用于选择性调控蛋白质表达的方法和组合物技术

本发明专利技术提供用于选择性调控转基因植物的雄性生殖组织中的可转录多核苷酸分子或重组蛋白的表达的重组DNA分子、组合物和方法。本发明专利技术还提供包含此类DNA分子和组合物的转基因植物、植物细胞、植物部分、种子和商品产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于选择性调控蛋白质表达的方法和组合物相关申请的交叉引用本申请要求2015年7月22日提交的美国临时申请号62/195,546的权益，所述申请以引用的方式整体并入本文。序列表的并入序列表含于2016年6月28日产生的26.3千字节(在操作系统MS-Windows中测量)的名称为“MONS392WO_ST25.txt”的文件中，与本文一同提交并且以引用的方式并入本文。专利
本专利技术总体上涉及农业、植物育种以及分子生物学领域。更具体来说，本专利技术涉及用于选择性调控转基因植物的雄性生殖组织中的蛋白表达的方法和组合物及其用途。
技术介绍
杂交种子通过近缘植物的杂交或异花受精而产生并且可以生长成具有其任一亲本植物未具有的所需性状组合的子代杂交植物。杂交植物可以显示出优异的农艺特征，诸如植物大小、产量、营养组成、抗病性、除草剂耐受性、胁迫耐受性、气候适应性以及其他所需性状的改善。杂交种子的有效产生要求植物自身的花粉不允许使所述植物自花受精。对于许多作物产生杂交种子的一个主要限制是缺乏简单、可靠且经济的使植物雄性不育性和不能自花受精的方法。在杂交种子产生中，可以防止花粉在雌性亲本植物中产生和/或散落，以便有利于雌性亲本植物的异花授粉，而非自花授粉。这种防止可以通过例如人工去除含有花粉的结构(例如，通过在玉蜀黍中人工或机械去雄)、使用授粉控制的遗传手段(例如，通过利用细胞质雄性不育性、核雄性不育性技术)、使用化学试剂或这些中的任何组合来实现。这可能是劳动密集型的，因此也是耗费大的过程。在玉蜀黍中，例如，去雄通常分两步进行：机器去雄，之后进行手工去雄。使用单一化学杀配子剂的杂交种子的商业生产主要受限于其通常缺乏对配子的选择性及其对植物的其他部分的影响。因此，用于提高杂交种子产生效率的方法是非常需要的。专利技术的简要概述本专利技术总体上涉及对选择性调控转基因植物的雄性生殖组织中的蛋白表达的方法的改进、在此类方法中可用的重组DNA分子，以及含有此类重组DNA分子的转基因植物、细胞和种子。本专利技术通过提供能够提供由可转录多核苷酸分子编码的蛋白质的表达的改进选择性调控的雄性组织特异性siRNA(mts-siRNA)靶元件而提供对本领域的改进，并且提供包含此类mts-siRNA靶元件的重组DNA分子和组合物以及使用此类mts-siRNA靶元件用于在转基因植物中诱导雄性不育性以产生杂交种子的方法。在一方面，本专利技术提供包含可操作地连接至异源可转录多核苷酸分子的mts-siRNA靶元件的重组DNA分子。在一个实施方案中，mts-siRNA靶元件包含在可操作地连接至异源可转录多核苷酸分子的3’非翻译区内。在另一个实施方案中，mts-siRNA靶元件位于异源可转录多核苷酸分子与为3’非翻译区的一部分的可操作连接的多腺苷酸化序列之间。在一个实施方案中，mts-siRNA靶元件包含选自由SEQIDNO:1-16、23-92及其补体组成的组的序列。在另一个实施方案中，异源可转录多核苷酸分子向植物赋予除草剂耐受性，例如营养性除草剂耐受性。在另一个实施方案中，异源可转录多核苷酸分子向植物不赋予雄性生殖性除草剂耐受性。在另一个实施方案中，异源可转录多核苷酸分子是草甘膦耐受性5-烯醇丙酮酰莽草酸3-磷酸合酶(EPSPS)。在另一方面，本专利技术提供包含可操作地连接至异源可转录多核苷酸分子的本专利技术mts-siRNA靶元件的重组DNA构建体。在另外的方面，本专利技术提供产生重组DNA分子的方法，所述方法包括将至少一个mts-siRNA靶元件可操作地连接至异源可转录多核苷酸分子。在一个实施方案中，mts-siRNA靶元件包含选自由SEQIDNO:1-16、23-92及其补体组成的组的序列。在另一方面，本专利技术提供转基因植物，其包含本专利技术的mts-siRNA靶元件。在一个实施方案中，转基因植物包含可操作地连接至异源可转录多核苷酸分子的mts-siRNA靶元件。在另外的实施方案中，mts-siRNA靶元件包含选自由SEQIDNO:1-16、23-92及其补体组成的组的序列。在又另一个实施方案中，转基因植物通过用包含可操作地连接至异源可转录多核苷酸分子的至少一个mts-siRNA靶元件的重组DNA分子或DNA构建体转化植物而产生。在另外的方面，本专利技术提供这种转基因植物的种子、细胞或部分。在一个实施方案中，植物是单子叶植物。在另一个实施方案中，植物是玉蜀黍(maize)(玉米(Zeamays))植物。在其他的方面，本专利技术还提供通过在转基因植物中表达重组DNA分子来选择性调控转基因植物的雄性生殖组织中蛋白质的表达的方法，所述重组DNA分子包含可操作地连接至异源可转录多核苷酸分子的mts-siRNA靶元件。在一个实施方案中，mts-siRNA靶元件包含选自由SEQIDNO:1-16、23-92及其补体组成的组的序列。在另一个实施方案中，异源可转录多核苷酸分子向植物赋予除草剂耐受性，例如营养性除草剂耐受性。在另一个实施方案中，异源可转录多核苷酸分子向植物不赋予雄性生殖性除草剂耐受性。在另一个实施方案中，异源可转录多核苷酸分子是草甘膦耐受性EPSPS。在又另一方面,本专利技术提供在转基因植物中诱导雄性不育性的方法，所述方法包括将除草剂施加至转基因植物的步骤，所述转基因植物在其基因组中具有重组DNA分子，所述重组DNA分子包含可操作地连接至异源可转录多核苷酸分子的mts-siRNA靶元件，所述异源可转录多核苷酸分子向转基因植物赋予至少第一除草剂耐受性，其中在转基因植物的雄性生殖组织发育之前或与此同时施加除草剂，从而在转基因植物中诱导雄性不育性。在一个实施方案中，异源可转录多核苷酸分子向转基因植物赋予营养性除草剂耐受性，但不赋予雄性生殖性除草剂耐受性。在另一个实施方案中，转基因植物是玉蜀黍植物。在另外的实施方案中，除草剂施加至少防止了经处理转基因植物中的花粉发育、花粉散落或花药挤出。在另一个实施方案中，施加除草剂期间的雄性生殖组织的发育阶段是选自由以下各项组成的组的阶段：玉蜀黍植物发育的V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12、V13以及V14阶段。在另一个实施方案中，除草剂选自由以下各项组成的组：乙酰辅酶A羧化酶(ACC酶)抑制剂、乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂、光系统II(PSII)抑制剂、原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂、4-羟苯基丙酮酸双加氧酶(HPPD)抑制剂、5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)抑制剂、谷氨酰胺合成酶(GS)抑制剂以及合成生长素。在另一个实施方案中，除草剂是草甘膦，并且异源可转录多核苷酸编码草甘膦耐受性EPSPS。在一方面，本专利技术还提供产生杂交种子的方法，所述方法包括将有效量的除草剂施加至转基因植物，所述转基因植物在其基因组中包含重组DNA分子，所述重组DNA分子包含可操作地连接至异源可转录多核苷酸分子的mts-siRNA靶元件，其中在转基因植物的雄性生殖组织发育之前或与此同时施加除草剂，从而在转基因植物中诱导雄性不育性；用来自第二植物的花粉使转基因植物受精；以及允许从转基因植物形成杂交种子。在一个实施方案中，转基因植物是玉蜀黍。在另一个实施方案中，除草剂是草甘膦，并且异源可转录多核苷酸分子是草甘膦耐受性EPSPS。在另一个实施方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重组DNA分子，其包含含有由SEQ ID NO:1、2、5‑8、10‑12、16、23‑92及其补体组成的组的序列的mts‑siRNA靶元件，其中所述mts‑siRNA靶元件可操作地连接至异源可转录多核苷酸分子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.22 US 62/195,5461.一种重组DNA分子，其包含含有由SEQIDNO:1、2、5-8、10-12、16、23-92及其补体组成的组的序列的mts-siRNA靶元件，其中所述mts-siRNA靶元件可操作地连接至异源可转录多核苷酸分子。2.如权利要求1所述的重组DNA分子，其中所述异源可转录多核苷酸分子编码在植物中赋予除草剂耐受性的蛋白质。3.如权利要求2所述的重组DNA分子，其中所述异源可转录多核苷酸分子编码草甘膦耐受性5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)。4.一种产生重组DNA分子的方法，其包括将mts-siRNA靶元件可操作地连接至异源可转录多核苷酸分子。5.如权利要求4所述的方法，其中所述mts-siRNA靶元件包含选自由SEQIDNO:1、2、5-8、10-12、16、23-92及其补体组成的组的序列。6.一种转基因植物或其部分，所述转基因植物或其部分在其基因组中包含如权利要求1所述的重组DNA分子。7.一种如权利要求6所述的转基因植物的种子，所述种子包含所述DNA分子。8.如权利要求6所述的植物，其中所述植物是单子叶植物。9.如权利要求8所述的植物，其中所述植物是玉蜀黍植物。10.一种选择性调控转基因植物的雄性生殖组织中的蛋白质的表达的方法，其包括在所述转基因植物中表达如权利要求1所述的重组DNA分子。11.如权利要求10所述的方法，其中所述蛋白质包括草甘膦耐受性5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)。12.一种在转基因植物中诱导雄性不育性的方法，其包括：a)使包含重组DNA分子的转基因植物生长，所述重组DNA分子包含含有由SEQIDNO:1、2、5-8、10-12、16、23-92及其补体组成的组的序列的mts-siRNA靶元件，其中所述mts-siRNA靶元件可操作地连接至编码赋予至少第一除草剂耐受性的蛋白质的异...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晋台，祁幼林，杨和平，张远记，
申请(专利权)人：孟山都技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US