专利名称：杂交种用马铃薯的育种的制作方法
技术领域：
本发明涉及农业领域，尤其涉及新型植株及获得该植株的工艺。本发明还涉及改进农作物基因组成的方法，及由此获得的植株。本发明进一步涉及一种生产杂交苗种的方法及由此方法生产的杂交苗种，以及涉及利用本发明的杂交苗种生产作物的方法。
背景技术：
马铃薯(Solanum tuberosum L.)是全球粮食体系中必不可少的一部分。马铃薯是世界上头号非谷物食品，其产量在2007年达到了 3. 25亿吨的纪录。与其他主要田地作物不同，马铃薯可由其他马铃薯无性繁殖而来。因此，每年根据所收获块茎的质量留出作物的一部分(5% 15% )供下一种植季节使用。发展中国家的大多数农民挑选并贮藏自己的种用块茎。在发达国家，农民更愿意从专门的供应商处购买 无病的“合格苗种”。种用马铃薯比谷物或豆类的苗种更难生产和供应。对马铃薯来说苗种收获的比率为I : 20就认为是良好的，而相比之下，对玉米来说种苗收获的比率为I : 400，或对西红柿来说种苗收获的比率为I : 10000被认为是良好的。因此在一公顷土地中，可能需要两吨马铃薯种料以使可收获产品的产量达到最高，而相比之下，对玉米来说仅需要18kg。为了打破休眠，种用马铃薯应先贮藏几周，然后才可以种植。贮藏过程中光强度、温度及湿度等合适条件对确保“苗种”的良好质量来说是至关重要的。除了苗种收获的比率低外，种用马铃薯还可能引起和传播害虫和疾病。其中包括晚疫病、安第斯马铃薯象甲(Andean potato weevils)、线虫、块莖蛾及病毒。而疾病则在田间通过蚜虫传播，然后在苗种中代代相传。这样的病毒感染可使产量减少达20%。由于主要苗种产地与主要消费者产地之间距离非常遥远并且单个马铃薯苗种块茎较重，因此马铃薯苗种的运输成本较高。为了供当前和未来全球不断增长的人口食用，马铃薯产业必须持续增长以满足消费大众的需求。在使种植、收获作物和马铃薯加工现代化的方面，以及发展有经济效益的马铃薯品种方面，人们进行了大量的研究和开发。通过杂交马铃薯，研究者希望获得具有以下理想特性的马铃薯良好的加工特性以供鲜食以及工业使用，可溶性固形物含量高，产量高，抗病，抗虫，能适应不同种植区域和条件等优点。对于结合上述优点的马铃薯品种研究很大程度上是经验性研究。这种研究需要投入大量时间、人力及金钱。发展马铃薯栽培品系，需要在经过至少五年的繁殖后，再花费长达八年甚至更长时间来获得足够数量以投入商业应用。育种首先从仔细挑选优良亲本开始，以将最重要的特征并入后代。由于通常并不是所有所需性状都表现在一个后代中，因此育种是一个挑选最佳重组体的连续过程，以将先代的有利性状结合起来。在了解马铃薯的基因之后，才能很好理解生产马铃薯新品种的任务艰巨。商品化马铃薯具有四倍体基因组。对重要商业应用来说二倍体块茎通常太小。此外，四倍体基因组极具杂合性，经常在每个位点隐藏有多个等位基因。人们认为近交衰退以及主要在二倍体中表现的自交不亲和性是在马铃薯中发现的高度遗传变异性得以维持的原因，并且杂合性等位基因的超显性(杂种优势)会使得植株有生长活力。在两个不相关亲本品系进行杂交获得的典型马铃薯后代中，有害等位基因可能会导致纯合性适合度降低，或杂合性生长活力提高。很明显，育种者需要增大种群来最大限度地提高发现这样的个体的机会携带相对较高数量的杂合位点及较少数量的纯合位点，同时还表现出农艺优良性状的有益组合。现有的马铃薯育种技术依赖于亲本无性系的人工杂交，亲本无性系自身是广泛的前育种开发的结果，在广泛的前育种期间，应用染色体加倍，胚胎拯救，及体细胞融合等特殊技术，以将例如野生原始的茄科(Solanum)植物的有益特性引入这些无性系。适合进一步育种的亲本材料在表型选择程序后相互杂交，由此产生的非均一杂交苗种大量播种在温室中。收获成百上千的个体Fl幼苗块茎并保留下来等待来年播种。次年，将来自每个所得幼苗的单个“种用”块茎种植在田间。必须极为谨慎以免引入病毒和疾病，因为该材料仅进行克隆性扩增后在多年以后出售给个体客户。第二年后，对块茎样品进行密度测定及初步炸制试验以确定块茎是否适合于商品化。选择过程中保留生存下来的大量植株块茎在第三年进行种植，以进行一系列更全面的炸制试验以及密度测定。在开发的第四年阶段，数量减 少的成活选择体以最大的扩充数量进行培育，并对植株分几个阶段进行现场试验以确定是否适应不同生长条件。最后，将具有优越农艺性质的品种转移至其他农场，而将“苗种”(块茎形式)扩产到商品化规模。由于一个“种用”块茎可能会产生6-20个收获块茎，因此可能要花费数年时间以产生足够的“马铃薯苗种”。总的看来到此时已投入了八年或更久的时间进行种植，收获及试验，试图开发一种新型的改良马铃薯栽培品系。为了减少近交衰退，育种者可从遗传远亲例如从倍性为二倍体至六倍体的野生原始物种引入新基因。然而，当两种遗传上不相关的马铃薯植株杂交时，杂合性水平可能会增力口，但同时也引入了更多有害基因。因此，育种者通常要与更多的商品化种质进行更多的杂交以丰富种群进而获得优越等位基因。这样的多次杂交育种程序总共可能要花几十年时间，因为挑选每代中的优越等位基因就要花费五年时间。因此，马铃薯育种目前来说是以实证为主的操作，试验和错误是其显著特征。马铃薯及其相关野生物种(生块茎的茄科物种)大多数都为远亲繁殖，因为配子体自交不亲和系统阻碍了自体受精。自交不亲和性(Self-incompatibility, SI)是被子植物中几种遗传机制的总称，其防止了自体受精及近亲繁殖。在具有SI的植株中，当植株产生的花粉粒到达同一植株或类似基因型的另一植株的柱头时，在某一个阶段中止花粉萌发，花粉管生长，胚珠受精及胚胎发育的过程，因此不会结出苗种。四倍体马铃薯中未发现自交不亲和性。提供自交亲和无性系可便于生成马铃薯的自交后代并产生(高度)纯合马铃薯品系。这为开发马铃薯的纯合优良品系提供了绝好机会。然而，迄今为止，具有遗传固定农艺优良性状能的、且能够产生遗传上均一杂交马铃薯苗种的纯合优良品系还没开发成功。由于不明原因使得提供纯合优良品系受到阻碍。偶尔出现的自交亲和的无性系自交导致杂合性的降低要比理论上预计的要慢。杂合性缓慢降低可能是表现出更高生长活力，繁殖力及苗种萌发的杂合后代植株自交过程中非故意但却不可避免选择的结果。这是表示，当自交使杂合性降低时，也降低了繁殖力及生长活力，植株可能会长得不好，甚至完全不育。建立有害隐性基因的纯合构型可能会使这种情况更糟。通常被称为近交衰退的这种现象大大阻碍了纯合马铃薯品系的开发，从而阻碍均一杂交马铃薯苗种的生产。由于近交衰退的缘故，对于马铃薯纯合育种品系的生产人们仍然存在极大偏见。Uijtewaal等(Euphytica 36 (1987) 745-753)表示由于不育问题,纯合马铃薯无性系对实际育种来说并不重要。人们考虑开发纯合近交系，但对马铃薯来说这不太可能(Umaerus，1987, Proceeding of the IOth Triennial Conference of the European Associationof Potato Research, Aalborg, Denmark, pp 72-103,引用于 Almekinders 等，2009PotatoResearch 52:275-293)。与单倍体加倍有关的路线一直以来都被认为是有前途的。不管怎样，到目前为止，最普遍的观点是二倍体马铃薯近交衰退太严重而不会产生有生长活力的纯合植株。Birhman 和 Hosaka (Genome 43 :495-502 (2000))提出可利用来源于查科茄(S. chacoense)的Sli基因来开发高纯合实生马铃薯苗种(Ture Potato Seed, TPS)品系并对马铃薯进行杂种优势育种。然而，到目前为止，提出研究的品系中尚未发现具有优良农艺优良性状比如良好的块茎产量的纯合品系。相反，生产出来的纯合子没有表现出任何农 艺相关块茎产量。由于提高作物产量和质量的努力受到近交衰退的阻碍，Rommens于2010年(Genetic modification of Plants, Kempen&Jung, eds, In !Biotechnology inAgriculture and Forestry 64(1) :61-77(2010))提倡转基因路线。总之，人们认为生产马铃薯实生育种品系是不可能的。所以马铃薯育种不能脱离基于四倍体杂合子杂交的传统方案。因此，在实现各种有用特征(与鲜食和加工用途有关)、抗病原性抗虫性、及许多其他有关的农艺性状的同时改善产量以得到一种商业上可接受的栽培品系，这被认为是最艰巨的挑战(Douches等，1999，Crop Science 36(6)1544-1552)。本发明的目的在于提供一种生产优良马铃薯育种品系的手段和方法，以及生产一种均一杂交马铃薯苗种的手段和方法，其中由所述均一杂交马铃薯苗种能够培育得到具有农艺相关块茎产量的植株。
发明内容
本发明的发明人曾试图通过多条路线实现马铃薯生殖繁殖的纯合亲本育种品系，但没有一条路线成功。这些失败路线包括雄核发育，雌核发育，单倍体加倍，连续自交。只有使含有来源于马铃薯的Sli基因的自交亲和植株重复自交时，发明人才得到了本发明的产品。则本发明在第一方面提供一种二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的马铃薯品系，所述马铃薯品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株。平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株在此也被一般地称为有生长活力的植株。在优选实施例中，除了所述块茎产量外，所述品系还包括至少一个，更优选至少2、
3、4、5或6个(附加的)农艺优良性状。优选地，所述农艺优良性状选自由抗虫性、线虫抗性、抗病性(包括但不限于抗链霉菌(Streptomyces spp)导致的疮痂病(Scab)、粉痂病(Powdery scab)、丝核菌(Rhizoctonia)、银腐病(Silver scurf)、致病疫霉(Phytophthorainf estans))、除草剂抗性、耐寒性、耐旱性、耐湿性、耐干腐和湿腐、耐盐性及抗低温糖化所组成的组。
在本发明所述马铃薯品系的另一优选实施例中，所述品系的植株成熟时达到叶子和嫩枝的平均鲜重为单株植株至少500克。叶子和嫩枝的平均鲜重达到单株植株至少500克的植株在此也被一般地称为有生长活力的植株。另一方面，本发明提供一种如上所述根据本发明品系的植株。优选地，所述植株是二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的植株，平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重。另一方面，本发明提供一种如上所述的植株的苗种。所述苗种可以是纯合的(即表示自交苗种)，对亲本不同的等位基因来说也可以是杂合的。在一个实施例中，所述苗种优选为均一杂交马铃薯苗种。此均一杂交马铃薯苗种是如上所述根据本发明的品系中的两株纯合、自交亲和、可育且有生长活力的植株之间杂交的结果，其中所述品系根据分子标记分析确定包含至少20%的相对纯合位点(Contrasting homozygous loci)。