生产杂交玉米种子的方法以及由此方法生产的组合物的制作方法

专利名称：：生产杂交玉米种子的方法以及由此方法生产的组合物的制作方法
技术领域：
：本发明涉及生产方法以及所生产的组合物的领域。更具体而言，其涉及生产杂交玉米种子的方法以及通过所述方法生产的杂交玉米组合物。相关技术商业化杂交玉米种子生产包括在外来花粉污染可能性非常小的隔离田地的分开的行或区块中种植雄性和雌性近交系。雌性近交系通常在散粉之前去雄以确保由雄性近交系异花授粉。在授粉后销毁雄性近交系以防止在收获过程中混杂种子。收获、加工来自于异花授粉雌性近交系的耳穗，并出售给农民作为杂交种子用于种植。由于人工或机械去雄以及除草剂、杀虫剂、杀真菌剂、养分以及灌溉的投入成本，因此杂交玉米种子生产是一个昂贵的过程。杂交种子产量趋于降低，结果导致收入降低。而降低的收入以及增加的生产成本又导致厂商贏利性降低。因此，杂交玉米种子厂商总是对提高杂交玉米种子生产系统贏利性感兴趣。在本领域中还知道生产用于产生杂种的具有多性状的纯合近交系的成本是相当高的，并且由于育种人员需要确保性状的恰当组合、在基因组中这些性状的合适位置以及将这些性状整合入适当的种质中，因此随着每种附加性状的导入而变得更高。在使用一种性状产生近交系的情况下获得合适的纯合产品的概率为1:4,而在用8种性状产生近交系的情况下则为1:65,536。这些概率指数式增加了鉴定具有多性状的纯合近交系的困难，从而相当大地提高了育种成本。因此，对导致提高的玉米种子生产系统贏利性的适合性状的筌定及组合是重要的。5将奇数性状繁育到杂种中的成本类似于繁育偶数性状的成本。同样，在某些情况下，性状可对亲本产生不利影响。因此还需要平衡父本和母本近交系上的性状数目以降低将这些性状繁育入杂种本身中的成本，并将一个亲本中导致农学不利影响的性状提供给另一亲本。此外，由于发展的市场和环境条件，增加了最终用户例如农民和加工者对包含提高产量、提升胁迫抗性和提高谷粒品质的性状的良好适应的种质的需求。尽管已知在市场上具有多达三种性状的杂交玉米种子并且还知道导入多性状的不同方法，但就本领域目前状况而言缺少用于将至少四种转基因性状送递入杂交玉米种子中的系统方法，例如在此所描述的一种方法。更确切地说，本领域缺少用于鉴定及选择成本降低性状、判定在哪一亲本上的哪种或哪几种性状应当被提供以及随后选择来自各亲本性状的组合以提高杂交玉米种子生产系统的赢利'性的系统方法。发明概述一种用于杂交玉米种子生产系统的方法，包括鉴定至少一种对降低生产成本具有高影响的转基因性状，其中将所述性状导入母本的种质中；鉴定至少三种对降低生产成本具有低影响的转基因性状，其中将所述性状导入父本和/或母本的种质中；种植并杂交父本和母本；和收获杂基因性状而生产的杂交种子提高的贏利性。该方法进一步包括平衡父本和母本上的转基因性状，其中杂交种子的生产导致与未通过平衡转基因性状而生产的杂交种子的贏利性相比提高的赢利性。在一个实施方案中，该方法包括鉴定至少四种对降低生产成本具有低影响的转基因性状，其中将所述性状导入父本和/或母本的种质中.在另一个实施方案中，该方法鉴定至少五种对降低生产成本具有低°在另二个实施方i中:对降低生产成本提供^影响的性状选自除草剂耐受、雄性不育系统、提高的产量和养分利用效率以及它们的组合。对降低生产成本具有高影响的这些和其他性状的例子还在表2A-9中的一个或多个中给出。在另一个实施方案中，对降低生产成本提供低影响的性状选自冷耐受、干旱耐受、疾病抗性、昆虫抗性以及它们的组合。对降低生产成本具有低影响的这些和其他性状的例子还在表2A-9中的一个或多个中给出。在另一个实施方案中，通过增加杂交玉米种子产量实现提高的贏利性。在另一个实施方案中，本发明的方法进一步包括在母本和/或父本上提供最终用户转基因性状。该最终用户性状选自提高的氨基酸含量、提高的蛋白质含量、改良或提高的脂肪酸组成、提高的含油量、提高的碳水化物含量以及它们的组合。这些和其他最终用户性状的例子也在表IOA和10B中给出。本发明还披露了通过本发明的方法生产的杂交玉米种子。