通过性状堆叠提高作物产量的组合物和方法技术

本公开提供了经修饰的、转基因的或基因组编辑的/突变的玉米植物，所述玉米植物相对于对照植物是半矮秆的并且具有一种或多种改善的穗部性状，例如穗直径、单粒重、穗鲜重、穗面积、穗体积、穗长、每穗粒数和产量的增加。所述经修饰的、转基因的或基因组编辑的/突变的玉米植物包含编码一种或多种MADS‑box多肽的转基因，并且具有一种或多种GA20或GA3氧化酶基因的表达降低。还提供了用于产生所述经修饰的、转基因的或基因组编辑的/突变的玉米植物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过性状堆叠提高作物产量的组合物和方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2018年2月15日提交的美国临时申请第62/631,221号的权益，所述美国临时申请通过引用整体并入本文。序列表的并入文件中包含的名为“SequenceListing_P34601WO00.txt”，具有387,585字节(在中测得)并创建于2019年2月13日的序列表以电子方式随附提交并且通过引用整体并入。
本公开涉及经修饰的、转基因的和/或基因组编辑的或突变的玉米植物，所述玉米植物相对于对照植物是半矮秆的并且具有一种或多种改善的穗部性状，以及通过堆叠产生转基因的和/或基因组编辑的或突变的玉米植物的方法。
技术介绍
由于改善的农艺实践和性状，谷类作物产量在过去几十年中一直稳定增长。然而，本领域中仍然需要通过固有的产量增加和/或由于改善的抗倒伏性、胁迫耐受性和其它性状而减少的产量损失来提高玉米产量。附图说明图1示出相对于对照玉米植物，八个转化事件中包含编码用于抑制GA20氧化酶的miRNA的DNA序列的玉米植物(“GA20Ox_SUP单株”)的植株高度。图2示出包含编码用于抑制GA20氧化酶基因的miRNA的DNA序列和编码玉蜀黍ZMM19多肽的转基因的堆叠转基因玉米植物(“GA20Ox_SUP/ZMM19堆叠株”)以及GA20Ox_SUP单株玉米植物和ZMM19单株玉米植物的植株高度，各自相对于对照玉米植物。图3A示出包含编码玉蜀黍ZMM19多肽的转基因的转基因玉米植物(“ZMM19单株”)相对于对照玉米植物的根系性状。图3B示出ZMM19单株植物相对于对照玉米植物的穗部性状。图3C示出ZMM19单株植物相对于对照玉米植物的产量。图4A-4C示出相对于对照玉米植物，在田间的标准农艺条件下，四个转化事件中的GA20Ox_SUP/ZMM19堆叠株玉米植物、两个转化事件中的GA20Ox_SUP单株玉米植物和两个转化事件中的ZMM19单株玉米植物的穗部性状，包括穗鲜重、穗面积、穗体积、穗直径、穗长、R6阶段的每穗粒数和R6阶段的单粒重。图4D示出相对于对照玉米植物，GA20Ox_SUP单株和GA20Ox_SUP/ZMM19堆叠株植物的谷粒产量估计值。图4E示出相对于GA20Ox_SUP单株植物，在干旱繁殖测定中GA20Ox_SUP/ZMM19堆叠株植物的穗面积、穗干重、穗尖空隙和单粒重。图5示出相对于对照玉米植物，在田间的标准农艺条件下，GA20Ox_SUP/ZMM19堆叠株玉米植物和GA20Ox_SUP单株玉米植物的产量。图6示出相对于对照玉米植物，GA20Ox_SUP/ZMM19载体堆叠植物的六个事件的广亩产量(broadacreageyield)。图7示出相对于GA20Ox_SUP单株植物，GA20Ox_SUP/ZMM19载体堆叠植物的每株穗鲜重。图8示出相对于GA20Ox_SUP单株植物，GA20Ox_SUP/ZMM19载体堆叠植物的穗面积、每穗粒数和单粒重。
技术实现思路
本说明书提供了一种经修饰的玉米植物或其植物部分，所述经修饰的玉米植物或其植物部分包含：1)第一重组表达盒，所述第一重组表达盒包含编码用于抑制一种或多种赤霉酸20(GA20)氧化酶基因和/或一种或多种赤霉酸3(GA3)氧化酶基因的非编码RNA的可转录DNA序列，和2)第二重组表达盒，所述第二重组表达盒包含编码MADS-box多肽的DNA序列。本说明书还提供了田间的多个经修饰的玉米植物，每个经修饰的玉米植物包含：1)第一重组表达盒，所述第一重组表达盒包含编码用于抑制一种或多种赤霉酸20(GA20)氧化酶基因和/或一种或多种赤霉酸3(GA3)氧化酶基因的非编码RNA的可转录DNA序列，和2)第二重组表达盒，所述第二重组表达盒包含编码MADS-box多肽的DNA序列。