紅色菠菜植株的制作方法
【專利說明】紅色菠菜植株
[0001] 本發(fā)明涉及紅色菠菜植株（SpinaciaoleraceaL.)。本發(fā)明還涉及這種植株的種 子和子代以及得到這種植株的繁殖材料。本發(fā)明進(jìn)一步涉及植株、種子和在育種程序中源 自作為種質(zhì)的這種植株的繁殖材料的使用。
[0002] 菠菜（SpinaciaoleraceaL.)是作為蔬菜培育的莧科開花植物。菠菜植株的可食 用部分為營養(yǎng)生長期的葉。在營養(yǎng)生長期期間，菠菜產(chǎn)生環(huán)狀葉。這些葉在皺葉類型的情 況下卷縮和卷曲、在半皺葉類型的情況下略卷縮、或光滑葉類型的情況下寬扁。菠菜植株的 葉通常以新鮮剪切和袋裝、新鮮成束、罐裝或冷凍的形式出售。主要市售的菠菜產(chǎn)品是新鮮 剪切和袋裝菠菜。這種袋裝產(chǎn)品或者以含有非常小、嫩的葉出售的嫩菠菜、或以含較成熟、 中型的葉出售的稍成熟波菜。嫩的和稍成熟波菜葉的尺寸均小于成熟期的成束、冷凍或罐 裝菠菜的葉尺寸。通常成熟期嫩菠菜的葉不長于大約八厘米。這些嫩、甜的葉常用于沙拉， 且還可被稍微煮熟或蒸熟。
[0003] 餐館、餐飲企業(yè)甚至超市顧客對用于沙拉或其他菜式的色彩絢麗的葉菜類蔬菜的 方式改變和需求不斷上升。因此，蔬菜育種公司正在尋找?guī)в型怀錾?、更好口味和多種質(zhì) 地的品種。
[0004] 雖然菠菜（SpinaciaoleraceaL.)由于其誘人的口感和高營養(yǎng)價值而成為受歡 迎的產(chǎn)品，但目前的波菜除了綠色不能向菜肴或沙拉混合添加更多顏色。最豐富多彩的菠 菜（SpinaciaoleraceaL.)迄今已知為帶有紅色葉柄和紅色粗脈（majorvein)的綠色 葉。這些植株具有的綠色葉帶有限制在葉柄和一級、二級、和在一些情況下三級葉脈所位于 的葉片區(qū)的紅色葉，而在葉脈之間的葉片區(qū)是綠色的。這種植株的例子表示于圖2D中。
[0005] 圖1示出了菠菜葉的圖片和示意性示圖，指示出葉柄和椎板，其通常被指示為葉 片，帶有一級、二級和三級葉脈。
[0006] 鑒于需要帶有更多紅色葉的菠菜（SpinaciaoleraceaL.)，本發(fā)明的目的在于提 供一種菠菜（SpinaciaoleraceaL.)植株，其具有比現(xiàn)有菠菜植株更多紅色。
[0007] 在本發(fā)明的研究中，所形成的新型菠菜植株（SpinaciaoleraceaL.)包括導(dǎo)致具 有紅色葉的植株的遺傳決定因子，其中在至少近軸葉面（上部）葉面、優(yōu)選地近軸面和遠(yuǎn)軸 面（下部）葉面的葉脈之間的菠菜葉的至少部分表皮細(xì)胞包含紅色素。
[0008] 本發(fā)明的菠菜植株既誘人又美味。另外，它們比未攜帶本發(fā)明遺傳性狀的植株更 健康。本發(fā)明植株的P花青苷含量被增多，且P花青苷已被報道過具有多種健康益處。0 花青苷具有優(yōu)異的抗氧化活性。而且，0花青苷已被報道過具有抗癌作用。
[0009] 因此本發(fā)明提供一種菠菜植株（SpinaciaoleraceaL.)，包括使植株具有紅色葉 的遺傳決定因子，其中在至少近軸葉面、優(yōu)選地在近軸葉面和遠(yuǎn)軸葉面二者的葉脈之間的 至少部分菠菜葉表皮細(xì)胞包含紅色素，其中所述遺傳決定因子被包括在菠菜植株的代表性 種子中，種子所登記的NCHMB保藏號為NCHMB41954、NCHMB41955和NCHMB41956。
