茄子中不依赖于受精的果实形成

摘要

本发明涉及茄子种子，其能够生长成细胞质雄性不育的植物并且可以在没有受精的情况下产生茄子果实。本发明还涉及通过使茄子生长而产生的植物。本发明进一步涉及用于生产无籽茄子果实的方法。

说明书

本发明涉及无籽茄子和用于生产此类植物的方法。

茄子或茄(Solanum melongena)是茄科(Solanaceae)植物成员和茄属(Solanum)的一部分，茄属包含更有商业价值的种(诸如番茄、马铃薯和胡椒)。由于其大的、悬垂的、紫色的或白色的果实，茄子是一种重要的食用作物。自史前以来其已在南亚和东亚国家中种植，但现在也在西方世界中普遍种植。

果实含有大量小软籽。从商业观点上，在食用水果和蔬菜(像茄子)中，无籽是非常期望的性状。在可以收获的果实中种子的存在被认为是负面品质。这尤其是因为种子可导致不希望的果肉褐变。此外，无籽果实一般比有籽果实更甜。需要将种子从果实中去除的产业或家庭应用也可以强烈受益于不存在种子。

无籽或不存在种子可以是单性结实果实形成的结果，其中在没有受精的情况下坐果。在某些种中，单性结实果实坐果中仍然需要授粉或另一种刺激，特别是用植物生长调节剂(诸如赤霉素、植物生长素和细胞分裂素)对花进行喷雾。这被称为人工单性结实果实形成。

单性结实果实形成不仅在用于获得无籽果实方面是令人感兴趣的。不利的环境条件(诸如高温或低温和干旱)可以妨碍正常授粉，这导致坐果差并因此产量损失。当果实形成不依赖于受精或单性结实果实形成可以作为性状利用时，其可以显著有助于经济上更有效地生产茄子果实。

除了有助于收获安全性，单性结实果实形成对于果实品质也是重要的。已经提到单性结实茄子果实相比有籽茄子果实具有更好的风味(苦味更少)以及更高的干物质含量。更高的可溶性固形物水平对于加工在产业上用于酱生产的茄子尤其重要。此外，对于需要不漏的牢固水果的鲜切产业，这样的水果可能是有利的。

几种单性结实茄子品种是已知的(例如Talina、Galine)。在此类茄子品种的冬季种植期间，果实生产可能受到不理想的环境条件的阻碍。这些通常是通过用植物生长调节剂处理花芽抵消。然而，由于化学品和劳动力两者的成本，这些植物激素处理使生产过程更加昂贵。植物激素(植物生长素和赤霉素)的参与已被广泛记载，虽然它们的确切作用仍然不清楚。施加植物生长素或赤霉素对未受精胚珠导致在许多植物种(包括茄子)中果实形成。在实践中，施加这些激素以提高温室条件不理想时的坐果。虽然植物生长素和赤霉素的施加有一定的实用价值，但是其增加成本，并且其可以导致果实形状不规则。另外，激素的使用在一些国家正在讨论或者被禁止。

单性结实果实形成也已经通过使用DefH9-iaaM基因在茄子中进行遗传工程化。DefH9-iaaM基因编码色氨酸单加氧酶，并赋予植物生长素合成，而DefH9控制区域驱动基因的表达(具体是在胚珠和胎座中)。这导致果实生产显著增加伴随栽培成本的降低。然而，在许多国家中，遗传修饰的作物没有被广泛接受。

除了当前单性结实茄子和可用方法的上述缺点之外，还有另一个问题。如果茄子在某些条件下能够自花授粉，拥有单性结实果实形成性状的茄子可以仍然产生含有种子的果实。种子的存在可负面影响茄子果实的品质。因此，在希望保证无籽辣椒果实的情况下，辣椒植物花的人工去雄(成熟前去除花药)是必须的，即使植物本身是单性结实的。

在F1杂交种子生产中，防止自花授粉也是一个问题。茄子的花是完全花，既含有雌性结构又含有雄性结构，并且可以是自花授粉或异花授粉。因为F1杂交种子是杂交两个不同植物品系后产生的，这种自花授粉在F1代杂交种子生产中是不希望的。不需要的自花授粉可以通过费力的手工去雄来控制。进行此去雄是为了防止植物产生花粉，以便它仅作为母本。去雄消耗时间和成本，因而是不希望的。

