CN100456920C - 具有改善的籽粒质量性状的玉米植物 - Google Patents

Abstract

根据本发明，提供了用于生产具有增强的籽粒质量性状的新玉米植物的方法，包括使用玉米编号REN001和由它衍生的植物。本发明还提供了通过所述方法生产的植物。本发明还提供了用于生产具有改善的籽粒质量的玉米籽粒的方法，包括用来自玉米编号REN001以及由它产生的植物的花粉，对优良杂交玉米品种进行授粉。

Description

具有改善的籽粒质量性状的玉米植物

发明背景

本申请要求申请日为2001年12月28日的美国临时专利申请流水号60/343,965的优先权，该申请的整个内容被专门收作本文参考。

发明领域

本发明总体上涉及玉米育种领域。具体地讲，本发明涉及使用玉米编号REN001的方法。

相关技术的说明

大田作物育种的目标是，将各种理想的性状合并到一种品种/杂种中。所述理想的性状包括更高的产量，更好的茎杆，更好的根系，对杀虫剂、除草剂、害虫以及病害的抗性，对热和干旱的耐受性，作物成熟需要较少的时间，更好的农艺品质，更高的营养价值，以及发芽时间的一致性，群落地段建立，生长速度，成熟度，以及果实大小。

育种技术利用了植物的授粉方法。有两种通用的授粉方法：植物自花授粉，如果将来自一朵花的花粉转移到同一个植株的相同的花朵或另一个花朵上的话。植物异花授粉，如果将来自一朵花的花粉授到不同的植物上的话。玉米植物(Zea mays L.)可以通过自花授粉和异花授粉培育。这两种类型的授粉包括玉米植物的花。玉米在同一个植株上具有独立的雄花和雌花，分别位于雄穗和果穗上。当风将雄穗的花粉吹送到从果穗的顶部突出的穗丝上时，就发生了天然授粉。

自花授粉的，并且经过很多世代选择的植物，在几乎所有基因座上都变得纯合，并且产生了纯种后代，纯合植物的均匀群体。两种这样的纯合植物之间的杂交，产生了杂交植物的均匀群体，这种植物在很多基因座上都是杂合的。相反，各自在多个基因座上杂合的两种植物的杂交，产生了杂交植物的群体，它们在遗传学上是不同的，并且是不均匀的。所得到的不均匀性，使得性能无法预测。

均匀的玉米植物杂种的培育，需要培育纯合的自交植物，让所述自交植物杂交，以及评估所述杂交。系谱育种和轮回选择，是用于由繁育群体培育自交植物的育种方法的例子。所述育种方法将来自两种或两种以上自交植物或各种其他较宽基础来源的遗传学背景合并到育种库中，利用它，通过自交和选择需要的表型，培育新的自交植物。让所述新的自交植物与其他自交植物杂交，并且对来自所述杂交的杂种进行评估，以便确定其中的哪一个具有商业潜力。

所述系谱育种方法包括让两种基因型杂交。每一种基因型可能具有一种或多种在另一种基因型中所缺乏的理想特征；或每一种基因型可以与另一种基因型互补。如果两种原始亲本基因型不能提供所有需要的性状的话，在育种群体中可以包括其他基因型。让作为所述杂交产物的优良植物自交，并且通过连续的世代选择。作为自花授粉和选择的结果，每一个连续的世代变得更均匀。通常，这种育种方法包括五代或更多代自交和选择；S₁→S₂；S₂→S₃；S₃→S₄；S₄→S₅等。在经过至少五个世代之后，所述自交植物被认为在遗传学上是纯合的。

还可以利用回交改良自交植物。回交能将特殊的理想性状从一个自交系或非自交来源转移到缺乏所述性状的自交植物中。例如，这一目的可以通过以下方法实现：首先让优良的自交系(A)(轮回亲本)与具有编码相关性状的合适基因座的供体自交系(非轮回亲本)杂交。然后，让所述杂交的后代再次与所述优良轮回亲本(A)杂交，然后在所得到的后代中筛选从所述非轮回亲本中转移的理想性状。在经过五代或五代以上回交世代，并且选择所述理想性状之后，后代的控制所述被转移的特征的基因座是杂合的，但是，对于大部分或者几乎所有其他基因座来说都像所述优良亲本。让最后的回交世代自交，以便提供被转移性状的纯合的育种后代。

单交杂交玉米品种是两种自交植物的杂交，这两种植物分别具有与另一个植物的基因型互补的基因型。第一代杂交后代被命名为F₁。通常，F₁杂种比它们的自交亲本更有活力。这种杂种优势体现在很多多基因性状方面，包括明显提高了的产量，更好的茎杆，更好的根系，更好的均匀性，以及更好的昆虫和病害抗性。在培育杂种时，一般只寻求F₁杂交植物。当两种自交植物杂交时，产生了F₁单交杂种。双交杂种是通过四种自交植物成对地杂交(AxB和CxD)，然后再让两种F₁杂种再次杂交(AxB)x(CxD)而产生的。

杂交玉米品种的培育通常包括三个步骤：(1)从各种种质库中选择植物；(2)让所选择的植物自交若干世代，以便产生一系列自交植物，这些植物尽管彼此不同，每一种自交系是纯种的并且是高度均匀的；以及(3)让所选择的自交植物与不相关的自交植物杂交，以便产生杂交后代(F₁)。在玉米的自交过程中，所述植物的活力降低。当两种不相关的自交植物杂交时恢复了活力，以便产生杂交后代(F₁)。自交植物的纯合性和均匀性的重要后果是，任何两种自交系之间的杂种总是相同的。一旦鉴定了提供优良杂种的自交系，就可以无限地繁殖杂种种子，只要能保持所述自交亲本的均匀性就行。相反，由F₁杂种所表现出来的大部分杂种优势在下一个世代(F₂)中消失。因此，来自杂交品种的种子不能被用于种植材料。对于农民来说，保存F₁杂种子是没有好处的。相反，农民购买F₁杂种子用于每年种植。

北美洲的农民目前种植了数千万英亩的玉米，并且存在广泛的国家和国际商业化玉米育种项目。所述玉米育种项目的持续的目标是，培育基于稳定的自交植物以及具有一种或多种理想性状的玉米杂种。为了实现这一目的，玉米育种者必须选择并且培育优良自交亲本植物。

发明概述

在一方面，本发明提供了生产具有至少第一种改善的籽粒质量性状的玉米植物的方法，包括以下步骤：(a)让玉米编号REN001的玉米植物与第二种玉米植物杂交或与它本身杂交；和(b)选择通过所述杂交得到的，并且具有至少一种改善的籽粒质量性状的后代玉米植物。在本发明的某些实施方案中，在杂交之前，使用于杂交的植物之一雄性不育，并且可以包括赋予所述雄性不育性的细胞核或细胞质基因。杂交可以通过任何方法进行，包括人工授粉或通过自然授粉进行。

在本发明的一种实施方案中，通过本发明方法制备的玉米植物可以包括选自下列一组的改善的籽粒质量性状：含油量超过种子干物质重量的大约6％，蛋白含量超过种子干物质重量的大约10％，改善了油质量，增强了所述油的氧化稳定性，减少了油里面的多不饱和脂肪酸，油酸含量超过油的总脂肪酸的大约35％，赖氨酸含量超过种子干物质的大约0.32％，色氨酸含量超过种子干物质的大约0.08％。另外，所述玉米植物可以包括选自下列一组的一种或多种性状，这些性状包括：油酸含量超过油的总脂肪酸的大约28％，大约30％，大约32％，以及大约35％；赖氨酸含量超过种子干物质重量的大约0.25％，大约0.28％，大约0.30％或大约0.32％；谷物色氨酸含量超过种子干物质重量的大约0.05％，大约0.06％，大约0.07％或大约0.08％。

在本发明的其他实施方案中，所述第二种玉米植物可以是自交系或杂种，包括合成的杂交植物，并且可以是遗传学上不均匀的。通过让玉米编号为REN001的玉米植物与第二种玉米植物或它自身杂交制备的玉米植物可以用作花粉供体，并且将第二种玉米植物用作花粉受体，或将第一种植物用作花粉受体，而将第二种玉米植物用作花粉供体。

在本发明的方法中，杂交可以包括(a)获得玉米编号REN001的种子的群体；(b)选择相对所述群体中的种子而言具有增大的胚的种子；和(c)让所述种子生长，以便产生玉米编号REN001的玉米植物。在本文中，术语“增大的”表示比所述群体内的平均胚尺寸更大的胚或，比所述群体内的种子大大约20％，大约40％，大约60％，大约80％，大约90％和大约95％的胚。

