НОВЫЕ РАСТЕНИЯ КУКУРУЗЫ Российский патент 2011 года по МПК C12Q1/68 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

При селекции по маркерам в идиоплазму кукурузы вводят набор аллелей, связанных с локусами количественных признаков (QTL), вносящими вклад в экспрессию ряда фенотипических признаков, представляющих экономический интерес. Признаки выбирают из урожайности по зерну, влажности зерна при сборе, раннего и позднего прикорневого полегания, стеблевого полегания, частоты головни обыкновенной, частоты вызванного Fusarium загнивания початков (фузариоза початков), устойчивости к Sulcotrione и строения метелки. Изобретение также касается способа получения таких растений, а также способов анализа и скрининга для идентификации растений с требуемым профилем аллелей. 8 н. и 25 з.п. ф-лы, 1 ил., 19 табл.

1. Растение кукурузы, содержащее ядерный геном, включающий набор благоприятных аллелей по соответствующему набору из по меньшей мере 14 локусов QTL, каждый из которых вносит вклад в фенотипический признак урожайности по зерну, причем:
а) каждый локус QTL генетически сцеплен по меньшей мере с одним маркерным локусом, выбранным из группы локусов, характеризующихся по меньшей мере одной парой сцепленных маркеров, каждый из которых можно идентифицировать при помощи пары олигонуклеотидных праймеров для ПЦР, состоящей из прямого праймера и обратного праймера, имеющих нуклеотидные последовательности, приведенные в:
SEQ ID NO: 59/60 и 77/78, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL1;
SEQ ID NO: 77/78 и 27/28, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL2;
SEQ ID NO: 47/48 и 75/76, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL3;
SEQ ID NO: 65/66 и 9/10, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL4;
SEQ ID NO: 69/70 и 13/14, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL5;
SEQ ID NO: 73/74 и 25/26, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL6;
SEQ ID NO: 35/36 и 63/64, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL7;
SEQ ID NO: 35/36 и 63/64, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL8;
SEQ ID NO: 35/36 и 63/64, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL9;
SEQ ID NO: 41/42 и 49/50, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL10;
SEQ ID NO: 49/50 и 61/62, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL11;
SEQ ID NO: 17/18 и 51/52, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL12;
SEQ ID NO: 51/52 и 19/20, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL13; и
SEQ ID NO: 29 и 30, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL14; и
b) каждая аллель в соответствующем локусе QTL определяется по продукту ПЦР-амплификации, который, по существу, идентичен соответствующему продукту амплификации благоприятной аллели, указанной в табл.А, который может быть получен из инбредных линий М3047/1 (NCIMB 41459) и М3047/2 (NCIMB 41460) при реакции ПЦР с помощью пары праймеров, идентифицированных в пункте а).

2. Растение кукурузы по п.1, содержащее полный набор благоприятных аллелей по соответствующим 14 локусам QTL.

3. Растение кукурузы по п.1, у которого:
локусы QTL 1-4 локализуются на хромосоме 1,
локусы QTL 5 и 6 локализуются на хромосоме 2,
локусы QTL 7-9 локализуются на хромосоме 4,
локусы QTL 10-13 локализуются на хромосоме 5,
локус QTL 14 локализуется на хромосоме 7.

4. Растение кукурузы по любому из пп.1-3, дополнительно включающее 11 QTL, которые вносят вклад во влажность зерна, которые картируются в локусах на хромосомах 1, 2, 3, 4, 5, 7 и 8, причем каждая аллель в соответствующем QTL определяется по меньшей мере по одной маркерной аллели в указанном, по меньшей мере, одном маркерном локусе, сцепленном с QTL, причем маркерная аллель характеризуется продуктом ПЦР-амплификации с соответствующей парой олигонуклеотидных праймеров, приведенной в таблице В, причем продукт амплификации, по существу, идентичен соответствующему продукту амплификации благоприятной аллели, указанной в таблицах A-G, который может быть получен из инбредных линий М3047/1 (NCIMB 41459) и М3047/2 (NCIMB 41460) при реакции ПЦР с помощью идентичной пары праймеров.