另一方面，本发明提供一种生产二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的马铃薯品 系的方法，所述马铃薯品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株，所述方法包括(a)提供第一马铃薯植株，其中所述第一马铃薯植株是二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第一马铃薯品系的植株；(b)提供第二马铃薯植株，其中所述第二马铃薯植株是具有任意纯合性的二倍体或四倍体马铃薯品系的植株，所述第二马铃薯植株的所述品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株；(C)使所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株进行异花授粉以提供苗种并采集所述苗种，从而提供杂交后代苗种形式的后代；(d)将所述杂交后代苗种培育成为杂交后代马铃薯植株种群，并从所述种群植株中选择块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株；(e)使所述杂交后代马铃薯植株自交或使所述杂交后代马铃薯植株与所述第一马铃薯植株的所述品系的马铃薯植株回交、自交或回交I至8次，从而提供二倍体、自交亲和且基本上纯合的马铃薯育种品系，所述马铃薯育种品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株。本文所述方法中的第一马铃薯植株优选为二倍体、自交亲和、可育且基本上纯合的第一马铃薯品系的植株，其中所述自交亲和性受到S位点(自交不亲和位点)抑制基因(S-locus inhibitor gene, Sli)的显性等位基因存在的控制,其中Sli基因与Hosaka和Hanneman 1998Euphytica,99 :191-197 中记载的 S 位点非等位基因。当以足够大的规模(至少多于10000株植株)且使用优选为基本上不纯合的二倍体马铃薯无性系的适当第二马铃薯植株实施上述方法时，会生产出基本上纯合、可育、有生长活力且自交亲和的育种品系，所述第二马铃薯植株的所述品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株，优选下文实例中所述的IVPAA-096-18 (D2)等品系，其中所述生长活力尤其以用克表示单株植株至少200克鲜重的平均块茎产量表示。提供育种品系是提供遗传上纯合的实生马铃薯苗种(TPS)过程中的关键步骤。当第一育种品系和第二育种品系都包括农艺优良特征、具有良好的一般配合力(General Combining Ability)、且优选根据分子标记分析确定具有至少20%的相对纯合位点时，第一育种品系和第二育种品系随后可用于生产TPS。在根据本发明的生产二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的马铃薯品系的所述方法的优选实施例中，重复所述步骤a-e，其中步骤b包括提供第三(或进一步的)马铃薯植株，其中所述第三马铃薯植株是具有任意纯合性的二倍体或四倍体马铃薯品系的植株，其中所述第三马铃薯植株是附加农艺优良性状的供体。优选地，所述性状选自由抗虫性、线虫抗性、抗病性(包括但不限于抗链霉菌导致的疮痂病、粉痂病、丝核菌、银腐病、致病疫霉)、除草剂抗性、耐寒性、耐旱性、耐湿性、耐干腐和湿腐、耐盐性及抗低温糖化，或本文所述的任何其他农艺有益性状或优良特征所组成的组。上述第二或第三马铃薯植株适宜地是选自下列实例3的表6中所列的植株D1-D21的二倍体马铃薯无性系。本领域的技术人员能够理解，也可使用其他二倍体马铃薯无性系。非常优选的是使用马铃薯无性系IVPAA-096-18(D2)，其可从荷兰瓦赫宁根大学的植物育种实验室(Laboratory of Plant Breeding(IVP), Wageningen University, Droevendaalsesteeg 1,6708PB ffageningen, The Netherlands) (Dr. Ir RonaldB. C. Hutten)获取。四倍体栽培品系的适当(商品化)来源是欧洲栽培马铃薯数据库(EuropeanCultivated Potato Database, ECPD) (http://www. europotato. org/menu. php),和 / 或专家组植物育种的马铃薯谱系数据库(与荷兰瓦赫宁根大学植物育种实验室(Laboratoryof Plant breeding of ffageningen UR, the Netherlands)合作)，以及荷兰瓦赫宁根国际植物研究所的生物多样性及育种业务单位(http://www. plantbreedin. wur. nl/potatopediRree)。在所述方法的另一优选实施例中，所述第一马铃薯植株是马铃薯品系NCIMB41663，NCIMB 41664，NCIMB 41665或NCMB 41765的植株，所述品系的代表性苗种保藏于英国苏格兰阿伯丁的英国食品工业与海洋细菌菌种保藏中心(National Collections ofIndustrial, Food and Marine Bacterial, NCIMB)。在所述方法的另一优选实施例中，所述第二马铃薯植株是二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第二马铃薯品系的植株。在所述方法的再一优选实施例中，所述第二马铃薯植株是二倍体、可育且自交亲和的第二马铃薯品系的植株。生产二倍体马铃薯育种品系的方法可进一步包括通过互交、自交及回交提高二倍体马铃薯育种品系的育种价值并针对农艺优良性状连续选择的步骤。进行试验杂交以评估一般配合力(互交能力)。另一方面，本发明提供一种二倍体马铃薯育种品系，更优选为优良品系，其可采用上述的本发明方法获得。另一方面，本发明提供一种杂交马铃薯苗种，所述杂交马铃薯苗种是由上述本发明的第一二倍体马铃薯育种品系的植株和第二二倍体马铃薯育种品系的植株杂交获得，其中所述第一二倍体马铃薯育种品系和所述第二二倍体马铃薯育种品系的所述植株根据分子标记分析确定包含至少20%的相对纯合位点。另一方面，本发明提供一种生产均一杂交马铃薯苗种的方法，包括(a)提供第一马铃薯植株，其中所述第一马铃薯植株是二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第一马铃薯品系的植株，(b)提供第二马铃薯植株，其中所述第二马铃薯植株是二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第二马铃薯品系的植株，其中所述第一植株和第二植株根据分子标记分析确定包含至少20%的相对纯合位点，(c)使所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株进行异花授粉，允许所述亲本植株中的一株结出带苗种的果实，并从所述果实中采集所述苗种以提供杂交后代苗种形式的后代。 在生产杂交苗种的方法的优选实施例中，所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株源自包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株的马铃薯品系，优选其中所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株的块茎产量为单株植株至少200克鲜重。在生产杂交苗种的方法的另一优选实施例中，所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株中的至少一个包括至少一种优选的农艺优良性状，所述农艺优良性状选自由抗虫性、线虫抗性、抗病性(包括但不限于抗链霉菌导致的疮痂病、粉痂病、丝核菌、银腐病、致病疫霉)、除草剂抗性、耐寒性、耐旱性、耐湿性、耐干腐和湿腐、耐盐性及抗低温糖化组成的组。在根据本发明的生产杂交苗种的方法的另一优选实施例中，所述第一马铃薯品系是含有Sli基因的、二倍体、自交亲和且基本上纯合的后代马铃薯植株，优选其中所述第一马铃薯植株是马铃薯品系NCMB 41663, NCIMB 41664，NCIMB 41665或NCMB 41765的植株，或是所述植株的、二倍体、自交亲和且基本上纯合的后代马铃薯植株，所述品系的代表性苗种保藏于英国苏格兰阿伯丁的NCMB。在根据本发明的生产杂交苗种的方法的另一优选实施例中，所述第二马铃薯植株是二倍体、自交亲和且基本上纯合的第二马铃薯品系的植株，所述第二马铃薯品系优选包括至少两个农艺优良性状，所述农艺优良性状选自由抗虫性、线虫抗性、抗病性(包括但不限于抗链霉菌导致的疮痂病、粉痂病、丝核菌、银腐病、致病疫霉)、除草剂抗性、耐寒性、耐旱性、耐湿性、耐干腐和湿腐、耐盐性及抗低温糖化所组成的组。另一方面，本发明提供一种马铃薯品系NCMB 41663，NCIMB 41664，NCIMB 41665或NCMB 41765的苗种，所述品系的代表性苗种保藏于英国苏格兰阿伯丁的NCMB。另一方面，本发明提供一种采用本文所公开的生产均一杂交马铃薯苗种的方法生产的苗种。另一方面，本发明提供一种通过培育本发明的苗种所生产的杂交马铃薯植株或所述杂交马铃薯植株的一部分。另一方面，本发明提供一种本发明的杂交马铃薯植株或其一部分的花粉或胚珠。另一方面，本发明提供一种来自本发明的杂交马铃薯植株的块茎。另一方面，本发明提供一种具有通过培育本发明的苗种所生产的杂交马铃薯植株的所有生理和形态特征的马铃薯植株。另一方面，本发明提供一种本发明的杂交马铃薯植株的组织培养物。另一方面，本发明提供一种由本发明的组织培养繁殖得到的马铃薯植株，其中所述繁殖得到的马铃薯植株具有通过培育本发明的苗种生产的杂交马铃薯植株的所有生理和形态特征。另一方面，本发明提供一种生产杂交马铃薯苗种的方法，其中所述方法包括使第一马铃薯植株与第二马铃薯植株杂交并收获由此生成的杂交马铃薯苗种，其中所述第一亲本马铃薯植株和/或第二亲本马铃薯植株是一种根据本发明的二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的植株，所述植株的平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重。另一方面，本发明提供一种生产杂交马铃薯植株的方法，所述方法包括根据本发明的方法生产苗种并将所述苗种培育成马铃薯植株。另一方面，本发明提供一种采用本发明的方法生产的马铃薯植株，或其块茎。另一方面，本发明提供至少4种可杂交的、纯 合的、二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的马铃薯品系的方法组，所述马铃薯品系包括根据本发明平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株，其中所述组中的每个所述品系与另一个所述品系的不同之处在于根据分子遗传标记分析确定具有至少20%的相对纯合位点。本发明还提供上述方法中的本发明方法的实施例，包括以下步骤(a)提供第一马铃薯植株，其中所述第一马铃薯植株是一种二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第一马铃薯品系的植株，且所述第一马铃薯品系的植株携带具有等位基因的染色体，所述等位基因带来需要在后代中表现出来的农艺优良性状，(b)提供第二马铃薯植株，其中所述第二马铃薯植株是一种二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第二马铃薯品系的植株，且所述第二马铃薯品系的植株携带具有等位基因的染色体，所述等位基因带来需要在后代中表现出来、且与所述第一植株的性状不同的农艺优良性状，(C)使所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株进行异花授粉，使得所述亲本植株中的一株结出带苗种的果实，并从所述果实中采集所述苗种以提供杂交后代苗种形式的、携带具有所述等位基因的染色体组合的后代。因此，在可替代的实施例中，第一马铃薯品系的植株可能携带具有等位基因的染色体，所述等位基因带来需要在后代中表现出来的农艺优良性状，在这种情况下，第二马铃薯品系的植株的农艺优良性状不同于所述第一植株的性状。另一方面，本发明提供一种生产抗除草剂，抗线虫，抗虫和/或抗病的马铃薯植株的方法，所述方法包括根据上述的本发明方法通过使抗除草剂，抗线虫，抗虫和/或抗病的亲本品系杂交从而生产苗种，并将所述苗种培育成马铃薯植株。另一方面，本发明提供一种采用上述的本发明方法所生产的抗除草剂，抗线虫，抗虫和/或抗病的马铃薯植株。另一方面，本发明提供一种防止病毒感染在马铃薯的代与代之间传播的方法，包括(a)提供第一马铃薯植株，其中所述第一马铃薯植株是二倍体、自交亲和且基本上纯合的第一马铃薯品系的植株；(b)提供第二马铃薯植株，其中所述第二马铃薯植株是具有任意倍性和/或任意纯合性的马铃薯品系的植株，所述第二马铃薯植株携带具有等位基因的染色体，所述等位基因带来需要在后代中表现出来的农艺优良性状；(C)使所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株进行异花授粉，使得所述亲本植株中的一株结出带苗种的果实，并从所述果实中采集所述苗种以提供杂交后代苗种形式的携带具有所述等位基因的染色体的后代；