本发明的方法可以进一步包括以下步骤：(c)让所述后代玉米植物与它本身或第三种植物杂交，以便产生下一世代的后代植物，并且，仍然可能还包括以下步骤：(d)让所述下一世代的后代植物与它自身或第二种植物杂交；和(e)再重复步骤(c)和(d)3-10代，以便产生源于玉米编号REN001的自交玉米植物。在所述方法中，根据至少第一种增强的籽粒质量性状的存在选择所述下一世代的后代植物用于杂交，并且还可以根据至少第一种增强的籽粒质量性状的存在在某些或所有世代选择用于杂交。在本发明的一种实施方案中，所述增强的籽粒质量性状选自下列一组：含油量超过种子干物质的大约6％，蛋白含量超过种子干物质的大约10％，改善了油质量，增强了油氧化稳定性，减少了油里的多不饱和脂肪酸，油酸含量超过油的总脂肪酸的大约35％，赖氨酸含量超过种子干物质的大约0.32％，色氨酸含量超过种子干物质的大约0.08％。

在另一方面，本发明提供了通过本发明的方法生产的玉米植物，并且，包括玉米编号REN001的至少两种下面的性状：含油量超过种子干物质的大约6％，蛋白含量超过种子干物质的大约10％，改善了油质量，增强了油氧化稳定性，减少了油里的多不饱和脂肪酸，油酸含量超过油的总脂肪酸的大约35％，赖氨酸含量超过种子干物质的大约0.32％，色氨酸含量超过种子干物质的大约0.08％。在本发明的其他实施方案中，所述玉米植物可以包括少于玉米植物REN001的所有性状的性状，并且，在本发明的某些实施方案中，可以仅包括REN001的上述性状中的大约三种，大约四种，大约五种，大约六种，大约七种，大约八种，或大约九种。

在另一方面，本发明提供了包括玉米编号REN001的种子或通过让玉米编号REN001的玉米植物与第二种玉米植物或它自身杂交制备的玉米植物的种子的种子组合物。还提供了所述种子与农艺上优良的杂交玉米品种的种子随机混和的种子组合物，其中，所述杂交玉米品种是遗传学雄性不育的，其中，玉米编号REN001的种子的存在比例低于大约1-大约3。在本发明的某些其他实施方案中，提供了玉米编号REN001的种子的群体。所述种子组合物可以基本上不含其他种子，例如，可以限定为包括至少大约70％，80％，90％，95％，98％，99％或100％REN 001种子。在本发明的其他实施方案中，提供了基本上由REN 001种子组成的REN 001种子的群体。在本发明的一种实施方案中，所述群体可以根据REN 001种子的群体中种子增大的胚尺寸区别于其他种子群体。

在另一方面，本发明提供了生产玉米籽粒的方法，它包括：(a)在授粉距离内种植第一种和第二种玉米植物的种子；其中，所述第一种植物是农艺上优良的品种，并且，其中，所述第二种植物是编号REN001的玉米植物或通过让编号REN001的玉米植物与第二种玉米植物或它自身杂交制备的；(b)让所述第一和第二种植物生长到成熟；(c)让来自所述第二种植物的花粉给所述第一种植物授粉；和(d)收集至少在所述第一种植物上形成的籽粒。所述种植可以包括种植包括所述第一和第二种玉米植物的种子的种子群体。所述收集可以包括收获在所述第一种玉米植物和第二种玉米植物上形成的籽粒。在本发明的具体实施方案中，所述第一种玉米植物是遗传学雄性不育的。

在本发明的另一方面，用于本发明方法的或通过本发明方法制备的植物还可以包括或具有能够赋予雄性不育性或其他防止自花授粉的，如通过自交不亲和性的细胞质或细胞核因子。在具体杂交中，细胞质遗传的性状是通过母本传递给后代的。一种示例性的细胞质遗传的性状是雄性不育性状。细胞质雄性不育性(CMS)是通过细胞质和细胞核中的基因之间的相互作用决定的花粉败育现象。线粒体基因组的改变以及在细胞核中缺乏恢复基因会导致花粉败育。通过正常细胞质或恢复基因在细胞核中的存在，所述植物能够正常地产生花粉。可以通过相同品种的保持系对CMS植物进行授粉，保持系具有正常的细胞质，但在细胞核中缺乏恢复基因，并且在下一世代中继续保持雄性不育。通过相同品种的恢复系，可以恢复CMS植物的雄性育性，恢复系在细胞核中必须具有恢复基因。由于在细胞核中存在恢复基因，所述雄性不育植物的后代能够产生正常的花粉颗粒并且繁殖。细胞质遗传的性状可以是天然存在的玉米性状或通过遗传转化技术导入的性状。

发明详述

I.植物特征的定义

不结实植物：不结实植物，即缺乏有籽粒的果穗，或具有仅有稀少分布的籽粒的果穗；

Cg：禾生刺盘孢(Colletotrichum graminicola)分级。分级×10大致相当于总植物感染百分比。

CLN：玉米致死性坏死(玉米退绿斑驳病病毒(Maize ChloroticMottle Virus)和玉米矮缩花叶病毒(Maize Dwarf Mosaic Virus)的组合)分级：数字分级是基于严重性等级的，其中，1＝抗性最强至9＝易感。

Cn：内布拉斯加棒杆菌(corynebacterium nelraskense)分级。分级×10大致相当于总植物感染百分比。

Cz：玉米尾孢(Cercospora zeae-maydis)分级。分级×10大致相当于总植物感染百分比。

Dgg：西南玉米杆草螟(Diatraea grandiosella)环切分级(值是植物环切和茎杆倒伏的百分比)。

脱落的果穗：业已从植物上掉落到地面上的果穗。

Dsp：叶甲属(Diabrotica)型根分级(1＝最小影响至9＝严重修剪)。

果穗姿态：在收获时果穗的姿态或位置，被评为直立，水平，或下垂。

果穗-玉米穗轴颜色：玉米穗轴的颜色，被评为白色，粉色，红色，或棕色。

果穗-玉米穗轴直径：在正中央测定的玉米穗轴的平均直径。

果穗-玉米穗轴强度：对玉米穗轴断裂的机械强度的测定，被评定为强或弱。

果穗-直径：在果穗正中央的平均直径。

果穗-干燥外壳颜色：在收获时外壳的颜色，被评定为浅黄色，红色，或紫色。

果穗-新鲜外壳颜色：在授粉之后1-2周外壳的颜色，被评定为绿色，红色，或紫色。

果穗-外壳苞片：平均外壳叶的长度，评定为短，中等或长。

果穗-外壳覆盖：从果穗顶端到外壳顶端的平均距离。最低值不小于0。

果穗-外壳开口：在收获时对外壳松紧度的评估，被评定为紧，中等，或开放。

果穗长度：果穗的平均长度。

每个茎杆的果穗数量：每株植物的果穗的平均数量。

果穗-梗节间：在果穗梗上的节间的平均数量。

果穗-梗长度：果穗梗的平均长度。

果穗-去壳百分比：一个果穗的平均去壳的籽粒重量除以去壳的籽粒重量和玉米穗轴重量总和。

果穗穗丝颜色：在穗丝露出之后2-3天观察到的穗丝颜色，被评定为绿色-黄色，黄色，粉红色，红色，或紫色。

果穗-锥形(形状)：果穗的锥形或形状，被评定为锥形，半锥形，或圆柱形。

果穗重量：果穗的平均重量。

早期群落地段：在早春测定的从地面上露出的植物的百分比。

ER：果穗腐烂分级(它的值大致为腐烂果穗的百分比)。

最终群落地段数量：在即将收获之前植株的数量。

GDUs：在这里，生长程度单位是通过Barger方法计算的，其中，24小时时间的热单位是通过以下公式计算的：GDUs＝[(每日的最高温度+每日的最低温度)/2]-50。所使用的最大的每日最高温度为86℉，所使用的最小的最低温度为50℉。

至释放花粉需要的GDUs：自交系或杂种有大约50％的植物释放花粉所需要的生长程度单位(GDUs)或热单位的数量，它是从种植时间开始计算的。至传粉所需要的GDUs，是通过将从种植日开始到50％的花粉传播之日的GDU累加在一起测定的。

至抽丝的GDUs：自交系或杂种有大约50％的植物具有露出的穗丝的生长程度单位的数量，是从种植时间开始测定的。至抽丝所需要的GDUs是通过将从种植日开始到50％的抽丝百分比的日期的每天的单个GDU值累加在一起测定的。

Hc2：炭色长蠕孢(Helminthosporium carbonum)品系2分级。分级×10大致相当于总植物感染百分比。

Hc3：炭色长蠕孢品系3分级。分级×10大致相当于总植物感染百分比。

Hm：玉蜀黍长蠕孢(Helminthosporium maydis)品系0分级。分级×10大致相当于总植物感染百分比。

Ht1：大斑病长蠕孢(Helminthosporium turcicum)品系1分级。分级×10大致相当于总植物感染百分比。

Ht2：大斑病长蠕孢品系2分级。分级×10大致相当于总植物感染百分比。

HtG：退绿-损伤型抗性。+＝表示存在Ht退绿-损伤型抗性；-＝表示不存在Ht退绿-损伤型抗性；+/-＝表示Ht退绿-损伤型抗性的分离。分级×10，大致相当于总植物感染百分比。

