用于增加香蕉的保质期的组成物及方法技术

本发明专利技术提供一种包括一基因组的香蕉植物，所述基因组在一核酸序列中包括一功能丧失突变，所述核酸序列编码所述香蕉的一乙烯生物合成途径中的一组分。本发明专利技术同时提供一种增加香蕉的保质期的方法。

Components and methods for increasing the shelf life of bananas

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增加香蕉的保质期的组成物及方法
及
技术介绍
在本专利技术的一些实施例中，本专利技术涉及用于增加香蕉的保质期的组成物及方法。栽培的香蕉及大蕉(plantains)是芭蕉属(Musa)中的巨型草本植物。它们既无菌又单性结实(parthenocarpic)，因此发育成不具有种子的果实。所述栽培的杂交种及品种大多为三倍体(2n＝3x＝33；少数为二倍体或四倍体)，并且大多数是从野生环境中发现的突变体繁殖而来。香蕉是世界十大粮食作物之一。根据栽培品种(cultivar)的不同，香蕉既可以生吃，也可以被烹饪。大约60％的香蕉是作为甜品水果而用于生吃的，另外40％的香蕉是在蒸、煮、烤及油炸过程中烹煮的。每年生产的香蕉果实超过1.2亿吨，印度、乌干达及中国这三个最大的生产国几乎消费了其国内生产的所有香蕉果实。香蕉属于更年性水果(climactericfruit)，收获后必须通过成熟过程来进行更年性变化，包括内部乙烯的产生、淀粉及原果胶的水解及其相似的变化，直到果肉变软、甜度增加并产生香气为止，然后，可以增加其食用价值。常规上，香蕉是提前收获的，随着成熟的进展，香蕉的运输及存储时间会延长。然而，由于在运输过程中会产生乙烯，香蕉果实可能经常会成熟。此外，所述果实可能会过度成熟并变质，从而大幅降低所述市场价值。因此，控制乙烯的生物合成可用于提供一种控制香蕉成熟的方法。乙烯是以气态形式存在的一植物激素，乙烯可能会影响植物中的许多生理及生化反应。乙烯在植物的生长、发育及压力响应中起着重要作用，例如，当植物遭受洪水、机械伤害、细菌感染、叶及花的衰老、果实成熟及其相似情况时，植物将生产乙烯。乙烯的生物合成途径包括借助AdoMet合成酶将甲硫氨酸(methionine)转化为S-腺苷甲硫氨酸(AdoMet)，借助ACC合成酶(ACS)从AdoMet合成1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)，然后借助1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(ACO)将ACC氧化为乙烯(参见图1，改编自Rudus等人，2013年，第35卷，第2期，第295至307页)。已知ACO是乙烯的生物合成途径中使用的最后一种酶，因此，抑制ACO基因或其蛋白质表达可以抑制/降低乙烯的生物合成，并且进一步实现延迟一果实的后熟的目的。不同于大多数的其他主要粮食作物，香蕉很难进行基因改良。面临的挑战是几乎所有的香蕉栽培品种及本地品种都是三倍体，具有很高的雄性与雌性的不孕程度。已经有许多国际常规的育种计划，其中许多计划正在开发新的栽培品种。但是，实际上不可能使香蕉回交(backcross)，因此排除了将新性状渗入一当前的栽培品种的可能性。因此，为了应对日益增长的全球粮食生产需求的挑战，提高农业生产率的所述典型方法(例如：提高产量或改变的抗病虫能力)依赖于突变育种或通过转化将新基因引入作物基因组中。这些过程本质上是非特定的且效率相对较低。例如，植物转化方法提供了在随机位置整合到基因组中的外源DNA。因此，为了鉴定及分离具有所需属性的转基因植物品系，必须为每个构建体(construct)产生数百个独特的随机整合事件，然后筛选所需的个体。结果，常规的植物性状工程(planttraitengineering)是一费力、费时且不可预测的工作。此外，这些整合的随机性使得难以预测是否由于非预期的基因组破坏而产生了多效性效应(pleiotropiceffects)。所述当前的转化过程的所述随机性需要生成数百个事件以鉴定及选择转基因事件候选者(相对于从功能基因组研究中鉴定的基因候选者而言，转化及事件筛选是具有速率限制(ratelimiting)的)。另外，取决于所述基因组内的整合位置，由于所述基因组位置效应，一基因表达盒可以以不同程度表达。结果，具有工程基因或性状的植物品系的产生、分离及表征一直是非常费力及成本密集且成功的可能性很小的过程。除了与选择的转基因事件相关的障碍之外，还出现了一些与基因限制以及将转基因植物释放到环境中以进行商业应用所需的严格程度有关的主要问题。基因组编辑技术的最新进展使得能够改变活细胞中的DNA序列。基因组编辑比常规作物育种方法或标准基因工程(转基因或基因修改(GM))的方法更加精确。通过仅编辑植物细胞中的数十亿个核苷酸(基因的组成部分)，这些新技术可能是使得作物在恶劣的气候下能够更好地生长、抵抗病虫害或提升营养的最有效方法。由于所述技术越精确，所述遗传物质的改变就越少，因此对植物行为的其他影响的不确定性也就越低。使用CRISPRCas9基因组编辑技术的最成熟的植物基因工程方法需要将新的DNA插入宿主的基因组。这种插入、带有多个转录单元的转移DNA(T-DNA)，从而成功完成CRISPRCas9基因组编辑。这些通常由选择转基因植物的一抗生素抗性基因、所述Cas9机制以及几个sgRNA单元组成。由于将外源DNA整合到所述基因组中，以这种方式产生的植物被归类为转基因或基因改造(GM)的植物。一旦在宿主中建立一基因组编辑，就可以通过有性繁殖及育种来去除所述T-DNA的骨架，因为不再需要所述CRISPRCas9机制来维持所述表型。然而，如上所述，香蕉物种是单性结实的(不产生能独立生存的种子)，使得无法通过有性繁殖来去除T-DNA骨架。其他
技术介绍
包括：美国专利申请，公开第20130097732号；美国专利申请，公开第20140075593号；Zhang，Y.等人，通过CRISPR/Cas9的DNA或RNA的瞬时表达在小麦中进行高效且无转基因的基因组编辑。NatCommun，2016年7月：第12617页；Woo，J.W.等人，在具有预组装的CRISPR-Cas9核糖核蛋白的植物中进行无DNA的基因组编辑。NatBiotechnol，2015年.33(11)：第1162页至1164页；Svitashev，S.等人，由CRISPR-Cas9的核糖核蛋白复合物引导的玉米基因组编辑。NatCommun，2016年.7：第13274页；Luo，S.等人，使用纯化的序列特异性核酸酶的非转基因植物基因组编辑。MolPlant，2015年.8(9)：第1425页至1427页；Hoffmann2017年，PlosOne12(2)：e0172630；Chiang等人，2016年。SP1,2,3.SciRep.2016年4月15日；6：24356。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例的一个方面，提供一种香蕉植物，所述香蕉植物包括一基因组，所述基因组在一核酸序列中包括一功能丧失突变，所述核酸序列编码所述香蕉的一乙烯生物合成途径中的一组分。根据本专利技术的一些实施例的一个方面，提供一种增加香蕉的保质期的方法，所述方法包括：(a)使一香蕉植物细胞经受针对一核酸序列的一DNA编辑媒介的作用，所述核酸序列编码所述香蕉的一乙烯生物合成途径中的一组分，从而导致编码所述乙烯生物合成途径的所述核酸序列中的一功能丧失突变，以及(b)从所述植物细胞再生一植物。根据本专利技术的一些实施例，所述方法还包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种香蕉植物，其特征在于：所述香蕉植物包括一基因组，所述基因组在一核酸序列中包括一功能丧失突变，所述核酸序列编码所述香蕉的一乙烯生物合成途径中的一组分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170531 GB 1708662.01.一种香蕉植物，其特征在于：所述香蕉植物包括一基因组，所述基因组在一核酸序列中包括一功能丧失突变，所述核酸序列编码所述香蕉的一乙烯生物合成途径中的一组分。


2.一种增加香蕉的保质期的方法，其特征在于：所述方法包括：
(a)使一香蕉植物细胞经受针对一核酸序列的一DNA编辑媒介的作用，所述核酸序列编码所述香蕉的一乙烯生物合成途径中的一组分，从而导致编码所述乙烯生物合成途径的所述核酸序列中的一功能丧失突变，以及
(b)从所述植物细胞再生一植物。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法还包括：从所述植物中收获果实。


4.如权利要求1至2任一项所述的植物或方法，其特征在于：所述植物缺乏编码所述DNA编辑媒介的一转基因。


5.如权利要求1至4任一项所述的植物或方法，其特征在于：所述突变是一纯合子形式。


6.如权利要求1、4或5所述的植物，其特征在于：所述植物或其中的原种已经通过一DNA编辑媒介处理，所述DNA编辑媒介针对编码所述乙烯生物合成途径中的所述组分的所述基因序列。


7.如权利要求1至6任一项所述的植物或方法，其特征在于：所述突变选自于由缺失、插入、插入/缺失(插入缺失)及取代所组成的群组。


8.如权利要求1至6任一项所述的植物或方法，其特征在于：所述乙烯生物合成途径中的所述组分选自于由1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶(ACS)及1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(ACO)所组成的群组。


9.一种核酸构建体，其特征在于：所述核酸构建体包括：编码一DNA编辑媒介的一核酸序列，所述DNA编辑媒介针对编码一香蕉的一乙烯生物合成途径中的一组分的一核酸序列，编码所述DNA编辑媒介的所述核酸序列可操作地连接至一植物启动子。


10.如权利要求2至8任一项所述的植物、方法或核酸构建体，其特征在于：所述DNA编辑媒介是一DNA编辑系统，所述DNA编辑系统选自于由大范围核酸酶、锌指核酸酶(ZFN)、转录激活因子样效应物核酸酶(TALEN)及CRISPR-Cas所组成的群组。


11.如权利要求2至8任一项所述的植物、方法或核酸构建体，其特征在于：所述DNA编辑媒介是包括CRISPR-Cas的一DNA编辑系统。


12.如权利要求1至11任一项所述的植物、方法或核酸构建体，其特征在于：所述乙烯生物合成途径中的所述组分选自于由Ma04_g35640(SEQIDNO：9)及Ma07_g19730(SEQIDNO：27)所组成的群组。


13.如权利要求1至11任一项所述的植物、方法或核酸构建体，其特征在于：所述乙烯生物合成途径中的所述组分选自于由Ma09_g19150(SEQIDNO：13)、Ma04_g35640(SEQIDNO：9)、Ma04_g31490(SEQIDNO：8)、Ma01_g11540(SEQ...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾尔·毛利，亚伦·盖伦提，克里斯蒂娜·皮诺奇，安吉拉·查帕罗·加西亚，奥菲尔·梅尔，
申请(专利权)人：热带生物科学英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB