用于在裸子植物树中调节球花发育的方法
【专利摘要】一方面，本发明提供了一种调节在裸子植物树上生长的球花的发育阶段的方法，所述方法包括：（a）在一个或多个球花芽上安装护罩，其中对护罩的类型进行选择以延迟或提早球花发育；以及（b）将所述护罩在所述球花芽上维持足够的时间段，以与自然生长的未加护罩的对照球花的发育阶段相比，延迟或提早安装护罩的球花芽的发育阶段。
【专利说明】用于在裸子植物树中调节球花发育的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请有权享有并要求2011年6月30日提交的美国正式专利申请序列号13/173，229，题为“用于在裸子植物树中调节球花发育的方法(Methods for ModulatingStrobili Development in Ggymnosperm Trees)”的优先权权益,所述专利申请的内容通过引用并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及用于在裸子植物树中调节球花发育的方法。
【背景技术】
[0004]林木例如针叶树的受控授粉，被用于产生世系已知的家族，用于后代试验和高世代育种。自从二十世纪50年代的树种改良计划开始以来，在选择后对针叶树(例如火炬松树)进行快速育种已成为一种挑战(参见例如Zobel和Talbert，《应用林木改良》(AppliedForest Tree Improvement), Wiley, New York, 505pp.(1984))。在野外，在 I 岁站'木上制造的嫁接体在5年或更多年中不产生足够用于育种的球花(花)。在二十世纪70年代中，开发了用于温室育种的技术，其通过使用各种诱导技术例如激素、剪根、水分胁迫、环状剥皮和异相休眠来缩短产生球花的时间(Gre enwoο d，M.S.，“用于火炬松的催花技术”(Flower Stimulation Techniques for Loblolly Pine (Pinus taeda L.)),在第 3 届世界林木育种商讨会(3rd World Consultation on Forest Tree Breeding)的会议记录中:CSIR0:1031-1042 (1977),Greenwood, M.S, Science210:443-444 (1978))。尽管在减少育种时间方面有效，但温室 育种昂贵，并且在火炬松中已被高接替代(Bramlett和Burris，“在生殖成熟的火炬松中高接幼枝” (Topworking Young Scions Into ReproductivelyMature Loblolly Pine),第23届南方林木改良会议会议记录(Proceedings:23rdSouthern Forest Tree Improvement Conference), Asheville, N.C.;pp.234-241 (1995)；Bramlett, D.L., Journal of Forestry95 (3):15-19 (1997))。通过在成熟的树园树的顶部进行嫁接，可以加速球花，并且可以在嫁接后仅仅两年完成给定的所选树木组的育种。
[0005]尽管高接育种与温室育种相比更快并且更廉价，但在2年内完成育种仍然是一种挑战，因为从足够的雄花及时获得花粉以在雌花发育过了可授性之前为它们所有进行授粉，是困难的。因此，对于在针叶树中调节球花发育，以允许在较短时间段内、例如在I年内对高世代选择进行育种的有效方法，存在着需求。
[0006]发明简述
[0007]提供本简述的目的是以简化形式介绍在下面的详细描述中进一步描述的一组概念。本简述不打算确定所要求保护的主题内容的关键特点，它也不打算用于协助确定所要求保护的主题内容的范围。
