, предназначенными для иллюстрации обсуждаемых вариантов осуществления настоящего изобретения. Для специалистов в данной области это описание в сочетании с данными чертежами дает четкое-2 022020 представление о том, каким образом различные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть осуществлены на практике. На данных чертежах представлено следующее. На фиг. 1A-1D представлены изображения, полученные при флюоресцентно-активированной сортировке клеток (ФАСК; FACS), демонстрирующие окрашивание йодидом пропидия мультиплицированного рапса (фиг. 1C, 1D) в сравнении с контрольным эуплоидным растением (фиг. 1 А, 1 В). С целью выявления красителя йодида пропидия использовали лазер FL2. Флоуцитометрический анализ проиллюстрирован на гистограммах. Монопараметрическая гистограмма демонстрирует распределение клеток в соответствии с содержанием в них ДНК. G1-фаза немультиплицированного растения позиционирована по каналу 300 (M1). Вторая гистограмма-точечная диаграмма показывает, что все клетки, относящиеся к каналу 300,имеют одинаковые размеры (FL2W). S-фаза клеточного цикла обозначена "М 2". G2-фаза клеточного цикла немультиплицированного растения позиционирована по каналу 600 (М 3). На изображениях, представленных на фиг. 1 С и 1D, область М 3 соответствует фазе G1 мультиплицированного растения. Точечная диаграмма демонстрирует перемещение клеток на 600 и их более крупный фенотип. На фиг. 2 представлена таблица статистических данных о признаке стерильности у гибрида мультиплицированного растения с мужской стерильностью и мультиплицированного полностью плодовитого растения. На фиг. 3A-3F представлены фотографии, показывающие различия между мультиплицированным рапсом, полученным в соответствии с настоящим изобретением, и эуплоидными растениями в отношении величины коробочки, количества семян, размеров семян и размеров цветков. Описание вариантов осуществления настоящего изобретения Настоящее изобретение в некоторых вариантах осуществления относится к рапсу с размноженным геномом, а также к получаемым из него составам и их применению. Перед началом подробного рассмотрения вариантов осуществления настоящего изобретения необходимо уточнить, что применение данного изобретения не обязательно ограничивается деталями, представленными ниже в описании или в разделе"Примеры". Возможны и другие варианты осуществления данного изобретения, а также различные пути его реализации или выполнения. Рапс выращивают в целях производства кормов для животных, растительного масла, предназначенного для потребления человеком, и биодизеля. Ведущими производителями являются Европейский Союз, Канада, Соединенные Штаты, Австралия, Китай и Индия. В Индии рапс занимает 13% возделываемых земель. В течение многих лет ученые предпринимают попытки повысить общее содержание масла в семенах рапса без нарушения агрономических характеристик растения. С целью обеспечения этих потребностей данными изобретателями были определены условия размножения генома в семенах рапса. Рапс с размноженным геномом, получаемый в соответствии с настоящим изобретением, дает потомство, характеризующееся такими же высокими уровнями продуктивности (например, продукции семян и масла) и плодовитости, какими обладают и его изогенные эуплоидные растения рапса. Таким образом, один из признаков настоящего изобретения связан с рапсом с размноженным геномом, не уступающим по плодовитости эуплоидному рапсу, изогенному данному рапсу с размноженным геномом, при выращивании в аналогичных условиях. В рамках данного документа термин "рапс", синонимами которого являются "масличный рапс" или(одна из групп культиваров рапса) "канола", является представителем семейства Brassicaceae (горчичные или капустные) с яркими желтыми цветками. Рапс - двуосновный аллотетраплоид (т.е. амфидиплоид), образованный двумя геномами (т.е. Агеномом и С-геномом) и имеющий 38 хромосом. А-геномный компонент происходит от Brassica campestris и состоит из 20 хромосом. С-геномный компонент происходит от Brassica oleracea и состоит из 18 хромосом. Вышеописанный рапс, имеющий 38 хромосом, в данном документе называется "эуплоидным"(т.е. немультиплицированным). Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения данное эуплоидное растение является изогенным. В рамках данного документа это эуплоидное растение является изогенным по отношению к мультиплицированному растению - т.е. наборы хромосом содержат практически идентичные аллели во всех положениях. Данное эуплоидное растение может обнаруживаться в естественных условиях, а также может быть продуктом генетической модификации или селекции. В рамках некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения термин "рапс" обозначает целое растение или его части, обработанные или необработанные (например, семена, масло, сухую ткань,муку, жмых и т.д.), регенерируемую тканевую культуру или выделенные из нее клетки. В рамках данного документа термин "размноженный геном" относится к растению с более высокой(например, двойной) плоидностью по сравнению с изогенным эуплоидным предшественником - т.е. с большим количеством копий хромосом по сравнению с эуплоидным растением (например, 5N, 6N, 7N,8N, 10N). Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения растение с размноженным геномом является аутополиплоидным - т.е. результатом дупликации хромосом. В рамках данного документа термин "плодовитость" обозначает способность растения к половому-3 022020 размножению. Плодовитость может быть оценена с помощью способов, хорошо известных в данной отрасли. Оценка плодовитости может осуществляться с помощью определения следующих показателей: количества семян; плодовитости гамет (оцениваемой по проращиванию пыльцы - например, на сахарозном субстрате); и плодовитости пыльцы - например, с помощью микроскопии после окрашивания ацетокармином, при котором выявляется плодовитая пыльца. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения зрелый мультиплицированный рапс имеет, как минимум, примерно такое же количество семян (10%), как и изогенный ему предшественник, выращенный в тех же условиях; кроме того, по выбору, зрелый мультиплицированный рапс имеет не менее 90% плодовитой пыльцы, окрашиваемой ацетокармином; и, в качестве альтернативы или дополнительно, не менее 90% семян зрелого мультиплицированного рапса проращиваются на сахарозе. Как правило, анализы с целью оценки характеристик признаков мультиплицированных растений по настоящему изобретению (например, плодовитости, продуктивности, биомассы и мощности) осуществляются в сравнении с изогенным предшественником (т.е. эуплоидным растением), при условии, что изогенный предшественник находится на одной стадии развития с испытываемым растением и в одинаковых с ним условиях выращивания. Таким образом, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения растение с размноженным геномом имеет большую площадь поверхности листа по сравнению с эуплоидным рапсом. В вариантах осуществления, приведенных в качестве примера, площадь листа растения с размноженным геномом была на 30-100% больше, чем у эуплоидного растения, и толщина листа растения с размноженным геномом была не менее чем в 1,5-2,5 раза больше толщины листа эуплоидного растения. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения растение с размноженным геномом имеет большую поверхность устьиц, чем у эуплоидного рапса. В варианте осуществления, приведенном в качестве примера, площадь поверхности устьиц растения с размноженным геномом не менее чем в 1,5-2,5 раза больше, чем у эуплоидного растения. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения растение с размноженным геномом способно к кроссбридингу с эуплоидным растением. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения растение с размноженным геномом обладает более высокой эффективностью фотосинтеза по сравнению с эуплоидным растением. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения растение с размноженным геномом стабильно на протяжении не менее 4, 5, 7, 9 или 10 поколений. В рамках данного документа термин "стабильный" обозначает постоянство количества хромосом или копий хромосом на протяжении нескольких поколений, сочетающееся с отсутствием существенного снижения по крайней мере одного из следующих показателей растения - продуктивности, плодовитости, биомассы и мощности. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения по семенной продуктивности (оцениваемой на основании по крайней мере одного из следующих показателей - количества семян, размеров семян и объемного содержания масла) растение с размноженным геномом не уступает изогенному эуплоидному растению, выращенному в тех же условиях и находящемуся на той же стадии развития. Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения растение с размноженным геномом превосходит эуплоидное по семенной продуктивности с кратностью, равной не менее чем примерно 1,15, 1,25, 1,5, 1,75,2, 2,5, 3 или 5. Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения вес семян растения с размноженным геномом превышает вес семян эуплоидного растения с кратностью, равной не менее чем примерно 1,15, 1,25, 1,5, 1,75, 2, 2,5, 3 или 5. Растения по данному признаку настоящего изобретения могут быть получены с использованием усовершенствованного способа колхицинирования, описанного ниже. Полиплоидные растения по настоящему изобретению могут быть получены с использованием усовершенствованного способа колхицинирования, описанного ниже. Семена проращивают в течение 8 ч при температуре 27 С в дистиллированной воде. Затем семена замачивают в мультиплицирующем растворе,содержащем 0,5% колхицина, 0,5% диметилсульфоксида (DMSO) и 0,03% Triton х 100, в течение 20 ч. Наконец, семена промывают и высевают в соответствующий субстрат для проращивания семян при 27 С. В качестве альтернативы или дополнительно, мультиплицированный рапс по настоящему изобретению может быть получен с помощью колхицина или любого другого ингибитора клеточного цикла(например, ингибиторов клеточного цикла в фазе G2/M - таких как ингибиторы сборки микротрубочек,например, колхицин, винбластин, нокодазол, оризалин и трифлюралин) при одновременном использовании нацеливающего агента - магнитного поля - для прицельной доставки ингибитора к волокнам хроматина. Ниже представлен конкретный вариант осуществления такого способа. Следует отметить, что на каждом этапе принимаются меры по поддержанию указанного уровня рН (например, путем добавленияHCl или NaOH). Первый этап - 3 ч. Семена инкубируют в чашке Петри при температуре 26 С в темном месте в 0,1% растворе (в объ-4 022020 емном отношении) винбластина сульфата, содержащем 0,5% диметилсульфоксида (DMSO), оттитрованном до рН 5,6. На всем протяжении этого этапа контролируют рН и постоянно поддерживают его на уровне 5,6. Емкость помещают в магнитное поле напряженностью 1300 Гаусс, создаваемое магнитами,расположенными на расстоянии 10,5 см друг от друга. Второй этап - 3 ч. Семена инкубируют в вышеуказанном растворе в условиях дневного света при температуре 4 С и рН, оттитрованном до 6. Третий этап - 6 ч. Семена инкубируют в условиях дневного света при температуре 20 С и рН, оттитрованном до 5,4. Четвертый этап - 12 ч. Семена инкубируют в условиях дневного света при температуре 26 С и рН, оттитрованном до 6. Магнитное поле удаляют и добавляют нокодазол до концентрации 5 м/мл. Пятый этап - 12 ч. Семена инкубируют в условиях дневного света при постоянной температуре 26 С. Семена тщательно промывают в воде, чтобы повысить рН до 7. Затем семена высевают на соответствующий ростовой субстрат и выдерживают в условиях дневного света в течение 16 ч при температуре 26 С. С помощью этой методики данные изобретатели получали генетически мультиплицированный рапс- например, тот, который депонирован в соответствии с Будапештским договором в NCIMB Ltd. с присвоением номера доступа NCIMB 41592 Brassica napus 187-2-4N. Полученный рапс по настоящему изобретению можно размножать половым или бесполым способом - например, с помощью методик культивирования тканей. В рамках данного документа термин "тканевая культура" обозначает растительные клетки или части растений, из которых может быть получен рапс, включая растительные протопласты, каллюсы растений, группы побегов или стволов, имеющих общую корневую систему, и растительные клетки, интактные у растений, либо части растений - например, семена, листья, стебли, пыльцу, корни, верхушки корней, пыльники, семяпочки, лепестки, цветки,эмбрионы, волокна и семенные коробочки. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения культивируемые клетки демонстрируют стабильность генома в течение не менее 2, 3, 4, 5, 7,9 или 10 пересевов культуры. Методики получения растительной тканевой культуры и растений из тканевой культуры хорошо известны в данной отрасли. Так, например, эти методики представлены в работах Vasil., 1984. Cell Culture and Somatic Cell Genetics of Plants, Vol. I, II, III, Laboratory Procedures and Their Applications, Academic Press, New York; Green et al., 1987. Plant Tissue and Cell Culture, Academic Press, New York; Weissbach and Weissbach. 1989. Methods for Plant Molecular Biology, Academic Press; Gelvin et al., 1990, PlantMolecular Biology Manual, Kluwer Academic Publishers; Evans et al., 1983, Handbook of Plant Cell Culture,MacMillian Publishing Company, New York; and Klee et al., 1987. Ann. Rev. of Plant Phys. 38:467-486. Тканевая культура может быть получена из клеток или протопластов ткани, выбранной из группы,включающей в себя семена, листья, стебли, пыльцу, корни, верхушки корней, пыльники, семяпочки, лепестки, цветки, эмбрионы, волокна и семенные коробочки. Следует иметь в виду, что растения по настоящему изобретению также могут быть использованы с целью разведения растений наряду с другими растениями рапса (т.е. с целью чистого разведения или кроссбридинга) для получения новых растений или линий растений, обладающих по крайней мере некоторыми характеристиками рапса по настоящему изобретению. Растения, полученные в результате скрещивания любого из этих растений с другим растением, могут быть использованы для разведения, трансформации и/или обратного скрещивания растений, имеющих соответствующую родословную, с целью получения дополнительных культиваров, имеющих характеристики рапса по настоящему изобретению и любые другие желаемые признаки. С целью обеспечения сохранения важных целевых коммерческих характеристик в каждом поколении в процессе разведения,могут быть использованы методики скрининга с использованием молекулярных или биохимических способов оценки, хорошо известных в данной отрасли. Целью обратного скрещивания является изменение или замена отдельного признака или характеристики в рекуррентной родительской линии. С этой целью один ген рекуррентной родительской линии заменяют или дополняют желаемым геном нерекуррентной линии, одновременно сохраняя практически все остальные желаемые гены, а следовательно, и желаемую физиологическую и морфологическую конституцию исходной линии. Выбор конкретного нерекуррентного родителя зависит от цели обратного скрещивания. Одной из основных целей является придание растению какого-либо коммерчески желательного и агрономически важного признака. Точный протокол обратного скрещивания зависит от изменяемой или добавляемой характеристики или признака, определяющих соответствующий протокол тестирования. Менее сложные методы обратного скрещивания используются в тех случаях, когда передаваемая характеристика определяется доминантной аллелью; вместе с тем, могут передаваться и характеристики, определяемые рецессивными аллелями. В последнем случае может быть необходимым использование теста потомства, оценивающего успешность передачи желаемой характеристики. Кроме того,-5 022020 возможно внедрение в растение трансгенов; с этой целью может быть использован любой из многочисленных надежных методов трансформации, хорошо известных специалистам в данной отрасли - например, методов, описанных в работах Gressel., 1985. Biotechnologically Conferring Herbicide Resistance inPlants; и Koncz, С., с соавт., 1986, Molecular and General Genetics. Следует иметь в виду, что рапс по настоящему изобретению (предшественник или мультиплицированный) может быть генетически модифицирован - в частности, с целью введения интересующих признаков - например, улучшения состава масла и повышения сопротивляемости стрессу (биотическому или абиотическому). В качестве примеров последовательностей нуклеиновых кислот, пригодных для использования с целью изменения состава рапсового масла, и методов трансформации рапса, а также примеров конструктов нуклеиновых кислот, пригодных для использования с этой целью, не ограничивающих объема настоящего изобретения, можно привести примеры, описанные в патенте США 6974893; этот патент полностью включен в настоящий документ посредством ссылки на него. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения состав жирных кислот мультиплицированного рапса примерно соответствует составу жирных кислот эуплоидного рапса, хотя уровни отдельных компонентов могут различаться. Таким образом, в настоящем изобретении представлены новые растения рапса и их культивары, а также семена и тканевая культура для их получения. Рапс,получаемый в соответствии с настоящим изобретением, может быть подвергнут дополнительной обработке с целью получения продуктов рапса, широко используемых в промышленности, включая производство кормов для животных, растительного масла, предназначенного для потребления человеком, и биодизеля. В патенте США 6441278 представлены примеры методов обработки рапса; этот патент полностью включен в настоящий документ посредством ссылки на него. Ниже представлено описание, не ограничивающее объема настоящего изобретения. Осуществляют сбор и измельчение семян рапса с помощью способов, известных в данной отрасли. Семена обычно кондиционируют с помощью их опрыскивания водой с целью повышения влажности до уровня, равного, например, 8,5%. Кондиционированные семена плющат (превращают в хлопья) на гладких вальцах с использованием диапазона установки зазора, равного, например, от 0,23 до 0,27 мм. С целью облегчения процесса экстракции может применяться дезактивирование ферментов путем нагревания хлопьев, ускоряющее дальнейшее разрушение клеток,самопроизвольное слияние капелек масла и соединение частиц белка. Как правило, масло извлекают из нагретых хлопьев рапса с помощью винтового пресса, выдавливающего из хлопьев основную часть масла. В получаемом жмыхе присутствует некоторое количество остаточного масла. Нерафинированное масло, получаемое в результате отжима, обычно пропускают через отстойный чан с расположенной сверху дренажной проволочной сеткой для удаления твердых частиц, присутствующих в масле, отжимаемом с помощью винтового пресса. Осветленное масло может быть пропущено через рамный фильтр-пресс с целью удаления остающихся мелких твердых частиц. Экстракция рапсового масла из жмыха, получаемого в результате отжима винтовым прессом, может быть осуществлена с помощью коммерчески доступного п-гексана. Рапсовое масло, получаемое с помощью экстракции, соединяют с осветленным маслом, получаемым путем отжима винтовым прессом, и в результате получают смешанное нерафинированное масло. Свободные жирные кислоты и смолы обычно удаляют из нерафинированного масла с помощью нагревания в котле для рафинирования партии масла с добавлением фосфорной кислоты пищевого сорта. Данная кислота используется с целью превращения негидратируемых фосфатидов в гидратируемую форму и хелатирования металлов, присутствующих в нерафинированном масле в небольших количествах. Из масла удаляются фосфатиды, соли металлов и мыла. Масляно-кислотную смесь обрабатывают раствором гидроокиси натрия с целью нейтрализации содержащихся в ней свободных жирных кислот и фосфорной кислоты. Нейтрализованные свободные жирные кислоты, фосфатиды и подобные им вещества (мыла) вымываются из нейтрализованного масла. С целью дополнительного уменьшения содержания мыла в масле может осуществляться промывание масла водой. По желанию, перед использованием масло может быть подвергнуто отбеливанию и дезодорированию с помощью способов, известных в данной отрасли. Предполагается, что за период действия патента начиная с этой заявки будет разработано большое количество соответствующих продуктов рапса, и область, охватываемая данным патентом, должна исходно охватывать все таковые новые технологии. В рамках данного документа термин "примерно" означает допуск 10%. Термины "заключает в себе", "заключающий в себе", "включает", "включающий", "имеющий" и их различные спряжения охватываются термином "включая, помимо прочего". Этот термин также охваты-6 022020 вает термины "состоящий из" и "состоящий в основном". Термин "состоящий в основном" означает, что данный состав или способ может включать в себя дополнительные ингредиенты и/или этапы, при условии, что эти дополнительные ингредиенты и/или этапы не приводят к существенным изменениям базовых и новых характеристик заявленного состава или способа. В рамках данного документа существительные в