籽粒-糊粉颜色：糊粉的颜色被评定为白色，粉红色，棕褐色，棕色，青铜色，红色，紫色，浅紫色，无色，或杂色。

籽粒壳颜色：在干燥期观察到的籽粒壳的颜色，被评定为白色，柠檬酸-黄色，黄色，或橙色。

籽粒-胚乳颜色：胚乳的颜色，被评定为白色，浅黄色，或黄色。

籽粒-胚乳类型：胚乳的类型，被评定为正常，蜡质，或不透明。

籽粒-等级：被归类为圆形的籽粒的百分比。

籽粒-长度：从籽粒壳到花梗的平均距离。

每一行的籽粒数量：在单行上的籽粒的平均数量。

籽粒-外皮颜色：外皮的颜色被评定为无色，红色-白色冠，棕褐色，青铜色，棕色，浅红色，樱桃红色，或杂色。

籽粒-行方向：籽粒行在果穗上的方向，被评定为直，略微弯曲，螺旋，或不明显(分散)。

籽粒-行数量：在一个果穗上的籽粒行的平均数量。

籽粒-侧面颜色：在干燥期观察到的籽粒侧面的颜色，被评定为白色，浅黄色，黄色，橙色，红色，或棕色。

籽粒-厚度：跨越籽粒的狭窄侧面的距离。

籽粒类型：籽粒的类型被评定为齿型，硬质型或中间型。

籽粒重量：预定数量籽粒的平均重量。

籽粒宽度：跨越籽粒扁平侧的距离。

Kz：玉米眼斑病菌(Kabatiella zeae)分级。分级×10，大致相当于总植物感染百分比。

叶片角度：上部叶片相对茎杆的角度，被评定为直立(0-30度)，中等(30-60度)，或下垂(60-90度)。

叶片颜色：在授粉1-2周之后叶片的颜色，被评定为浅绿色，中等绿色，深绿色，或非常深的绿色。

叶片长度：一级果穗叶的平均长度。

叶片纵向皱折：在授粉1-2周之后对叶片表面上的纵向皱折数量的分级，皱折被评定为没有，少有或很多。

叶片边缘波纹：在授粉1-2周之后对叶片边缘的波纹的分级。被评定为无，少有，或很多。

叶片数量：成熟植株的叶片的平均数量。统计从子叶开始，至旗叶结束。

叶片-叶鞘花色素苷：在授粉1-2周之后对叶鞘中的花色素苷的含量的分级，被评定为没有，基本弱，基本强，弱或强。

叶鞘绒毛：对叶鞘绒毛的分级。该分级是在授粉1-2周之后进行的，并且被评定为轻，中等，或重。

叶片宽度：在其最宽处测定的初生果穗叶片的平均宽度。

LSS：后期直立性(值×10，接近在病害评估小区中植物倒伏的百分比)。

水分：在收获时籽粒的水分。

On1：玉米螟(Ostrinia nubilalis)第一次产出的卵分级(1＝抗性至9＝易感)。

On2：玉米螟第二次产出的卵分级(1＝抗性至9＝易感)。

相对成熟度：基于回归分析的成熟度分级。所述回归分析是通过利用对照杂种及其以前建立的日分级相对实际收获水分进行的。测定相关杂种的收获水分，并且将所述水分值带入所述回归方程，以便得到相对成熟度。

根系倒伏：根系倒伏是发生根系倒伏的植物的百分比。如果植物的一部分相对垂直轴线倾斜大约30度或30度以上，就认为该植物是根系倒伏的。

幼苗颜色：在6-8叶期叶片的颜色。

幼苗高度：在6-8叶期植株的高度。

幼苗生活力：对营养生长量的视觉分级，分为1-9级，其中，1相对于最好。当在实验中所述平均等级处在第5叶期时，进行所述评分。

选择指数：所述选择指数根据来自多种性状的信息提供了对杂种价值的一次衡量。几乎总是包括在内的性状之一是产量。根据赋予它们的重要性水平，对所述性状进行权衡。

Sr：丝轴黑粉菌(Sphacelotheca reiliana)分级，是感染的实际百分比。

茎杆花色素苷：茎杆中花色素苷色素量的分级。在授粉之后1-2周对所述茎杆进行分级，确定为缺乏，基本弱，基本强，弱，或强。

茎杆-支柱根颜色：在授粉后1-2周将观察到的支柱根的颜色确定为绿色，红色，或紫色。

茎杆直径：茎杆的最下面的可见节间的平均直径。

茎杆果穗高度：测定的从地面到在顶部形成的果穗的果穗柄与茎杆的结合点之间的果穗的平均高度。

茎杆节间方向：在授粉之后观察到的茎杆节间的方向，被确定为直立或弯曲。

茎杆节间长度：位于原生果穗上面的节间的平均长度。

茎杆倒伏：发生茎杆倒伏的植物的百分比。如果植株在果穗以下折断或断裂，就将该植物统计为茎杆倒伏。

具有支柱根的茎杆节：每个植株具有支柱根的节的平均数量。

茎杆-植株高度：以从土壤到雄穗顶端测定的植株的平均高度。

茎杆-分蘖：具有分蘖的植株的百分比。分蘖被定义为次生苗，它发育成能够释放花粉的雄穗。

保持绿色：保持绿色是在接近黑色层形成时间对一般植物健康状况的衡量(生理学成熟)。它通常是在实验中的大部分进入的果穗外壳业已转变成了成熟颜色的时间记录的。评分是基于1-9级进行的，其中1＝最佳。

STR：茎杆腐烂分级(代表严重程度为1的值＝25％接种的节间腐烂至9＝整个茎杆腐烂和萎陷)。

SVC：Southeastern病毒复合物(玉米退绿矮缩病毒和玉米矮缩花叶病毒的组合)分级；数字分级是基于严重性等级，其中，1＝抗性最强至9＝易感(1988个反应主要是玉米矮缩花叶病毒反应)。

雄穗-花药颜色：释放花粉50％时花药的颜色，被评定为绿色-黄色，黄色，粉红色，红色，或紫色。

雄穗姿态：在授粉之后雄穗的姿态，被评定为开放或紧凑。

雄穗分支角度：雄穗分支相对雄穗主轴的平均角度，被评定为直立(小于30度)，中等(30-45度)，或下垂(大于45度)。

雄穗分支数量：一级雄穗分支的平均数量。

雄穗颖片条带：在颖片基部的封闭的花色素苷条带，被评定为存在或不存在。

雄穗-颖片颜色：在脱落50％时颖片的颜色，被评定为绿色，红色，或紫色。

雄穗长度：从雄穗分支底部的基部到雄穗顶端测定的雄穗的长度。

雄穗花梗长度：雄穗花梗的平均长度，是从旗叶的基部到底部雄穗分支的基部测定的。

雄穗-花粉释放：通过敲击雄穗，并且观察花粉流动确定的花粉排放的目测分级，每次进入大约5个植株。根据1-9级进行评定，其中，9＝不育，1＝最多的花粉。

雄穗-穗长：从顶部雄穗分支的基部到雄穗顶端测定的穗的长度。

测试重量：以磅为单位的特定体积(蒲式耳)的籽粒重量，调整到15.5％水分。

产量：在收获时籽粒的产量，调整到15.5％水分。

II.其他定义

等位基因：基因座的任意一种或多种其他形式，所述所有等位基因与一种性状或特征相关。在二倍体细胞或生物中，特定基因的两个等位基因占据着一对同源染色体上的相应的基因座。

回交：育种者让杂交后代量复地与亲本之一杂交的过程，例如，将第一代杂种(F₁)与F₁杂种的亲本基因型之一杂交。

层析：它是这样一种技术，其中，将溶解物质的混合物结合在固体支持物上，然后让一柱体积的流体通过固体支持物，并且改变所述流体的组成。通过选择地洗脱，分离所述混合物的成分。

杂交：让来自相同植株或来自相同或不同基因型的任何其他植株的花粉对玉米植株的雌花进行授粉，以便导致来自所述雌花的种子的产生。

异花授粉：通过来自不同植株的两个配子的联合授粉。

二倍体：具有两套染色体的细胞或生物。

电泳：在电场的作用下，使悬浮在流体或凝胶基质中的颗粒移动的过程，并因此根据它们的电荷和分子量使其分离。这种分离方法为本领域技术人员所熟知，并且，通常被应用于分离各种形式的酶，和通过限制性内切酶消化所产生的DNA片段。

去雄：除去植物的雄性器官或用化学试剂使所述器官失活或用产生雄性不育性的细胞质或细胞核遗传因子使所述器官失活。

酶：能在生物学反应中以催化剂的形式起作用的分子。

F₁杂种：两种植物杂交的第一代后代。

遗传学互补体：核苷酸序列的聚合体，所述序列的表述确定了玉米植物的遗传互补；核苷酸序列的聚合，所述序列的表达决定了玉米植株的表型，或包括细胞或组织在内的植物的成分。