在一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状和三种或更多种昆虫抗性性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状和干旱耐受性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、干旱耐受性状和雄性不育系统性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、干旱耐受性状、雄性不育系统性状和固有产量性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、一种或多种干旱耐受性状、雄性不育系统性状、固有产量性状和养分利用效率性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、一种或多种干旱耐受性状、雄性不育系统性状、固有产量性状、养分利用效率性状和冷耐受性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、三种或更多种昆虫抗性性状和提高的氨基酸含量组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、提高的氨基酸含量性状和干旱耐受性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、提高的氨基酸含量性状、干旱耐受性状和雄性不育系统性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、一两种或更多种昆虫抗性性状、提高的氨基酸含量性状、干旱耐受性状、雄性不育系统性状和固有产量性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、提高的氨基酸含量性状、干旱耐受性状、雄性不育系统性状、固有产量性状和提高的含油量性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、一两种或更多种昆虫抗性性状、一种或多种提高的氨基酸含量性状、一种或多种干旱耐受性状、雄性不育系统性状、固有产量性状、养分利用效率性状、提高的含油量性状、提高的蛋白质含量性状和冷耐受性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、一种或多种提高的氨基酸含量性状、一种或多种干旱耐受性状、雄性不育系统性状、固有产量性状、养分利用效率性状、提高的含油量性状、提高的蛋白质含量性状和冷耐受性状组成。附图简述图1图解说明了从对降低生产成本具有高影响到对降低生产成本具有低影响，各种成本降低性状按刻度从右到左的排列。HT:除草剂耐受，MSS:雄性不育系统，IY:固有产量，NUE:养分利用效率，CT:冷耐受，DR:疾病抗性，DT:干旱耐受和IR:昆虫抗性。一般而言，在母本上提供对降低生产成本具有高影响的性状，而在父本和/或母本上提供对降低生产成本具有低影响的性状。发明详述以下是提供来帮助本领域技术人员实施本发明的本发明详细描述。本领域4支术人员可对在此描述的实施方案进行修改和改变，而不背离本8发明的精神和范围。除非另有规定，所有在此使用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员所通常理解的含义相同的含义。在本发明说明书中所使用的术语仅用于描述特定的实施方案，并不意在限制本发明。当在本发明的说明书和所附权利要求书中使用时，除非上下文另有明示，单数表示法"一个，，、"一种，，和"该，，也意在包括复数表示法。所有在此提及的出版物、专利申请、专利和其他参考文献皆以其全文明确并入作为参考。词语"包含"意思是包括但不限于。本发明提供了一种用于提高杂交玉米种子生产系统贏利性的方法。通过鉴定并提供对降低生产成本具有高影响或对降低生产成本具有低影响的性状实现了该方法。某些成本降低性状还直接或间接影响产量，由此提高了收入和贏利性。例如，固有产量性状可通过提高产量降低与生产土地相关的成本，即在更小的土地上能生产更多单位的杂交玉米种子。