5. Растение кукурузы по п.4, у которого для QTL, вносящих вклад во влажность зерна:
а) каждый локус QTL генетически сцеплен по меньшей мере с одним маркерным локусом, который характеризуется по меньшей мере одной парой сцепленных маркеров, каждый из которых можно идентифицировать при помощи пары олигонуклеотидных праймеров для ПЦР, состоящей из прямого праймера и обратного праймера, имеющих нуклеотидные последовательности, приведенные в:
SEQ ID NO: 23/24 и 3/4, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL1;
SEQ ID NO: 65/66 и 9/10, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL2;
SEQ ID NO: 69/70 и 13/14, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL3;
SEQ ID NO: 71/72 и 53/54, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL4;
SEQ ID NO: 53/54 и 57/58, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL5;
SEQ ID NO: 43/44, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL6;
SEQ ID NO: 5/6 и 37/38, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL7;
SEQ ID NO: 21/22 и 33/34, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL8;
SEQ ID NO: 31/32 и 39/40, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL9;
SEQ ID NO: 29/30, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL10;
SEQ ID NO: 67/68, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL11; и
b) каждая аллель в соответствующем локусе QTL определяется по продукту ПЦР-амплификации, который, по существу, идентичен соответствующему продукту амплификации благоприятной аллели, указанной в табл.В, который может быть получен из инбредных линий М3047/1 (NCIMB 41459) и М3047/2 (NCIMB 41460) при реакции ПЦР с помощью пары праймеров, идентифицированных в пункте а).

6. Растение кукурузы по п.5, у которого:
локусы QTL 1 и 2 локализуются на хромосоме 1,
локусы QTL 3-5 локализуются на хромосоме 2,
локус QTL 6 локализуется на хромосоме 3,
локус QTL 7 локализуется на хромосоме 4,
локус QTL 8 локализуется на хромосоме 5,
локусы QTL 9 и 10 локализуются на хромосоме 7, и
локус QTL 11 локализуется на хромосоме 8.

7. Растение кукурузы по п.6, содержащее полный набор благоприятных аллелей по соответствующему набору из 11 локусов QTL, вносящих вклад в фенотипический признак влажности зерна при сборе.

8. Растение кукурузы по любому из пп.1-3, содержащее по меньшей мере один дополнительный набор благоприятных аллелей по соответствующим локусам QTL, вносящим вклад в прикорневое и стеблевое полегание, причем эти QTL генетически сцеплены по меньшей мере с одним дополнительным маркерным локусом, выбранным из группы маркерных локусов, характеризующихся по меньшей мере одной парой сцепленных маркеров, каждый из которых можно идентифицировать при помощи пары олигонуклеотидных праймеров для ПЦР, состоящей из прямого праймера и обратного праймера, имеющих нуклеотидные последовательности, приведенные в:
SEQ ID NO: 3/4 и 59/60, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL1;
SEQ ID NO: 27/28 и 47/48, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL2;
SEQ ID NO: 45/46, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL3.

9. Растение кукурузы по п.8, у которого локусы QTL 1, 2 и 3 локализуются на хромосоме 1.

10. Растение кукурузы по любому из пп.1-3, содержащее по меньшей мере один дополнительный благоприятный аллель по соответствующему локусу QTL, вносящему вклад в частоту головни обыкновенной, причем QTL генетически сцеплен по меньшей мере с одним дополнительным маркерным локусом, характеризующимся по меньшей мере одной парой сцепленных маркеров, каждый из которых можно идентифицировать при помощи пары олигонуклеотидных праймеров для ПЦР, состоящей из прямого праймера и обратного праймера, имеющих нуклеотидные последовательности, приведенные в SEQ ID NO: 11/12, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL1.

11. Растение кукурузы по п.10, у которого локус QTL1 локализуется на хромосоме 3.

12. Растение кукурузы по любому из пп.1-3, содержащее по меньшей мере один дополнительный набор благоприятных аллелей по соответствующим локусам QTL, вносящим вклад в строение метелки, причем эти QTL генетически сцеплены по меньшей мере с одним дополнительным маркерным локусом, выбранным из группы маркерных локусов, характеризующихся по меньшей мере одной парой сцепленных маркеров, каждый из которых можно идентифицировать при помощи пары олигонуклеотидных праймеров для ПЦР, состоящей из прямого праймера и обратного праймера, имеющих нуклеотидные последовательности, приведенные в:
SEQ ID NO: 11/12, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL1;
SEQ ID NO: 55/56, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL2;
SEQ ID NO: 31/32 и 39/40, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL3;
SEQ ID NO: 81/82 и 7/8, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL4.

13. Растение кукурузы по п.12, у которого:
локус QTL1 локализуется на хромосоме 3,
локус QTL2 локализуется на хромосоме 6,
локус QTL3 локализуется на хромосоме 7, а
локус QTL4 локализуется на хромосоме 9.

14. Растение кукурузы по любому из пп.1-3, содержащее по меньшей мере один дополнительный набор благоприятных аллелей по соответствующим локусам QTL, вносящим вклад в устойчивость к Sulcotrione, причем эти QTL генетически сцеплены по меньшей мере с одним дополнительным маркерным локусом, выбранным из группы маркерных локусов, характеризующихся по меньшей мере одной парой сцепленных маркеров, каждый из которых можно идентифицировать при помощи пары олигонуклеотидных праймеров для ПЦР, состоящей из прямого праймера и обратного праймера, имеющих нуклеотидные последовательности, приведенные в:
SEQ ID NO: 43/44, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL1;
SEQ ID NO: 81/82 и 7/8, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL2.