基因型：细胞或生物的遗传学结构。

单倍体：具有二倍体中的两套染色体中的一套的细胞或生物。

同工酶：可检测的酶的变体，所述变体能催化相同的反应，但是彼此不同，例如，在一级结构和/或电泳迁移率方面不同。同工酶之间的差别，是受单一基因的共显性控制的。因此，产生带形的电泳分离，可能在DNA水平上与不同的等位基因相同。不会改变电荷的结构差异，不能通过本方法检测。

同工酶分型特征：通过电泳分离的同工酶的带形的特征，在DNA水平上与不同的等位基因相同。

连锁：相同染色体上的等位基因倾向于比预期的几率更常见的同时分离的现象，如果它们的传递是独立的话。

标记：一种便于检测的表型，优选是以共显性形式遗传的(位于二倍体杂合子中的基因座的两个等位基因是便于检测的)，没有环境变异分量，即遗传率为1。

果实直感：通过花粉提供的基因型对胚以及相关的二倍体种子组织的表型产生的作用。

REN 001：玉米植物保藏号，通过该保藏号可以获得ATCC保藏号为PTA-3822的种子，以及由所述种子生长的植物。

表型：细胞或生物的可检测的特征，所述特征是基因表达的表现。

数量性状基因座(QTL)：至少部分决定某些通常是连续分布的可以数量体现的性状的遗传学基因座。

再生：由组织培养物形成植株。

SSR特征：被用作遗传学标记的简单序列重复特征，并且在使用旁侧寡核苷酸引物进行PCR^TM扩增之后进行凝胶电泳评分。

自花授粉：将花粉从花药上转移到相同植株的柱头上。

单一基因座转变的植物：通过被称为回交的植物育种技术培育的植物，其中，一个品种的基本所有的理想形态学和生理学特征都得到恢复，除了由通过回交技术导入该品种的单一基因座产生的性状之外。单一基因座可以包括一个基因，或者对于转基因植物来说，可以包括一个或多个整合在所述宿主基因组的单一位点(基因座)上的一个或多个转基因。

大体上相当：修饰词“大体上相当”在用于修饰诸如与数量性状相关的第一数值时，例如，用于包括所述数值，以便与所述第一数值比较时，不表示所述相应平均值的统计学差异。

组织培养物：包括构成植物的一部分的分离的相同或不同类型细胞或所述细胞的集合的组合物。

转基因：业已通过遗传学转化技术导入玉米植物的细胞核或叶绿体基因组的遗传学序列。

种子直感：由花粉的基因型对种子的胚乳表型产生的作用。

III.玉米编号REN001

根据本发明的一个方面，提供了使用玉米植物保藏号REN001的方法，包括通过玉米编号REN001的自交或异型杂交植物产生的系。在本发明的某些方面，提供了用编号REN001生产新的植物品种的方法。例如，自交玉米植物可以通过以下方法生产：种植玉米植物编号REN001的种子，自交或对所述植物进行异型杂交，并且在自花授粉或近缘授粉条件下生长所得到的玉米植物，用农业技术领域的技术人员所熟知的标准技术进行适当隔离。可以用标准的，众所周知的方法从所述植物上收获种子。

A.表型描述

根据本发明的另一方面，提供了具有玉米植物编号REN001的生理学和形态学特征的玉米植物。在表1中提供了对玉米植物编号REN001的生理学和形态学特征的描述。

表1：REN001表型的生理学和形态学特征

成熟度：

                             天数  热单位

从出现到50％的植物长出穗丝    78    1471

从出现到50％的植物产生花粉    77    1451

植物：

植物高度(到雄穗顶端)：222.0cm

果穗高度(到顶部果穗的基部)：119.0cm

分蘖的平均数量：0

每个茎杆上果穗的平均数量：1

支柱根的花青素苷：无

叶片：

果穗节叶的宽度：9.0cm

果穗节叶的长度：74.0cm

位于顶部果穗上面的叶片数量：5

叶片角度(从开花时位于果穗上部的第二个叶片到叶片上面的茎杆)：28度

叶片颜色：中等绿色：Munsell色码5 GY 4/4

叶鞘绒毛(分级等级从1＝无至9＝像桃子绒毛)：2

边缘波纹：(分类等级从1＝无至9＝很多)：8

纵向皱折：(分类等级从1＝无至9＝很多)：4

雄穗：

横向分支的数量：6

相对中央穗的分支角度：15度

雄穗长度(从顶部叶环到雄穗顶端)：38.0cm

花粉释放(评分等级为0＝雄性不育至9＝大量释放)：6

花药颜色：绿色-黄色-Munsell色码2.5GY7/6

颖片颜色：绿色-Munsell色码5GY5/8

杆状颖片：无

果穗：(去外壳的数据)

穗丝颜色(在出现之后3天)：浅绿色-Munsell色码2.5GY 8/6

新鲜外壳颜色(出现50％穗丝25天之后)：浅绿色-Munsell色码2.5GY 7/6

干外壳颜色(出现50％穗丝65天之后)：浅黄色-Munsell色码7.5YR 7/4

外壳延伸：短(外露的果穗)

果穗：(有外壳的果穗数据)

果穗长度：10.0cm

在正中央的果穗直径：41.0mm

果穗重量：45.0gm

籽粒行的数量：16

籽粒行：明显

梗长度：12.0cm

果穗锥形：平均

籽粒：(干燥的)

籽粒长度：10.0mm

籽粒宽度：7.0mm

籽粒厚度：6.0mm

糊粉颜色类型：纯合的

穗轴：在正中央的穗轴直径：3.0

*这些值是典型值。值有可能因为环境而改变。大体上相当的其他值也属于本发明的范围。

对编号REN 001的籽粒质量性状进行了分析。正如从下面的表2-5中可以看出的，分析表明，REN 001相对对照品种而言具有明显增强了的籽粒质量性状。

                表3.REN001和选择的品种的油质量籽粒特征*

品系	棕榈酸	棕榈油酸	硬脂酸	油酸
					REN001	18.98	0.22	3.70	54.25
IL REV.HIGH PROTEINUI 1995 BULK	3.07	0.08	0.36	7.45
					IL.SWITCHBACK HIGHOIL UI 1995 BULK	12.81	0.24	2.05	33.69
IL.HIGH OIL UI1975(INC 1981)	16.95	0.29	2.68	45.24
					IL HIGH PROTEIN UI1964(INC 19750	4.34	0.09	0.49	8.90
IL.HIGH PROTEIN UI1976(INC 1987)	3.31	0.07	0.40	8.36
					IL.HIGH PROTEIN UI1986(INC 1987)	3.91	0.07	0.47	8.38

*这些值是五个合并的籽粒的单独的脂肪酸的重量(mg)。这些值是典型的值。值可能因为环境而改变。大体上相当的其他值也属于本发明的范围。

表4：选择的REN 001衍生品种的油质量籽粒特征*

样品分析	CRGX 29204	粗制商品油
			C16:0-棕榈酸	11.84	10.91
C18:0-硬脂酸	2.47	1.83
			C18:1，9c-油酸	35.65	27.79
C18:1，11c	0.58	0.57
			C18:2-亚油酸	47.26	56.32
C18:3-亚麻酸	0.69	0.94

*值是重量百分比，并且是基于籽粒油。这些值是典型的值。值可能因为环境而改变。大体上相当的其他值也属于本发明的范围。CRGX29204来自品系LH195x BHO和HOI 001的杂交。

表5：用REN 001衍生的品系与选择的自交杂种授粉得到的杂种的籽粒质量性状*

籽粒亲本	花粉	粗蛋白	半胱氨酸	甲硫氨酸
					LH195xLH59	HOI001	14.56	0.301	0.322
LH212xLH204	HOI001	10.90	0.224	0.241
					LH198xLH168	HOI001	12.42	0.259	0.288
LH236xLH286	HOI001	13.55	0.266	0.265
					LH192xLH82	HOI001	12.59	0.239	0.241
LH198xLH185	HOI001	15.48	0.332	0.356
					REN 001	HOI001	13.65	0.302	0.393
LH200xLH172	自身的	9.99	0.216	0.237
					LH195xLH265	自身的	9.08	0.203	0.218
LH243xLH265	自身的	10.18	0.213	0.260
					LH300xLH176	自身的	11.24	0.249	0.282

*值是重量百分比，这些值是典型的值。值可能因为环境而改变。大体上相当的其他值也属于本发明的范围。

B.保藏信息

由玉米编号REN 001的2500粒种子组成的典型的保藏物保藏于美国典型培养物保藏中心(ATCC)，10801 University Blvd.，Manassas，VA，保藏日为2001年10月29日。为这些保藏的种子确定的ATCC保藏号为PTA-3822。所述保藏物是按照布达佩斯条约的微生物的保藏相关的条款和规定进行的，并且保藏期为至少30年和保藏机构最后接收到提供保藏样品的要求之后至少5年，或保藏到该专利的有效期，哪一项时间更长就取决于哪一项，并且，在所述期间内，如果保藏物失去活力的话，要进行更换。