用于生产无籽茄子果实的另一种方法是使用三倍体茄子。三倍体茄子的存在可以产生无籽茄子果实(参见WO2009/095266)。三倍体茄子通过首先使四倍体茄子亲本植物与另一二倍体茄子杂交，并且然后从后代植株的群体中选择三倍体植物。优选地，四倍体亲本是母本植物并且二倍体亲本是父本植物。为了获得四倍体亲本植物，普通二倍体茄子给予秋水仙碱处理。产生三倍体茄子的过程是费力的并受某些处理的约束。

本发明的目的是提供一种茄子，其能够生产不依赖于受精的无籽果实并且不具有任何上述缺点。

本发明涉及一种茄子(Solanum melongena L.)，其显示单性结实果实形成和细胞质雄性不育(CMS)两者的组合。

本发明的植物是不能生产活花粉的单性结实植物。由于该雄性不育植物因此不能自花授粉，所以种子形成取决于来自另一植物的花粉，所述另一植物作为在杂交中的雄性植物。这种方式可以避免在F1代杂交种子生产中自交后代的发生。使用雌性不育植物在F1代杂交种子生产中不会具有与雄性不育植物一样的益处，因为去雄仍然是必须的。

本发明具体涉及能够生长成细胞质雄性不育的植物和能够在没有受精的情况下产生茄子果实的茄子种子，所述种子可通过将NCIMB42053的母本植物与任选地单性结实的父本植物杂交而获得。

所述茄子种子也可以通过将NCIMB 42053的母本植物与(任选地单性结实的)父本植物杂交来获得，并且在这第一次杂交后将后代植物与轮回父本植物反复回交。通过将后代植物与轮回父本植物反复回交，有可能获得具有类似于父本植物的期望的性状或性状的组合加上细胞质雄性不育和单性结实果实形成的组合性状的茄子植物。本发明还涉及可以从这些种子生长的植物。

根据本发明，雌性和雄性亲本的不同组合可以得到本发明的植物。然而，由于细胞质雄性不育(CMS)通过细胞质转移，这一性状显然只可以经由作为雌性的植物继承。为了获得根据本发明的植物，在杂交中用作雌性的植物，其用于获得在杂交中具有CMS和单性结实果实形成的组合的植物，必须总是具有性状CMS。单性结实果实形成是可以从雄性和雌性亲本植物两者继承的性状。为了获得如上所述根据本发明的植物，亲本植物之一或两者必须具有单性结实果实形成性状。

在杂交中作为母本植物发挥功能、得到本发明的种子的植物可以是这样的植物，其代表性的种子以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB。其也可以是衍生自其代表性种子以保藏号NCIMB 42053保藏的植物的植物，或是至少具有与其代表性种子以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的植物所包含相同的细胞质雄性不育的植物。

本发明还涉及从所述种子生长而来的茄子，所述植物是细胞质雄性不育并且能够在没有受精的情况下产生茄子果实。此外，从所述种子生长的所述茄子，其是雄性不育并且能够在没有受精的情况下产生茄子果实，不显示任何负面多效性作用。

此外，本发明提供了从雄性不育并且能够在没有受精的情况下产生茄子果实的茄子生产的无籽茄子果实。

通过能够在没有受精的情况下产生果实的雄性不育茄子生产的此无籽茄子果实，不显示任何负面多效性作用，特别是中空的芯和/或变形的形状。

此外，所述无籽茄子果实具有一个或多个下列特征：a)大小与通过受精产生的果实的大小相同或相似；b)着色和成熟过程与通过受精产生的果实的着色和成熟过程相同或相似。

所述无籽茄子果实可以是果实本身，或果实制成的或其部分制成的产品或食品，或它们制成的加工食品，并且收获自本发明的茄子或从本发明的种子生长的茄子，所述本发明的茄子或种子包含单性结实果实形成和细胞质雄性不育的组合。