尽管已知在市场上具有多达三种性状的杂交玉米种子，但似乎并不存在一种系统方法例如在此描述的可用于鉴定、选择在哪一亲本上应当提供哪些成本降低性状以及随后选择各亲本上性状的组合以提高杂交玉米种子生产系统的赢利性的方法。如图1中所示，从对降低生产成本具有高影响到对降低生产成本具有低影响，例证性的成本降低性状按刻度从左到右以下列顺序排序除草剂耐受、雄性不育系统、固有产量、养分利用效率、冷耐受、疾病抗性、干旱耐受和昆虫抗性。任何其他性状基于它们对降低生产成本的高或低影响也可在该梯度上排序。一般而言，在母本上提供对降低生产成本具有高影响的性状，而在父本或母本上提供对降低生产成本具有低影响的性状。可通过从性状梯度上选择某些具有高影响的性状和某些具有低影^成本具有高影响的性状,从而提高杂交玉米种子生产系统的贏利性。例如，如果目的是在杂种中组合7种性状，则可例如从表l中选择除草剂抗性、雄性不育系统、固有产量性状和氮利用效率作为高影响性状并将它们导入母本中。还可选择冷耐受、疾病抗性和干旱耐受性状作为低影响性状并将它们导入母本或父本中。在某些实施方案中，性状可平衡为在母本或父本上土一种或两种或三种性状，以提高贏利性。在其他实施方案中，性状可平衡为在母本或父本上±—种或两种或三种性状，以提高贏利性。在某些情况下，在母本上提供性状可能导致产量损失，例如由于其插入到重要的内源基因中。在这样的情况下，可在父本上提供该性状。因此，本发明的一个方面提供一种生产杂交玉米种子的方法，包括鉴定至少一种对降低生产成本具有高影响的转基因性状，其中将所述性状导入母本的种质中；筌定至少三种对降低生产成本具有低影响的转基因性状，其中将所述性状导入父本和/或母本的种质中；种植并杂交父本和母本；和收获杂交种子，其中杂交种子的产生导致相对于不是通过在母本和父本上提供转基因性状而生产的杂交种子提高的赢利性。该方法利于作物育种决策，例如通过容许父本和母本上转基因性状性状而生;的杂交种子提高的贏利:。''''^a^性状，其中将所述性状导入父本和/或母本的种质中。或者，该方法容许鉴定至少五种对降低生产成本具有低影响转基因性状，其中将所述性状导入父本和/或母本的种质中。在该方法的另一个实施方案中，对降低生产成本提供高影响的一种性状或多种性状可选自除草剂耐受、雄性不育系统、提高的产量和养分利用效率以及它们的组合。对降低生产成本具有高影响的性状的例子也在表2A-9的一个或多个中给出。在另一个实施方案中，对降低生产成本提供低影响的性状可选自冷耐受、干旱耐受、疾病抗性、昆虫抗性以及它们的组合。对降低生产成本具有低影响的性状的例子也在表2A-9的一个或多个中给出。还可通过增加杂交玉米种子生产系统的产量实现提高的赢利性。本发明还公开了通过本发明方法生产的杂交玉米种子。在一个实施方案中，杂交种子中的性状可由一种或多种除草剂耐受性状和三种或更多种昆虫抗性性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状可由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状和干旱耐受性状组成。在又一个实施方案中，杂交种子中的性状可由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、干旱耐受性状和雄性不育系10统性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状可由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、干旱耐受性状、雄性不育系统性状和固有产量性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状可由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、一种或多种干旱耐受性状、雄性不育系统性状、固有产量性状和养分利用效率性状组成。