IV.制备玉米植物的方法和通过所述杂交生产的玉米植物

本发明的一方面提供了用于生产具有增强的籽粒质量性状的新玉米植物的方法。例如，在本发明的一个方面，编号为REN 001的玉米植物可以与它自身杂交或与任何第二种玉米植物杂交，并且，然后可以将所得到的植物用于进一步育种。例如，所述植物可以备自自交大约2-10代，以便提供独特的，纯种的自交系。正如所希望的，对一种或多种性状的选择可以在每一世代进行。同样，本领域技术人员可以理解的是，使用标准育种技术，玉米编号REN 001的所有性状，都可以从通过玉米编号REN 001的自交或异型杂交产生的种子群体中选择。例如，通过在自花授粉条件下生长通过编号REN 001与第二种品系的杂交产生的种子群体生长若干世代，并且选择编号REN 001的性状，基本上可以恢复编号REN 001的所有性状。

按照本发明方法生产的新的品系，相对现有常规自交品种而言，具有明显改善的籽粒质量性状。另外，可以将所述品系用于杂交，进行能够生长成具有增强的籽粒质量性状的植物的杂种子的商业化生产。所述籽粒质量性状的例子包括，例如，含油量超过种子干物质的6％，蛋白含量超过种子干物质的10％，改善了的油质量，所述油的增强了的氧化稳定性，减少了油中多不饱和脂肪酸，油酸含量超过所述油的总脂肪酸的35％，赖氨酸含量超过种子干物质的0.32％，色氨酸含量超过种子干物质的0.08％。

在选择与REN 001或由它衍生的品系杂交的第二种植物，以便培育新的自交系时，通常需要选择那些本身具有一种或多种理想特征的植物或在杂交组合时具有所述理想特征的植物。潜在的理想性状的例子包括增强了的籽粒质量性状，更高的产量，更好的茎杆，更好的根系，对杀虫剂，除草剂，害虫和病害的抗性，对热和干旱的耐受性，缩短了作物成熟的时间，更好的农艺品质，更高的营养价值，以及发芽时间的一致性，群落地段的建立，生长速度，成熟度，以及果实大小。另外，可以让玉米编号REN 001的植物或由它衍生的品种与第二种不同的植物杂交，以便生产销售给农民用于在商业生产大田中种植的杂种。在这种情况下，选择了第二种品种，在与所述第一种品系杂交组合时产生了理想的特征。

可以通过天然方法或机械技术使玉米植物(Zea mays L.)杂交。当风把花粉从雄穗上吹送到从受体果穗顶端突出的穗丝上时，就发生了天然授粉。机械授粉可以通过控制可以吹送到穗丝上的花粉的类型而实现，或通过手工授粉而实现。

在一种实施方案中，杂交可以包括以下步骤：

(a)将第一和第二亲本玉米植物的种子种植在授粉距离内；

(b)将所述第一和第二亲本玉米植物的种子栽培或生长成长有花的植物；

(c)对所述第一和第二亲本玉米植物的花进行去雄，即对所述花进行处理，以便抑制花粉生产，或者将雄性不育植物用作母本，以便提供去雄的亲本玉米植物；

(d)让所述第一和第二亲本玉米植物之间进行天然异花授粉；

(e)收获在去雄的亲本玉米植物上生产的种子；和，如果需要的话，

(f)让收获的种子生长成玉米植物，优选生长成杂交玉米植物。

亲本植物通常种植在彼此的授粉距离内，包括以交替的行，小区或任何其他方便的种植方式种植所述亲本植物。其中，如果亲本植物的性成熟时间不同的话，可能需要先种植成熟较慢的植物，以便确保在母本上的穗丝能够用花粉授粉期间，可以获得来自父本的花粉。栽培两种亲本的植物，并且使它们生长到开花期。优选的是，在此生长阶段，通常用种植者认为合适的肥料和/或其他农药处理植物。

在开花期间，编号REN 001或由它衍生的植物作父本的情况下，可以从用作母本的所有植物上除去其他亲本植物的雄穗，以便避免自化授粉。所述去雄可以通过手工方式实现，不过，如果必要的话，还可以通过机械方法进行。另外，当所述母本玉米植物包括赋予雄性不育性的细胞质或细胞核基因时，可能不需要去雄。另外，可以用化学杀配子剂对所述母本的雄花进行不育化。在这种情况下，用作父本的亲本植物要么不用所述化学制剂进行处理，要么包括能产生对所述化学制剂的去雄作用有抗性的遗传学因子。杀配子剂能影响与花粉发育，成熟或释放相关的过程或细胞。用所述杀配子剂处理过的植物成为雄性不育植物，不过，通常保留了雌性可育性。例如，化学杀配子剂的使用描述于美国专利号4,936,904中，该专利的内容被以全文形式专门收作本文的参考。

在去雄之后，通常让所述植物继续生长，并且由于风的作用发生天然异花授粉，这种授粉现象对于包括玉米在内的禾本科植物的授粉来说是正常的。作为对所述母本植物击雄的结果，来自所述父本植物的所有花粉都可用于授粉，因为事先业已从在杂交中用作母本的所有植物上除去了雄穗以及携带花粉的开花部分。当然，在此杂交过程中，生长母本品种，使它们与其他玉米大田隔离，以便最小化或防止来自异源的任何意外的花粉污染。所述隔离技术为本领域技术人员所熟知。

可以让两种亲本玉米植物继续生长，直到成熟，或者在开花期结束之后毁掉父本行。仅收获来自母本植物的果穗，以便获得新的F₁杂种种子。然后，可以将所产生的新的F₁杂种种子在下一个种植季节里种植在商业生产大田中，或者用于进一步的育种方法，以便培育新的自交系。

另外，在本发明的另一种实施方案中，第一和第二亲本玉米植物可以来自相同的玉米植物，即来自编号为REN 001的植物或由它衍生的植物。因此，用本发明的方法生产的任何玉米植物以及编号REN 001或由它生长的植物构成了本发明的一部分。在本文中，杂交可能表示自交，回交，与另一种品种或同一种品种杂交，以及与群体杂交等。因此，利用玉米植物REN 001和由它衍生的品系作亲本生产的所有玉米植物，都属于本发明的范围。

A.利用REN 001作授粉者以便增强籽粒质量性状

玉米编号REN001的一个优点是，相对一般的现有品种而言，它具有明显增强了的籽粒质量性状。所述性状可以通过杂交产生，以便生产具有增强了的质量性状的籽粒和由它生长的植物。例如，所述增强的性状可以包括较高的含油量，较高的蛋白含量，改善了的油质量，增强了的油氧化稳定性，减少了油里面的多不饱和脂肪酸，提高了油酸含量，并且改善了蛋白的营养质量，以及其他性状。在本发明的具体实施方案中，所获得的植物可以包括选自下列一组的一种或多种增强的质量性状：含油量超过种子干物质的6％，蛋白含量超过种子干物质的10％，油酸含量超过油的总脂肪酸的35％，赖氨酸含量超过种子干物质的0.32％，并且色氨酸含量超过种子干物质的0.08％。正如本文所证实的，所述增强的质量性状可以通过杂交组合产生。

还可以通过种子直感和/或果实直感，利用编号REN 001赋予增强的籽粒质量性状，其中，花粉的质量性状影响由所述授粉所产生的籽粒。利用所述作用的一种方法，涉及将编号REN 001或由它产生的植物的种子和农艺上优良的品种的玉米种子，在大田中种植在授粉距离内。通过让所述植物在一起生长，来自编号REN 001的花粉可用于对农艺上优良的品种的雌花授粉。所述授粉赋予了由所述授粉所产生的籽粒增强的籽粒质量性状，不过，籽粒的产量将会接近用所述农艺上优良的“母本”正常情况下获得的产量。在使用所述技术，将REN 001被用作授粉者时，证实了玉米编号REN 001能赋予改善了的籽粒质量性状(表6和7)。

优选使用于籽粒生产的农艺上优良的植物成为雄性不育，以避免自花授粉，正如本文所描述的，这一目的可以通过遗传学，人工或化学方式实现。优选的是，所述农艺上优良的亲本与编号REN 001或由它衍生的植物具有类似的成熟期，以便确保花粉可利用性和对它的接受能力的一致性。然后，可以从所述植物上收获谷物。

B.培育具有增强的籽粒质量性状的由REN 001衍生的自交系

正如上文所描述的，可以将玉米编号REN 001用于生产具有增强的籽粒质量性状的新的玉米品种。在下面提供了源于REN 001的被称为HOI001的一种这样的示例性自交植物的育种历史，正如可以看出的，这种植物具有明显增强的籽粒质量性状。HOI001的育种历史如下：