(d)将所述杂交后代苗种培育成携带具有所述等位基因的染色体的杂交后代马铃薯植株；(el)从所述杂交后代马铃薯植株收获块茎以提供表现出所述性状的块茎；(e2)使所述杂交后代马铃薯植株自交或使所述杂交后代马铃薯植株与所述第一马铃薯植株的所述品系的马铃薯植株回交，从而进一步提供携带具有所述等位基因的染色体的后代植株，其中所述后代植株在每个回交或自交步骤之后不断纯合。另一方面，本发明提供一种二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的马铃薯品系，所述马铃薯品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株，所述植株通过以下方式获得(a)提供第一马铃薯植株，其中所述第一马铃薯植株是二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第一马铃薯品系的植株， (b)提供第二马铃薯植株，其中所述第二马铃薯植株是二倍体马铃薯品系的、平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株，(c)使所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株进行异花授粉，允许所述亲本植株中的一株结出带苗种的果实，并从所述果实中采集所述苗种以提供杂交后代苗种形式的后代，(d)将所述杂交后代苗种培育成杂交后代马铃薯植株，(e)使所述杂交后代马铃薯植株与所述第一马铃薯植株的所述品系的马铃薯植株回交，从后代植株中选择从而产生二倍体、自交亲和且有生长活力的植株，该植株的块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重，(f)使所述二倍体、自交亲和且有生长活力的植株自交I至8次，同时针对(e)中所述的自交亲和和生长活力进行选择。另一方面，本发明提供一种杂交马铃薯苗种，播种时该马铃薯苗种产出平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的、二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的马铃薯植株，所述植株通过以下方式获得(a)提供二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第一马铃薯品系，所述第一马铃薯品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株，(b)提供二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第二马铃薯品系，所述第二马铃薯品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株，其中所述第一植株和第二植株根据分子标记分析确定包含至少20%的相对纯合位点，(c)使所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株进行异花授粉，允许所述亲本植株中的至少一株结出带苗种的果实，并从所述果实中采集所述苗种以提供杂交后代苗种形式的后代。选择或提供纯合植株的步骤，或选择或提供含有本文所定义的至少20%的相对位点的植株的步骤，可以包括利用本文提供的分子遗传标记进行标记辅助选择。
图I示出了利用本发明的方法和植株来开发杂交马铃薯栽培品系的开发方案的示意图，其中示出了获得商品化规模的马铃薯杂交种的各个步骤
0,马铃薯种质原则上起源包括马铃薯栽培物种(马铃薯(Solanum tuberosum))及相关杂交物种中的所有马铃薯基因型；I,自交亲和、二倍体的马铃薯栽培马铃薯(Solanum tuberosum)通常为自交不亲和马铃薯。从相关物种引入自交亲和性(例如参见Hermsen, J. G. Th. 1978, Euphytica27，1-11)；2,纯合、可育、自交亲和、二倍体的马铃薯可通过花药培养(Jacobsen和Sopory,1977，Theor. Appl. Genet. 52，119-123)，胚珠培养或重复自交(Phumichai&Hosaka, 2006，Euphytica 149,251-258)使单倍体加倍(Uijtewaal 等，1987, Theor. Appl. Genet. 73，751-78)来获得纯合二倍体，本文阐述了重复自交的实例；3，有生长活力的、可育、纯合、自交亲和的二倍体马铃薯通过与其他二倍体马铃 薯杂交、自交及回交并选择较高生长活力的个体，来提高生长活力；4，二倍体马铃薯育种品系通过与其他二倍体马铃薯杂交、自交及回交并选择具有农艺优良性状的个体，来引入这些性状；5，优良的二倍体马铃薯育种品系通过互交、自交及回交并连续选择具有农艺优良性状的个体，来提高育种价值。进行试验性杂交以评估一般配合力；6，马铃薯杂交栽培品系对良好的配合育种品系进行杂交，获得的苗种为均一的杂交实生马铃薯苗种。图2示出了实例中所述种群，贮藏品及植株的系谱的示意图，从二倍体、基本上纯合且自交亲和的马铃薯植株(“H”)与三种不同二倍体无性系(Dl，D2和D3)之间的杂交开始，其中所述二倍体无性系基本上非纯合且自交不亲和，且充当一个或多个优良农艺性状的供体品系。生产一系列回交品系至全自交无性系的基本上纯合的品系，每个品系具有一个或多个源自供体品系的优良性状，提供一组用于生产一系列杂交苗种形式的杂交马铃薯栽培品系的优良育种品系。》表示自交。如图可看出，并如实例中详细描述的，只有供体品系D2导致了表现如本文所述生长活力的自交亲和植株的大量生产。有生长活力的植株可从其他杂交组合获得，尽管频率会很低(0. 1-1%) o图3显示了二倍体育种无性系RH89-039-16的基因组的超密遗传连锁图谱(Ultra-Dense Genetic Linkage Map)。连锁群左边的数字是从顶部开始计算的重组事件的累积次数。每个箱中的AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism,随机扩增长度多态性)标记的数量用根据图例的灰色阴影表示。推定的着丝粒位置用染色体旁边的“Cen”表示(van Os等，2006 Geneticsl73 (2) : 1075-1087)。连锁群右边的数字表示本文所用的对应的PotSNP标记的大体位置，其中参照下列实例3中的表5B获取标记注解。附图清楚地显示信息标记在该无性系马铃薯基因组上的分布。利用本文所用的另一无性系SH83-92-488观察这些标记的类似分布。图4示出了 100种标记在20种不同二倍体马铃薯基因型上的标记数据，表示二倍体马铃薯育种种质(实例2)。图5示出了对一组六个F3种群及各自的亲本进行实例3所述的SNP标记分析的结果。
具体实施方式
定义本文使用术语“马铃薯”来指基本上属Solanum tuberosum种的材料,但可包括其他生块莖爺科(Solanum)物种比如Solanum chacoense (查科爺),Solanum phure ja (富利亚薯),Solanum andigena (印第安爺),Solanum demissum(矮爺)。本文中使用的术语“马铃薯植株”来指从细胞培养物或苗种发育而成的幼苗或成熟植株。本领域的普通技术人员会认识到，当术语“马铃薯植株”在本发明的上下文中使用时，还包括具有例如本发明马铃薯品种的重要显著特征的衍生品种，例如该品种的单基因转化植株或具有一个或多个增值基因(比如除草剂抗性或抗虫性)并入其中的转基因衍生物。本发明中可以使用回交法以改善特征或将特征引入该品种。本文中所用的术语“杂交”是指利用雄株(或配子)使雌株(或配子)受精。术语“配子”是指由配子体有丝分裂在植株中产生的涉及有性生殖的单倍体生殖细胞(卵子或精子)，在有性生殖期间两个异性配子融合形成二倍体合子。这个术语通常涉及花粉(包括精 细胞)和胚珠(包括卵细胞)。因此“杂交”通常是指用另一个体的花粉使某一个体的胚珠受精，而“自交”是指用相同个体的花粉使个体的胚珠受精。杂交广泛用于植株育种，使得一个染色体来自母本、一个染色体来自父本的两株杂交植株之间的基因组信息混合。这将产生基因遗传性状的新组合。通常，杂交后代记为“F1”。如果Fl不均一(分离)，则通常记为“F1种群”。纯合植株的“自交”通常产生基因相同植株，因为不存在基因不同。Fl的“自交”产生具有Fl中的杂合位点的所有性状发生分离的后代。这样的后代记为“F2”或“F2种群”。当在实现基因组区域或片段渗入的情况下提及“杂交”时，技术人员应当理解，为了实现将一株植株的染色体的一部分渗入另一植株的染色体，由于在亲本品系中产生配子的过程发生了互换事件，因此在杂交过程中两种亲本品系的基因组的随机部分发生重组。因此，两个亲本的基因组一定会通过杂交在单个细胞中进行组合，在所述细胞产生配子以及配子在受精过程中融合后，会发生渗入事件。本文所用的术语“可互交”是指亲本植株之间进行杂交后能够产生后代植株。本文所用的术语“渗入的”，“渗入”及“被渗入”是指通过使个体、物种、种类或栽培品系杂交，从而单个基因或整个染色体从一个个体、物种、品种或栽培品系进入另一个个体、物种、品种或栽培品系的基因组的天然和人工过程。在植株育种过程中，通常涉及自交或与轮回亲本回交以提供除了渗入基因或性状之外还具有轮回亲本特征的更加纯合的植株。术语“渗入”是指渗入事件的结果。术语“回交”是指“回交”过程的结果，其中两个亲本品系杂交产生的植株与其亲本品系之一(重复地)杂交，其中用于回交的亲本品系被称为轮回亲本。重复回交的结果是供体亲本的基因组片段被轮回亲本的基因组片段所替代。回交的后代记为“BCx”或“BCx种群”，其中“x”代表回交次数。本文所用的术语“回交”是指使杂交后代与轮回亲本重复杂交。为贡献所需特征基因的亲本马铃薯植株称为非轮回亲本或供体亲本。这个术语其实是指在非轮回亲本在回交方案中仅使用一次而不会再次出现。非轮回亲本的基因或多个基因转移到亲本马铃薯植株，该亲本马铃薯植株被称为轮回亲本，因为该轮回亲本在回交方案中使用了多个回合。在典型的回交方案中，使感兴趣的原始品种(轮回亲本)与携带要转移的感兴趣单一基因的第二品种(非轮回亲本)杂交。然后使杂交产生的后代再次与轮回亲本杂交并重复该过程直至获得马铃薯植株，其中在转化植株中转移有来自轮回亲本的单一基因或有限数量的基因，除此之外，轮回亲本中的所有所需形态生理特征得以恢复。选择适当轮回亲本是回交过程成功的重要步骤。回交方案的目的在于改变或替代原始品种的单一性状或特征。为了实现这个目的，利用非轮回亲本的优良基因修改、替代或补充轮回品种的单个基因，同时保留剩余的所有目的基因从而保留原始品种的优良生理形态构造。特定的非轮回亲本的选择取决于回交的目的。主要目的之一在于为轮回亲本添加一些的有商业价值的重要的农艺优良性状。确切的回交方案将取决于经改变或添加的特征或性状，从而确定适用测试方案。虽然当转移特征为显性等位基因时回交方法得以简化，但同样可以转移隐性等位基因。在这种情况下，可能有必要引入后代试验以确定优良特征是否已成功转移。优选地，利用诊断分子标记监测这样的基因。