единственном числе подразумевают также и соответствующие существительные в множественном числе при условии, что в контексте отсутствуют отчетливые свидетельства обратного. Так, например, термин "соединение" или "по крайней мере одно соединение" может подразумевать большое количество соединений, включая их смеси. В этой заявке различные варианты осуществления могут быть представлены с использованием диапазонов величин. Следует иметь в виду, что такие описания с использованием диапазонов величин представлены только лишь в целях удобства и краткости и не должны рассматриваться в качестве средства жесткого ограничения объема настоящего изобретения. Соответственно, указанные диапазоны должны рассматриваться как включающие в себя все возможные конкретные поддиапазоны, а также индивидуальные числа, не выходящие за пределы данного диапазона. Так, например, указание диапазона от 1 до 6 должно рассматриваться как указание поддиапазонов, например от 1 до 3, от 1 до 4, от 1 до 5, от 2 до 4,от 2 до 6, от 3 до 6 и т.д., а также указание индивидуальных чисел в пределах этого диапазона, например 1, 2, 3, 4, 5 и 6. Это относится ко всем диапазонам независимо от их ширины. В случаях указания в данном документе числового диапазона подразумевается, что этот диапазон включает в себя любое возможное число (дробное или целое), присутствующее в рамках указанного диапазона. Фразы "в диапазоне между" одним указанным числом и другим указанным числом и "в диапазоне от" одного указанного числа "до" другого указанного числа используются в этом документе как равнозначные и подразумевают включение в диапазон одного и другого указанных чисел, а также всех дробных и целых чисел, присутствующих в рамках указанного диапазона. В рамках данного документа термин "способ" обозначает приемы, средства, методики и процедуры, используемые для выполнения определенной задачи, включая,помимо прочего, те приемы, средства, методики и процедуры, которые известны специалистам в химической, фармакологической, биологической, биохимической или медицинской отраслях, либо могут быть легко разработаны этими специалистами на основе известных приемов, средств, методик и процедур. Следует иметь в виду, что определенные признаки настоящего изобретения, описанные в связи с отдельными вариантами осуществления в качестве пояснения, могут быть также представлены в сочетании друг с другом в каком-либо одном варианте осуществления. Наоборот, различные признаки настоящего изобретения, которые, для краткости, описаны в контексте какого-либо одного варианта осуществления, могут быть также представлены в отдельности или в любой подходящей субкомбинации или в контексте какого-либо другого подходящего описанного варианта осуществления настоящего изобретения. Определенные признаки, описанные в контексте различных вариантов осуществления, должны считаться важнейшими признаками этих вариантов осуществления только в том случае, если без этих элементов вариант осуществления оказывается невыполнимым. Различные варианты осуществления и признаки настоящего изобретения, описанные выше и заявленные в разделе "Формула изобретения" ниже, экспериментально подтверждаются следующими примерами. Примеры Ниже приведены примеры, которые в совокупности с вышеприведенными описаниями иллюстрируют некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, никоим образом не ограничивая его применения. Пример 1. Получение полиплоидного рапса. Сельскохозяйственной академией провинции Ан-Юй (Китай) были предоставлены две мужские родительские линии (CHARO 1 и CHARO 8) и одна женская линия с генетической стерильностью (СНАО 1). Геномы растений этих родительских линий размножали с помощью технологии безмутационного размножения генома (БМРГ; MFGM) в соответствии с каждым из протоколов, раскрытых в описании. Обработанные растения были подвергнуты предварительной селекции на стадии саженца и затем посажены на участке, защищенном сеткой от проникновения насекомых. После достижения растениями стадии 5-го распустившегося листа проводили тестирование всех растений на мультипликацию генома с помощью прибора для флюоресцентно-активированной сортировки клеток (ФАСК; FACS). Вкратце, было осуществлено высвобождение