[0008]综上所述，一方面，本发明提供了调节在裸子植物树上生长的球花的发育阶段的方法，所述方法包括:(a)在一个或多个球花芽上安装护罩，其中对护罩的类型进行选择以延迟或提早球花发育；以及(b)将所述护罩在所述球花芽上维持足够的时间段，以与自然生长的未加护罩的对照球花的发育阶段相比，延迟或提早安装护罩的球花芽的发育阶段。在某些实施方式中，所述护罩被选择用于延迟安装护罩的球花芽的发育阶段，并且包含完全阻断日光照射的材料。在某些实施方式中，所述护罩在雌球花芽上安装足以延迟所述安装护罩的球花的发育阶段的时间。在某些实施方式中，所述护罩被选择用于提早所述安装护罩的球花的发育阶段，并包含维持所述护罩内的温度高于外部环境温度的材料。在某些实施方式中，所述树是针叶树。
[0009] 另一方面，本发明提供了在裸子植物树育种计划中使从雄球花收集花粉和雌球花可授性的时间同步的方法。本发明的这一方面的方法包括至少一个下述步骤:(a)通过在一个或多个雄球花芽上安装被选择用于提早雄球花发育的护罩类型，以及将所述护罩维持在所述球花上直至花粉产生，来提早一棵或多棵树上的一个或多个雄球花的发育阶段；和/或(b)通过在一个或多个雌球花芽上安装被选择用于延迟雌球花发育的护罩类型，以及将所述护罩维持在所述雌球花上，直至按照步骤(a)产生足够的花粉，或直至大部分未加护罩的对照雌花处于不再接受授粉的发育阶段，来延迟所述育种计划中的一棵或多棵树上的一个或多个雌球花的发育阶段。在某些实施方式中，所述方法还包括至少一个下述步骤:(i)将按照步骤(a)产生的花粉施加到按照步骤(b)产生的雌球花将产生自未提早的雄球花的花粉施加到按照步骤(b)产生的雌球花。在某些实施方式中，所述裸子植物树是针叶树。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]通过结合随附的图参考下面的详细描述，本发明的上述方面和许多随之产生的优点将被更好地理解，因此也更容易认识到这些方面和优点，在所述图中:
[0011]图1A-G示出了如表1中所述的球花发育的不同阶段；
[0012]图2是代表性野外试验的照片，其示出了如实施例1和2中所描述的覆盖火炬松小球果的各种类型的护罩(隔离袋);
[0013]图3图示了如实施例2中所述，在2007年育种季中3月份中的一周时间段中，8种不同类型隔离袋中的3种的内部温度和相应的袋子外部温度(对照)；
[0014]图4图示了如实施例3中所描述的代表性花(球花)发育试验的结果，其示出了在使用各种类型的铝箔隔离袋后观察到的花(球花)发育延迟；并且
[0015]图5图示了如实施例5中所描述的代表性花(球花)发育试验的结果，其示出了观察到的花(球花)发育延迟对各种处理的响应。
[0016]详细描述
[0017]除非在本文中特别定义，否则在本文中使用的所有术语的意义与本发明所属领域的技术人员所理解的意义相同。
[0018]为了明确在说明书和权利要求书中用于描述本发明的某些术语，提供了下列定义。
[0019]当在本文中使用时，在针叶树(例如松树或花旗松)的情形中，术语“雄花”是指小孢子囊球花。
[0020]当在本文中使用时，在针叶树(例如松树或花旗松)的情形中，术语“雌花”是指大孢子囊球花。
[0021]当在本文中使用时，术语“育种组”是指根据至少一种所需表型性状选择的多个植物。通常将该组进行异种交配，对得到的后代进行试验，并将其用于对将来的育种和试验世代做出选择。
[0022]在裸子植物育种计划例如针叶树高世代育种计划中，使用林木的受控授粉来产生世系已知的家族。简单来说，在下面的表2中概括的这一过程，包括根据所需判据例如一种或多种所需性状的高表型分值来选择树木。然后将所选树木的接穗嫁接在克隆库和生产树园(即用于育种目的的性成熟的树)中。嫁接的小树(ramlet)在几年后开始产生球花。被保护性芽鳞包封的球花原基在冬季月份中缓慢发育。随着球花发育，它们从芽鳞中露出，达到可授阶段，此时它们可以捕获风传播的花粉。球花发育的阶段详细描述在表1中并图示在图1A-G中。
[0023]嫁接的树木产生分开的大孢子囊球花(雌性)和小孢子囊球花(雄性)，其具有原始所选树木的遗传特征。在花粉从嫁接树木脱落的时间附近收集雄球花。通过干燥至低于10%的水分含量对球花进行加工，然后将花粉从球花振摇下来，储存并任选地冷冻，以备将来使用。
