The invention relates to the field of plant genetic engineering. Specifically, the invention relates to a method for creating new herbicide-resistant plants through plant base editing technology and screening endogenous gene mutation sites that can give herbicide resistance to plants. The invention also relates to the use of mutated endogenous resistance genes identified in crop breeding.
【技术实现步骤摘要】
抗除草剂基因的产生及其用途
本专利技术涉及植物基因工程领域。具体而言，本专利技术涉及一种通过植物碱基编辑技术创制新抗除草剂植物以及筛选能够赋予植物除草剂抗性的内源基因突变位点的方法。本专利技术还涉及所鉴别的突变的内源基因在作物育种中的用途。
技术介绍
杂草是威胁农作物生产的重大有害生物，不仅影响作物的产量和品质，还能够滋生和传播农业病虫害，因此进行有效的杂草防除是实现农业丰产优质的前提。传统的人工除草，效率低成本高，在很多作物的生产中已经逐渐被喷施化学除草剂所替代。目前，我国农业生产中，除草剂的施用面积和用量均已经超过了杀虫剂和杀菌剂，在农药中位居首位。除草剂的除草机理可分为三大类：一是抑制植物光合作用系统所涉及的酶；二是抑制细胞代谢，例如抑制氨基酸、脂肪酸的合成等；三是抑制细胞生长/分裂，包括抑制微管组装和干扰植物激素系统等。这些除草剂所抑制的酶，在很多作物中也是敏感的；所以，很多除草剂在除草的同时可能会对作物也造成严重伤害，甚至绝产。因此，提高作物对除草剂的抗性具有重大产业意义。提高作物对除草剂的抗性水平主要有两种方式：一是靶点抗性，即除草剂所抑制的酶发生了突...
【技术保护点】
1.一种产生除草剂抗性植物，优选非转基因除草剂抗性植物的方法，包括将用于对植物基因组中的除草剂抗性相关基因进行碱基编辑的系统导入植物，由此所述向导RNA将所述碱基编辑融合蛋白靶向所述植物中的除草剂抗性相关基因的靶序列，导致所述序列中的一或多个核苷酸取代，所述系统包含以下i)至v)中至少一项：i)碱基编辑融合蛋白，和向导RNA；ii)包含编码碱基编辑融合蛋白的核苷酸序列的表达构建体，和向导RNA；iii)碱基编辑融合蛋白，和包含编码向导RNA的核苷酸序列的表达构建体；iv)包含编码碱基编辑融合蛋白的核苷酸序列的表达构建体，和包含编码向导RNA的核苷酸序列的表达构建体；v)包含...
【技术特征摘要】
2017.05.11 CN 20171032924291.一种产生除草剂抗性植物，优选非转基因除草剂抗性植物的方法，包括将用于对植物基因组中的除草剂抗性相关基因进行碱基编辑的系统导入植物，由此所述向导RNA将所述碱基编辑融合蛋白靶向所述植物中的除草剂抗性相关基因的靶序列，导致所述序列中的一或多个核苷酸取代，所述系统包含以下i)至v)中至少一项：i)碱基编辑融合蛋白，和向导RNA；ii)包含编码碱基编辑融合蛋白的核苷酸序列的表达构建体，和向导RNA；iii)碱基编辑融合蛋白，和包含编码向导RNA的核苷酸序列的表达构建体；iv)包含编码碱基编辑融合蛋白的核苷酸序列的表达构建体，和包含编码向导RNA的核苷酸序列的表达构建体；v)包含编码碱基编辑融合蛋白的核苷酸序列和编码向导RNA的核苷酸序列的表达构建体；其中所述碱基编辑融合蛋白包含核酸酶失活的CRISPR核酸酶(例如核酸酶失活的Cas9)结构域和脱氨酶结构域，所述向导RNA能够将所述碱基编辑融合蛋白靶向植物基因组中的除草剂抗性相关基因的靶序列，其中所述一或多个核苷酸取代赋予所述植物除草剂抗性，任选地，所述方法还包括针对除草剂抗性对植物进行筛选的步骤。2.权利要求1的方法，所述除草剂抗性相关基因编码选自以下的除草剂抗性相关蛋白：PsbA、ALS、EPSPS、ACCase、PPO、HPPD、PDS、GS、DOXPS、P450。3.权利要求1的方法，所述碱基编辑融合蛋白包含SEQIDNO:10或11所示的氨基酸序列。4.权利要求1的方法，所述向导RNA靶向SEQIDNO:19-78中一或多个序列。5.权利要求1的方法，所述除草剂抗性相关基因编码ACCase，所述一或多个核苷酸取代导致ACCase中选自以下的氨基酸取代：W2027和W2027+R2028，所述氨基酸位置参考SEQIDNo：1。6.权利要求1的方法，所述除草剂抗性相关基因编码ALS，所述一或多个核苷酸取代导致ALS中选自以下的氨基酸取代：P197A、P197F、P197S、P197Y、P197F+R198C、G654E+G655S、G654K+G655S、G654E+G659N、P197F+G654E+G655S，或其任意组合，所述氨基酸位置参考SEQIDNo：2。7.权利要求1的方法，其中所述除草剂抗性相关基因编码ALS，所述向导RNA靶向包含选自编码氨基酸A122、P197、R198、D204、A205、G654、G655、G659或其任意组合的序列的靶序列，所述氨基酸位置参考SEQIDNo：2。8.权利要求1的方法，其中所述除草剂抗性相关基因编码ACCase，所述向导RNA靶向包含选自编码氨基酸S1768、R1793、A1794、R1825、D1827、L1815、A1816、R1817、A1837、G1854、G1855、D1971、D1972、G1983、P1993、R1994、S2003、A2004、T2005、T2007、A2008、R2028、G2029、T2047、R2070、G2071、A2090、E2091、E2106、S2119、R2220、A1813、E1796、E1797、T1800、L1801、S1849、H1850、D1874、D1875、L2024、E1989、R1990、L2099或其任意组合的序列的靶序列，所述氨基酸位置参考SEQIDNo：1。9.权利要求1的方法，其中所述除草剂抗性相关基因编码EPSPS，所述向导RNA靶向包含选自编码氨基酸T102和/或A103的序列的靶序列，所述氨基酸位置参考SEQIDNo：4。10.权利要求1的方法，其中所述除草剂抗性相关基因编码H...
【专利技术属性】
技术研发人员：高彩霞，姜临建，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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