ядер из ткани листа размерами 22 см путем погружения в буфер измельчения на 30 с. Буфер измельчения содержал 4,575 г MgCl2, 2,095 г 3-(N-морфолино)пропансульфокислоты(MOPS), 4,4 г цитрата натрия, 1 г дитиотреитола (DTT) и 1,65 г Triton х 100, растворенных в 500 мл дистиллированной воды. Измельчение осуществляли лезвием бритвы, в одном направлении. Измельченную ткань переносили в чашку Петри, затем чашку Петри помещали на лед. Пробу перед использованием фильтровали с помощью фильтра 20 меш. Пробы ядер (2-6 см 3) помещали в ФАСК-пробирку; к каждой-7 022020 пробе добавляли по 15 мкл йодида пропидия (ЙП; PI). Через 15 мин осуществляли анализ проб с помощью флоуцитометра, оснащенного аргоновым лазером Cyonics (488 нм; 15 мВт). Пропускалась флюоресценция, длина волны которой превышала 635 нм; результаты выводили на дисплей в виде монопараметрических гистограмм количеств ядер в каждом из 1024 каналов. Канал 300 был контрольным. На фиг. 1A-D показаны данные, полученные с помощью прибора ФАСК для контрольного эуплоидного растения в сравнении с полиплоидным растением. Все растения с размноженным геномом были проверены в отношении плодовитости пыльцы с помощью проращивания пыльцы на подложке, содержащей раствор сахарозы. В поле с целью самоопыления и получения гибридов F1 были оставлены только те растения, которые имели нормальную плодовитость пыльцы и не имели видимых повреждений зерен пыльцы при визуальном микроскопическом исследовании. После достижения зрелости семян осуществляли сбор семян,полученных в результате самоопыления, от 50 мультиплицированных растений каждой из двух китайских мужских разновидностей (CHARO 1 и CHARO 8). Эти семена были посеяны с целью проверки стабильности 2 поколений, и только стабильные линии были сохранены для использования в дальнейшей программе. Были осуществлены гибридизации между всеми плодовитыми мультиплицированными растениями и между всеми стерильными мультиплицированными растениями женской линии СНАО 1. Только растения с генотипом Аааа способны поддерживать стерильную линию, и распределение гамет кросса Аааа X аааа показано на фиг. 2. Была осуществлена посадка всего гибридизационного потомства для проведения тестов потомства с целью выявления популяций с равным количеством плодовитых и стерильных растений. В каждой такой популяции с целью поддержания стерильной линии осуществлялось оплодотворение стерильных растений пыльцой, собранной с плодовитых растений. Была осуществлена посадка гибридных тетраплоидных семян с целью проведения теста сравнительной продуктивности, который выполнялся в четырех повторностях. Пример 2. Плодовитость полиплоидных растений, определенная с помощью проращивания пыльцы и подсчета семян в коробочках. Известно, что полиплоидные растения рапса характеризуются меньшей плодовитостью пыльцы и,соответственно, меньшим количеством семян в коробочках. С целью оценки плодовитости полиплоидных растений, получаемых в соответствии с настоящим изобретением, было осуществлено сравнение 2N-популяций канолы с растениями изогенной полиплоидной 4N-линии, выведенной с помощью технологии MFGM, в отношении процента прорастания и количества семян, приходящегося на одну коробочку. Пыльцу собирали в период цветения и проращивали на сахарном растворе. Вкратце, семена инкубировали на сахарозном субстрате (2% сахарозы и 2 мМ Н 3 ВО 3) в течение 12 ч при 26 С. Затем оценивали прорастание. Рассчитывали процент прорастания путем подсчета проросших зерен пыльцы под микроскопом. После полного созревания коробочек осуществляли сбор и подсчет семян всех 10 верхних коробочек тех же растений. Результаты. Таблица 1 Проращивание пыльцы и количество семян, приходящееся на одну коробочку (2Nнемультиплицированный; 4N-мультиплицированный)-8 022020 Анализ подобранных пар продемонстрировал отсутствие значительных различий между эуплоидными растениями и изогенными мультиплицированными растениями в отношении количества семян,приходящегося на одну коробочку, и процента прорастания пыльцы. В табл. 2 ниже представлено сравнение мультиплицированных растений и изогенных эуплоидных предшественников (CHAR1, Chao1) в отношении веса семян. Таблица 2 Эти результаты показывают, что мультиплицированные линии