转基因植物细胞及生产转基因植物的方法技术

本发明专利技术涉及转基因植物细胞及生产转基因植物的方法。具体地，本发明专利技术涉及转基因植物细胞，其引入了编码m

【技术实现步骤摘要】
转基因植物细胞及生产转基因植物的方法
本专利技术涉及转基因植物细胞及生产转基因植物的方法。具体地，本专利技术涉及将编码m6A去甲基酶的核酸分子引入植物，从而增加植物的生物量和/或产量。
技术介绍
鉴于世界人口不断增长，可获得的用于农业的土地面积不断减少，提高农业效率和增加园艺植物的多样性仍然是研究的主要目标。用于农作物和园艺植物改良的常规方法利用选择育种技术鉴定具有期望特性的植物。然而，此类选择育种技术具有几个缺点，即这些技术通常是劳动密集型的和导致产生通常包含异质遗传补充物的植物，所述异质遗传补充物可能并不总是导致从亲本植物传递期望的性状。分子生物学的进展已使人类能够操作动物和植物。植物的基因工程需要分离和操作遗传物质(通常以DNA或RNA的形式存在)和随后将遗传物质导入植物。这样的技术已导致产生具有各种改良的经济、农艺或园艺性状的植物。具有特别经济意义的性状是生长特征例如高产量。种子产量是特别重要的性状，因为许多植物的种子对于人和动物的营养是非常重要的。无论是通过直接的种子本身的消费还是通过建立在加工的种子上的肉产品的消费，农作物例如玉米、水稻、小麦和大豆占据了总的人热量摄入的一半以上。它们还是糖、油和许多种类的用于工业加工的代谢产物的来源。基于对发现种子产量增加基因的持续需要，现有技术公开了：通过操控植物激素水平(WO03/050287)，通过操控细胞周期(WO2005/061702)，通过操控参与盐胁迫反应的基因(WO2004/058980)进行的几种方法。除了种子产量之外，千粒种子大小、单株植物重量、分蘖数和/或株高也是衡量植株产量的重要性状。此外，需要明确的一点是，植株体本身的生长快慢和产量之间没有必然联系，如水稻在肥料足的情况下容易使植株前期生长过快过高，后期容易产生倒伏现象，从而使水稻产量降低。转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰。植物转基因生物技术的研究，大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程等领域。目前已经商品化的转基因植物主要为抗虫和抗除草剂品种，这些品种的种植，使化学农药的使用减少了37%，作物产量增加了22%，农民利润增加了68%。但是目前的转基因技术都是通过抗虫、抗除草剂等特性间接提高产量。以往对于表观遗传学的研究往往集中在DNA和组蛋白的可逆修饰，近年来，研究人员逐渐将目光转向了RNA修饰领域。N6-甲基腺嘌呤（m6A）是所有真核生物的mRNA上含量最多的RNA化学修饰。m6A已经被发现有四十多年，但是具体的功能一直未知。直到2011年本专利专利技术人首次发现m6A的去甲基酶FTO蛋白（Jiaetal,N6-methyladenosineinnuclearRNAisamajorsubstrateoftheobesity-associatedFTO.NatChemBiol,2011,7(12):885-887），首次报道了RNA修饰的可逆性，并揭开了“RNA表观遗传学”研究的序幕。在2012年研究人员开发出了m6A抗体辅助的全转录组m6A高通量测序技术m6A-seq（或MeRIP），测序结果表明在人类和老鼠细胞中，约有12000个m6A位点，主要分布在7000个编码基因转录的mRNA和300个非编码基因转录的非编码RNA（Non-codingRNA，ncRNA）上（Dominissinietal,Topologyofthehumanandmousem6ARNAmethylomesrevealedbym6A-seq.Nature,2012,485(7397):201-206;Meyeretal,ComprehensiveanalysisofmRNAmethylationrevealsenrichmentin3′UTRsandnearstopcodons.Cell,2012,149(7):1635-1646）。到目前为止，在哺乳动物中已经发现m6A的甲基转移酶主要组分为METTL3、METTL14和WTAP（liuetal,AMETTL3-METTL14complexmediatesmammaliannuclearRNAN6-adenosinemethylation.NatChemBiol,2014,10(2):93-95;Pingetal,MammalianWTAPisaregulatorysubunitoftheRNAN6-methyladenosinemethyltransferase.CellRes,2014,24(2):177-189）。m6A去甲基酶有两种，分别为FTO（fatmassandobesityassociated）和ALKBH5（Jiaetal,N6-methyladenosineinnuclearRNAisamajorsubstrateoftheobesity-associatedFTO.NatChemBiol,2011,7(12):885-887；Zhengetal,ALKBH5isamammalianRNAdemethylasethatimpactsRNAmetabolismandmousefertility.MolCell,2013,49(1):18-29）。m6A通过m6A结合蛋白，调控mRNA的代谢加工，包括剪接、出核、稳定性和蛋白翻译。而在植物领域，研究人员发现在所有植物的mRNA上广泛含有m6A，它由m6A修饰酶（目前已经报道的修饰酶组分为MTA（METTL3同源基因）和FIP37（WTAP同源基因））产生，对植物生长发育具有重要的调控功能。研究发现在植物拟南芥中敲除MTA或FIP37，种子不能正常发芽，在种子萌发阶段部分回补MTA或FIP37越过种子萌发后，拟南芥缺失m6A会抑制植物正常生长发育（Zhong,S.,Li,H.,Bodi,Z.,Button,J.,Vespa,L.,Herzog,M.,andFray,R.G.(2008).MTAisanArabidopsismessengerRNAadenosinemethylaseandinteractswithahomologofasex-specificsplicingfactor.PlantCell20,1278-1288；Shen,L.,Liang,Z.,Gu,X.,Chen,Y.,Teo,Z.W.,Hou,X.,Cai,W.M.,Dedon,P.C.,Liu,L.,andYu,H.(2016).N(6)-MethyladenosineRNAModificationRegulatesShootStemCellFateinArabidopsis.DevCell38,186-200）。本专利专利技术人在之前的研究中发现FTO在去除RNA上m6A的甲基化过程中会产生两个相对稳定的新的修饰hm6A（N6-羟甲基腺嘌呤）和f6A（N6-醛基腺嘌呤），对RNA加工具有潜在的调控功能（Fuetal,FTO-mediatedformationofN6-hydroxymethyladenosineandN6-formyladenosineinmammalianRNA.NatCommun,2013,4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 植物细胞，其引入了编码m6A去甲基酶的核酸分子，所述m6A去甲基酶具有以下两个结构域：i) 具有AlkB氧化去甲基酶功能的N端结构域（NTD）;和ii) C端结构域（CTD）。