1997年3月：从位于Urbana，IL的Maize Genetics Cooperative获得种子，并且选择具有大胚的种子。

1997年夏天：将选择的种子命名为REN 001，并且种植在32861行和32862行。当植物和果穗表型表明植物已经是部分自交的时，有可能相当于S3或S4代进行选择，且在整体的基础上处理植物。

97-98年冬季：将选择的植物种植在Hawaii Nursery的7556-7565行。让所有的植物自交，并且进行测交以便评估。选择的果穗是以整体方式处理的。将选择果穗的繁殖部分(increase)种植在Hawaii的33724行。

1998年夏季：将选择的植物种植在Iowa Nursery的66619-66620行。让每行的5个果穗自交，并且测交以便评估。这些果穗似乎均匀一致。

98-99年冬季：将繁殖部分种植在Hawaii 34091-34140行。

1999年春季：将来自所述繁殖部分的种子命名为HOI001。

对HOI001进行生理学描述，并且在表8中示出。

表8：HOI001表型的生理学和形态学特征

*这些值是典型值。值可以因为环境而改变。大体上相当的其他值也属于本发明的范围。

还评估了REN 001衍生的品种HOI001的籽粒质量性状，最突出的是，评估了籽粒的含油量。HOI001作为自交系评估，并且在杂交组合中与选择的自交系一起评估。正如从下面的表9-14中可以看出的，自交系HOI001具有增强的籽粒质量性状，并且，这些性状被赋予以HOI001作为一个自交亲本的杂交玉米植物。

表9：以百分干重量为基础用HOI001制备的杂种的比较

*在该计算中将胚乳+胚的重量用于表示籽粒重量。

表10：以每个籽粒为基础用HOI001制备的杂种的比较

表11：油占胚干重％的总脂肪酸甲酯(FAME)重复数据

表12：在用HOI001的三元(three-Way)杂种中含油量的提高

系谱	产量(Bu/A)	籽粒水分(％)	基杆倒伏(％)	根系倒伏(％)	含油量(％)
						LH310xRQ0084	172.5	20.5	4.6	4.5	5.8
(LH310xHOI001)xRQ0084	136.2	19.8	5.8	18.7	9.5
						LH310xRQ0085	177.7	25.5	2.8	5.4	6.1
(LH310xHOI001)xRQ0085	127.9	25.3	8.8	8.6	9.3

表13：常规杂种与HOI001杂种的比较

系谱	产量(Bu/A)	籽粒水分(％)	基杆倒伏(％)	根系倒伏(％)	含油量(％)
						(HC33xLH198)xLH59	127.5	18.1	13.5	0.0	4.2
(HC33xLH198)xLH185	149.5	19.1	6.1	2.4	4.3
						(HC33xLH198)xLH283	143.2	19.9	13.0	3.5	4.7
(HC33xLH19g)xHOI001	115.0	18.7	18.3	4.2	9.0

表14：常规杂种与HOI001杂种的比较

系谱	产量(Bu/A)	籽粒水分(％)	基杆倒伏(％)	根系倒伏(％)	含油量(％)
						(LH227xLH228)xLH82	175.5	18.0	21.2	11.8	4.5
(LH227xLH228)xLH172	172.7	17.1	14.8	12.8	4.0
						(LH227xLH228)xLH176	192.5	16.8	6.0	7.0	3.9
(LH227xLH228)xHOI001	193.5	17.6	11.5	16.5	9.0

被命名为HOI002的品种也是用REN 001，按照本发明的方法生产的。在表15中提供了对玉米植物HOI002的生理学和形态学特征的描述。

表15：HOI002的生理学和形态学性状

成熟度：

                                 天数  热单位

从出现到50％的植物长出穗丝        80    1524

从出现到50％的植物产生花粉        79    1496

植物：

植物高度(到雄穗顶端)：206.0cm

果穗高度(到顶部果穗的基部)：112.0cm

分蘖的平均数量：0

每个茎杆上果穗的平均数量：1

支柱根的花青素苷：无

叶片：

果穗节叶的宽度：9.0cm

果穗节叶的长度：72.0cm

位于顶部果穗上面的叶片数量：5

叶片角度(从开花时位于果穗上部的第二个叶片到叶片上面的茎杆)：27度

叶片颜色：中等绿色：Munsell色码5 GY 4/4

叶鞘绒毛(分级等级从1＝无至9＝像桃子绒毛)：2

边缘波纹：(分类等级从1＝无至9＝很多)：4

纵向皱折：(分类等级从1＝无至9＝很多)：5

雄穗：

横向分支的数量：4

相对中央穗的分支角度：15度

雄穗长度(从顶部叶环到雄穗顶端)：39.0cm

花粉释放(评分等级为0＝雄性不育至9＝大量释放)：6

花药颜色：绿色-黄色-Munsell色码2.5GY8/10

颖片颜色：绿色-Munsell色码5GY5/8

杆状颖片：无

果穗：(去外壳的数据)

穗丝颜色(在出现之后3天)：浅绿色-Munsell色码2.5GY 8/6

新鲜外壳颜色(出现50％穗丝25天之后)：浅绿色-Munsell色码2.5GY 7/8

干外壳颜色(出现50％穗丝65天之后)：浅黄色-Munsell色码7.5YR 7/4

外壳延伸：短(果穗外露)

果穗：(有外壳的果穗数据)

果穗长度：12.0cm

在正中央的果穗直径：42.0mm

果穗重量：66.0gm

籽粒行的数量：18

籽粒行：明显

梗长度：10.0cm

果穗锥形：平均

籽粒：(干燥的)

籽粒长度：10.0mm

籽粒宽度：7.0mm

籽粒厚度：4.0mm

圆形籽粒(性状等级)：

糊粉颜色类型：纯合的

穗轴：

在正中央的穗轴直径：3.1

*这些值是典型的值。测定值有可能因为环境而改变。大体上的相当的其他值也属于本发明的范围。

还评估了REN 001衍生的HOI002的籽粒质量和其他性状。最突出的是谷物中的含油量。正如从表16-18中可以看出的，自交系HOI002能赋予以HOI002作亲本的杂交玉米植物增强了的籽粒质量性状。

表16.在使用HOI002的三元杂种中提高了含油量

系谱	产量(Bu/A)	籽粒水分(％)	基杆倒伏(％)	根系倒伏(％)	含油量(％)
						LH310xRQ0084	172.5	20.5	4.6	4.5	5.8
(LH310xHOI002)xRQ0084	131.1	20.1	7.0	16.7	9.8
						LH310xRQ0085	177.7	25.5	2.8	5.4	6.1
(LH310xHOI001)xRQ0085	156.5	23.7	7.3	4.5	8.9

表17：常规杂种与HOI002杂种的比较

系谱	产量(Bu/A)	籽粒水分(％)	基杆倒伏(％)	根系倒伏(％)	含油量(％)
						(LH227xLH228)xLH82	175.5	18.0	21.2	11.8	4.5
(LH227xLH228)xLH172	172.7	17.1	14.8	12.8	4.0
						(LH227xLH228)xLH176	192.5	16.8	6.0	7.0	3.9
(LH227xLH228)xHOI002	173.7	17.8	9.3	17.0	9.8

表18：常规杂种与HOI002杂种的比较

系谱	产量(Bu/A)	籽粒水分(％)	基杆倒伏(％)	根系倒伏(％)	含油量(％)
						(HC33xLH198)xLH59	127.5	18.1	13.5	0.0	4.2
(HC33xLH198)xLH185	149.5	19.1	6.1	2.4	4.3
						(HC33xLH198)xLH283	143.2	19.9	13.0	3.5	4.7
(HC33xLH198)xHOI002	128.2	20.3	11.2	13.4	9.9

C.杂交玉米植物和种子生产

任何时候，用编号REN 001或由它衍生的品种与另一种不同的玉米植物杂交都能产生第一代(F₁)玉米杂交植物。同样，可以通过让编号REN 001或由它衍生的品种与任何第二种玉米植物杂交生产F₁杂交玉米植物。生产F₁杂种的方法的目标是控制玉米遗传学互补，以便产生新的基因组合，这种基因相互作用，以便产生新的或改善了的性状(表型特征)。生产新的F₁杂种的方法通常始于一种或多种自交植物的生产。所述植物是通过其祖先相关的玉米植物的反复杂交生产的，以便将某些基因组合在自交植物内。