[0024]将嫁接物上的大孢子囊球花套上隔离袋，以防止来自于不同来源的花粉的污染。然后在苞鳞处于可授阶段时，将花粉施加到嫁接材料上的大孢子囊球花。对于火炬松来说在授粉后约18个月，授粉的球花成熟成为球果，并在秋季收获。
[0025]表1:在《花粉管理手册》，农业手册587号(“Pollen Management Handbook”，Agriculture Handbook Number587),第44-51页(1981)中描述的球花发育的发育阶段(基于 Cumming 和 Righter1948)
[0026]`
【权利要求】
1.一种调节在裸子植物树上生长的球花的发育阶段的方法，所述方法包括: (a)在一个或多个球花芽上安装护罩，其中对护罩的类型进行选择以延迟或提早球花发育；以及 (b)将所述护罩在所述球花芽上维持足够的时间段，以与自然生长的未加护罩的对照球花的发育阶段相比，延迟或提早安装护罩的球花芽的发育阶段。
2.权利要求1的方法，其中步骤(a)包括在一个或多个雌球花芽上安装护罩。
3.权利要求1的方法，其中步骤(a)包括在一个或多个雄球花芽上安装护罩。
4.权利要求1的方法，其中被选择用于延迟安装护罩的球花芽的发育阶段的护罩包含完全阻断日光照射的材料。
5.权利要求4的方法，其中所述护罩包含反射性外表面或反射性外层。
6.权利要求5的方法，其中所述护罩包含铝或镀铝材料或由铝或镀铝材料构成。
7.权利要求1的方法，其中所述护罩采取袋子的形式。
8.权利要求4的方法，其中所述护罩包含将护罩内的温度维持在环境温度的5T至10 °F之内的材料。
9.权利要求1的方法，其中所述树是针叶树。
10.权利要求9的方法，其中在所述球花芽处于发育阶段的阶段I前期至阶段2的时间段之前或期间，将所述护罩安装在所述球花芽上。
11.权利要求10的方法 ，其中步骤(b)包括将所述护罩维持在雌球花芽上，直至大多数未加护罩的对照雌球花处于不再接受授粉的发育阶段。
12.权利要求1的方法，其中所述护罩被选择成提早所述安装护罩的球花芽的发育阶段，并包含维持所述护罩内的温度高于外部环境温度的材料。
13.权利要求12的方法，其中所述护罩包含选自无纺布、纸、透明材料和涂黑袋子的材料，或由所述材料构成。
14.权利要求12的方法，其中所述护罩包含非反射性外表面。
15.权利要求12的方法，其包括在一个或多个雄球花芽上安装护罩，其中步骤(b)包括将所述护罩维持在雄球花上，直至所述球花产生花粉。
16.一种在裸子植物树育种计划中使从雄花收集花粉和雌花可授性的时间同步的方法，所述方法包括至少一个下述步骤: (a)提早所述育种计划中的一棵或多棵树上的一个或多个雄球花的发育阶段，其包括在一个或多个雄球花芽上安装被选择用于提早雄球花发育的护罩类型，以及将所述护罩维持在所述球花上直至花粉产生；和/或 (b)延迟所述育种计划中的一棵或多棵树上的一个或多个雌球花的发育阶段，其包括在一个或多个雌球花芽上安装被选择用于延迟雌球花发育的护罩类型，以及将所述护罩维持在所述雌球花上，直至按照步骤(a)产生足够的花粉，或直至大部分未加护罩的对照雌花处于不再接受授粉的发育阶段。
17.权利要求16的方法，其还包括至少一个下述步骤: (i)将按照步骤(a)产生的花粉施加到按照步骤(b)产生的雌花；或 (ii)施加产生自未提早球花的花粉。
18.权利要求17的方法，其中在所述雌球花被所述护罩覆盖时施加所述花粉。
19.权利要求16的方法，其中所述树是针叶树。
20.权利要求16的方法，其中所述护罩采取袋子的形式。
【文档编号】A01G13/02GK103596422SQ201280028629
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年6月21日 优先权日:2011年6月30日
【发明者】罗伯特·C·珀内尔, 丹尼尔·F·莫罗, 利昂·伯里斯 申请人:韦尔豪泽Nr公司