在又一个实施方案中，杂交种子中的性状可由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、一种或多种干旱耐受性状、雄性不育系统性状、固有产量性状、养分利用效率性状和冷耐受性状组成。上述性状的例子可见于表2A-9的一个或多个中。指定表型的性状(如农学性状例如除草剂耐受)可由指定相同或不同作用方式或机制的一种基因或超过一种的基因编码。编码指定非生物胁迫抗性例如干旱、冷、盐或养分胁迫抗性的一种性状或多种性状的核酸还可提供对超过一种胁迫的耐受。成本降低性状可包括提供增强的除草剂耐受、雄性不育系统、增加的固有产量、增加的养分利用效率如氮利用效率、增强的冷耐受、增强的疾病抗性、增强的干旱耐受和增强的昆虫抗性的性状。这些性状可使生产成本降低14.2%-0.1%或更多(参见表1)。表l.在利用86个可用单位/英亩生产6,000,000个单位中，通过利用成本降低性状可实现的估计的成本降低<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>在亲本中提供除草剂耐受性状并组合使用相应的除草剂可用于控制杂草，由此减少杂草的资源利用并降低对诸如养分和水的投入需要。由于杂交亲本生长可以利用更多资源，该性状还可增加产量。此外，发现在母本上提供除草剂耐受性状(例如草甘膦耐受性状)可使生产失败率(即估计的不产生纯种子的概率)降低到0.06%-10%，这是通过一批种子中的性状纯度而测量的，例如通过测量到的草甘膦敏感率等于或大于2%。与之相比较，如果在父本上提供草甘膦耐受性状，则可能的失败率达36.1%。生产失败率的增加意味着在生产田地中不符合敏感性耐受标准的繁殖单位增加，由此增加了杂交种子的生产成本。通过在母本上提供除草剂耐受性状例如草甘膦耐受，可实现约14.2%的成本降低，从而提高贏利性(表1)。可提供一种或多种除草剂耐受性状以更有效地控制杂草，并减少田地中发展除草剂抗性杂草的危险。例如，提供对草甘膦、草铵膦、麦草畏或2,4-D的耐受性的除草剂耐受性状可被提供。当提供多于一种的除草剂耐受性状时，则其可在父本和/或母本上提供。当除草剂耐受性状被提供作为雄性不育系统的一部分时(以下所描述的)，除草剂耐受性状还可在父本上提供，因为施用除草剂可使母本上的花粉失活。为了提供来自父本的有活力的花粉，父本优选具有相应的除草剂耐受性状以在生产系统施用除草剂时能够存活。负责除草剂耐受的蛋白的例子示于表2A和2B中。多种方法可用于阻止母本自花传粉。在常规植物育种方案中，在开花时通常除去所有母本的雄花穗。可手工或机器去雄。该技术当起效时，是非常劳动密集的且大大增加了杂交种子生产的总成本。或者，可使用常用的细胞核或细胞质雄性不育系统。本发明使用生物技术和化学雄性不育系统(MSS)作为成本降低性状。通过使用这种方法，可实现约10.8%的成本降低，从而提高贏利性(表l)。这种方法的例子可见于列于表2A和2B的文献中，所述文献也在此并入作为参考。通过在母本上提供产量性状，能增加每英亩收获的可用单位的数量。可用单位/英亩的增加意味着实现给定单位产量目标所需的英亩数成比例的减少。例如，固有产量增加10%可使生产杂交玉米所需的英亩数减少10%。通过在母本上提供固有产量性状，可实现约3.7%的成本降低，从而提高贏利性(表1)。产量性状可通过提高的植物的生物量、谷粒产量、种子数、发芽以及高密度生长来增加产量。负责产量性状的蛋12白的例子示于表2A和2B-9中。对于某些能提供针对非生物胁迫(例如养分缺乏)的耐受的性状，当施用给定量的养分输入(如肥料)时，通过让养分输入(例如氮)的使用减少或增加产量，所述性状从而也成为成本降低性状。其接着还可减少所需的生产面积。通过在母本上提供氮利用效率性状，可实现约3.7%的成本降低，从而提高赢利性(表1)。负责养分利用效率性状的蛋白的例子列于表2A和2B-9中。其他胁迫耐受性状例如冷耐受性状如冷萌芽耐受性状可产生冷耐受。假定在母本的最终群丛中种子间距的标准差有l"改善，则会实现产量增加7%,由此能减少所需要的生产面积并使成本降低约2.6%,从而提高贏利性(表1)。可在父本/或母本上提供冷耐受性状以优化生产成本降低。负责冷胁迫耐受的蛋白的例子列于表2A和2B-9中。