[0010] 在本文中，"菠菜"意于包括SpinaciaoleraceaL.。
[0011] 通過半顯性或不完全顯性遺傳決定因子確定本發(fā)明的性狀。在不完全顯性或半顯 性的情況下，雜合子的表型在親本純合子表型之間的中間。這種類型的遺傳也可以表示為 中間遺傳。遺傳決定因子可存在于純合的或雜合狀態(tài)以產(chǎn)生本發(fā)明的表型性狀。
[0012] 本發(fā)明的遺傳決定因子表現(xiàn)為單一半顯性或不完全顯性基因座。該基因座可以是 基因或等位基因并且還可以包括調(diào)控元件。
[0013] 在本文中，"遺傳決定因子"為潛在的基因要素，其形成本發(fā)明的表型性狀。"表型 性狀"是表現(xiàn)型的，其中植株具有紅色葉，其中在至少近軸葉面、優(yōu)選地近軸葉面和遠(yuǎn)軸葉 面的葉脈之間的菠菜葉的至少部分表皮細(xì)胞包含紅色素。可互換使用"基因性狀"、"性狀" 和"表型性狀"。
[0014] 菠菜（SpinaciaoleraceaL.)種子的代表性樣品包括遺傳決定因子，其存在時 導(dǎo)致植株具有紅色葉，其中在至少近軸葉面、優(yōu)選地近軸葉面和遠(yuǎn)軸葉面的葉脈之間的菠 菜葉的至少部分表皮細(xì)胞包含紅色素，所述代表性樣品在2012年4月6日于Aberdeen的 NCHMB以登錄號NCHMB41954、NCHMB41955和NCHMB41956進(jìn)行保藏。這些保藏物的種子 純合地包含遺傳決定因子。這些保藏物不符合均一性和穩(wěn)定性的要求，因此它們并不構(gòu)成 植物品種。
[0015] 賦予本發(fā)明表型性狀的遺傳決定因子可轉(zhuǎn)移至所有SpinaciaoleraceaL.類型， 如半皺葉、半皺葉和光滑的菠菜類型。
[0016] 本發(fā)明植株全部或部分葉的紅色為紫紅色、或酒紅色（burgundyred-like colour)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易觀察到本發(fā)明植株全部或部分葉的紅色，還可利用RHS 比色表確定（英國皇家園藝學(xué)會，倫敦，英國）。在該比色表上，本發(fā)明的紅色類似于顏色 187A、187B、187C、187D、N186B、N186C或N186D。
[0017] 在一種實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種菠菜（SpinaciaoleraceaL.)植株，其包含 本發(fā)明的遺傳決定因子，其中所述遺傳決定因子以雜合狀態(tài)存在。
[0018] 可通過圖2B描述的本發(fā)明葉的紅色識別雜合地攜帶所述遺傳決定因子的本發(fā)明 植株，其任選地在植株的頭兩片葉已處于收獲階段時、優(yōu)選地在植株的頭兩片葉處于完全 長成時。
[0019] 術(shù)語"可收獲階段"對于熟練的菠菜種植者來說是清楚的，且更具體地意為在菠菜 植株開始抽薹和花序梗發(fā)育之前來自嫩葉階段通過成熟葉階段的葉階段?？梢曰Q使用 "可收獲階段"、"收獲階段"和"收獲期"。
[0020] 熟練的菠菜種植者知道何時到達(dá)嫩葉階段和可收獲菠菜。植株在收獲時越年輕， 其葉越小和越嫩，這是顧客所喜歡的。另一方面，如果過早收獲菠菜，種植者將在其田地上 獲得較少公斤的產(chǎn)品。熟練的菠菜種植者會平衡二者以使利潤最大化。雖然可更早收獲和 /或以不同密度種植嫩葉菠菜，典型地以8百萬種子/公頃的密度種植嫩葉菠菜，且在菠菜 植株在大約IOcm高時收獲。在嫩葉階段，菠菜植株典型地具有至少兩片完全長大的葉。真 葉意味著已經(jīng)形成子葉之后開始發(fā)育的葉。