не отличаются от эуплоидных линий в отношении плодовитости. Хотя данное изобретение описано в связи с конкретными вариантами его осуществления, ясно, что многие альтернативы, модификации и варианты станут очевидными для специалистов в данной отрасли знаний. Соответственно, целью данного изобретения является охват всех таких альтернатив, модификаций и вариантов, соответствующих сущности и широкому объему прилагаемой формулы изобретения. Все публикации, патенты и заявки на изобретение, упомянутые в этой спецификации, включены в данный документ во всей их полноте посредством ссылки на данную спецификацию - точно так же, как было бы в том случае, если бы каждая отдельная публикация, патент или заявка на изобретение были бы конкретно и индивидуально включены в данный документ посредством ссылки на них. Кроме того, цитирование или указание в этой заявке какой-либо ссылки не должно рассматриваться как признание доступности информации, на которую дана эта ссылка, как принадлежащей к известному уровню техники. Заголовки разделов не должны рассматриваться как обязательно ограничивающие объем настоящего изобретения. Список литературы(другие ссылки процитированы в разных разделах данного изобретения)Reviews Genetics, 3(1), 43-52. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Растение рапса с размноженным амфидиплоидным геномом, полученное размножением генома семян изогенного эуплоидного растения рапса, которое осуществляют следующим образом:(a) обеспечивают воздействие магнитного поля на указанные семена рапса;(b) обеспечивают контакт указанных семян рапса с ингибитором клеточного цикла в фазе G2/M;(c) получают растения рапса из указанных семян,причем полученное растение рапса не уступает по плодовитости исходному эуплоидному растению рапса при выращивании в аналогичных условиях. 2. Растение по п.1, демонстрирующее геномную стабильность в течение не менее 4 поколений. 3. Растение по п.1, вес семян которого превосходит вес семян исходного эуплоидного рапса. 4. Часть растения рапса по любому из пп.1-3. 5. Часть растения по п.4, являющаяся семенем. 6. Выделенная регенерируемая клетка растения рапса по любому из пп.1-3. 7. Клетка по п.6, демонстрирующая геномную стабильность в течение не менее 2 пересевов в культуре. 8. Клетка по п.6, получаемая из меристемы, пыльцы, листа, корня, верхушки корня, пыльника, пестика, цветка, семени или стебля. 9. Тканевая культура, состоящая из регенерируемых клеток по п.6. 10. Способ производства семян растения рапса по п.1, включающий в себя:(а) размножение амфидиплоидного генома семян рапса, при котором обеспечивают воздействие магнитного поля на указанные семена рапса и обеспечивают контакт указанных семян рапса с ингибитором клеточного цикла в фазе G2/M;(b) получение растения из семян растения рапса по этапу (а) и(c) чистое разведение или кроссбридинг растения по этапу (b). 11. Способ производства рапсового масла, включающий:(а) сбор семян или другой части растения рапса по любому из пп.1-4 и(б) обработку указанных семян с целью получения рапсового масла. 12. Способ получения семян рапса с размноженным амфидиплоидным геномом по п.6, включающий:(а) обеспечение воздействия магнитного поля на семена изогенного эуплоидного растения рапса и(б) обеспечение контакта указанных семян рапса с ингибитором клеточного цикла в фазе G2/M с получением посредством этого семян с размноженным амфидиплоидным геномом. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что упомянутый ингибитор клеточного цикла в фазе G2/M является ингибитором полимеризации микротрубочек. 14. Растение по п.1, отличающееся тем, что указанная плодовитость определяется количеством семян на растение. 15. Растение по п.1, отличающееся тем, что указанный размноженный амфидиплоидный геном является двойным амфидиплоидным геномом.

МПК / Метки

МПК: A01H 5/00

Метки: размноженным, получения, амфидиплоидным, способ, геномом, рапса, растение

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/17-22020-rastenie-rapsa-s-razmnozhennym-amfidiploidnym-genomom-i-sposob-ego-polucheniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Растение рапса с размноженным амфидиплоидным геномом и способ его получения</a>

Похожие патенты