可在父本上提供疾病抗性性状，因为疾病抗性性状对降低生产成本的影响通常为低。假定对99%的总土地喷洒杀真菌剂，每年每英亩施用一次的费用为15.10美元，则提供疾病抗性性状可使成本降低约0.7%,从而提高贏利性(表1)。在某些情况下，例如如果母本通过去雄被制成雄性不育，则可在母本上提供疾病抗性性状。去雄可进一步引起创伤。因此，通过提供针对例如可严重损害玉米植物的真菌病如灰色叶斑病或锈病的抗性性状，可利于保护雌性免于任何去雄后遗留创伤所引起的感染。在生产系统中，疾病抗性性状例如那些有效地抗炭色长蠕孢(Helminthosporiumcarbonum)或常见锈病的性状可进一步有助于降4氐成本。负责疾病抗性的蛋白的例子列于表2A和2B-9中。提供另一种抗非生物胁迫(例如缺水)的性状，通过让灌溉地用水减少或增加干燥地产量也可降低生产杂交种子的成本。例如，在86个可用单位/英亩的6,000,000个单位的生产计划中，假定使用70%灌溉的土地，灌溉成本为8.00美元/英亩/英寸以及需水量为23"/年，在干燥地上灌溉成本降低10%以及产量增加5%，则在杂交种子生产中生产者能实现0.5%的成本降低。已知这种性状对降低生产成本具低影响，因此可在父本或母本或两者上提供这种性状(参见表1)。负责干旱耐受的蛋白的例子列于表2A和2B-9中。借助于亲本中的昆虫抗性性状，就可以不需要叶或土壤杀虫处理。例如，在86株可用单位/英亩的6,000,000个单位的生产计划中，假定26.4%的土地喷洒第一代欧洲玉米螟，其中母本占77.3%的总土地，则常，见施药成本为5.35美元/英亩，化学药品成本为6.56美元/英亩且施药量为4盎司/英亩，因此提供抗欧洲玉米螟性状能减少80-90%的化学施药，从而使总生产成本降低约0.1%(参见表1),同时取得环境效益。提供抗几种昆虫例如根虫、叶螨、蝗虫、西方豆白缘切根虫或其他豆白缘切根虫或棉铃虫(earworms)的性状，可使降低0.75%的生产成本。可通过将新基因和嵌合基因进行组合和/或RNAi法获得这样的对几种昆虫的抗性。可在母本或父本或两者上提供一种或多种昆虫抗性性状。负责昆虫抗性的蛋白的例子列于表2A和2B-9中。编码赋予昆虫抗性的蛋白的核酸可来源于多种生物体，包括^f旦不限于苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)、致病杆菌种(Xenorhabdussp.)或发光杆菌种(Photorhabdussp.)。例如，可产生表达对同一昆虫物种或多个昆虫物种具有毒性的一种或多种苏云金芽孢杆菌蛋白的转基因植物，使得能够控制抗性，其可延迟原本对转基因植物中表达的一种或多种杀虫核酸易感的昆虫物种中抗性的产生。或者，合意的是同时表达对特定目标害虫具有毒性的苏云金芽孢杆菌杀虫蛋白以及对同一害虫具有毒性但通过不同于苏云金芽孢杆菌毒素的方式赋予毒性的不同的蛋白剂。这样的其他不同的蛋白剂可包括Cry杀虫蛋白、Cyt杀虫蛋白、来自致病杆菌种或发光杆菌种的杀虫蛋白、苏云金芽孢杆菌营养期杀虫蛋白等等中的任何一种。上述昆虫毒素基因编码蛋白的例子包括但不限于ET29、TIC809、TIC810、TIC127、TIC128、TIC812和ET37(WO07/027776),TIC807、AXMI國027、AXMI陽036和AXMI-038(WO06/107761),AXMI誦018、AXMI-020和AXMI-021(WO06/083891),AXMI-010(WO05/038032),AXMI-003(WO05/021585),AXMI-008(US2004/0250311),AXMI-006(US2004/0216186),AXMI-007(US2004/0210965),AXMI-009(US2004/0210964),AXMI誦014(US2004/0197917),AXMI-004(US2004/0197916),AXMI-028和AXMI-029(WO06/119457)以及AXMI-007、AXMI-008、AXMI-0080rf2、AXMI-009、AXMI-014和AXMI-004(WO04/074462)。