高温种子萌发制造技术

本发明专利技术涉及在其基因组中包含经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列的种子。与不具有经修饰的NXS基因的野生型种子相比，经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列为该种子提供在高温下萌发的能力。对基因和/或其调控序列的修饰可能导致NXS基因的表达被显著降低或被阻止。除此之外或替代地，该种子可以具有降低的NXS蛋白水平、降低的NXS蛋白活性或完全不存在NXS蛋白。经修饰的NXS基因可以例如包含提前终止密码子和/或编码包含一个或多个氨基酸置换的NXS蛋白。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高温种子萌发专利
本专利技术涉及能够在高温下萌发的种子。本专利技术还涉及产生具有这种能力的种子的植物、后代和繁殖材料及其用途。本专利技术特别涉及莴苣中在高温下的萌发。专利技术背景种子在不同环境条件下快速均匀地萌发的能力是种植者中非常期望的特征。温度是调节萌发的关键环境信号。种子已经发展了被称为热抑制(二次或诱导型休眠的形式)的机制，以防止在超最适温度期间种子提前萌发，例如在炎热的夏天月份可能发生的种子萌发。在种子中，植物的应激激素植物激素脱落酸(ABA)涉及种子萌发的热抑制。已经显示ABA的水平响应于诸如高温的非生物胁迫而升高，但在最适温度下迅速降低。因此，ABA在调控种子萌发的热抑制中起重要作用。种子引发允许种子的受控水合，允许种子在萌发过程中完成第一步骤，然后它们干燥回其原始水分含量，并储存直至播种。种子引发的主要优点之一是通过增加萌发发生的最高温度来缓解热抑制的能力。虽然种子引发可能有利于种子萌发，但在劳力和设备要求、所用成分的类型以及水合和干燥回种子所需的时间方面是昂贵的程序。此外，与未处理的种子相比，引发过程可能导致经引发的种子的保质期降低。这种不良副作用受到干燥回程序的速度和程度的影响。此外，存在“过度引发”的固有风险，这可能导致种子的根尖发生损害，并且随之可能导致幼苗生长不良。过度引发将使得经引发的种子无用，从而使复杂的种子质量检查成为引发过程的另外必要条件。通过开发能够在高温下萌发而不需要引发的种子，昂贵且潜在不确定的种子引发过程变得过时了。提高种子在高温下萌发的能力也可以扩大蔬菜种植总面积。由于此类品种的萌发能力不足以克服在这样高的温度下的热抑制，世界相对温暖的冬季的地区目前不适合某些作物生长。在更全球化的背景下，由于全球变暖导致的温度上升可能对土壤温度有相当大的影响。因此，高温和由此导致的土壤温度升高被认为是重大的环境压力，其可能限制了在不久的将来全球的作物生产力。在得到本专利技术的研究中，出乎意料地发现对莴苣新黄素合成酶基因的一个或多个修饰给莴苣种子提供了在高温(其显著高于包含野生型新黄素合成酶基因的莴苣种子的萌发温度)下萌发的能力。如本文所用，新黄素合成酶简称为NXS。NXS是ABA途径中的酶，其催化来自紫黄质(ABA的前体)的新黄素的形成。由于NXS是ABA途径中的酶，因此预计对将导致较低的新黄素水平的NXS基因和/或编码的NXS蛋白的修饰也将导致ABA水平的降低，从而允许种子萌发仍然发生在高温下。ABA途径的高度保守性意味着对如同本研究中发现的NXS基因和所得性状的修饰广泛适用于其中存在具有相似功能的直系同源的NXS基因的其他植物物种。因此，本专利技术的目的是提供具有改善的在高温下萌发的能力的种子。进而这将减少或消除对昂贵的引发处理的需要，和/或允许萌发的更大的均匀性和可靠性，和/或潜在增加作物栽培总面积。因此，本专利技术提供了在其基因组中包含经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列的种子。在一个实施方案中，本专利技术涉及在其基因组中包含经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列的种子，其中与不具有经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列的野生型种子相比，经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列为种子提供在高温下萌发的能力。在另一个实施方案中，本专利技术涉及经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列，与在其基因组中不具有经修饰的NXS基因和/或经修饰的调控序列的野生型种子相比，所述经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列为种子提供在高温下萌发的能力。因此，在本申请的上下文中，本专利技术的性状是其基因组中包含经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列的种子具有在高温下萌发的能力的表型。更特别地，在一个实施方案中，本专利技术是其中其基因组中包含经修饰的NXS基因和/或经修饰的调控序列的种子具有在黑暗中的高温下萌发的能力的表型。“本专利技术的性状”、“性状”或“表型性状”可以互换使用。在具体实施方案中，本专利技术涉及经修饰的莴苣(Lactucasativa)NXS基因，其野生型基因被鉴定于SEQIDNo.1中，SEQIDNo.1编码SEQIDNo.2的蛋白质。在更具体的实施方案中，本专利技术涉及在其基因组中包含经修饰的NXS基因的莴苣种子，其中与不具有修饰的NXS基因的野生型种子相比，经修饰的NXS基因为处于未引发状态下的种子提供在高温下萌发的能力。当本文提及莴苣的NXS基因时，修饰也可以涉及该基因的调控序列。在本专利技术的上下文中，此类调控序列可以是位于该基因的内含子区域内的增强子序列，或者可以位于其调控基因的上游或下游。此类调控序列甚至可以位于染色体另一部分上或者甚至另一染色体上远离该基因的位置。因此，调控序列控制或调控基因表达。所述在高温下萌发的能力是通过对NXS基因和/或其调控序列的修饰来控制的，其遗传与单基因隐性性状的遗传相一致。术语“隐性性状”是指在本申请的上下文中，该完全可实现的性状仅在以纯合状态包含经修饰的NXS基因和/或经修饰的调控序列的植物的种子中可观察到。由于性状的遗传与单基因性状的遗传相当，所以有利的是，性状可以容易地并入各种植物类型的给定植物物种中。在本申请中，术语“修饰”是指导致“修饰”型野生型基因的野生型NXS基因和/或其野生型调控序列的变化。本申请的上下文中的“基因”包含外显子序列和调控序列如启动子序列，并且如果存在也包含内含子序列。对NXS基因和/或其调控序列的修饰可抑制基因转录，从而减少或防止经修饰的基因的表达。修饰也可以是导致NXS基因的序列和/或调控序列的变化，其导致所编码的NXS蛋白的水平降低、活性降低或完全不存在。本专利技术还涉及NXS基因，其与野生型序列相比包含其编码序列和/或其调控序列和/或剪接位点的修饰，其中所述修饰导致其基因组中包括经修饰的基因的种子的萌发温度的升高。如本文所用，“编码序列”是由编码蛋白质的外显子组成的基因的DNA部分。如本文所用，“剪接位点”是在将前mRNA加工成成熟mRNA期间内含子剪接发生的识别位点。剪接位点发现于内含子的5'和3'末端。剪接位点也旨在落在更一般的术语“调控序列”之下。当对隐性基因的修饰以纯合状态存在时，其是可见的。本文中描述的一些修饰是隐性的，因此，这些修饰仅将与野生型种子相比在升高的温度下萌发的能力赋予具有纯合形式修饰的种子。显性或中间状态的修饰也可以在杂合状态下看到。这种类型的修饰也是本专利技术的一部分。在具体实施方案中，本专利技术涉及莴苣NXS基因，与SEQIDNo.1的野生型序列相比，其在其编码序列和/或其调控序列和/或剪接位点在包含修饰，其中修饰导致包含经修饰的基因的种子的萌发温度升高。在本申请全文中描述了基因修饰技术、修饰类型并且更具体地说是NXS基因的修饰的实例。如本文所用，野生型是指天然存在的生物体、菌株、基因、特征或性状的形式，并且与例如突变的形式形成对比。如前所述，种子萌发温度依赖性强。在一批种子中，每一粒单独的种子在具体温度下可能萌发或不萌发。优选地，所有种子或至少高百分比的种子在最适萌发温度范围内萌发。如果温度高于最适萌发温度范围，一批种子的萌发百分比急剧下降。种子批次的萌发温度可以用“萌发温度50”(GT50)来测量，GT50是这样的温度，在该温度下给定种子批次中50％的种子将会萌发。当给定种子批次的种子暴露本文档来自技高网...