同样地，可利用各种已建立的本领域技术人员所熟知的重组方法将转基因引入植株。已经确定了许多单一基因性状，这些基因性状不一定在开发新品种的过程中被选择，但可通过回交和基因工程技术改善。单一基因性状可以是或可以不是转基因性状，这些性状的实例包括但不限于除草剂抗性；细菌、真菌或病毒疾病抗性；抗虫性；淀粉和其他碳水化合物的浓度均匀或增加；营养质量提高；块茎损伤趋势下降；淀粉转化成糖的转化率下降。术语“自交”是指自体受精的过程，其中用自身的花粉对个体进行授粉或使个体受精。重复自交最终产生纯合后代。本文所提及的“品系”是指单一杂交、回交或自交产生的植株种群。单株后代植株不一定彼此相同。由于自然变异的缘故，单株后代植株可能不是有生长活力、可育或自交亲和的植株。然而，可以预见，合适的、有生长活力的、可育且自交亲和的植株易于在品系中识别出来，以供以后的育种使用。本文所用的术语“等位基因”是指基因的一种或多种替代形式中的任何一种形式，所有这些等位基因与至少一个性状或特征有关。在二倍体细胞或有机体中，基因的两个拷贝占据一对同源染色体上的相应位点。每个拷贝可以是独特的等位基因。“基因”在本文中被定义为在染色体中占据特定位置并包含对植株潜在的表型特征或性状作出贡献的遗传指令的遗传单位(通常用DNA序列表示)。“位点”在本文中被定义为指定基因在指定植株物种的染色体中占据的位置。本文所用的术语“纯合性”是指当同源染色体上的相应位点上有相同等位基因时存在的遗传状态。术语“基本上纯合”是指在测试100个，优选1000个，更优选10000个位点时，存在至少25%，优选至少50%，更优选至少75%的纯合性，更加优选至少76%，77%，78%，79 %, 80 %, 81 %, 82 %, 83 %, 84 %, 85 %, 86 %, 87 %, 88 %, 89 %, 90 %, 91 %, 92 %, 93 %,94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%^； 100% 的纯合性。 纯合性水平是种群的平均值，优选是指亲本不同的那些位点。本文所用的术语“杂合性”是指当同源染色体上的相应位点上有不同等位基因时存在的遗传状态。术语“重组(recombination) ”或“重组(recombine) ”是指减数分裂过程中两个同源染色体之间发生信息交换。在“重组(recombinant) ”植株中，原本存在于染色体内的特定位置上的DNA (例如与基因/位点连接)与来自另一植株的DNA发生交换(即母本与父本交换或反之)。为了只交换所需的材料，并尽可能保持染色体上有价值的原始信息，通常要求进行两次侧向交换或重组事件。在双重组体中，交换发生在基因/位点的两侧。找出双重组体的一种方法是筛选F2植株的种群。该种群必须为大种群，因为双重组只发生的频率有限。或者，遗传单位中的双重组体可以是后续回交的结果。双重组的频率为单重组体频率的乘积。(例如发现IOcM区域中的重组体的频率为10%，发现双重组体的频率为10%xl0% = I % ) o本文所用的术语“子代”是指遗传后代(Genetic descendant)或后代(Offspring)。
本文所用的术语“种群”是指拥有共同遗传衍化的遗传上异源的植株的集合。“重组事件”是指有丝分裂或减数分裂中的交换事件，包括GMO事件。本文所用的术语“杂交种”是指遗传上不相似的两个个体之间的杂交后代，更优选该术语是指两种(优良或近交的)育种品系之间的杂交，不会由苗种复制出亲本。本文所用的术语“分离”是指减数分裂过程中配对的等位基因的分离，使得每对等位基因的成员出现在不同配子中。该术语包括该遗传现象的结果，其中至少一个亲本是等位基因杂合的杂交后代种群相对于所述基因赋予的表型性状而言是非均一的。本文所用的术语“育种品系”是指具有商业价值或农艺优良特征的栽培马铃薯的品系，与野生品种或地方品种相反。该术语包括优良育种品系或优良品系，表示用于生产商品化Fl杂交种的基本上纯合且通常为近交的品系的植株。通过育种并针对包括大量农艺优良性状的优异农艺性状特征进行选择来获得优良育种品系。优良植株是优良品系的任何植株。优异农艺性状特征是指本文所定义的农艺优良性状的理想组合，其中与不优良育种品系相比，最好是改善了优良育种品系的大多数、优选所有农艺优良性状。优良育种品系基本上是纯合的品系，优选为近交品系。本文所用的术语“优良品系”是指通过育种并选择优异农艺性状特征所得到的任何品系。优良品系优选为具有本文定义的多个、优选至少3、4、5、6或多个优良农艺性状(的基因)的品系。术语“栽培品系”和“品种”在本文中可互换使用，表示通过育种，cq杂交和选择有意培育便于商品化的植株，农民和种植者用cq来生产供自用或商品化(鲜食，加工，主食等)的农产品。术语“育种种质”表示具有不同于“野生”状态的生物状态的植株，“野生”状态表示植株或入藏登记的原始未经栽培的、或自然的状态。术语“育种种质”包括但不限于半天然半野生杂草性传统的栽培品系、地方品种、育种材料、研究材料、育种品系、综合种群、杂交种、创建株/基本种群、近交品系(杂交品种的亲本)、分离种群、突变/遗传株、市场等级及高级/改良栽培品系。品种的实例包括诸如Bint je、Russet Burbank、Eigenheimer 及 Nicola 等栽培品种。本文所用的术语“纯种植株”，“纯种近交植株”或“近交植株”可互换，是指通过重复自交和/或回交获得的基本上纯合的植株或植株品系。
本文所用的术语“分子遗传标记”或简称为“标记”是指使核酸序列特征的差异形象化的方法中所使用的指示物。指示物的实例为限制性片段长度多态性(RestrictionFragment Length Polymorphism, RFLP)标记，扩增片段长度多态性(Amplified FragmentLength Polymorphism, AFLP)标记，单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP),插入 / 缺失(Insertion/deletion, INDEL)突变，微卫星(Microsatellite, SSR)标记，序列表征扩增区域(Sequence-characterized Amplified Regions, S CAR),切割的扩增产物多态性序列(Cleaved Amplified Polymorphic Sequence,CAPS)标记或同工酶标记或上述限定特定基因和染色体位置的标记的组合。本文所用的术语“植株的一部分 ”表示马铃薯植株的一部分，包括细胞器、单个细胞及细胞组织比如植株体内完整无缺的植株细胞，细胞团以及可以繁殖出马铃薯植株的组织培养物。植株的一部分的实例包括但不限于花粉、胚珠、叶、胚胎、根、根尖、块茎、花药、花、果实、茎、嫩芽和种子的单个细胞和组织；以及花粉、胚珠、叶、胚胎、根、根尖、花药、花、果实、茎、嫩芽、幼枝、主根、种子，块茎，原生质体，愈伤组织等。除非另有明确说明，否则整个说明书中所用的术语“苗种”是指发育成新植株的茎体(或有些植株中的核)，包括包裹在种皮内的较小的胚生植物体，通常与一些食物储藏在一起。称为植物性或“实生”苗种的苗种是裸子植物和被子植物的成熟胚珠在受精后出现的产物，一部分在母体植株中生长。本文所用的术语“生长活力”和“有生长活力”是指植株的地上或地下组织的相对量，该相对量可能或多或少彼此独立。地上组织的相对量表达成从以下方面目测叶子的数量顺序尺度上的株高、茎数、叶数，和/或鲜重或干重。在植株生长周期的第一阶段，该性状与五月至八月的季节里在欧洲西北部盛行的正常生长条件下的100天栽培平均持续时间(75-130天)有相关性。在这些条件下，本发明植株的叶子和嫩枝(地上植株)达到用克表示的鲜重或干重为(基本上纯合的)二倍体育种无性系RH89-039-16的至少50%，更优选至少60%，70 %，80%，90 %或以上，经历长达九年试验的四倍体马铃薯品种具有68% (44-86%)的块茎产量。在Dr. IrRonald B. C. Hutten,荷兰瓦赫宁根大学植物育种实验室(Laboratory of Plant Breeding,ffageningen University,Droevendaalsesteeg I,6708PB ffageningen,The Netherlands),无性系RH89-039-16可用于参考用途。可替换地或额外地，术语活力可与最小块茎产量结合使用。本文所用的术语“块茎产量”通常是指用鲜重克数表示的块茎产量，收获根据本发明的植株时，该块茎产量为(基本上杂合的)二倍体育种无性系RH89-039-16的至少30-50 %，更优选至少60 %，70 %，80^,90%或以上，在五月至八月的季节里在欧洲西北部盛行的正常生长条件的100天栽培周期的条件下，经历长达九年田间试验的四倍体马铃薯品种具有68% (44-86%)的块茎产量。如上所述，在Dr. Ir Ronald B. C. Hutten,瓦赫宁根大学植物育种实验室(Laboratoryof Plant Breeding, ffageningen University),无性系 RH89-039-16 可用于参考用途。除非另有明确说明，块茎产量是基于幼苗植株形成的块茎，与块茎生长植株形成的块茎相反，块茎生长植株的产量可能比幼苗植株的产量高50-200 %。可替换地或额外地，术语活力可以指用鲜重或干重克数表示的块茎产量，收获时，为二倍体育种无性系RH89-039-16的至少30-50 %，更优选至少60 %，70 %，80 %，90 %或以上。这就意味在正常欧洲西北部夏季的黏土土壤中培育苗种时，本发明的植株中用鲜重克数表示的单株植株块茎产量可达到至少200，更优选至少300，400或500克；而当所述植株从块茎长出来并在欧洲西北部夏季的黏土土壤中培育植株时，单株植株块茎产量甚至可达到400，500，600，700，800或以上，例如900或1000克或以上。术语“包括植株的品系”，其中表明所述植株具有某一特征例如块茎产量，“包括植株的品系”应优选被理解为是指基本上由具有所述性状的植株组成的品系，同时允许一些生物变异。本文所用的术语“二倍体”是指在植株 中每个营养细胞包含两组染色体(2x = 2n，其中n为染色体的数量)。一组染色体由两个亲本提供。本文所用的术语“四倍体”是指在植株中每个营养细胞包含四组染色体(2x =4n)。本文所用的术语“线虫抗性”是指在植株中渗入了功能抗性基因，该功能抗性基因防止至少一个线虫种群或隔离种群的增殖。本文所用的术语“抗病性”是指使患病叶片表面或块茎体积的量减少50%以上、或使昆虫或病原微生物的量减少50%以上的能力，其中病原微生物包括但不限于链霉菌、丝核菌、银腐病、致病疫霉。本文所用的术语“除草剂抗性”是指与施加指定剂量除草剂后，植株中的叶片损伤比正常情况下的损伤低50%。本文所用的术语“耐寒性”是指植株中霜冻损伤的叶片表面的平均量，其中在_3°C的温度下观察时，在耐寒性植株中的所述损伤低于对低温相对敏感的参考品种例如Caribe和/或Kennebec中的平均损伤。本文所用的术语“耐旱性”是指与对干旱相对敏感的参考品种例如Caribe和/或Carlton相比，“耐寒性”的植株在有限水分条件下损伤小于平均损伤。本文所用的术语“耐涝性”是指洪涝时受影响的块茎(厌氧降解)的比例比表现出平均损伤的植株低50%。本文所用的术语“耐湿腐”是指植株具有最轻微欧文氏菌属(Erwinia)(目前称为果胶杆菌属(Pectobacterium spp.))抗性。本文所用的术语“耐干腐”是指植株具有最轻微镰刀菌(Fusarium)抗性。本文所用的术语“耐盐性”是指植株在盐度条件下表现出比平均损伤更小的损伤。本文所用的术语“生长速率”是指单位时间内植物生物量的提高。本文所用的术语“块茎发育缺陷(例如畸形块茎或损坏块茎)”是指植株在植株发育和/或块茎收获过程中块茎出现可见的以及内部的畸形。本文所用的术语“块茎产量”是指通常用鲜重克数表示的植株或植株种群的块茎