所有上述文献均在此以其全文并入作为参考。赋予昆虫抗性的蛋白优选对鞘翅目害虫具有毒性，所述鞘翅目害虫包括由叶曱科、扁曱科、金龟子科、谷盗科、拟步曱科、象虫科、叩头虫科和豆象科组成的鞘翅科。例证性的叶甲科鞘翅目昆虫可包括来自叶曱属的那些昆虫，包括西方玉米根虫(D.virgifera)(WCR)、南方玉米根虫(D.undedmpunctata)(SCR)、北方玉米根虫(D.barberi)(NCR)、墨西哥玉米根虫(D.virgiferazeae)(MCR)、巴西玉米根虫(D.balteata)(BZR)以及由D.vindula和南美叶曱(D.speciosa)组成的巴西玉米根虫复合群(BCR)。赋予昆虫抗性的蛋白还可以对半翅目害虫具有毒性，所述半翅目害虫可选自由头喙亚目(如蝉、沫蝉、跳蚤)、胸味亚目(如蚜虫、粉虱、介壳虫)、异翅亚目(如包括草盲蝽的蝽类昆虫)和鞘。彖亚目组成的半翅亚目昆虫。半翅目昆虫可来自异翅亚目。例证性的异翅亚目半翅目昆虫可包括来自草盲蝽属的那些昆虫，包括豆荚盲蝽(Lygushesperus)(西方无泽盲棒(westerntarnishedplantbug))、美国牧草盲蜂(Lyguslineoloris)(无泽盲椿(tarnishedplantbug))和豆荚灰盲棒(Lyguselisus)(浅色西方豆荚盲棒(palewesternlegumebug》。赋予昆虫抗性的蛋白还可对鳞翅目害虫具有毒性，例如欧洲玉米螟(Ostrinianubilalis)、巨腐玉米虫冥(Diatraeagrandiosella)、蔗螟(Diatraeasaccharalis)、玉米穗夜蛾(Helicoverpazea)、草地粘虫(Spodopterafrugiperda)、小i也老虎(Agrotisipsilon)禾口豆白纟彖士刀才艮虫(Loxagrotisalbiocosta》赋予昆虫抗性的蛋白可为一种或多种基因所编码，所述基因编码抗攻击玉米的线虫类的毒素。某些例证性的影响玉米的线虫物种是玉米胞嚢线虫(Heteroderazeae)、根结线虫(Meloidogynespp.)和刺线虫(Belonolaimuslongicaudatus)。对于一些性状(其中在减少物质投入例如养分、杀真菌剂、水和杀虫剂的情况下还将导致与设备、人工、燃料和人身安全有关的成本降除降:i本的转基因性状之外，最终用户转基因';状可添加到母本和/或父本中。对于生产者而言，在提高杂交玉米生产系统赢利性方面这些性状被认为是中性的。然而，这些性状会有利于杂交种子的最终用户，例如农民和加工者。这样的最终用户性状包括飼料品质，食物品质，加工、制药和工业性状。负责最终用户性状的蛋白的例子列于表10A和簡。在一个实施方案中，本发明的方法进一步包含在母本和/或父本上提15供最终用户转基因性状。为了该目的，最终用户性状可定义为最终用户要求保留相同性的性状。这些性状的例子也在表IOA和10B中给出。最终用户性状可选自提高的氨基酸含量、提高的蛋白质含量、改良或提高的脂肪酸组成、提高的含油量、提高的碳水化物含量以及它们的组合。这些和其他最终用户性状的例子也在表10A和10B中给出。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状可由一种或多种除草剂耐受性状、三种或更多种昆虫抗性性状和提高的氨基酸含量性状组成。杂交种子中的性状可由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、提高的氨基酸含量性状和干旱耐受性状组成。杂交种子中的性状还可由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、提高的氨基酸含量性状、干旱耐受性状和雄性不育系统性状组成。或者，杂交种子中的性状可由一种或多种除草剂耐受性状、一两种或更多种昆虫抗性性状、提高的氨基酸含量性状、干旱耐受性状、雄性不育系统性状和固有产量性状组成。将编码赋予成本降低性状或最终用户性状的蛋白的核酸序列可操作地连接于各种表达元件以创建一种或多种表达单位。