玉米具有二倍体期，这意味着基因的两种状态(两个等位基因)占据着每一个基因座(在染色体上的位置)。如果在一个基因座上的所述等位基因是相同的，就被说成是具有纯合性。如果它们是不同的，就被说成具有杂合性。在完全的自交植物中，所有基因座都是纯合的。自交需要通过人类育种者进行复杂的操作。即使是在天然玉米中发生自交繁殖而不是杂交繁殖的极端不可能的情况下在自然状态下不能预期实现完全的自交，因为纯合性的众所周知的有害作用，以及所述植物在大量的世代都必须隔离繁殖。育种者生产自交植物的原因，是拥有已知的基因库，它的配子传递是可预测的。自交植物的培育通常需要大约5-7代自交。然后让自交植物杂交，以便培育改良的F₁杂种。然后筛选杂种，并且在小规模的大田实验中评估。通常，对根据其潜在的商业价值选择的大约10-15种表型性状进行评估。

当编号REN 001或由它衍生的品种的植物，与另一种植物杂交以便产生杂种时，可以将所述植物用作母本或父本植物。对于很多杂交来说，无论规定的亲本植物的性别如何，结果者是相同的。不过，通常有一种亲本植物被优选用作母本植物，因为具有较高的种子产量和生产特征。某些植物能产生更紧凑的果穗外壳，导致由于诸如腐烂的原因所导致的更多的损失。有可能推迟穗丝的形成，它有可能对一对母本植物的繁殖周期的时间产生负面影响。在一种植物上的种子外被特征可能是优选的。花粉可能由一种植物更好地释放。其他变量也可能影响特定杂交的优选的性别确定。在本发明中，通常优选用REN 001以及由它衍生的品系作父本。

IV.单一基因座转变

当术语玉米植物用于本发明的文本中时，它还包括所述玉米植物的任何单一基因座转变。本文所使用的术语单一基因座转变的植物表示通过被称为回交的植物育种技术培育的玉米植物，其中，除了通过回交技术转入所述品种的单一基因座之外，一个品种的几乎所有的理想的形态学和生理学特征都得到了恢复。可以将回交方法用于本发明，以便改良所述品种或导入特征。本文所使用的术语回交，表示让杂交后代重复地与所述品种的亲本玉米植物之一杂交。提供编码所需要的特征的基因座的亲本玉米植物，被称为非轮回或供体亲本。这种命名方法表示这样的事实，非轮回亲本在回交方法中使用一次，并因此不是轮回的。

将非轮回亲本的基因座转入其中的亲本玉米植物，被称为轮回亲本，因为在所述回交方法中它被使用了若干轮(Poehlman等，1995；Fehr，1987；Sprague和Dudley，1988)。在一般的回交方法中，让感兴趣的原始品种(轮回亲本)与携带要转移的感兴趣的单一基因座的第二种品种(非轮回亲本)杂交。然后，将通过该杂交产生的后代再次与轮回亲本杂交，并且重复这一过程，直到获得了这样的玉米植物：其中，除了从非轮回亲本转入的所述单一基因座之外，在所述转变的植物中恢复了轮回亲本的基本上所有理想形态学和生理学特征。通过使用诸如SSR，RFLP，SNP或AFLP标记的遗传学标记，可以加快所述回交过程，以便鉴定具有来自所述轮回亲本的最大遗传学互补的植物。

合适的轮回亲本的选择，是成功的回交方法的一个重要步骤。回交方法的目标是改变或取代原始品种上的一种性状或特征。为了这一目的，用来自非轮回亲本的理想的基因座，改变或取代轮回品种的一个基因座，同时基本上保留了原始品种的所有其余理想的遗传学，以及理想的生理学和形态学组成。特定非轮回亲本的选择，取决于回交的目的；主要目的之一，是给所述植物增加某些商业上需要的，农艺上重要的性状。确切的回交方案，取决于要改变的特征或性状，以便确定合适的测试方案。尽管当要转移的特征是显性等位基因时，回交方法是简单的，但也可以转移隐性等位基因。在这种情况下，必须导入对后代的测试，以便确定所述理想的特征是否业已成功地转移。

业已鉴定了很多单一基因座性状，这些性状通常不被选择用于培育新的自交系，而是可以通过回交技术改良。单一基因座性状可以是或者可以不是转基因的；所述性状的例子包括，但不局限于雄性不育，蜡质淀粉，除草剂抗性，对细菌，真菌或病毒病害的抗性，昆虫抗性，雄性可育性，增强的营养质量，工业用途，产量稳定性，和产量提高。所述基因通常是通过细胞核遗传的，不过，也可以通过细胞质遗传。这些基因的某些已知的例外是编码雄性不育性的基因，其中的某些基因是通过细胞质遗传的，但是仍然以单一基因座性状形式起作用。例如，多种示例性单一基因座性状描述于PCT申请号WO 95/06128中，该申请的内容被专门收作本文参考。

赋予雄性不育性的基因的例子包括披露于以下文献中的基因：美国专利号3,861,709，美国专利号3,710,511，美国专利号4,654,465，美国专利号5,625,132，和美国专利号4,727,219，其中的每一份文献的内容都以它们的全文形式专门收作本文参考。当人们需要根据本发明在玉米植物上采用雄性不育性***时，优选还可以使用一个或多个雄性可育性恢复基因。例如，在使用细胞质雄性不育性(CMS)时，杂种子生产需要三个自交系：(1)具有CMS细胞质的细胞质雄性不育系；(2)具有正常细胞质的可育自交系，在细胞核基因方面，它与CMS系是等基因的(“保持”系)；和(3)具有正常细胞质的独特的可育自交系，它具有育性恢复基因(“恢复”系)。所述CMS系是通过用保持系授粉繁殖的，所有后代都是雄性不育的，因为CMS细胞质是来自母本的。然后可以将所述雄性不育植物有效地用作杂交的母本，与所述恢复系杂交，而没有必要对母本的雄性生殖部分进行物理去雄。

雄性育性恢复基因的存在，导致了完全可育的F₁杂种后代的产生。如果在父本中没有恢复基因的话，可以获得雄性不育杂种。当利用玉米的营养组织时，例如用作饲料，所述杂种是有用的，不过，在大多数情况下，种子被视为这种作物的最有价值的部分，因此这种作物的杂种的育性必须恢复。可用于本发明的雄性不育基因和相应的恢复基因的例子为植物育种领域的技术人员所熟知，并且披露于诸如美国专利号5,530,191；美国专利号5,689,041；美国专利号5,741,684；和美国专利号5,684,242的文献中，上述每一个文献的内容都以全文形式专门收作本文参考。

当一个基因座发挥显性性状的作用时，可以采用直接选择。显性性状的一种例子是除草剂抗性性状。对于这种选择方法来说，在回交之前，用所述除草剂喷洒所述原始杂交的后代。所述喷洒消除了所有不具有需要的除草剂抗性特征的植物，并且仅将具有除草剂抗性基因的植物用于随后的回交。然后在所有其他的回交世代中重复这一过程。

很多有用的单一基因座性状是通过遗传转化技术导入的性状。用于玉米遗传学转化的方法为本领域技术人员所公知。例如，业已描述的用于玉米遗传学转化的方法包括电穿孔(美国专利号5,384,235)，电转化(美国专利号5,371,003)，微粒轰击(美国专利号5,550,318；美国专利号5,736,369，美国专利号5,538,880；和PCT公开号WO 95/06128)，农杆菌属(Agrobacterium)介导的转化(美国专利号5,591,616和欧洲专利公开号EP672752)，原生质体的直接DNA摄取转化(Omirulleh等，1993)，以及碳化硅纤维介导的转化(美国专利号5,302,532和美国专利号5,464,765)。

可以通过遗传转化导入的(美国专利号5,554,798)并且具有特殊用途的一种类型的单一基因座性状是能产生对除草剂草甘膦(glyphosate)的抗性的基因。草甘膦能抑制酶EPSPS的作用，它在芳族氨基酸的生物合成途径中是有活性的。对这种酶的抑制作用导致了氨基酸苯丙氨酸，酪氨酸，和色氨酸，以及由它们衍生的二级代谢物的缺乏。存在这种酶的突变体，这种突变体对草甘膦有抗性。例如，美国专利4,535,060描述了EPSPS突变的分离，它能赋予具有编码EPSPS的鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)基因aroA的生物对草甘膦的抗性。同样业已克隆了来自玉米(Zeamays)的具有类似突变的突变型EPSPS基因。所述突变基因编码在102和106号残基上具有氨基酸改变的蛋白(PCT公开号WO97/04103)。当一种植物包括所述基因时，就会产生除草剂抗性表型。

因此，遗传了包括突变的EPSPS基因的转基因的植物可以直接用除草剂草甘膦处理，而不会导致对所述植物的明显伤害。这种表型为农民提供了通过使用广谱性除草剂草甘膦控制具有这种除草剂抗性的植物的大田中杂草生长的优点。例如，可以将由Monsanto Company生产和出售的草甘膦的商业化制剂除草剂ROUNDUP^TM喷洒在种植草甘膦抗性玉米植物的大田上面。所述除草剂的喷洒率通常为每英亩4盎司ROUNDUP^TM-256盎司ROUNDUP^TM。更优选将每英亩大约16盎司-大约64盎司的ROUNDUP^TM喷洒在大田中。不过，可以根据需要增加或减少所述使用率，这取决于要处理的杂草的丰度和/或类型。另外，取决于大田的位置和天气状况，这些因素会影响杂草的生长以及杂草侵害的类型，可能需要进行进一步的草甘膦处理。第二次草甘膦使用通常还包括每英亩大约16盎司-大约64盎司ROUNDUP^TM的使用率。同样，可以根据大田状况调整所述处理率。将除草剂喷洒在农业作物上的所述方法为本领域所熟知，并且由Anderson(1983)作了总体上的概述。