本发明还涉及如上述已保留亲本的细胞质雄性不育和不依赖于受精的果实形成能力的茄子后代。在本发明的植物的所述子代中的细胞质雄性不育与其代表性样品以保藏号NCIMB 42053保藏的种子中发现的细胞质雄性不育一样。这适用于表型和基因型(即，CMS内在的基因)两者。

本发明还涉及衍生自本发明的植物或从本发明的种子生长的植物的繁殖材料。从所述繁殖材料生长的茄子，已经保留了细胞质雄性不育和不依赖于受精的果实形成能力。在衍生自本发明的植物或从本发明的种子生长的植物的所述繁殖材料中的细胞质雄性不育性状与其代表性样品以保藏号NCIMB 42053保藏的种子中发现的细胞质雄性不育性状一样。

本发明还描述了能够长成本发明的植物或从本发明的种子生长的植物的繁殖材料。衍生自本发明的植物或能够生长成本发明的植物的繁殖材料可以选自：小孢子、花粉、子房、胚珠、胚、胚囊、卵细胞、插条、根、茎、细胞、原生质体、叶、子叶、下胚轴、分生细胞、根、根尖、小孢子、花药、花、种子、愈伤组织、茎、组织培养物或其部分。

在一方面，本发明涉及用于生产茄子的方法，所述茄子显示单性结实果实形成和细胞质雄性不育性状的组合，所述方法包括：

a)将包含细胞质雄性不育性状的母本植物与另一轮回父本植物杂交，其中亲本植物中的至少一个具有单性结实果实形成性状；

b)将获得的F1与来自步骤a)的轮回亲本植物杂交以获得F2植物；

c)在F2中选择具有细胞质雄性不育和单性果实形成的组合的植物；

d)任选地进行一个或多个额外轮次的杂交，并且随后选择包含/显示细胞质雄性不育和单性结实果实形成的植物。

在本申请的上下文中，词语“性状”指的是植物的表型。特别是，词语“性状”指的是单性结实果实形成和CMS两者的组合。当植物显示本发明的性状时，其基因组包含导致使本发明性状的遗传信息。

清楚的是，提供本发明性状的亲本植物不一定是直接从保藏的种子生长的植物。亲本植物也可以是来自种子的后代植物或来自通过其他手段被鉴定为具有本发明的性状组合的种子的后代植物。

本发明另外提供了导入其它所需性状到茄子中的方法，所述茄子显示单性结实果实形成和CMS的性状组合，所述方法包括：

a)将显示单性结实果实形成和细胞质雄性不育性状组合的第一雌性茄子(其代表性种子以保藏号NCIMB 42053保藏)与包含期望性状的第二茄子杂交以产生F1后代；

b)选择包含所述性状组合加上期望性状的F1后代；

c)将所选的F1后代与第二亲本杂交，以产生回交后代；

d)选择包括期望性状加上单性果实形成和细胞质雄性不育的组合的回交后代；和

e)任选地相继重复步骤c)和d)一次或多次以产生包含期望性状和所述性状组合的所选的第四或更高的回交后代。本发明包括通过该方法生产的茄子。

选择具有单性结实果实形成和细胞质雄性不育的组合的植物，可以在F1或任何更远世代通过使用直接或间接地检测的性状内在基因的分子标志物来完成。在另一方面，对于本发明性状的选择在杂交或可选地回交的F2中开始。在F2中选择植物可以通过表型以及通过使用直接或间接地检测性状内在基因的标志物来完成。

在一个实施方案中，选择具有单性果实形成和细胞质雄性不育的组合的植株在F3或者更晚世代中开始。

在一个实施方案中，包含单性结实果实形成和细胞质雄性不育性状的植物是近交系、杂交体、二倍体化单倍体或分离群体的植物。

本发明进一步提供了用于生产具有单性结实果实形成和细胞质雄性不育性状组合的茄子的方法，通过使用二倍体化单倍体世代技术来产生包含所述性状组合的二倍体化单倍体品系。

本发明还涉及可以生长成具有单性结实果实形成和细胞质雄性不育性状组合的植物的杂交种子，以及用于生产这种杂交种子的方法，所述方法包括将第一亲本植物与第二亲本植物杂交并收获所得的杂交种子，其中所述第一亲本植物和/或所述第二亲本植物是权利要求书所保护的植物。

在一个实施方案中，本发明涉及用于生产具有单性结实果实形成和细胞质雄性不育性状组合的杂交茄子的方法，所述方法包括将第一亲本茄子与第二亲本茄子杂交并收获所得到的杂交种子，其中第一亲本植物和/或第二亲本植物具有单性结实果实形成和CMS两者的组合，并且使所述杂交种子生长成具有单性结实果实形成和CMS的组合的杂交植物。

在另一个实施方案中，本发明涉及用于生产具有单性结实果实形成和细胞质雄性不育性状组合的杂交茄子的方法，所述方法包括将第一亲本茄子与第二亲本茄子杂交并收获所得到的杂交种子，其中母本植物具有细胞质雄性不育性状并且两个亲本中的至少一个具有单性结实果实形成性状，并且使所述杂交种子生长成具有单性结实果实形成和细胞质雄性不育的性状组合的杂交植物。

本发明还涉及用于生产具有单性结实果实形成和细胞质雄性不育的组合的茄子的方法，通过使用包含单性结实果实形成和CMS的性状组合的种子用于生长所述茄子。种子合适地是这样的种子，其代表性的样品以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB。

本发明还涉及用于种子生产的方法，所述方法包括从种子生长茄子，所述种子的代表性的样品以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB，允许植物生产种子，并收获这些种子。种子的生产合适地通过杂交完成。

在一个实施方案中，本发明涉及用于通过使用组织培养生产茄子的方法，所述茄子具有单性结实果实形成和CMS的组合。

本发明还涉及通过用于使用营养繁殖生产茄子的方法，所述茄子具有单性结实果实形成和CMS的组合。

用于组织培养和营养繁殖的起始原料合适地是本发明的植物，特别是从NCIMB 42053的种子生长成的植物或其后代，或具有所保藏种子的CMS和另一单性结实性的植物。

在一个实施方案中，本发明涉及用于生产茄子的方法，所述茄子具有单性结实果实形成和CMS的组合，所述方法通过使用用于遗传修饰以将所述性状渐渗入茄子的方法。遗传修饰包括使用来自非可交配种的基因或合成的基因的转基因修饰或转基因作用，和使用来自作物植物本身或来自有性相容的供体植物的编码(农业)性状的天然基因的顺式基因修饰或顺式基因作用(cisgenesis)。

本发明还涉及用于开发具有单性结实果实形成和CMS的组合的茄子的育种方法，其中使用包含所述性状的种质。包含单性结实果实形成和CMS的组合并对于种质是代表性的所述植物的代表性种子以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB。

在进一步的实施方案中，本发明涉及用于生产具有单性结实果实形成和CMS的组合的茄子的方法，其中包括所述性状组合的植物的后代或繁殖材料用作来源以将所述的组合性状渐渗入另一种茄子。包含单性结实果实形成和CMS的组合的所述植物的代表性种子以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB。

本发明优选提供具有单性结实果实形成和CMS的组合物的茄子，所述植物可以通过本文所述和/或本领域技术人员熟悉的任何方法获得。

本发明涉及茄子的细胞，所述茄子包含单性结实果实形成和CMS的组合，其与从以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的种子生长成的茄子中发现的一样。

本发明的另一个实施方案涉及茄子的细胞，所述茄子包含单性结实果实形成和CMS的组合，其与从以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的种子生长成的茄子中发现的一样，所述茄子可通过将一种茄子与从以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的种子生长成的茄子杂交，并选择能够单性结实果实形成并且是细胞质雄性不育的茄子。

虽然细胞本身不能够显示本发明的表型，但是它确实携带导致细胞质雄性不育和单性结实的遗传信息，而且因此是本发明的一部分。

本发明还涉及以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的种子的用途，用于将单性结实果实形成和CMS的性状组合转移到另一茄子。