的总重量。本文所用的术语“块茎大小”是指块茎的绝对长宽高。有益的块茎大小包括每个块茎约80-160克的植株平均块茎大小。有商业价值的植株的平均块茎数为每株8-12个块茎。本文所用的术语“块茎皮色”是指收获后由于花色素苷积累在块茎表皮组织中引起的块茎表皮的颜色。
本文所用的术语“芽眼深度”是指块茎表皮表面与芽原基之间的相对距离。本文所用的术语“块茎形状”是指长度/宽度比，其表示块茎从圆形、椭圆形向长形的连续变化；以及高度/宽度比，其表示块茎从圆柱形向平坦状的连续变化。本文所用的术语“块茎肉色”是指收获后块茎肉内部的颜色，造成颜色的原因中，不含有或含有类胡萝卜素分别导致肉色为白色或黄色，不含有花青素导致肉色为红色、蓝色或紫色，上述与部分或全部的颜色呈现方式无关。本文所用的术语“块茎的味道”是指吃完烹饪的马铃薯块茎后消费者给出的评价。本文所用的术语“块茎的保存期”以及“块茎的贮藏性”同义，是指保存过程中块茎的外观不发生变化。
本文所用的术语“块茎休眠期”是指正常条件下播种时块茎播种和发芽之间的时间段。本文所用的术语“块茎脱水抗性”是指在低湿度条件下(参见保存期)与平均值相比植株表现出块茎脱水少的现象。本文所用的术语“块茎淀粉含量”是指块茎的淀粉重量与总鲜重之比。本文所用的术语“块茎干物质含量”是指马铃薯干组分的重量除以总鲜重的值。本文所用的术语“块茎的烹煮品质”是指烹饪后块茎由硬变软的连续变化。本文所用的术语“块茎的炸制品质”是指炸制后消费者对块茎的评价。本文所用的术语“块茎片加工品质”是指制片后消费者对块茎的评价。本文所用的术语“块茎均匀度”是指块茎性状的标准偏差，其中标准差低表示均匀度高，反之则反。本文所用的术语“抗低温糖化”是指保存在8°C以下的温度时块茎产生葡萄糖和/或果糖的抗性。本文所用的术语“四倍体”是指植株中每个营养细胞包含四组染色体(4n)。术语“可育的”以及“可育性”广义上是指繁殖能力，即孕育并生产后代、优选可育后代的能力。因此，术语可育性是指个体可杂交生产可育后代，其中花授粉后产生含有苗种的果实，苗种播种后会结出携带有可育花等的植株。术语“可育后代”或“可育苗种”在本文中被定义为能够发育成可开出雄性可育或雌性可育花的马铃薯植株的苗种。因此，该术语优选是指由于含有可育胚珠和可育花粉(即雄花和雌花都是可育的)因而发育成植株后能够生产后代作为父本以及母本的植株或苗种。术语“可育植株”在本文中被定义为能够生产携带可育苗种的果实的植株。优选地，每个所述果实携带至少5粒、更优选至少15-20粒、甚至更优选至少50粒可育苗种，仍然更优选50-500粒苗种。或者，当每颗果实产生的苗种数量为二倍体育种无性系RH89-039-16果实中发现的数量的至少10%，优选至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、90 %、100 %、150 %、200 %或以上时，则称所述植株是可育植株。该术语还指，或可选地指，具有25 %以上、优选90 %可育植株的植株品系。术语“自交亲和性”是指在通过自花授粉、自体受精产生且能长出可育后代的果实中发育出苗种的能力。术语“能够回交/自交/杂交并产生(自交)可育以及自交可育后代”是指通过回交、自交或杂交产生一个或多个带有苗种的果实的能力，其中所述一个或多个果实中的60%以上、优选70^^80^^85^^90%或以上的所述苗种能够发育成(自交)可育或自交可育的植株。对于本文所用的其他术语,可参考Allard, R. W. Principles of Plant Breeding,2nd Edition, Wiley New York, 1999,具体参考其中的术语表。优选实施方式的说明发明人发现可成功生产用于马铃薯育种的优良育种品系。两种优良育种品系杂交提供Fl杂交种，Fl杂交种发育成植株时产生农艺性状表现优异的植株。更重要的是，所有苗种的基因基本相同，意思是除了偶发交换或突变事件外，所述苗种都是相同的。发明人发现了一种提供优良马铃薯育种品系的方法，其中，当所述优良马铃薯育种品系相互杂交时能提供的均一的Fl杂交马铃薯苗种，所述马铃薯苗种在发育成植株后产生农艺性状表现优异的植株。优良马铃薯育种品系可能具有互补性状，由于其纯合性，从 Fl杂交种发育成的Fl植株是均一的，但当这些Fl植株随后自花或异花授粉后，产生的F2植株在各种性状方面都会发生分离。因此，目前可用的实生马铃薯苗种(TPS)以现有技术的传统方式产生并从每个单独的苗种基因都不相同的果实中获得，与这样的实生马铃薯苗种相反，根据本发明通过杂交本发明的马铃薯品系以及优良马铃薯育种品系所获得的苗种其基因基本上是均一的。现有技术的TPS品种由选定的杂合亲本进行杂交产生，因此变异性在植株和块茎中是可预见的。本文提出的杂交马铃薯育种与TPS传统生产的不同之处在于本发明的TPS是两种纯种育种品系杂交的结果，生成均一的栽培品系，而现有技术的TPS品种是两种基因上非纯合的通常为四倍体育种品系自由授粉或杂交的结果，生成不均一的杂交品系。本发明所提供植株的新颖之处在于植株不但将迄今为止从未一起获得的多个特性一起结合在一个马铃薯品系中，还提供了新型的非常有利的育种方法。因此，本发明的植株是生产新颖马铃薯栽培品系过程中的中间体，该栽培品系可采用本文所公开的方法进行生产。有利的育种方法消除了上述传统马铃薯育种的多个弊端，包括消除了为了获得新的马铃薯品种而进行无性系选择的时间消耗以，以及能够提供均一杂交的马铃薯苗种。此外，所述新型植株及方法还消除了无性繁殖和生产相关的弊端，包括消除高运输成本以及消除病虫害无性延续的可能性。新型马铃薯棺株亲本育种品系本发明提供基本上纯合的、二倍体、有生长活力、可育且自交亲和的马铃薯植株。优选地，本发明的植株在其基因组内具有编码赋予植株农艺优良性状的基因的核酸序列。该核酸序列可以是来自具有农艺优良性状的马铃薯种质、优选二倍体种质的渗入基因或转基因。基本上纯合的在育种过程中，植株通过有性生殖来繁衍，一般通过杂交具有优良性状的选定亲本来生产改良的后代。优良性状以及不良性状的后代遗传基因来自亲本双方。从每一代中重复选择将要充当下一代亲本的的优秀个体，从而保留优良特征，消除不良特征。植株育种过程中的最终亲本为高度纯合的纯种品系，该品系与其他纯种杂交时会产生在一代内以及相同亲本其他杂交获得的连续代之间表型和基因型都相同的后代。纯种或纯种近交系可通过几代自交或近交(近亲杂交，例如兄妹植株杂交或子母杂交(回交))获得，继代都表现出遗传均一性或纯合性程度提高。利用纯合近交系作为育种亲本，会产生在一代内以及亲本其他杂交获得的连续代之间表型和基因型都相同的后代。因此，纯种近交系可重复使用以生产相同的后代植株。对于马铃薯而言，自交和近交会导致严重的近交衰退，或表达出有害的隐性基因，表达有害隐性基因的表现是丧失活力，丧失可育性。因此，到目前为止还不可能对马铃薯生产纯合的纯种近交系，因为在本发明之前无法获得具有足够活力的马铃薯的高纯合性水平。本发明现首次提供了具有25%以上、优选75%以上纯合性且结合了可育性、自交亲和性以及植株活力的植株。- 二倍体本发明的植株为二倍体植株，与四倍体的商品化马铃薯品种不同。应注意，在本发明的植株中，可以明确地设想较高倍性的植株，因为在培育育种品系的过程中主要采用 二倍体阶段的植株。一旦形成纯种，就可使该品系成为四倍体。因此，本发明的植株还可以是四倍体植株。可以从四倍体细胞或组织培养生产四倍体植株，该四倍体植株可采用原本已知的方法,即通过复制二倍体细胞或组织培养物的染色体组,例如利用Barandalla等(Barandalla等，Potato Research (2006) 49 :143-154)描述的安磺灵。四倍体植株的优点在于提供较高的产量。有生长活力的虽然商品化四倍体马铃薯品种是可育的、自交亲和且有生长活力的，该品种生长良好，不会生产变形植株或果实，表现为具有高块茎产量的健康植株，但其自交后代表现出严重的近交衰退，也就是说，会产生具有变形块茎的生长微弱且低产的植株。现有技术中二倍体且基本上纯合的品系(例如本文引用的Phumichai等报告的品系)生长较差，表现为较差结实率的不良小植株。实际上，通过近交获得的、等位基因达到至少25%或50%纯合性的二倍体马铃薯植株总是衰弱生长的植株。本发明的植株不是不良且脆弱的，虽然不一定要和目前的商品化四倍体品种一样有生长活力，但未表现出近交衰退。因此，在本发明的上下文中，该植株是有生长活力的。块茎形成证明了本发明植株的活力。虽然所有商品化(四倍体及种用块茎生成的)马铃薯品种产出大量块茎，或至少产出足够尺寸的块茎，但现有技术的二倍体品系及基本上纯合的植株只结出例如无法用于生产炸薯片或法式炸薯条的小块茎。现有技术的二倍体品系及基本上纯合的植株也会产生很少的块茎，使得单株植株块茎的产量比杂合二倍体植株和商品化四倍体马铃薯品种的产量至少低10倍。相反，本发明的植株表现出有益的块茎形成特征，包括有益大小的块茎，以及与本文所述的实例(Dl，D2和/或D3)中用作供体的二倍体杂合植株相比至少50%的块茎产量。本文发现，二倍体Fl的块茎产量平均为单株植株443克，值可高达600和634克。与Fl :“IVP08-06”回交则产量平均为155和209克，而与Fl :“IVP08_07”回交则产量平均为209和259克。“假F2”的产量平均为单株植株172和332克，偶尔比二倍体Fl高。F2的产量平均为单株植株69和252克。有些植株的产量与二倍体Fl的产量值重叠。-可育的本发明的植株虽然基本上是纯合的，但同样是可育的。这意味着植株可用于育种程序是因为其后代也是可育的。-自交亲和的
本发明的植株是自交亲和植株。引入该特征以便允许植株自交并允许纯合品系生产。自交亲和性的较佳基础是源于显性S位点抑制基因(S locus inhibitor, Sli) (Hosaka和 Hanneman, 1998, Euphytica,99 191-197)。本发明的基本上纯合的马铃薯植株的优点在于该植株可以与其他基本上纯合的马铃薯植株杂交，由此杂交产生的杂交后代的基因基本均一，不会出现分离现象。在本发明的优选实施例中，提供一种具有农艺优良性状的基本上纯合、二倍体、有生长活力、可育且自交亲和的马铃薯植株。本发明的新型马铃薯植株能够-与基本上纯合的轮回亲本回交，产生(自交)可育且自交亲和的后代；-自交(I个后代个体自体受精)，产生(自交)可育且自交亲和的后代；-相互杂交(在2个后代个体之间受精)，产生(自交)可育且自交亲和的后代。根据本发明的植株包括育种编号为AGVDl的品系，所述品系的代表性苗种于2009年10月23日保藏于英国苏格兰阿伯丁的NCMB，保藏号为NCMB41663，育种编号为AGVD1，该植株代表通过以下方式获得的F2 :使亲本IVP07-1001/4的植株与具有亲本Dl的植株杂交，并使所得到的Fl后代植株自交，其中亲本IVP07-1001/4的植株是基本上纯合的、二倍体、可育且自交亲和的但缺少生长活力的马铃薯品系，具有亲本Dl的植株是优良二倍体育种无性系，该无性系基本上非纯合，非自交亲和，但具有肉色呈黄色的优良农艺性状并表现出优良烹煮品质，因为薯肉烹煮后不发灰。据估计，AGVDl是大约50%纯合的，意思是亲本不同的位点中大约50 %是纯合的。根据本发明的植株包括育种编号为AGVD2的品系，所述品系的代表性苗种于2009年10月23日保藏于英国苏格兰阿伯丁的NCMB，保藏号为NCMB41664，育种编号为AGVD2，该品系代表通过以下方式获得的(FlxFl)品系(或假F2):使如上所述的亲本IVP07-1001/4的植株与如上所述的亲本Dl的植株杂交，并使共用IVP07-1001/4亲本但具有Dl亲本的不同个体的个体Fl后代植株相互杂交。据估计,就亲本不同的位点而言,AGVD2是大约25%纯合的，。根据本发明的植株包括育种编号为AGVD3的品系，所述品系的代表性苗种于2009年10月23日保藏于英国苏格兰阿伯丁的NCMB，保藏号为NCMB41665，育种编号为AGVD3，该品系代表由以下方式获得的BCl种群使如上所述的亲本IVP07-1001/4的植株与如上所述的亲本Dl的植株杂交，并使由此生成的Fl后代植株与IVP07-1001/4亲本回交。