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解密美国植物品种保护过期的马齿型玉米专利自交系

2015-09-16来源:新锐恒丰公众号
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目前的美国商业杂交种都是将专利自交系作为亲本杂交产生的。1980年以后的大多数玉米专利自交系都受美国专利和/或美国植物品种保护法(PVPA)保护。目前,知识产权保护过期的马齿型玉米自交系共有89个(每年都会有新增)。这些自交系现在可以通过美国国家植物种质系统获得,并且可以自由的应用于研究、植物育种和直接商业利用。本研究通过利用美国PVPA和美国专利记录中具体系谱和表型信息来研究这些种质,加强了这些种质在研究和产品开发中的应用。这些种质主要是黄粒马齿型,熟期范围从早熟(吐丝期热量单位1000)到全生育期(吐丝期热量单位1708)。这些专利自交系来源背景不同,包括爱荷华坚秆综合、Argentine Maiz amargo、Oh43、Minnesota 13、Iodent、Lancaster、Oh07Midland、商业杂交种来源的,以及一些非典型基础广泛的来源,如外来种质、综合群体和开放授粉群体的。

Darrah and Zuber(1986)调查了美国种子贸易,发现公共自交系在商业化马齿型玉米杂交种中的利用逐渐减少。除了公共自交系B73,很少有公共自交系被商业化利用。不久后,分子标记指纹图谱分析证明了公共自交系很少用于商业化杂交种玉米种这一结论(Smith,1988;Smith and Smith,1991)。这是由于玉米专利自交系的表现超过公共自交系,因此代替了公共自交系在商业化杂交种中的作用。由于PVPA和美国专利对玉米自交系的保护,加之没有新的优秀公共自交系出现,以及私有产品开发项目的快速扩张,随之而来的导致了种质基础由一个整体向若干个封闭的私有体系的转变。Mikel and Dudley(2006)调查了美国PVPVA和专利记录,证明了目前的很多专利种质可以追溯到7个祖先系:B73,LH82,LH123,PH207,PH595,PHG39和Mo17。目前的种质可以大体分为两个不同的种质池:先锋(Maiz Amargo,Sitiff stalk,Iodent,和Oh07midland家系)和先锋以外的私有实体(StiffStalk,Lancaster-Mo17,和来自于先锋杂交种3535,3558,3737家系的)。公共自交系B73对两个育种项目中坚秆种质的形成都发挥了突出的作用。

美国国会1970年通过了植物品种保护法(PVPA);最初注册种质的保护年限是18年,1995年延长至20年(Janis and Kesan,2001)。直到1980年,玉米专利自交系才开始广泛受到PVPA的保护。PVPA确实允许利用受保护自交系进行育种。这在没有申请专利就进入市场的注册作物中很常见,例如大豆和小麦。玉米商业杂交种销售的是F1(由两个自交系杂交得到),因此,并不得直接识别和利用PVPA注册自交系。发明人控制这些玉米自交系的获得和利用。公司可以通过授权,获得这些受PVPA和专利保护的玉米自交系,否则,则不能合法获得这些自交系,并用于育种。

1985年,美国专利和商标局促进了种子繁殖植物的专利授权制度,随后大多数私有玉米自交系和一些商业杂交种都被授权了专利(Janis and Kesanm2001)。美国专利授权保护年限为自申请日期起的20年,与PVPA不同,专利不允许育种权利(Evenson,1999)。第一批注册保护的自交系的PVPA证书已经过期,公众可以无限制的利用这些自交系,每年都会有新增过期的自交系。

(表1.部分自交系的相关信息)