[0021] 在攜帶雜合遺傳決定因子的本發(fā)明植株中，處于收獲階段的葉至少局部是紅色 的。更具體地，所述植株具有紅色葉柄和葉片，葉片帶有紅色一級和二級葉脈和在這些葉脈 之間的葉的近軸葉面（例如上側(cè)）的葉面積上有額外的微紅色。這種植株的實(shí)例呈現(xiàn)在圖 2B中。在本發(fā)明的所述植株中，因此紅色不限于葉柄和粗脈上的葉區(qū)域。
[0022] 葉呈現(xiàn)攜帶本發(fā)明雜合遺傳決定因子的微紅色植株的百分比因基因背景不同而 不同，但是總是高于種植于相同環(huán)境下的未攜帶本發(fā)明遺傳決定因子的紅脈菠菜植株。
[0023] 在攜帶本發(fā)明雜合遺傳決定因子的一些植株中，紅色可被更多地限制在接近葉粗 脈的區(qū)域，而在攜帶本發(fā)明雜合遺傳決定因子的其它植株中，紅色素可呈現(xiàn)在幾乎遍及葉 片的葉表皮細(xì)胞中。
[0024] 可通過檢查近軸葉面和遠(yuǎn)軸葉面的葉脈之間的菠菜葉的表皮細(xì)胞是否為紅色來 分析本發(fā)明的植株。可用鋒利鑷子和隨后用透射光顯微鏡或者從葉近軸葉面或者從遠(yuǎn)軸面 表面剝離表皮細(xì)胞層。
[0025] 在攜帶雜合遺傳決定因子的本發(fā)明的植株中，以優(yōu)選增加的順序，大約10-100%、 15-90 %、20-80 %、30-70 %的在至少近軸葉面的葉脈、優(yōu)選地在近軸葉面和遠(yuǎn)軸葉面的葉 脈之間的菠菜葉表皮細(xì)胞且不含氣孔復(fù)合體（stomatalcomplex)的細(xì)胞包含紅色素。更 具體地，在攜帶雜合遺傳決定因子的本發(fā)明的植株中，大約15-80 %、更具體地20-80 %和 更具體地30-80%的在至少近軸葉面的葉脈、優(yōu)選地在近軸葉面和遠(yuǎn)軸葉面的葉脈之間的 菠菜葉表皮細(xì)胞且不含氣孔復(fù)合體的細(xì)胞包含紅色素。
[0026] 在涉及菠菜（SpinaciaoleraceaL.)植株的本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，植株包括 純合狀態(tài)下的本發(fā)明遺傳決定因子。
[0027] 可通過紅葉柄和紅色葉識別攜帶雜合遺傳決定因子的本發(fā)明的植株，任選地在植 株已有頭兩片葉時/優(yōu)選地在植株的頭兩片葉完全長成時，植株處于可收獲階段。
[0028] 圖2A表示出攜帶雜合遺傳決定因子的本發(fā)明的植株的實(shí)例。
[0029] 攜帶雜合遺傳決定因子的本發(fā)明的植株具有紅色的植株地上營養(yǎng)部分。
[0030] 此處所使用的"地上營養(yǎng)植株部分"意指不參與有性生殖的地上植株部分，不包括 下胚軸和子葉，包括葉、莖和葉柄。
[0031] 已發(fā)現(xiàn)攜帶雜合遺傳決定因子的本發(fā)明的植株花序和花也可具有紅色。
[0032] 攜帶純合遺傳決定因子的本發(fā)明的植株在收獲階段在植株的整個葉面具有紅色。 更具體地，所述植株在收獲階段在植株的整個葉面具有均勻的紅色。
[0033] 攜帶純合遺傳決定因子的本發(fā)明植株的紅色地上營養(yǎng)部分、更具體地處于收獲階 段的葉的紅色為紫紅色、或酒紅色。
[0034] 用于本申請中的紅色包括被感知為紫色的顏色。
[0035] 本發(fā)明植株的地上營養(yǎng)部分的紅色可使用RHS比色表（英國皇家園藝學(xué)會，倫敦， 英國）確定，優(yōu)選地選自RHS碼為187六、1878、187(：、1870、附868、附86(：和/或附860或其 組合的顏色。更具體地，用所登記的NCHMB保藏號為NCHMB 41954、NCHMB 41955和NCHMB 41956的種子種植的植株中可見這種紅色。在不同的菠菜類型或品種中，顏色可以不同，但 本領(lǐng)域技術(shù)人員仍感知為紅色。
[0036] 雖然植物育種者和種植者普遍使用RHS比色表，清楚的是，可使用其它比色表或 體系確定顏色。例如，還可使用Munsell顏色體系在RGB色碼中指定或者可以用比色計(jì)來 確定顏色。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知如何使用這種不同的色彩體系和在不同色彩體系之間轉(zhuǎn)換 顏色。用于這些RHS顏色的RGB、CIELab和CIELCh值被列于下表中。
[0037]
[0038] 更具體地，攜帶純合遺傳決定因子的本發(fā)明植株的可收獲的葉的至少近軸葉面、 優(yōu)選地近軸葉面和遠(yuǎn)軸面具有如上所定義的顏色。
[0039] 攜帶純合遺傳決定因子的本發(fā)明植株的可收獲葉的紅色素主要定位在葉的至少 近軸葉面（如圖3H所描述的）、優(yōu)選地近軸葉面和遠(yuǎn)軸面（如圖3G所描述的）的葉表皮 中。
[0040] 在葉表皮內(nèi)，紅色素被包括在表皮細(xì)胞中，不包括氣孔復(fù)合體的保衛(wèi)細(xì)胞。所述紅 色素可存在于表皮細(xì)胞之外的其它細(xì)胞中。
[0041] 在攜帶純合遺傳決定因子的本發(fā)明植株中，以優(yōu)選增加的順序，大約50-100%、 60-100 %、70-100 %、80-100 %、90-100 %、95-100 %的在至少近軸葉面、優(yōu)選地在近軸葉 面和遠(yuǎn)軸面之間的菠菜葉表皮細(xì)胞且不含氣孔復(fù)合體的細(xì)胞包含紅色素。更具體地，在 攜帶雜合遺傳決定因子的本發(fā)明植株中，大約90-100%、更具體地95-100%和最具體地 99-100%的在至少近軸葉面的葉脈、優(yōu)選地在近軸葉面和遠(yuǎn)軸面的葉脈之間的菠菜葉表皮 細(xì)胞且不合氣孔復(fù)合體的細(xì)胞包含紅色素。
[0042] -種實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及菠菜（SpinaciaoleraceaL.)植株，其包含本發(fā)明 的遺傳決定因子，其中在收獲期的葉的P花青苷含量優(yōu)選地以上升順序值至少為55yg甜 菜苷當(dāng)量/g鮮重、60yg甜菜苷當(dāng)量/g鮮重、70yg甜菜苷當(dāng)量/g鮮重、80yg甜菜苷當(dāng)量 /g鮮重、90yg甜菜苷當(dāng)量/g鮮重、100yg甜菜苷當(dāng)量/g鮮重、110yg甜菜苷當(dāng)量/g鮮 重、120yg甜菜苷當(dāng)量/g鮮重、130yg甜菜苷當(dāng)量/g鮮重、140yg甜菜苷當(dāng)量/g鮮重、 150yg甜菜苷當(dāng)量/g鮮重、160yg甜菜苷當(dāng)量/g鮮重、170yg甜菜苷當(dāng)量/g鮮重、180yg 甜菜苷當(dāng)量/g鮮重、190