使用向导RNA/CAS内切核酸酶系统改变农学性状及其使用方法技术方案

本发明专利技术提供了组合物和方法以用于植物或植物细胞的基因组中靶序列的农学性状改变。该方法和组合物使用向导RNA/Cas内切核酸酶系统以提供修饰或改变植物、植物细胞或种子的基因组区域内靶位点的有效系统，从而提供所需的农学性状诸如干旱、收率和胁迫耐受性的改善。本发明专利技术还公开了利用双组分RNA向导和Cas内切核酸酶系统来选择植物的育种方法。本发明专利技术还提供了用于编辑细胞的基因组中核苷酸序列的组合物和方法。

Use the wizard RNA/CAS endonuclease system to alter agronomic traits and how they are used

The present invention provides compositions and methods for agronomic character change in target sequences of plant or plant cells. The methods and compositions using the wizard RNA/Cas endonuclease system to provide an effective system of region of the genome modification or change plants, plant cells or seed in the target site, so as to provide the desired agronomic traits such as drought, yield and stress tolerance improvement. The invention also discloses a breeding method for selecting a plant by using a two-component RNA guide and an Cas endonuclease system. The present invention also provides compositions and methods for editing nucleotide sequences in a genome of a cell.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用向导RNA/CAS内切核酸酶系统改变农学性状及其使用方法相关专利申请的交叉引用本专利申请要求2014年7月11日提交的美国临时申请62/023239的优先权，所述临时申请全文以引用方式并入本文。
本专利技术涉及植物分子生物学领域，具体涉及用于改变植物细胞的基因组的方法。
技术介绍
重组DNA技术已使得可以将外来DNA序列插入生物体的基因组中，从而改变该生物体的表型。最常用的植物转化方法是农杆菌属(Agrobacterium)感染和基因枪粒子轰击，在这些方法中转基因以随机方式和以不可预测的拷贝数整合进植物基因组中。因此，人们作出努力来控制植物中的转基因整合。一种用于插入或者修饰DNA序列的方法涉及通过引入侧接有与基因组靶标同源的序列的转基因DNA序列来进行的同源DNA重组。虽然已开发出了几种方法来靶向植物基因组中的特定位点以进行修饰，但对用于产生具有改变的基因组的能育植物的更高效和有效的方法仍存在需求，该改变的基因组包含位于该植物基因组的限定区域中的特异性修饰。
技术实现思路
本专利技术提供了在植物中利用向导RNA/CAS内切核酸酶系统的组合物和方法，从而对植物或植物细胞的基因组中的靶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善植物的农学性状的方法，所述方法包括：提供向导RNA，所述向导RNA靶向改善植物的一个或多个农学特性中所涉及的多核苷酸，所述向导RNA与在所述多核苷酸中产生双链断裂的Cas内切核酸酶相关联；以及生成所述植物，其中所述植物表现出农学性状的改善。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.11 US 62/0232391.一种改善植物的农学性状的方法，所述方法包括：提供向导RNA，所述向导RNA靶向改善植物的一个或多个农学特性中所涉及的多核苷酸，所述向导RNA与在所述多核苷酸中产生双链断裂的Cas内切核酸酶相关联；以及生成所述植物，其中所述植物表现出农学性状的改善。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括与对应的内源性未修饰的基因组DNA相比包括一个或多个核苷酸变化的供体多核苷酸。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述供体多核苷酸不编码全长蛋白质。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述供体多核苷酸包含异源调控元件。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述调控元件包含启动子。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述调控元件包含增强子元件。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述增强子元件来源于植物。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述多核苷酸选自调控元件、5’-UTR、内含子、外显子、编码序列和启动子。9.根据权利要求4所述的方法，其中所述异源调控元件来自于与改善所述植物的一个或多个农学特性中所涉及的多核苷酸相同的植物物种。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述向导RNA靶向选自涉及ZmArgos8、ZmACS6、ZmSRTF18、ZmXERICO1、海藻糖-6-磷酸酯磷酸酶(T6PP)和ZmSTPP3的表达的多核苷酸序列的多核苷酸。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述农学特性选自非生物胁迫耐受性。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述非生物胁迫耐受性为干旱或缺乏营养物质。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述农学特性为收率的增大或耐旱性的增加。14.根据权利要求1所述的方法，其中Cas9内切核酸酶在所述多核苷酸的编码区域中产生双链断裂。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物选自玉米、大豆、稻、小麦、高粱、芸苔属、向日葵和亚麻荠。16.一种改善玉米植物的谷物收率的方法，所述方法包括：提供向导RNA，所述向导RNA靶向涉及乙烯生物合成或乙烯信号化的多核苷酸，所述向导RNA与在所述多核苷酸中产生双链断裂的Cas内切核酸酶相关联地起作用；以及生成所述植物，其中所述玉米植物表现出改善的谷物收率。17.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括与涉及乙烯生物合成或乙烯信号化的所述多核苷酸的对应的内源性未修饰的基因组DNA相比，包括一个或多个核苷酸变化的供体多核苷酸。18.根据权利要求16所述的方法，其中所述多核苷酸为玉米ACC合酶。19.根据权利要求16所述的方法，其中所述多核苷酸为玉米ARGOS。20.根据权利要求18所述的方法，其中所述玉米ACC合酶的表达相比于对照玉米植物降低。21.根据权利要求19所述的方法，其中所述玉米ARGOS的表达相比于对照玉米植物增加。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述玉米ARGOS的表达通过插入异源调控元件来增加。23.根据权利要求22所述的方法，其中所述异源调控元件为中等组成型启动子。24.根据权利要求22所述的方法，其中所述异源调控元件来源于玉米。25.一种改善玉米植物的谷物收率或氮利用效率的方法，所述方法包括：提供向导RNA，所述向导RNA靶向调控编码丝氨酸苏氨酸蛋白磷酸酶的多核苷酸的表达的基因组区域，所述向导RNA与在所述基因组区域中产生双链断裂的Cas内切核酸酶相关联地起作用；以及生成所述玉米植物，其中所述玉米植物表现出改善的谷物收率或氮利用效率。26.根据权利要求25所述的方法，其中所述丝氨酸苏氨酸蛋白磷酸酶为ZmSTPP3。27.根据权利要求26所述的方法，其中所述ZmSTPP3的表达相比于对照玉米植物增加。28.根据权利要求26所述的方法，其中所述ZmSTPP3的表达通过插入异源调控元件来增加。29.根据权利要求28所述的方法，其中所述异源调控元件为中等组成型启动子。30.根据权利要求28所述的方法，其中所述异源调控元件来源于玉米。31.一种改善玉米植物的谷物收率或氮利用效率的方法，所述方法包括：提供靶向所述玉米植物的基因组区域的向导RNA以引入多核苷酸的一个或多个变化，从而生成雄性能育性减少的显性表型，所述向导RNA与在所述基因组区域中产生双链断裂的Cas内切核酸酶相关联地起作用；以及生成所述玉米植物，其中当通过包括大量能育花粉的玉米植物受精时，所述玉米植物表现出减少的雄性能育性和由此改善的谷...

【专利技术属性】
技术研发人员：史金瑞，郜会荣，牛小牧，
申请(专利权)人：先锋国际良种公司，
类型：发明
国别省市：美国,US