15. Растение кукурузы по п.14, у которого:
локус QTL1 локализуется на хромосоме 3, а
локус QTL2 локализуется на хромосоме 9.

16. Растение кукурузы по любому из пп.1-3, содержащее по меньшей мере один дополнительный набор благоприятных аллелей по соответствующим локусам QTL, вносящим вклад в устойчивость к фузариозу початков, причем эти QTL генетически сцеплены по меньшей мере с одним дополнительным маркерным локусом, выбранным из группы маркерных локусов, характеризующихся по меньшей мере одной парой сцепленных маркеров, каждый из которых можно идентифицировать при помощи пары олигонуклеотидных праймеров для ПЦР, состоящей из прямого праймера и обратного праймера, имеющих нуклеотидные последовательности, приведенные в:
SEQ ID NO: 1/2 и 79/80, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL1;
SEQ ID NO: 79/80 и 15/16, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL2.

17. Растение кукурузы по п.16, у которого локусы QTL 1 и 2 локализуются на хромосоме 5.

18. Растение кукурузы по любому из пп.1-3, которое всегда содержит наиболее благоприятную аллель в маркерных локусах, сцепленных с QTL, и/или проявляют показатель LOT, приведенный в табл.A-G.

19. Растение кукурузы по п.18, которое содержит по меньшей мере одну копию наиболее благоприятной аллели в каждом локусе.

20. Растение кукурузы по п.1, которое является инбредным растением.

21. Растение кукурузы по п.1, которое является гибридом, в особенности F₁-гибридом от однократного скрещивания.

22. Растение кукурузы по п.1, у которого по меньшей мере часть указанных локусов QTL получена из инбредных линий кукурузы М3047/2 и М3047/1, соответственно, депонированных в NCIMB под номерами доступа NCIMB 41460 и NCIMB 41459.

23. Растительный материал, в том числе части растений, семена растений и продукты переработки кукурузы, в частности зерна и зернышки кукурузы, получаемые из растений по любому из пп.1-22.

24. Продукты переработки кукурузы, в частности зерна и зернышки кукурузы, получаемые из растения по любому из пп.1-22.

25. Набор маркеров, включающий пары олигонуклеотидных праймеров для ПЦР, состоящие из прямого праймера и обратного праймера, способные идентифицировать маркер, сцепленный с локусом QTL, вносящим вклад в урожайность по зерну, причем эти праймеры имеют нуклеотидные последовательности, приведенные в:
SEQ ID NO: 59/60 и 77/78, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL1;
SEQ ID NO: 77/78 и 27/28, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL2;
SEQ ID NO: 47/48 и 75/76, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL3;
SEQ ID NO: 65/66 и 9/10, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL4;
SEQ ID NO: 69/70 и 13/14, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL5;
SEQ ID NO: 73/74 и 25/26, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL6;
SEQ ID NO: 35/36 и 63/64, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL7;
SEQ ID NO: 35/36 и 63/64, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL8;
SEQ ID NO: 35/36 и 63/64, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL9;
SEQ ID NO: 41/42 и 49/50, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL10;
SEQ ID NO: 49/50 и 61/62, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL11;
SEQ ID NO: 17/18 и 51/52, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL12;
SEQ ID NO: 51/52 и 19/20, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL13;
SEQ ID NO: 29 и 30, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL14;
причем эти праймеры при реакции ПЦР дают продукт амплификации, проявляющий такой молекулярный вес или нуклеотидную последовательность, которые, по существу, идентичны таковым у соответствующего продукта ПЦР-амплификации, который может быть получен из инбредных линий М3047/1 (NCIMB 41459) и М3047/2 (NCIMB 41460) при реакции ПЦР с помощью идентичной пары праймеров.

26. Набор маркеров по п.25, дополнительно включающий пару олигонуклеотидных праймеров для ПЦР, состоящую из прямого праймера и обратного праймера, способных идентифицировать маркер, сцепленный с локусом QTL, вносящим вклад во влажность зерна при сборе, причем эти праймеры имеют нуклеотидные последовательности, приведенные в:
SEQ ID NO: 23/24 и 3/4, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL1;
SEQ ID NO: 65/66 и 9/10, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL2;
SEQ ID NO: 69/70 и 13/14, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL3;
SEQ ID NO: 71/72 и 53/54, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL4;
SEQ ID NO: 53/54 и 57/58, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL5;
SEQ ID NO: 43/44, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL6;
SEQ ID NO: 5/6 и 37/38, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL7;
SEQ ID NO: 21/22 и 33/34, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL8;
SEQ ID NO: 31/32 и 39/40, соответственно, идентифицирующих пару маркеров, сцепленных с QTL9;
SEQ ID NO: 29/30, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL10;
SEQ ID NO: 67/68, идентифицирующих маркер, сцепленный с QTL11;
причем эти праймеры при реакции ПЦР дают продукт амплификации, имеющий такой молекулярный вес или нуклеотидную последовательность, которые, по существу, идентичны таковым у соответствующего продукта ПЦР-амплификации, который может быть получен из инбредных линий М3047/1 (NCIMB 41459) и М3047/2 (NCIMB 41460) при реакции ПЦР с помощью идентичной пары праймеров.