1985年之前,美国专利还没有对玉米进行授权保护,因此对该时期玉米自交系进行授权PVPA保护,并注册登记。1985年之后,可以同时申请美国PVPA和专利保护,或申请其中之一进行自交系保护。受专利保护和双重保护的自交系,只有在这两项保护都过期以后再可以获得。PVPA注册的自交系种子样品存入国家植物种质系统,并保存于Ft. Collins, Co的国家植物种质资源保存中心。PVPA证书一旦过期,这些过期系将会被转移到爱荷华州Ames的中北部全地区植物引种站的玉米管理活动点进行管理和发放。专利自交系种子由专利代理人提交并保存于Manassas的美国菌样保存中心,并根据专利法规定范围内进行发放,直到专利保护过期,同时相应的PVPA保护也过期时,才可以用于普遍利用。

(图1.坚秆系)

Mikel and Dudley(2006)发现注册过美国专利或PVPA保护的专利玉米自交系共908份。这些自交系将要过期,并可以用于研究和商业活动。虽然这些过期自交系已经较老,已经落后了几轮重组和选择,但是他们能够为之前没有获得这种种质的育种项目提供遗传多样性。由于专利保护的原因,除其自身的育种项目之外,其他育种项目很少能获得关于这些自交系的信息。

(图2.非坚秆系)

图1和2分别代表坚秆系和非坚秆系。PVPA保护过期的自交系用阴影框标示,给出了每个自交系的系谱来历。我们做了最大的努力将PVPA证书中的系谱信息与其他来源的信息进行整合联系,如美国专利局,发表文章,以及其他自交系的PVPA证书中的信息,以追溯每个自交系的来源至公共自交系、地方品种或综合群体。自交系通过血缘联系,箭头方向为亲本自交系到后代。一些自交系的背景无法确定,或他们来源于不相关或不常见的杂交,图中不包含这些自交系。


表1中的89个释放的自交系主要是黄粒马齿型玉米自交系,来自15个种子公司。89个自交系中,有75个是由以下四个公司培育的:先锋(29个注册自交系),Holden基础种子公司(21),迪卡(14),Novartis(11)。这些自交系是在公共种质向私有种质过渡的时期培育和注册的。因此,很多都是以一个或更多公共自交系作为亲本的第一轮专利自交系。50个来源于一个或多个专利亲本自交系,48个来自于一个或多个公共自交系亲本,27个仅来源于专利自交系,27个衍生系全部来自于公共自交系亲本。这些来自于一个或多个公共自交系的自交系家系通常可以追溯至B73(20个自交系的亲本),Mo17(12),A632(8),B37(5),W117(5),A634(3),H99(3),CM105(2),以及B14(2)。本数据中用到的29个先锋注册自交系中,只有5个来源于公共自交系,分别是B73 ,B37,B64,SD105和A632.这些公共自交系的循环并没有直接参与该组先锋PVPA保护的自交系的培育。表面上看先锋利用专利种质的时间比其他美国种子同行开始的早,可能提前了一个或两个重组周期。


马齿型玉米自交系熟期范围从早熟(吐丝器热量单位1000)到全生长季(吐丝期1708个热量单位。籽粒颜色除了三个自交系是白色外,其他均为黄色。果穗周长范围为10个到22个籽粒行,穗轴颜色包括红色、白色或粉色。16个自交系直接来源于广泛杂交或不相关杂交,包括外来、综合/开放授粉、或同行杂交种。用到的外来种质包括ZapoloteChico(PHV 63),Mexican Deep kernel open pollinated(NK 740),和Yugoslavian GLAMOS open pollinated(LP5)。用到的综合和/或开放授粉群体是Mankato southerndent(MKSDTE, PHG 47),BS11(FR)C3(LH93),ASA (LH 61),BS16(DJ7),综合800M(兰卡斯特背景,DKMDF-13D),综合400M(DKMBPM),Iowa long ear(DK78371A),B –line综合(由35个玉米带自交系相互杂交综合而来,DK4674A),和MDA-28(BPA×EOOM综合,DKMBNA)。用到的同行杂交种是先锋杂交种3901,3978 ,3535 ,3369,3195和3199。这些都是具有差异的不相关的种质来源,并且都曾经被提炼成当时优秀的商业自交系。


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[责任编辑:zhangxuqin] 标签: 自交系 种质 专利 杂交种 美国
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