据估计，就亲本不同的位点而言，AGVD3是大约75%纯合的。根据本发明的植株包括育种编号为AGVD17的品系，所述品系的代表性苗种于2010年10月5日保藏于英国苏格兰阿伯丁的NCMB，保藏号为NCMB41765，育种编号为AGVD17，该品系代表由以下方式获得的F3种群使如上所述的亲本IVP07-1001/4的植株与如上所述的亲本D2的植株杂交，并使由此生成的Fl后代植株与IVP07-1001/4亲本回交，接着进行两个步骤的自交。据估计，就亲本不同的位点而言，AGVD17是大约80%纯合的。本发明的植株非常适合作为轮回亲本，其中附加的农艺优良性状通过杂交渗入或通过其他方式例如转基因方式引入。一旦多个农艺优良性状被纳入根据本发明的基本上纯合、有生长活力、二倍体、可育、且自交亲和的植株，则该植株就可作为生产商品F1杂交马铃薯苗种的优良育种品系。同样地，可提供第二优良育种品系来充当相反性别的亲本，使得两株植株都可以杂交以生产新颖马铃薯品种的商品F1苗种。均一杂交苗种的育种取决于若干技术条件。获得均一杂交苗种的先决条件为i)可以在基本上纯合的、二倍体、可育且自交亲和的植株以及农艺优良性状供体的植株之间进行初始渐渗杂交，ii)可以在初始杂交的后代以及基本上纯合的、二倍体、可育且自交亲和的植株之间进行回交，iii)可以使其后代自交。马铃薯品系AGVD1，AGVD2及AGVD3表现出这些特征，这些品系的单个植株可用于额外的渐渗杂交、回交及自交以获得适合作为商品Fl杂交苗种的亲本的优良育种品系，其中商品Fl杂交苗种可长成新颖马铃薯品种的杂交马铃薯植株。根据本发明的高度优选的植株是品系AGVD2的植株或其具有品系AGVD2的植株的·所有生理和形态特征的后代植株。根据本发明实施方式的实例而保藏的另一品系为AGVD17(NCMB 41765，保藏于2010年10月5日)。AGVD17的优点在于是一种结合了生长活力和可育性并且块茎产量为单株植株平均300克(鲜重)的高度纯合品系(> 80%的纯合性)。相关种群的个体植株甚至表现出单株植株500克的块茎产量。这些数据在从幼苗培育而来的田间种植植株中产生。无性系繁殖而来的马铃薯植株一般产出的块茎重量比由幼苗培育而来的植株高50% -100%。因此，用本文所述的植株的鲜重克数表示的块茎产量-当在正常欧洲西北部夏季的条件下种植在黏土土壤中时，进行无性繁殖且从块茎培育而成-期望达到单株植株至少约1000克鲜重的水平。因此，品系AGVD17尤其显示了使本发明的个体优良品系(即自交亲和、可育且基本上纯合)互交以获得本发明目的的杂交苗种的可能性。因此，根据本发明的另一高度优选的植株是品系AGVD17的植株或其具有品系AGVD17的植株的所有生理和形态特征的后代植株。杂交种采用图I示出的本发明的方法生产本发明的杂交植株。通过使两种基本上纯合的优良马铃薯亲本育种品系杂交生产本发明的杂交植株，该品系包括多个农艺优良性状，所述农艺优良性状选自由抗虫性、线虫抗性、抗病性(包括但不限于抗链霉菌导致的疮痂病、粉痂病、丝核菌、银腐病、致病疫霉)、除草剂抗性、耐寒性、耐旱性、耐湿性、耐干腐和湿腐、耐盐性、抗低温糖化及抗块茎脱水所组成的组。除了这些农艺优良性状之外，亲本育种品系可表现出专用市场所需的特征，比如优良块茎皮色、优良块茎形状、优良块茎肉色、优良块茎的味道、优良块茎淀粉含量、优良块茎干物质含量、优良块茎烹煮品质或优良块茎炸制品质。除了市场专用特征之外，亲本育种品系杂交时优选生成杂交种，该杂交种表现出有益性状，如有益生长速率、有益块茎产量、有益块茎大小、有益块茎贮藏性、有益块茎休眠期、有益块茎保存期、有益块茎片加工品质及有益块茎均一度。本发明现在提供一组马铃薯植株或一组马铃薯植株品系，该植株或植株品系为二倍体(2n);基本上纯合(在所有等位基因上优选大于60% );自交亲和；可育；及有生长活力。目前已证明在单一马铃薯植株(品系)中提供所有这些特征的组合是不可能的。本发明的这组马铃薯植株可用于生产新型品种或栽培品种。本发明尤其涉及一组至少两株二倍体(2n)、基本上纯合(在所有等位基因上优选大于60% )、自交亲和、可育、有生长活力的植株，该植株可杂交生产根据本发明的杂交品种。马铃薯苗种育种的新方法新型马铃薯植株的提供首次实现了本发明的方法。发明人生产出了基本上纯合、二倍体、有生长活力、可育且自交亲和的马铃薯植 株，该植株在其基因组内具有赋予植株来自适宜二倍体供体品系的农艺优良性状的编码基因的核酸序列。所述核酸序列是具有农艺优良性状的马铃薯种质渐渗的结果。习惯上，至少在除了马铃薯的大多数物种中，原则上在仅仅两代中就可通过采用被称为加倍单倍体(Doubled Haploid, DH)技术的方法使未受精生殖细胞(比如卵细胞或花粉细胞)产生的单单倍体加倍，就可获得纯合植株。这对马铃薯来说是不可能的，因为迄今为止产生的植株由于隐性有害基因的表达而表现为不可育。发明人对DH法进行了长期试验，但发现不是成功的方法。发明人使用的策略是，重复自交、回交并杂交单个自交亲和得马铃薯品系的马铃薯种质以及一个或多个具有农艺性状的自交不亲和的马铃薯品系的马铃薯种质。本发明的纯合植株是通过连续自交二倍体马铃薯植株并针对可育后代(自交亲和性固有选择除外)进行选择来获得。这是一种全新的方法，如在现有技术方法中，通过针对农艺性状(比如后代植株的块茎形成或一般生长特征)进行选择来获得植株，而不是针对自交的可育后代进行选择来获得植株。此外，与现有技术方法不同，利用二倍体植株品系代替四倍体植株进行该程序。出乎意料地，该崭新的方法被证明可成功获得不断纯合的二倍体、自交亲和、可育的后代植株。此外，当与具有有益性状(比如白色块茎或抗性)的二倍体品系的植株(异交)杂交时,将这些性状弓I入基本上纯合的种质,而不会丧失自交亲和性以及可育性。实质上，获得植株的方法如下起点为二倍体、自交亲和的马铃薯品系(根据保藏编号AGVD1，AGDV2，AGDV3和AGVD17保藏的合适品系的实例)。总的来说，由于含有Sli基因而体现自交亲和性的品系可用作起点。使二倍体自交亲和品系的植株自交，对从携带苗种的果实获得的苗种进行播种，生长成后代植株。带花的后代植株再次自交，再次对从携带苗种的果实获得的苗种进行播种，生长成后代植株。不关注或极少关注该阶段植株的农艺性状。植株可能看起来枯萎而虚弱，只有少量的花。尽管如此，重复自交至少三次，优选4或5或6-8次。如此，基本上通过自交并针对产生可育后代的植株进行选择，从而获得基本上纯合、可育、自交亲和、二倍体的马铃薯植株的品系。接下来，使该品系的植株与不相关的基本上杂合的二倍体马铃薯品系、优选包含农艺优良性状的品系的植株杂交，从而在基本上纯合的可育、自交亲和的二倍体马铃薯基因型中添加农艺优良性状。基本上杂合的品系(该术语只反映品系不是本文所用的基本上纯合的品系)发挥农艺优良性状供体的作用，在这种情况下为农艺优良性状为生长活力。使由此生成的杂交种自交和/或与自交亲和的品系回交，同时针对较高生长活力进行选择。这样，提高了基本上纯合的、可育、自交亲和的二倍体马铃薯植株品系的生长活力，同时农学上改良了该品系。因此这些步骤的结果是获得有生长活力的、可育、纯合、自交亲和的二倍体马铃薯。生长活力可通过与其他基本上杂合的二倍体马铃薯品系杂交得到进一步提高，其中额外的品系充当附加农艺优良性状的供体，接着进行自交和/或与自交亲和品系回交，同时针对这些附加性状进行选择，这些附加步骤的结果是提供二倍体马铃薯育种品系。为了生产优良二倍体马铃薯育种品系，通过互交、自交及回交同时针对提供给育种品系的农艺优良性状进行连续选择，并建立表现出与其他品系有良好配合力的品系来进一步提高育种品系的育种价值。利用试验杂交对配合力进 行评估。最后，可通过使表现出良好配合力的个体优良二倍体马铃薯育种品系杂交来生产杂交马铃薯栽培品种。使纯合亲本杂交得到的苗种是均一的杂交实生马铃薯苗种。利用本发明的方法，一般来说，7-8次自交会导致获得基本上纯合的植株，但技术人员要理解也可使用更多代自交。同样，较少的代，例如六代可用于提供本发明的基本上纯合的植株。回交代的数量甚至可减到三代以便利用分子遗传标记时达到95%以上的纯合性。基本上，生产杂交马铃薯栽培品种的新方法提供了在大约5年内生产新型马铃薯品种的可能性。实例5中提供了从AGVD17(F3品系)开始生产杂交马铃薯的具体过程。该品系的纯合性> 80%，因而需要进行极少数的自交以获得纯合性大约为95% -100%的植株。此外，AGVD17如本文所述已具有生长活力。本发明现在提供一种生产遗传上同源或均一的实生马铃薯苗种(TPS)的方法。该方法尤其用于防止病毒感染在马铃薯代与代之间传播的方法，还克服了与经典马铃薯育种、“种用”马铃薯生产、运输及栽培相关的许多其他问题。此外，目前生产杂交苗种的亲本材料可按苗种的形式保存，不按根据传统TPS生产的要求的营养材料的形式保存。本发明在一方面提供一种生产杂交马铃薯品种的方法，包括利用本文提供的保存植物材料作为起始物料。或者，可开发不同于本文参考的贮藏品的其他基本上纯合、有生长活力、二倍体、可育且自交亲和的植株品系，利用本文的说明，从早期阶段开始进行杂交马铃薯栽培品系的生产，因为发明人已证实这条路线是成功的，虽然有点费力。替代性育种材料同样是有生长活力的、基本上纯合的、二倍体、可育且具有自交亲和性的材料。第一步,早期发育可包括提供第一马铃薯栽培品系(Solanum tuberosum)或相关可杂交物种(一般是生块莖的爺属(Solanum))。接下来，使所述植株发育成自交亲和的二倍体马铃薯植株的品系，优选马铃薯(Solanum tuberosum)。二倍体马铃薯通常是自交不亲和的。可适当从相关物种中引入自交亲和性(例如参见 Hermsen, J. G. Th. 1978, Euphytica 27,1-11)。然后使由此产生的自交亲和的二倍体马铃薯植株的品系发育成纯合、可育、自交亲和的二倍体马铃薯品系。纯合二倍体可通过花药培养物(Jacobsen和Sopory, 1977,Theor. Appl. Genet. 52,119-123)，胚珠培养物或重复自交(Phumichai&Hosaka, 2006,Euphytica 149,251-258)使单倍体加倍(Uijtewaal 等，1987, Theor. Appl. Genet. 73，751-78)来获得。单倍体加倍的方法用于生产纯合、可育、自交亲和的二倍体马铃薯品系，构成本文所述的有生长活力的植株的基础。接下来，将纯合、可育、自交亲和的二倍体马铃薯品系培育成有生长活力的纯合、可育、自交亲和的二倍体马铃薯品系。通过与其他二倍体马铃薯植株杂交、自交并回交同时针对得到较高的生长活力进行选择可提高生长活力。必须注意的是，大种群是必需的，且即使对用作农艺优良性状供体的某些不相关的、基本上杂合的二倍体马铃薯品系来说，在1000株植株的种群中只发现极少的自交亲和植株。通常，此类尝试被终止，只有当10% -50%左右的后代植株为自交亲和植株时(比如在下列实例2中D2的情况下)，供体品系才表现出优良的一般配合力且可预见农艺性状成功引入到了自交亲和系。接下来，将有生长活力的、纯合、可育、自交亲和的二倍体马铃薯品系培育成二倍体马铃薯育种品系。最优选地，生产至少两种独立的、有生长活力的、可育、纯合、自交亲和的二倍体马铃薯品系，并培育至少两种不同的二倍体马铃薯育种品系。育种品系具有大量的农艺优良性状。通过与其他二倍体马铃薯植株杂交、自交并回交同时针对这些性状进行 选择来引入农艺优良性状。该育种程序可包括测试是否患病，例如嫩枝或块茎是否无病，或是否抗病。接下来，将二倍体马铃薯育种品系培育成优良二倍体马铃薯育种品系。这通过互交、自交并回交同时针对农艺优良性状进行连续选择以提高育种价值来实现。在这个阶段进行试验杂交以评估一般配合力。现在可以采用已知方法例如利用秋水仙素等进行化学处理，或使用组织培养物使基因组自发加倍，从而将二倍体优良品系培育成四倍体(4x)优良品系。