【技术特征摘要】
2017.05.24 US 15/6038941.植物细胞，其引入了编码m6A去甲基酶的核酸分子，所述m6A去甲基酶具有以下两个结构域：i)具有AlkB氧化去甲基酶功能的N端结构域（NTD）;和ii)C端结构域（CTD）。2.权利要求1的植物细胞，其中所述m6A去甲基酶是FTO蛋白。3.权利要求2的植物细胞，其中所述FTO蛋白是脊椎动物或藻类的FTO蛋白。4.权利要求3的植物细胞，其中所述FTO蛋白与SEQIDNOs:1-4中的任意一个具有至少40%，优选至少50%,优选至少60%,优选至少70%,优选至少80%,优选至少90%,优选至少95%，更优选至少99%，最优选100%的同一性。5.权利要求1-4的任一项的植物细胞，其中所述编码m6A去甲基酶的核酸分子与SEQIDNOs:5-12中的任意一个具有至少90%，优选至少95%，更优选至少99%，最优选100%的同一性。6.生产具有增加的生物量、增加的产量或其组合的转基因植物的方法，该方法包括：a)将编码m6A去甲基酶的基因引入可再生的植物细胞，所述m6A去甲基酶以下两个结构域：i)具有AlkB氧化去甲基酶功能的N端结构域（NTD）;和ii)C端结构域（CTD）；以及b)从所述可再生的植物细胞再生出转基因植物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾桂芳，何川，
申请(专利权)人：北京光元立方生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11