这些表达单位通常在5，到3，方向上包含启动子(通常具有一个或多个增强子)、编码目的性状的核酸和3'非翻译区。可添加其他表达元件例如5'UTRs、细胞器转运肽序列和内含子，以利于性状表达。同样，替代使用编码性状的核酸，可备选地才是供用于RNA分子转录的核酸序列，例如通过RNAi-介导的方法，以便操纵内源或异源基因表达。这样的方法在本领域中众所周知。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状可由一种或多种除草剂耐受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、提高的氨基酸含量性状、干旱耐受性状、雄性不育系统性状、固有产量性状和提高的含油量性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状由一种或多种除草剂耐受性状、一两种或更多种昆虫抗性性状、一种或多种提高的氨基酸含量性状、一种或多种干旱耐受性状、雄性不育系统性状、固有产量性状、养分利用效率性状、提高的含油量性状、提高的蛋白质含量性状和冷耐受性状组成。在另一个实施方案中，杂交种子中的性状可由一种或多种除草剂耐16受性状、两种或更多种昆虫抗性性状、一种或多种提高的氨基酸含量性状、一种或多种干旱耐受性状、雄性不育系统性状、固有产量性状、养分利用效率性状、提高的含油量性状、提高的蛋白质含量性状和冷耐受性状组成。可通过将编码本发明中所披露的蛋白的核酸与在植物中(优选在单子叶植物例如玉米中)起作用的启动子可操作地连接，从而在植物细胞中表达它们。组织特异性和/或诱导型启动子可用来在特定组织中或在特定条件下适当地表达负责特定性状的核酸。描述上述启动子的例子包括美国专利6,437,217(玉米RS81启动子)、美国专利5,641,876(稻激动蛋白启动子)、美国专利6,426,446(玉米RS324启动子)、美国专利6,429,362(玉米PR-1启动子)、美国专利6,232,526(玉米A3启动子)、美国专利6,177,611(组成型玉米启动子)、美国专利5,322,938、5,352,605、5,359,142和5,530,196(35S启动子)、美国专利6,433,252(玉米L3油质蛋白启动子)、美国专利6,429,357(稻肌动蛋白2启动子以及稻肌动蛋白2内含子)、美国专利5,837,848(根特异性启动子)、美国专利6,294，714(光诱导型启动子)、美国专利6,140,078(盐诱导型启动子)、美国专利6,252,138(病原体诱导型启动子)、美国专利6,175,060(缺磷诱导型启动子)、美国专利6,635,806(Y-coixin启动子)和美国专利申诮-^>开US2004-0216189(玉米叶绿体醛缩酶启动子)。可以使用的额外的启动子是胭脂碱合酶(NOS)启动子(Ebert,等，1987，Proc.Natl.Acad.Sci.USA,84:5745-5749)、章鱼碱合酶(ocs)启动子(其包含于根癌土壤杆菌的根瘤诱导质粒中)、花椰菜花叶病毒启动子例如花椰菜花叶病毒(CaMV)19S启动子(Lawton，等，1987PlantMol.Biol.9:315-324)、CaMV35S启动子(Odell,等，1985,Nature,313:810-812)、玄参花叶病毒35S-启动子(Walker,等，1987,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,84:6624)、蔗糖合酶启动子(Yang，等，1990,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,87:4144-4148)、R基因复合体启动子(Chandler,等，1989PlantCell,1:1175-1183)和叶绿素a/b结合蛋白基因启动子等。