在另一个实施方案中，本发明还涉及包含单性结实果实形成和CMS的性状组合的茄子作为作物的用途，该性状组合与从以保藏号NCIMB42053保藏于NCIMB的种子生长成的茄子中发现的性状组合一样。

此外，本发明涉及包含单性结实果实形成和CMS的性状组合的茄子作为种子来源的用途，该性状组合与从以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的种子生长成的茄子中发现的性状组合一样。

本发明进一步涉及包含单性结实果实形成和CMS的性状组合的茄子作为繁殖材料来源的用途，该性状组合与从以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的种子生长成的茄子中发现的性状组合一样。

本发明的另一方面涉及包含单性结实果实形成和CMS的组合的茄子用于消费的用途，该组合与从以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的种子生长成的茄子中发现的组合一样。

此外，本发明涉及单性结实果实形成和CMS茄子等位基因用于对茄子赋予单性结实果实形成和CMS的组合的用途，所述基因与在以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的茄子种子中发现的基因一样。

此外，本发明涉及茄子作为组合的单性结实果实形成和CMS茄子等位基因受体的用途，所述基因与在以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的种子发现的基因一样。

在进一步的实施方案中，本发明涉及用于选择具有单性结实果实形成和CMS茄子等位基因中一个或多个的植物的方法，所述基因与在以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的种子发现的基因一样，所述方法包括筛选所述等位基因的存在。

在另一个实施方案中，本发明提供了用于选择具有赋予CMS和单性结实果实形成性状中任一种或两种性状的等位基因的植物的方法，其中所述等位基因与存在于以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的种子中的等位基因一样，其中所述筛选通过在没有受精的情况下光学检查显示非开口花药和/或无籽果实的花完成。

导致单性结实果实形成和/或CMS的等位基因用于生产由所述等位基因导致的雄性不育植物和/或生产无籽果实的用途，其中所述等位基因与在以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB的种子中发现的等位基因一样。

在本申请中，术语“单性结实”和“不依赖于受精的果实形成”互换使用。

保藏信息

携带单性结实果实形成和CMS的组合遗传信息的茄子种子在2012年9月20日以保藏号NCIMB 42053保藏于NCIMB，Ferguson Building,Craibstone Estate,Bucksburn,Aberdeen AB21 9YA,UK。

本发明将在下面的实施例中进一步说明并且不打算以任何方式限制本发明。在实施例中，参考下图。

图1：CMS植物的具有非开口花药的花相比非CMS植物的具有正常开口花药的花。

实施例

实施例1

已获得CMS和不依赖于受精的果实形成的组合的茄子的鉴定

使来自内部品系的茄子种子发芽和生长成小植株。接着，将随机选择的植物转移到温室中，在那里它们根据常规茄子种植实践进行培育。采取措施以防止任何昆虫从外部进入温室，从而防止植物之间的异花授粉。定期监测茄子，以从视觉上确定哪些花显示非开口花药，其指示CMS性状存在于所述植物中。

图1显示了CMS植物的具有非开口花药的花相比非CMS植物的具有正常开口花药的花。随后，监测茄子上果实中的不依赖于受精(单性结实)的果实形成。有几个标准对于选择优选植物是重要的。

收获果实并打开以检查是否没有种子形成，并检查果实是否正常充满果肉。这些无籽果实的形成应该具有与在具有相似的遗传背景的植物上生长的普通有籽果实类似的大小。优选的植物所开的花具有非开口花药，并且生产的果实不含种子并具有与在具有相似的遗传背景的植物生长的普通有籽果实类似的果实大小和果形形状。

实施例2

细胞质雄性不育(CMS)和单性结实果实形成的性状组合的渐渗

为了证明本发明的CMS和单性结实果实形成的组合也可以被引入到其它茄子类型，用茄子品系(如品种尼罗RZ F1的母本)作为轮回亲本进行回交。本发明的植物(具有CMS和单性果实形成的性状组合)在这些杂交中用作母本植物。在标准荷兰温室条件下，所得F1和/或F2后代在没有受精的情况下产生果实，这些果实不含有种子，并与从相同植物的受精花生长得到的果实相比在外观和特征方面相似。