27. Способ идентификации растения кукурузы, содержащего множество наиболее благоприятных аллелей в маркерных локусах, сцепленных с соответствующими локусами QTL, который включает следующие стадии:
i) получения растительного материала из исследуемых растений или популяции растений и экстрагирования ДНК из данного материала;
ii) анализа образца ДНК, полученного на стадии i), чтобы определить имеющиеся аллельные варианты по маркерным локусам, генетически сцепленным с соответствующим QTL, вносящим вклад в фенотипический признак, выбранный из группы урожайности по зерну и влажности зерна при сборе, путем:
а) применения набора маркеров по п.25 или 26 при реакции ПЦР-амплификации;
b) идентификации маркерных аллелей путем определения молекулярных весов и/или нуклеотидных последовательностей продуктов ПЦР-амплификации, полученных на стадии а);
c) сравнения определенных на стадии b) молекулярных весов и/или нуклеотидных последовательностей продуктов ПЦР-амплификации с молекулярными весами и/или нуклеотидными последовательностями соответствующих продуктов ПЦР-амплификации, полученных из инбредных линий М3047/1 (NCIMB 41459) и М3047/2 (NCIMB 41460) при реакции ПЦР с помощью идентичного набора пар праймеров, применявшихся на стадии а), и идентификации продуктов ПЦР с, по существу, идентичными молекулярными весами и/или нуклеотидными последовательностями;
iii) идентификации и отбора растения или растений с требуемым профилем по данным анализа маркеров, в частности растения или растений, содержащих множество наиболее благоприятных аллелей в маркерных локусах, сцепленных с соответствующими локусами QTL.

28. Способ получения растения, который включает стадии:
a) скрещивания двух или более родительских растений, из которых по меньшей мере одно представляет собой растение по любому из пп.1-22 или растение, идентифицированное способом по п.27;
b) скрининга потомства от скрещивания, произведенного на стадии а), на наличие растения, содержащего в своем геноме весь набор наиболее благоприятных аллелей по соответствующему набору локусов QTL по меньшей мере от одного из родительских растений, путем:
i. получения растительного материала из растения-потомка и экстрагирования ДНК из данного материала;
ii. анализа образца ДНК, полученного на стадии i), чтобы определить имеющиеся аллельные варианты по маркерным локусам, генетически сцепленным с соответствующими локусами QTL, при помощи набора маркеров по п.25 или 26 при реакции ПЦР-амплификации;
iii. идентификации маркерных аллелей путем определения молекулярных весов и/или нуклеотидных последовательностей продуктов ПЦР-амплификации, полученных на стадии ii);
c) сравнения определенных на стадии iii) молекулярных весов и/или нуклеотидных последовательностей продуктов ПЦР-амплификации с молекулярными весами и/или нуклеотидными последовательностями соответствующих продуктов ПЦР-амплификации, полученных из инбредных линий М3047/1 (NCIMB 41459) и М3047/2 (NCIMB 41460) при реакции ПЦР с помощью идентичного набора пар праймеров, применявшихся на стадии ii), и идентификации продуктов ПЦР с, по существу, идентичными молекулярными весами и/или нуклеотидными последовательностями;
d) идентификации и отбора растения или растений с требуемым профилем по данным анализа маркеров.

29. Способ по п.28, в котором на стадии а) одно из родительских растений имеет генетический фон, представленный инбредной линией кукурузы М3047/1 (NCIMB 41459) или М3047/2 (NCIMB 41460).

30. Способ по п.28 или 29, в котором оба родительских растения, используемые при скрещивании на стадии а), являются инбредными.

31. Способ по п.30, в котором скрещивание на стадии а) производится между двумя родительскими растениями, имеющими генетический фон, представленный инбредными линиями кукурузы М3047/1 (NCIMB 41459) и М3047/2 (NCIMB 41460).

32. Гибрид, полученный способом по любому из пп.28-31.

33. Способ применения набора маркеров-нуклеиновых кислот по п.25 или 26 при селекции по маркерам для внедрения набора аллелей, связанных с соответствующим набором локусов QTL, в идиоплазму кукурузы, не содержащую данного набора аллелей, причем данные аллели вносят вклад в фенотипический признак урожайности по зерну сам по себе или в комбинации с влажностью зерна при сборе.