在本发明中，带有增强子序列的CaMV35S(美国专利号5,322,938;5,352,605;5,359,142和5,530,196)、FMV35S(美国专利6,051,753;5,378,619)、PC1SV(美国专利5,850,019)、Os.Actl(美国专利5641876)、玉米球蛋白1启动子(美国专利号6,329,574;US20050132437)、玉米泛素启动子(US20060037095)、稻胞质磷酸丙糖异构酶启动子(OsTPI;美国专利号177,132,528)、稻肌动蛋白15基因启动子(OsActl5;美国专利申请公开20060162010)、小麦过氧化物酶启动子(US2006007013)、玉米B-32蛋白启动子(Hartings等1990,PlantMol.Biol.14:1031-1040)、小麦过氧化物酶启动子(GenBank登录号X53675S54871)和AGRtu.nos启动子(GenBank登录号V00087;Depicker,等，1982;Bevan,等，1983)可能是特别有益的。在某些情况下，例如OsTPI和OsAct15，启动子可包含5'UTR和/或第一内含子。在某些情况下，嵌合启动子可能是有用的，例如肌动蛋白与35S增强子以及启动子的嵌合体(例如参见US2005-0283856)。应当理解3，非翻译序列/区(3，UTR)、3，转录终止区或聚腺苷酸化区指连接负责性状的结构性多核苷酸分子并位于其转录方向下游的DNA分子，并包括提供聚腺苷酸化信号和能影响转录、mRNA加工或基因表达的其他调节信号的多核苷酸。聚腺苷酸化信号在植物中起作用，导致将聚腺苷酸化核普酸添加到mRNA前体的3'末端。聚腺苷酸化序列可来源于天然基因、各种植物基因或T-DNA基因。这些聚腺苷酸化序列的实例包括来自豌豆(Pisumsativum)RbcS2基因(Ps.RbcS2-E9;Coruzzi,等，1984，EMBOJ.,3:1671-1679)和AGRtu.nos(Rojiyaa,等，1987,GenBank登录号E01312)的聚腺苷酸化分子。在本发明中，来自下列基因的3，UTR:AGRtu.nos(Rojiyaa,等，1987,GenBank登录号E01312)、玉米球蛋白l(Belanger和Kriz,genetics,129:863-872,1991;US20050132437)、E6(登录号#U30508)、来自才艮癌土》裏杆菌的ORF25(Barker等，1983,PlantMol.Biol.2:335-350;US20050039226)和TaHspl7(小麦低分子量热休克蛋白基因；GenBank登录号#X13431),以及CaMV.35S可能是特别有益的。起翻i奪前导序列作用的5'UTR是位于启动子序列和编码序列之间的遗传元件。翻译前导序列位于翻译起始序列上游的经完全加工的mRNA中。翻i奪前导序列可影响初级转录物加工为mRNA、mRNA稳定性或翻译效率。翻译前导序列的实例包括玉米和矮牵牛热休克蛋白前导序歹'J(美国专利号5,362,865)、植物病毒包膜蛋白前导序列、植物核酮糖二磷酸羧化酶-加氧酶前导序列、GmHsp前导序歹'j(美国专利5,659,122)、PhDnaK前导序歹iJ(美国专利5,362,865)、AtAntl前导序列、TEV前导序列(Carrmgton和Freed,JournalofVirology,64:1590-1597,1990)以及AGRtunos前导序列(GenBank登录号V00087;Bevan,等，1983,Nature,304:184-187)等。在本发明中，可一皮认为是特别有益的5，UTRs来自于下列基因GmHsp(美国专利5,659,122)、PhDnaK(美国专利5,362,865)、AtAntl、TEV(Camngton和Freed,1990,J.Virology64:1590-1597)、小麦主要叶绿素a/b-结合蛋白(Lamppa等，1985,Mol.Cell.Biol.5,1370;GenBank登录号M10144)、AtAntl(美国专利申请20060236420)、OsActl(美国专利5641876)、OsTPI(美国专利号7,132,528)、OsActl5(美国发明者J·C·佩尔兴,M·A·斯蒂芬斯,R·D·克特卡申请人:孟山都技术有限公司