【技术保护点】
种子，其在基因组中包含经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.15 EP 14184800.2;2014.12.15 EP 14198005.21.种子，其在基因组中包含经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列。2.权利要求1的种子，其中与不具有经修饰的NXS基因的野生型种子相比，经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列为该种子提供在高温下萌发的能力。3.权利要求1或2的种子，其中NXS基因的表达被显著降低或被阻止。4.权利要求1至3中任一项的种子，其中与不具有经修饰的NXS基因的野生型种子相比，该种子具有降低的NXS蛋白水平、降低的NXS蛋白活性或完全不存在NXS蛋白。5.权利要求1至4中任一项的种子，其中经修饰的NXS基因包含提前终止密码子和/或编码包含一个或多个氨基酸置换的NXS蛋白。6.权利要求5的种子，其中所编码的NXS蛋白的保守残基被置换。7.权利要求6的种子，其中保守残基是特别是被丝氨酸残基置换的脯氨酸残基。8.植物，其在基因组中包含经修饰的NXS基因和/或其经修饰的调控序列，其中经修饰的NXS基因如权利要求2至7中任一项所定义。9.权利要求8的植物，其是由如权利要求1至7中任一项所定义的种子长成的。10.权利要求8或9的植物的后代，其在基因组中包含如权利要求2至7中任一项所定义的经修饰的NXS基因。11.衍生自权利要求8或9的植物的繁殖材料或能够长成权利要求8或9的植物的繁殖材料，其包含如权利要求2至7中任一项所定义的经修饰的NXS基因。12.权利要求11的繁殖材料，其中繁殖材料选自小孢子、花粉、子房、胚珠、胚、胚囊、卵细胞、插条、根、根尖、下胚轴、子叶、茎、叶、花、花药、种子、分生组织细胞、原生质体和细胞。13.权利要求11或12的繁殖材料的组织培养物。14.权利要求1至7中任一项的种子或权利要求8或9的植物，其中种子或植物选自以下任意种：莴苣(Lactucasativa)、苦苣(Cichoriumendivia)、菊苣(Cichoriumintybus)、茄子(Solanummelongena)、番茄(Solanumlycopersicum)、辣椒(Capsicumannuum)、风铃辣椒(Capsicumbaccatum)、甘蓝(Brassicaoleracea)、芹菜(Apiumgraveolens)、菠菜(Spinaciaoleracea)、莴苣缬草(Valerianellalocusta)、胡萝卜(Daucuscarota)、大豆(Glycinemax)、萝卜(Rhaphanussativus)、奎藜(Chenopodiumquinoa)、绿豆(Vignaradiata)、紫苜蓿(Medicagosativa)、鹰嘴豆(Cicerarietinum)、荞麦(Fagopyrumesculentum)、胡卢巴(Trigonellafoenum-graecum)、洋葱(Alliumcepa)、兵豆(Lensesculenta)、水稻(Oryzasativa)、玉米(Zeamays)、菜豆(Phaseolusvulgaris)、豌豆(Pisumsativum)、欧洲葡萄(Vitisvinifera)、小麦(Triticumaestivum)和/或大麦(Hordeumvulgare)。15.莴苣种子，其在基因组中包含经修饰的NXS基因，其中野生型的NXS基因被鉴定于SEQIDNo.1中，SEQIDNo.1编码SEQIDNo.2的蛋白质。16.权利要求15的莴苣种子，其中与不具有经修饰的NXS基因的野生型种子相比，经修饰的NXS基因为该种子提供在高温下萌发的能力。17.权利要求15或16的莴苣种子，其中与不具有经修饰的NXS基因的野生型莴苣种子相比，经修饰的基因的表达被显著降低或被阻止。18.权利要求15至17中任一项的莴苣种子，其中经修饰的NXS基因包含提前终止密码子。19.权利要求18的莴苣种子，其中经修饰的NXS基因包含位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·R·科普尔斯，M·波斯特，
申请(专利权)人：瑞克斯旺种苗集团公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL