花期调控基因CMP1和相关的载体及其应用制造技术

本发明专利技术公开了分离的多核苷酸和多肽、和重组DNA构建体和CRISPR‑Cas构建体，用于调控植物抽穗期或开花期，以及公开了利用这些重组DNA构建体和CRISPR‑Cas构建体的方法。进一步提供了包含这些重组DNA构建体或修饰的内源的CMP1基因的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】花期调控基因CMP1和相关的载体及其应用
本
涉及植物育种和遗传学，特别是涉及用于调控植物开花期和/或抽穗期的重组DNA构建体和基因组编辑构建体及调控植物开花期和/或抽穗期的方法。专利技术背景植物的生长周期通常包括营养生长期和生殖生长期，从营养生长到生殖生长的转变受到多种开花信号的影响，而开花信号受到诸如基因型的遗传因子和诸如光周期和光强度的环境因子等多种因素的影响(Dung等，TheoreticalandAppliedGenetics,97：714-720(1998))。开花期或抽穗期是重要的农业性状，是植物分布和地域适应性的重要决定因素。大部分被子植物品种响应诸如日照长度和温度等环境刺激和包括发育时期在内的内部信号的诱导开花。从遗传的角度来看，植物中存在两种表型变化，控制营养生长和成花生长。第一种遗传改变包括从营养到成花状态的转换，如果这种遗传改变不能正常发挥作用，那么将不会出现开花；第二个遗传事件是形成花。植物器官的顺序发育的观察表明存在一个遗传机制调控一系列基因依次被开启和关闭。两个远亲双子叶植物拟南芥和金鱼草属植物研究，鉴定了三类同源异型基因，单独或联合决定花器官特征(Bowman等,Development，112：1(1991)；Carpenter和Coen，GenesDevl.，4：1483(1990)；Schwarz-Sommer等，Science，250：931(1990))，其中的一些基因是转录因子，其保守DNA结合结构域被指定为MADS盒(Schwarz-Sommer等，supra)。控制花分生组织特征的早期活性基因也被分析确定。在拟南芥和金鱼草属植物中，花分生组织源于花序分生组织。控制分生组织细胞发育成花的两个因子是已知的，拟南芥中为LEAFY基因的产物(Weige等，Cell69：843(1992))和APETALA1基因的产物(Mandel等，Nature360：273(1992))。当其中任何一个基因被突变失活时，包括花或花序特征的结构就会发育(Weigel，etal.，supra；Irish和Sussex，PlantCell,2：741(1990))。在金鱼草属植物中，与拟南芥LEAFY基因同源的基因为FLORICAULA(Coen等，Cell，63：1311(1990))和APETALA1基因的同源基因SQUAMOSA(Huijser等，EMBOJ.，11：1239(1992))。后两个因子包含MADS盒结构域。促进或延缓开花的起始对农民或种子生产者是有用的，因此，有必要开发新的组合物和方法来改变目标植物的开花特性(例如，气候较暖地区的谷类、水稻和玉米，以及气温较高地区的小麦、大麦、燕麦和黑麦)。本专利技术提供了这种组合物和方法。专利技术概述一方面，本专利技术包括一个分离的调控植物开花时间的多核苷酸，其包括：(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：5的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：6的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：7的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，其中在植物中，增加所述多核苷酸的表达延长营养生长向生殖生长的转变，降低所述多核苷酸的表达量或功能促进营养生长向生殖生长的转变。在某些实例中，所述多核苷酸包括SEQIDNO：5或SEQIDNO：6的核苷酸序列。在某些实例中，所述多核苷酸编码的多肽包括SEQIDNO：7的氨基酸序列。另一方面，本专利技术提供了所述分离的多核苷酸在植物中调控开花期的应用，其中所述分离的多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：5的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：6的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：7的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列。所述分离的多核苷酸在某些实施例中，可以通过减少所述多核苷酸在植物中的表达或降低编码多肽的功能来促进早开花。所述分离的多核苷酸的应用为在某些实施例中，可以通过增加所述多核苷酸在植物中的表达来促进晚开花。另一方面，本专利技术包括重组DNA构建体，其包含分离的开花时间调控多核苷酸和与之可操作连接的至少一个异源调控元件，其中所述多核苷酸包含(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：5或6一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：7的序列一致性至少为90％；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列。在有些实施例中，至少有一个调控元件是在植物中起作用的启动子。在有些实施例中，至少有一个调控元件与该多核苷酸是异源的。另一方面，本专利技术包括一种修饰的植物、植物细胞或种子，在所述修饰的植物、植物细胞或种子中，编码开花时间调控多肽CMP1的至少一种多核苷酸的表达量发生变化，其中，与同样条件下种植的对照植物相比，所述植物表现出改变的开花性状。在某些实例中，增加所述被修饰植物、植物细胞和种子中开花时间调控基因CMP1的表达量时，上述的植物以及由上述的植物细胞和种子产生的植物的开花期，比没有增加所述基因表达量的对照植物要更晚。在某些实例中，所述被修饰植物、植物细胞和种子包含一个重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包含CMP1多核苷酸和与之可操作相连的至少一个调控元件，所述CMP1多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：5或6序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：7的序列一致性至少为90％；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列；从而增加所述多核苷酸在修饰植物、植物细胞或种子的表达量。在有些实施例中，植物包含一种修饰的调控元件，其中所述修饰调控元件能够增加内源多核苷酸的表达量，所述内源多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：5序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：6的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：7的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列。在某些实施例中，降低所述被修饰的植物、植物细胞和种子的开花时间调控基因CMP1的表达量或者机能，上述的植物以及由上述的植物细胞和种子产生的植物的开花期，比没有降低所述基因表达量或者机能的对照植物要早。在某些实施例中，植物包含一种抑制DNA构建体，所述抑制DNA构建体包含抑制元件和与之可操作连接的至少一个异源调控元件，所述抑制元件包括连续的至少100bp的下述序列：(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：5或6序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：7的序列一致性至少为90％；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分离的开花时间调控多核苷酸包括：(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQ IDNO：5的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQ ID NO：6的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQ ID NO：7的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，其中在植物中，增加所述多核苷酸的表达量延迟植物开花时间，降低所述多核苷酸的表达量促进植物早开花。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171228 CN 20171145934531.一种分离的开花时间调控多核苷酸包括：(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：5的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：6的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：7的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，其中在植物中，增加所述多核苷酸的表达量延迟植物开花时间，降低所述多核苷酸的表达量促进植物早开花。


2.根据权利要求1所述的分离的开花时间调控多核苷酸，其中所述多核苷酸包括SEQIDNO：5或SEQIDNO：6的核苷酸序列。


3.根据权利要求1的所述分离的开花时间调控多核苷酸，其中，所述分离的多核苷酸编码的多肽包括SEQIDNO：7的氨基酸序列。


4.使用权利要求1-3中任一要求的所述分离的开花时间调控多核苷酸来调控植物的开花时间


5.使用权利要求1-3中任一要求的植物中所述分离的开花时间调控多核苷酸，(a)通过降低多核苷酸的表达和/或机能促进植物开花时间的提早；或(b)通过提高多核苷酸的表达促进植物开花时间的延迟。


6.一种重组DNA构建体，其包含权利要求1-3任一项分离的开花时间调控多核苷酸和与之可操作连接的至少一个异源调控元件。


7.一种具有增加的开花时间调控多核苷酸表达的修饰植物，该植物含有权利要求1中的多核苷酸序列，当与不具有所述增加表达的对照植物在相同条件下比较时，所述植物表现出开花时间的延迟。


8.根据权利要求7中所述的植物，所述植物包含一种重组DNA构建体，其中所述重组DNA构建体包含权利要求1-3任一项中的开花时间调控多核苷酸和与之可操作连接的至少一个调控元件。


9.根据权利要求7所述的植物，该植物包含一个修饰的调控元件从而提高内源多核苷酸的表达，所述内源多核苷酸包括权利要求1所述的多核苷酸序列。


10.一种具有降低的开花时间调控多核苷酸表达的修饰植物，该植物含有权利要求1中的多核苷酸序列，当与对照植物在相同条件下比较时，所述植物表现出开花时间的提早。


11.根据权利要求10所述的植物，该植物包含一个抑制DNA构建体，其中所述抑制DNA构建体包含抑制元件和与之可操作连接的至少一个调控元件。所述抑制元件包括连续的至少100bp的下述序列：(a)一种多核苷酸，其编码的苷酸序列和SEQIDNO:5或6序列有至少85％的一致性；(b)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列和SEQIDNO:7序列有至少90％的一致性；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列。


12.根据权利要求10所述的植物，该植物在其开花时间调控基因上包含一个突变基因组位点，所述开花时间调控基因包含的权利要求1所述的多核苷酸序列或其启动子，通过向包含有开花时间调控基因及其启动子的基因组区域(a)引入一个DNA片段或删除一个DNA片段或者替换一个DNA片段或(b)引入一个或多个核苷酸变化。


13.根据权利要求12所述的植物，所述植物在开花时间调控基因上包含一个突变的基因组位点，该开花时间调控基因具有权利要求1所述的核苷酸序列。和对照植物相比较，该植物中开花时间调控基因的功能是降低的。


14.根据权利要求13所述的植物，所述植物在开花时间调控基因上包含一个突变的启动子，该开花时间调控基因具有权利要求1所述的核苷酸序列。和对照植物相比较，该植物中开花时间调控基因的表达是下降的。


15.根据权利要求7-14中任一项所述的植物，所述的植物选自水稻、玉米、大豆、向日葵、高粱、油菜、小麦、苜蓿、棉花、大麦、小米、甘蔗和柳枝稷。


16.包含有一个修饰基因组位点的水稻植株，其内源多核苷酸编码的多肽的表达量发生了改变，所述多肽的氨基酸序列与SEQIDNO:7序列的一致性至少为90％。当所述水稻植株内源多核苷酸的功能降低时，其开花所需的时间也减少了；当所述水稻植株内源多核苷酸的表达量增加时，其开花所需的时间也增加了。


17.根据权利要求16所述的水稻植物，其中所述修饰的基因组位点在其内源多核苷酸的调控区域包含一个突变，所述内源多核苷酸编码多肽的核苷酸序列与SEQIDNO:7序列的一致性至少为90％。所述突变能够降低该内源多核苷酸的表达。


18.根据权利要求16所述的水稻植株，其中所述修饰的基因组位点在其内源多核苷酸的基因区域包含一个突变，所述内源多核苷酸编码多肽的核苷酸序列与SEQIDNO:7序列的一致性至少为90％。所述突变能够降低内源多核苷酸的功能。


19.根据权利要求18所述的植物，其中所述的修饰基因组位点的内源多核苷酸包含一个核苷酸序列，所述核苷酸序列与SEQIDNO:5或6的一致性至少为95％。


20.根据权利要求19所述的水稻植株，其中所述修饰的基因组位点包含一个含有SEQIDNO:41-49中任一核苷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦荣荣，吕贵华，毛冠凡，王昌贵，王国奎，王建涛，周占春，
申请(专利权)人：未名生物农业集团有限公司，先锋海外公司，
类型：发明
国别省市：北京;11