最后，使良好的配合育种品系杂交，从这些优良二倍体或四倍体马铃薯育种品系生产马铃薯杂交栽培品系。获得的苗种是均一的杂交实生马铃薯苗种。本发明的生产马铃薯杂交栽培品系的方法包括生产二倍体马铃薯育种品系的步骤。所述方法包括以下步骤(a)提供第一马铃薯植株，其中所述第一马铃薯植株是二倍体、自交亲和且基本上纯合的马铃薯品系的植株，优选有生长活力的、可育、纯合、自交亲和的二倍体马铃薯品系的植株，更优选二倍体马铃薯育种品系的植株；(b)提供马铃薯品系的第二马铃薯植株，其中所述第二马铃薯植株具有任意倍性、优选二倍性、和/或任意纯合性，其中所述第二马铃薯植株充当农艺优良性状的供体，该性状渗入所述第一马铃薯植株的所述基本上纯合的品系或至少渗入所述第一植株和第二植株杂交产生的后代植株,其中所述性状选自由抗虫性、线虫抗性、抗病性(包括但不限于抗链霉菌导致的疮痂病、粉痂病、丝核菌、银腐病、致病疫霉)、除草剂抗性、生根能力、耐寒性、耐旱性、耐湿性、耐干腐和湿腐、耐盐性、抗低温糖化、生长速率、块茎培育缺陷(例如畸形块茎或损坏块茎)，块茎产量、块茎大小、块茎皮色、芽眼深度、块茎形状、块茎肉色、块茎的味道、块茎贮藏性，块茎脱水抗性、块茎淀粉含量、块茎干物质含量、块茎烹煮品质、块茎炸制品质、块茎片加工品质、块茎均一度及抗低温糖化所组成的组。提供这两个植株之后，该方法包括步骤(C)使所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株进行异花授粉使得所述亲本植株之一结出携带苗种的果实(果实)，从所述果实中采集所述苗种以提供杂交后代苗种。然后苗种生长成植株，针对包括供体植株农艺优良性状的植株进行直接选择或在附加的自交和回交步骤之后进行选择，如植株育种领域所熟知的一样。在这些方法中，使用标记来协助育种过程。杂交后代苗种优选生长成植株，并接着与轮回亲本品系回交。以下步骤对上述方法的任何一种并不是必需的。然而，这些附加步骤可通过种植本发明的苗种生产消费块茎，和/或可生产新的纯合、自交亲和的二倍体优良育种品系，该优良育种品系充当亲本将另外的性状融入后代。本发明的植株是可育的且由生长活力的。通过以下进一步的步骤获得额外的好处(d)使所述苗种发育成杂交后代马铃薯植株，(el)从所述杂交后代马铃薯植株收获块茎以提供携带所述性状的块茎，(e2)使所述杂交后代马铃薯植株自交或使所述杂交后代马铃薯植株与所述第一 马铃薯植株的所述品系的马铃薯植株回交，从而进一步提供携带所述性状的其他后代植株，其中所述后代植株在每个回交或自交步骤之后不断纯合。优选地，用于上述方法的所述第二马铃薯植株为上述步骤(d)中所述的且采用上述方法获得的杂交后代马铃薯植株。最优选地，用于上述方法的所述第二马铃薯植株为上述步骤(e2)中所述的且采用上述方法获得的杂交后代马铃薯植株。优选地，所述步骤(e2)包括在2至7次回交的过程中利用品系AGVD1，AGVD2，AGVD3或AGVD17的植株作轮回亲本并测试后代植株是否存在性状(例如控制性状的等位基因纯合或杂合)，然后进行一次或二次(或多次)自交，以提供与种群AGVDl，AGVD2，AGVD3或AGVD17的植株基因相同的基本上纯合的植株，但其中控制性状的等位基因以杂合形式，优选以纯合形式存在。该植株具有至少一个种群AGVD1，AGVD2，AGVD3或AGVD17中不可获得的额外等位基因。上述方法现在提供一种以种群AGVDl，AGVD2，AGVD3或AGVD17为背景生产纯合育种品系或优良育种品系的育种过程，将额外等位基因先后添加至该背景中，从而提供具有优良性状的优良育种品系。本发明的方法现在首次提供一种防止病毒感染在马铃薯代与代之间传播的方法，同时还解决了与马铃薯新品种育种和商品化生产食用马铃薯有关的现有技术的许多其他问题。这通过提供实生马铃薯苗种，即植物苗种变得可能，该苗种可长成结出食用块茎的马铃薯植株，且该苗种是由杂交得到，其亲本的至少一个是二倍体、自交亲和、基本上纯合的马铃薯品系的植株，优选所述苗种由杂交得到，其两个亲本都是二倍体、自交亲和、基本上纯合的马铃薯品系的植株。由此，新方法的主要优势在于，可有效防止不在配子和苗种之间传播的病毒感染的传播。发明人现在提供一种进一步育种纯合品系的方法，该方法容易操作，与现有技术近交系相比表现出提高可育性及植株生长活力同时维持自交亲和性及高纯合性。要理解，正如在蕃茄中一样，并不总是需要100%的纯合性来提供有效育种方案。只要维持自交亲和性即可。现在首次成功展示了将农艺优良或有益性状遗传传递至纯合马铃薯品系。根据本文提供的手段和方法，技术人员能够根据自己的种质成功生产纯合马铃薯育种品系。此外，技术人员要理解利用已提供的手段和方法能够将附加性状结合到目前提供的自交亲和且基本上纯合的品系以便建立富有农艺优良性状且其本身可充当商业育种的种质的品系种群。实例实例I.育种程序及系谱概述多次尝试生成纯合、可育、自交亲和的二倍体马铃薯基因型，但不成功。这些努力包括形成加倍单倍体，随后筛选可育 花。采用了几种方法如花药培养来使复制单倍体并最终将单倍体纯合植株加倍，采用重复自交不断提高现有二倍体种质的纯合性，利用马铃薯(S. phure ja)作为花粉供体进行皮刺授粉以诱导未受精卵细胞的胚胎形成。特别是，通过分析两百万以上的后代(但都未成功)大规模进行后一种方法。这些测试的结果不会生成有生长活力的自交亲和植株。通过公共种质所生成的品系的植株进行多代自交获得基本上纯合的马铃薯品系，其中该植株具有控制自交亲和性的Sli基因(Phumichai等，Euphytica(2006) 148 227-234)。这些植株，在本文中记为“H”或IVP07-1001/4，生长状态不佳，具有极少的花，每颗果实只有几粒苗种。此外，植株非常小(最大60cm)。植株几乎不生产块茎，形成的块茎也非常小(平均块茎重量大约为5克/块茎)。总之，植株不具有商品化马铃薯育种的价值，因为表现出的植株重量和块茎产量是还不到二倍体育种品系RH89-039-16的20%。植株仅仅包含在基因组多个位点上的纯合等位基因，是自交亲和的二倍体植株。2008年的夏季，IVP07-1001/4系的植株与不同二倍体供体系(Dl，D2和D3，参见图2获得完整的系谱)杂交。Dl是早熟系，具有长椭圆形块茎，淡黄色肉，优良烹煮炸制品质及优良烹煮品质，用作父本(表6)。由此产生的后代在该实例中记为Fl (Dl)。以相同方式使用供体D2作为母本获得其他Fl后代植株。D2是基本上不纯合的，非自交亲和的，但具有优良农艺性状如初期烹煮，椭圆块茎，黄色薯肉，优良烹煮片加工品质等的优良二倍体育种无性系。广生了记为Fl (D2)的品系。上述Fl的(Dl)自交生产F2 (D2)。该品系按照育种编号AGVDl进行保存。据估计，AGVDl大约具有50%的纯合性，意思是大约50%的亲本不同的位点是纯合位点。Fl(Dl)与F1(D2)杂交生产假F2。该品系(F2 (D1/2))按照育种编号AGVD2进行保存。据估计，AGVD2包含大约25%的源自IVP07-1001/4的纯合等位基因。Fl 的(Dl)还与 IVP07-1001/4 回交生产 BCl 品系。该品系(BCl (Dl)和 BCl (D2))按照育种编号AGVD3进行保存。据估计，就亲本不同的位点而言，AGVD3大约具有75%的纯合性。以类似方式利用供体D3作为母本获得其他Fl后代植株。D3是具有黄色薯肉和抗性基因R3、Hl、Gpa2、RXadg的二倍体育种无性系。产生了记为Fl (D3)的品系。与上述类似，Fl (D3)自交生成F2(D3)并与Sli基因供体回交生成BCl (D3)后代。Fl(Dl)与F1(D2)杂交生产假F2。该品系(F2 (D1/2))按照育种编号AGVD2进行保存。据估计，就亲本不同的位点而言，AGVD2大约具有25%的纯合性。Fl(Dl)与IVP07-1001/4回交生产BCl品系。该品系(BCl(Dl))按照育种编号AGVD3进行保存。据估计，就亲本不同的位点而言，AGVD3大约具有75%的纯合性。BCl冬天在种苗场中自交，产生BClSl种群。次年夏季(2010)，将F2、假F2及BClSl播种在种苗场内的苗床上，被移植到小型泥炭盆中。2010年6月，将幼苗移植到荷兰的粘土性和沙土性的田里。总计15000株以上的植株由幼苗培育而来并针对自交亲和性以及优良块茎品质和产量进行选择。大多数F2和BClSl种群表现出自交亲和性的特低频率。选择具有合理优良果实和种苗的少数植物用于后代测定，不用进一步进行农艺评价。只有源自D2x H杂交的两个F2种群表现出25%的自交亲和性。对大部分自交亲和种群，最多在每个种群中选择十五株具有优异块茎品质和数量的植株进行后代测定。假F2的植株比其他种群更具生长活力，或许是由于这些植株未包含任何具有供体亲本的纯合等位基因的位点。这些种群之一表现出50%以上的自交亲和性。与上述类似地，也在大多数自交亲和种群中最多选择十五株植株进行后代测定。此外，利用田间自交亲和植株作为二至十二株供体D1-D19植株的花粉供体进行杂交(实例3)。评估块茎品质和数量后，在缺少足够杂交数量的情况下，只选择具有选定的植物或其全同胞的杂交进行后代测定。这样，在每代中，针对植株的自交亲和性及优良农艺性状进行选择。采集这些被选 择植株的自交果实的苗种进行进一步测定以便生成纯合品系。此外，使被选择的植株与其他二倍体供体或其他育种品系杂交以增加遗传变异。这些Fl苗种是杂合的，需要进行几轮近交生成具有所需性状的纯合后代。这样，每年都可进行两代的选择、自交和杂交。利用特异性状的诊断标记以及随机标记来选择轮回亲本基因组，以利用标记辅助育种进一步加强所述过程。获得优良亲本时，可通过两代至三代回交及两代自交制作这些品系的衍生物。实例2.自交亲和的二倍体马铃薯育种I 简介二倍体马铃薯的常见特征为自交不亲和性(Self-incompatibility, SI);自体受精后，无重要后代生成。已对源自查科爺(Solanum chacoense)的S位点抑制基因(Sli)进行了描述(Euphytica 99，191-197，1998)以抑制自交不亲和性并使二倍体马铃薯表现自交亲和(Self-compatible, SC)。重复自交后，生成了与纯合、自交亲和的二倍体马铃薯关系密切的无性系(Genome 48，977-984，2005)。这些无性系的农业品质极差，反映在发芽不良，植株生长不良，块茎品质差，块茎产量不佳。2.实验2. I 材料为了培育出具有较高水平农艺性状的自交亲和马铃薯无性系，使Sli基因供体与记为IVP97-079-9，IVPAA-096-18和SH83-92-488的多种马铃薯无性系杂交。这些无性系可从荷兰瓦格宁根大学植物育种实验室的R. C. B. Hutten博士处获得。本文所用的这些无性系分别被记为D1，D2和D3。后代(Fl)自交并与Sli基因供体回交分别生成F2和BCl种群。BCl自交生成BClSl种群。要进行所有这些杂交和自体受精，植株除了具有自交亲和性之外没有任何其他选择。2.2.评估冬季试验中的后代进行中间试验时，几个随机BCl和F2子代在加热温室中用人工灯光培养16小时，此时外界温度为零度以下持续几乎三个月。根据人工授粉后带果实的植株数量评估自交亲和％，根据单株植株的块茎重量评估产量(表2)。结果
Sli供体为自交亲和(SC)供体，大部分Fl和BCl植株也是自交亲和植株，而少数F2植株是自交亲和植株。Sli供体表现出极低块茎产量，而BCl和一个F2大约是Fl块茎产量的50%。一些BCl植株的块茎产量与Fl植株的块茎产量接近，一些(未经选择的)F2植株比最弱的Fl植株要好。表2.引入Sli基因的二倍体马铃薯育种程序的冬季生长植株的一些特征
权利要求
1.一种二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的马铃薯品系，包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株。
2.根据权利要求I所述的马铃薯品系，其中除了所述块茎产量外，所述品系还包括至少一个，更优选至少2、3、4、5或6个农艺优良性状。
3.根据权利要求2所述的马铃薯品系，其中所述至少一个农艺优良性状选自由抗虫性、线虫抗性、抗病性(包括但不限于抗链霉菌导致的疮痂病、粉痂病、丝核菌、银腐病、致病疫霉)、除草剂抗性、耐寒性、耐旱性、耐湿性、耐干腐和湿腐、耐盐性及抗低温糖化所组成的组。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的马铃薯品系，其中所述品系的植株成熟时叶子和嫩枝的平均鲜重达到单株植株至少500克。
5.一种权利要求I至4中任一项所述的品系的植株。
6.—种权利要求5所述的植株的苗种。
7.根据权利要求6所述的苗种，其中所述苗种是均一杂交马铃薯苗种。
8.—种生产二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的马铃薯品系的方法，所述马铃薯品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株，所述方法包括 (a)提供第一马铃薯植株，其中所述第一马铃薯植株是二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第一马铃薯品系的植株； (b)提供第二马铃薯植株，其中所述第二马铃薯植株是具有任意纯合性的二倍体或四倍体马铃薯品系的植株，所述第二马铃薯植株的所述品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株； (c)使所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株进行异花授粉以提供苗种并采集所述苗种，从而提供杂交后代苗种形式的后代； (d)将所述杂交后代苗种培育成为杂交后代马铃薯植株种群，并从所述种群植株中选择块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株； (e)使所述杂交后代马铃薯植株自交或使所述杂交后代马铃薯植株与所述第一马铃薯植株的所述品系的马铃薯植株回交、自交或回交I至8次，从而提供二倍体、自交亲和且基本上纯合的马铃薯育种品系，所述马铃薯育种品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株。
9.根据权利要求8所述的方法，其中重复所述步骤a-e，并且其中步骤b包括提供所述第二马铃薯植株，其中所述第二马铃薯植株是提供附加的农艺优良性状的供体。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述性状选自由抗虫性、线虫抗性、抗病性(包括但不限于抗链霉菌导致的疮痂病、粉痂病、丝核菌、银腐病、致病疫霉)、除草剂抗性、耐寒性、耐旱性、耐湿性、耐干腐和湿腐、耐盐性及抗低温糖化所组成的组。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中所述第一马铃薯植株是马铃薯品系NCMB 41663, NCIMB 41664, NCIMB 41665或NCMB41765的植株，所述品系的代表性苗种保藏于英国苏格兰阿伯丁的NCMB，育种编号分别为AGVD1，AGVD2，AGVD3和AGVD17。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中所述第二马铃薯植株是二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第二马铃薯品系的植株。
13.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中所述第二马铃薯植株是二倍体、可育、自交亲和的第二马铃薯品系的植株。
14.一种二倍体马铃薯育种品系，更优选为优良品系，其可采用权利要求8至13中任一项所述的方法获得。
15.一种可由权利要求14所述的第一二倍体马铃薯育种品系的植株和第二二倍体马铃薯育种品系的植株杂交获得的杂交马铃薯苗种，其中所述第一二倍体马铃薯育种品系的所述植株和第二二倍体马铃薯育种品系的所述植株根据分子标记分析确定包含至少20%的相对纯合位点。
16.一种生产均一杂交马铃薯苗种的方法，包括 (a)提供第一马铃薯植株，其中所述第一马铃薯植株是二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第一马铃薯品系的植株， (b)提供第二马铃薯植株，其中所述第二马铃薯植株是二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第二马铃薯品系的植株，其中所述第一植株和第二植株根据分子标记分析确定包含至少20%的相对纯合位点， (C)使所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株进行异花授粉，允许所述亲本植株中的一株结出带苗种的果实，并从所述果实中采集所述苗种以提供杂交后代苗种形式的后代。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株源自马铃薯品系，所述马铃薯品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株，优选地其中所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株为块茎产量为单株植株至少200克鲜重的植株。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株中的至少一个包括至少一种农艺优良性状，所述农艺优良性状选自由抗虫性、线虫抗性、抗病性(包括但不限于抗链霉菌导致的疮痂病、粉痂病、丝核菌、银腐病、致病疫霉)、除草剂抗性、耐寒性、耐旱性、耐湿性、耐干腐和湿腐、耐盐性及抗低温糖化组成的组。
19.根据权利要求16至18所述的方法，其中所述第一马铃薯品系是包括Sli基因的、二倍体、自交亲和且基本上纯合的后代马铃薯植株，优选其中所述第一马铃薯植株是马铃薯品系NCMB 41663, NCIMB 41664, NCIMB 41665或NCMB 41765的植株，或是所述植株的、二倍体、自交亲和且基本上纯合的后代马铃薯植株，所述品系的代表性苗种保藏于英国苏格兰阿伯丁的NCMB。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中所述第二马铃薯植株是二倍体、自交亲和且基本上纯合的马铃薯品系的第二植株，优选所述品系包括附加的农艺优良性状。
21.一种马铃薯品系 NCIMB 41663,NCIMB 41664,NCIMB 41665 或NCMB 41765 的苗种，所述品系的代表性苗种保藏于英国苏格兰阿伯丁的NCMB。
22.—种由权利要求16至20中任一项所述的方法生产的苗种。
23.一种通过培育权利要求16、21或22所述的苗种从而生产得到的杂交马铃薯植株或所述杂交马铃薯植株的一部分。
24.一种权利要求23所述的植株的花粉或胚珠。
25.—种权利要求23所述的植株的块莖。
26.—种马铃薯植株，其具有权利要求23所述的植株的所有生理和形态特征。
27.一种权利要求23或26所述的植株的组织培养物。
28.一种由权利要求27所述的组织培养物繁殖得到的马铃薯植株，其中所述繁殖得到的马铃薯植株具有权利要求23所述的马铃薯植株的所有生理和形态特征。
29.—种生产杂交马铃薯苗种的方法，其中所述方法包括使第一马铃薯植株与第二马铃薯植株杂交，并收获所生成的杂交马铃薯苗种，其中所述第一亲本马铃薯植株和/或第二亲本马铃薯植株是权利要求5所述的马铃薯植株，优选其中所述第一亲本马铃薯和第二亲本马铃薯根据分子遗传标记分析确定具有至少20%的相对纯合位点。
30.一种生产杂交马铃薯植株的方法，所述方法包括根据权利要求16至20或29中任一项所述的方法制造苗种并将所述苗种培育成马铃薯植株。
31.一种通过权利要求30所述的方法生产的马铃薯植株，或其块茎。
32.一组至少两种可互交纯合二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的马铃薯品系，包括权利要求I至4中任一项所述的平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株，其中所述组中的每个所述品系与另一个所述品系的不同之处在于根据分子遗传标记分析确定具有至少20%的相对纯合位点。
33.一种二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的马铃薯品系，所述马铃薯品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株，通过以下方式获得 (a)提供第一马铃薯植株，其中所述第一马铃薯植株是二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第一马铃薯品系的植株， (b)提供第二马铃薯植株，其中所述第二马铃薯植株是二倍体马铃薯品系的植株，所述品系的平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重， (c)使所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株进行异花授粉，允许所述亲本植株中的一株结出带苗种的果实，并从所述果实中采集所述苗种以提供杂交后代苗种形式的后代， (d)将所述杂交后代苗种培育成为杂交后代马铃薯植株， (e)使所述杂交后代马铃薯植株与所述第一马铃薯植株的所述品系的马铃薯植株回交，从后代植株中选择得到二倍体、自交亲和且有生长活力的植株，所述植株块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重， (f)使所述二倍体且自交亲和的有生长活力的植株自交I至8次，同时针对(e)中所述的自交亲和和生长活力进行选择。
34.一种杂交马铃薯苗种，播种时所述马铃薯苗种产出二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的马铃薯植株，所述马铃薯植株平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重，所述植株通过以下方式获得 (a)提供二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第一马铃薯品系，所述第一马铃薯品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株， (b)提供二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的第二马铃薯品系，所述第二马铃薯品系包括平均块茎产量为用克表示单株植株至少200克鲜重的植株，其中所述第一植株和第二植株根据分子标记分析确定包含至少20%的相对纯合位点， (c)使所述第一马铃薯植株和第二马铃薯植株进行异花授粉，允许所述亲本植株中的至少一株产生带苗种的果实，并从所述果实中采集所述苗种以提供杂交后代苗种形式的后代。
全文摘要
本发明涉及一种二倍体、可育、自交亲和且基本上纯合的马铃薯品系，其中所述品系包括生长活力等农艺优良性状。本发明还涉及一种生产这种植株的方法，一种使该纯合马铃薯品系杂交获得的杂交苗种，以及一种由所述苗种生长得到的马铃薯植株。
文档编号A01H5/04GK102770017SQ201080059512
公开日2012年11月7日 申请日期2010年10月26日 优先权日2009年10月26日
发明者H·J·凡埃克, R·C·B·胡特恩, T·P·斯豪特, W·H·林德豪特, 理查德·杰拉尔德斯·弗朗西斯库斯·菲瑟 申请人:艾格文册尔有限公司