另外，可以通过回交转变方法将一种以上的单一基因座性状渐渗到一个品种中。作为遗传转化的结果，可以将选择性标记基因和编码能赋予感兴趣的性状的蛋白的基因同时导入玉米植物。通常，一个或多个导入的基因会整合到宿主细胞基因组的单一染色***点上。例如，编码膦丝菌素乙酰转移酶(PPT)(例如，bar基因)并且通过抑制谷氨酰胺合成酶赋予对某些除草剂中的活性成分的抗性的选择性标记基因，以及编码来自苏云金芽孢杆菌(Bacillas Thruingiensis)(Bt)的的内毒素并且赋予对特定类型昆虫的抗性的基因，例如，鳞翅目昆虫，特别是欧洲玉米钻蛀虫，可以同时导入宿主基因组。另外，通过回交转变方法，可以将一种以上转基因性状转入优良自交系。

蜡质特征是隐性性状的一种例子。在这种例子中，由第一个回交世代产生的后代(BC1)必须生长并且自交。然后，对来自BC1植物的自交种子进行测试，以便确定哪一个BC1植物携带有编码蜡质性状的隐性基因。在其他隐性性状中，可能需要其他后代测试，例如生长其他世代，如BC1S1，以便确定哪一个植物携带有所述隐性基因。

V.示例性单一基因座转变的植物的起源和育种历史

用于制备单一基因转变的植物的方法为本领域技术人员所公知。这种单一基因转变植物的一种例子是85DGD1 MLms，它是玉米品系85DGD1向细胞质雄性不育转变的单一基因座。用于转变该品系的方法描述于美国专利号6,175,063中，该专利的内容被以全文形式收作本文参考，并且在下文示出。正如在美国专利号6,175,063中所披露的，85DGD1 MLms是利用回交方法产生的。具体地讲，将被命名为85DGD1的品系用作轮回亲本，并且将携带ML细胞质雄性不育性的种质来源MLms用作非轮回亲本。单一基因座转变的自交系85DGD1 MLms的育种历史可以归纳如下：

Hawaii Nurseries种植日期04-02-1992	组成S-O：母本行585，父本行500
		Hawaii Nurseries种植日期07-15-1992	生长S-O，并且让植株与85DGD1回交(444行和443行)
Hawaii Nurseries种植日期11-18-1992	生长BC1的混合种子，并且与85DGD1回交(行V3-27，V3-26)
		Hawaii Nurseries种植日期04-02-1993	生长BC2的混合种子，并且与85DGD1回交(行37′36)
Hawaii Nurseries种植日期07-14-1993	生长BC3的混合种子，并且与85DGD1回交(行99′98)
		Hawaii Nurseries种植日期10-28-1993	生长BC4的混合种子，并且与85DGD1回交(行KS-63′KS-62)
1994年夏季	生长BC5的一个果穗，并且与85DGD1回交(MC94-822′MC94-822-7)
		1994年冬季	生长BC6的混合种子，并且与85DGD1回交(3Q-1′3Q-2)
1995年夏季	合并BC7的种子，命名为85DGD1 MLms

在阅读本说明书的前提下，无需过多的实验就可以制备和实施本文所披露的和本文所要求保护的所有组合物和方法。尽管业已用上述说明性实施例的形式对本发明的组合物和方法进行了说明，本领域技术人员可以理解的是，可以在不超出本发明的真实构思，精神和范围的前提下，对本文所披露的组合物，方法以及所述方法的步骤或步骤的顺序进行改变，变化，改进，和替代。更具体地讲，可以理解的是，可以用化学上和生理学上相关的某些试剂取代本文所描述的试剂，同时能获得相同或相似的结果。对本领域技术人员来说，显而易见的所有这样的类似取代和改进都被视为属于如所附权利要求书所限定的本发明的构思，范围和概念。

参考文献

以下文献以它们能对本文所提供的方法提供示例性方法或其他详细补充的程度被专门收作本文参考。

Anderson，W.P.，Weed Science Principles，West Publishing Company，1983.

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Duncan et al.，“The Production of Callus Capable of Plant Regeneration from ImmatureEmbryos of Numerous Zea Mays Genotypes，”Planta，165：322-332，1985.

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Claims (18)

1.一种生产具有至少一种改善的籽粒质量性状的玉米植物的方法，包括以下步骤：

(a)让玉米编号REN001的玉米植物自交或与第二种玉米植物杂交，其中，玉米编号REN001的种子的样品保藏于ATCC，保藏号为PTA-3822；和

(b)选择通过所述杂交或自交产生的并且具有至少一种改善的籽粒质量性状的后代玉米植物。

2.如权利要求1的方法，其中，在所述杂交之前使玉米编号REN001的玉米植物或所述第二种玉米植物雄性不育。

3.如权利要求2的方法，其中，使玉米编号REN001的玉米植物或所述第二种玉米植物雄性不育的过程，包括在所述杂交之前去雄或导入能赋予雄性不育性的细胞核和细胞质基因。

4.如权利要求1的方法，其中，杂交或自交包括：手工授粉或使得天然授粉发生。

5.如权利要求1的方法，其中，所述改善的籽粒质量性状选自：含油量超过种子干物质的6％，蛋白含量超过种子干物质的10％，油酸含量超过油的总脂肪酸的35％，赖氨酸含量超过种子干物质的0.32％，和色氨酸含量超过种子干物质的0.08％。

6.如权利要求1的方法，其中，所述第二种玉米植物是玉米编号REN001的植物。

7.如权利要求1的方法，其中，所述第二种玉米植物是自交系，杂种或合成杂种。

8.如权利要求1的方法，其中，所述第二种玉米植物是遗传学上异源的。

9.如权利要求1的方法，其中，将玉米编号REN001的玉米植物用作花粉供体，并且将所述第二种玉米植物用作花粉受体；或者将玉米编号REN001的玉米植物用作花粉受体，而将所述第二种玉米植物用作花粉供体。

10.如权利要求1的方法，还包括以下步骤：

(c)让所述后代玉米植物自交或与第三种玉米植物杂交，以便产生下一代的后代玉米植物；和

(d)选择具有至少一种改善的籽粒质量性状的所述下一代的后代玉米植物。

11.如权利要求10的方法，还包括以下步骤：

(e)让所述具有至少一种改善的籽粒质量性状的下一代的后代玉米植物自交或与第二种玉米植物杂交；

(f)选择通过所述杂交或自交产生的并且具有至少一种改善的籽粒质量性状的后代玉米植物；和

(g)再重复步骤(c)、(d)、(e)和(f)3-10代，以便生产源于玉米编号REN001的玉米植物。

12.如权利要求11的方法，其中，所述改善的籽粒质量性状选自：含油量超过种子干物质的6％，蛋白含量超过种子干物质的10％，油酸含量超过油的总脂肪酸的35％，赖氨酸含量超过种子干物质的0.32％，和色氨酸含量超过种子干物质的0.08％。

13.如权利要求11的方法，其中，在每一世代根据至少两种改善的籽粒质量性状的存在选择下一代的后代植物，用于进行自交或杂交，所述性状选自：含油量超过种子干物质的6％，蛋白含量超过种子干物质的10％，油酸含量超过油的总脂肪酸的35％，赖氨酸含量超过种子干物质的0.32％，和色氨酸含量超过种子干物质的0.08％。

14.一种生产玉米籽粒的方法，包括：

(a)将所述第一种玉米植物和第二种玉米植物的种子种植在授粉距离内，其中，所述第一种植物是农艺上优良的品种，并且，其中，所述第二种植物是编号为REN 001的玉米植物，其中，玉米编号REN001的种子的样品保藏于ATCC，保藏号为PTA-3822；

(b)让所述第一种和第二种植物生长到性成熟；

(c)让来自所述第二种植物的花粉给所述第一种植物授粉；和

(d)收集至少在所述第一种植物上形成的籽粒。

15.如权利要求14的方法，进一步限定为种植所述第一种玉米植物和第二种玉米植物的种子的群体。

16.如权利要求14的方法，其中，收集在所述第一种玉米植物和所述第二种玉米植物上形成的籽粒。

17.如权利要求14的方法，其中，通过遗传学，化学和机械方法使所述第一种玉米植物雄性不育。

18.如权利要求14的方法，其中，所述第一种玉米植物是遗传学雄性不育的。