本说明书还提供了一种用于产生经修饰的玉米植物的方法，所述方法包括：a)向玉米细胞中引入第一重组表达盒，所述第一重组表达盒包含编码MADS-box多肽的DNA序列，其中所述玉米细胞包含第二重组表达盒，所述第二重组表达盒包含编码用于抑制一种或多种GA3氧化酶基因和/或一种或多种GA20氧化酶基因的非编码RNA的可转录DNA序列；以及b)从所述玉米细胞再生或发育经修饰的玉米植物，其中所述经修饰的玉米植物包含所述第一重组表达盒和所述第二重组表达盒。本说明书还提供了一种用于产生经修饰的玉米植物的方法，所述方法包括：a)向玉米细胞中引入1)第一重组表达盒，所述第一重组表达盒包含编码用于抑制一种或多种GA3氧化酶基因和/或GA20氧化酶基因的非编码RNA的可转录DNA序列，和2)第二重组表达盒，所述第二重组表达盒包含编码MADS-box多肽的DNA序列；以及b)从所述玉米细胞再生或发育经修饰的玉米植物，其中所述经修饰的玉米植物包含所述第一重组表达盒和所述第二重组表达盒。在一个方面，本说明书提供了一种用于产生经修饰的玉米植物的方法，所述方法包括：a)向玉米细胞中引入第一重组表达盒，所述第一重组表达盒包含编码用于抑制一种或多种GA3氧化酶基因和/或GA20氧化酶基因的非编码RNA的可转录DNA序列；b)向步骤(a)的所述玉米细胞中引入第二重组表达盒，所述第二重组表达盒包含编码MADS-box多肽的DNA序列，以产生经修饰的玉米细胞；以及c)从步骤(b)的所述经修饰的玉米细胞再生或发育经修饰的玉米植物，其中所述经修饰的玉米植物包含所述第一重组表达盒和所述第二重组表达盒。在另一方面，本说明书提供了一种用于产生经修饰的玉米植物的方法，所述方法包括：a)向玉米细胞中引入第一重组表达盒，所述第一重组表达盒包含编码MADS-box多肽的DNA序列；b)向步骤(a)的所述玉米细胞中引入第二重组表达盒，所述第二重组表达盒包含编码用于抑制一种或多种GA3氧化酶基因和/或GA20氧化酶基因的非编码RNA的可转录DNA序列，以产生经修饰的玉米细胞；以及c)从步骤(b)的所述经修饰的玉米细胞再生或发育经修饰的玉米植物，其中所述经修饰的玉米植物包含所述第一重组表达盒和所述第二重组表达盒。在另一方面，本说明书提供了一种用于产生经修饰的玉米植物的方法，所述方法包括：a)使第一经修饰的玉米植物与第二经修饰的玉米植物杂交，其中一种或多种内源GA3氧化酶基因和/或GA20氧化酶基因在所述第一经修饰的玉米植物中的表达或活性相对于野生型对照有所降低，并且其中所述第二经修饰的玉米植物包含重组表达盒，所述重组表达盒包含编码MADS-box多肽的DNA序列；以及b)产生包含所述重组表达盒并且具有所述一种或多种内源GA3氧化酶基因和/或GA20氧化酶基因的表达降低的后代玉米植物。本说明书提供了一种用于产生经修饰的玉米植物的方法，所述方法包括：a)向玉米细胞中引入包含编码MADS-box多肽的DNA序列的重组表达盒，其中所述DNA序列与植物可表达启动子可操作地连接，并且其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种经修饰的玉米植物或其植物部分，所述经修饰的玉米植物或其植物部分包含：1)第一重组表达盒，所述第一重组表达盒包含编码用于抑制一种或多种赤霉酸20(GA20)氧化酶基因和/或一种或多种赤霉酸3(GA3)氧化酶基因的非编码RNA的可转录DNA序列，和2)第二重组表达盒，所述第二重组表达盒包含编码MADS-box多肽的DNA序列。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180215 US 62/631,2211.一种经修饰的玉米植物或其植物部分，所述经修饰的玉米植物或其植物部分包含：1)第一重组表达盒，所述第一重组表达盒包含编码用于抑制一种或多种赤霉酸20(GA20)氧化酶基因和/或一种或多种赤霉酸3(GA3)氧化酶基因的非编码RNA的可转录DNA序列，和2)第二重组表达盒，所述第二重组表达盒包含编码MADS-box多肽的DNA序列。


2.如权利要求1所述的经修饰的玉米植物或其植物部分，其中所述可转录DNA序列包含与SEQIDNO:28、29、31、32、36、37、39、40和53-56中的一者或多者的至少15个连续核苷酸具有至少80％同一性或互补性的序列。


3.如权利要求1所述的经修饰的玉米植物或其植物部分，其中所述MADS-box多肽包含与SEQIDNO:168和175-199中的一者或多者具有至少60％同一性的氨基酸序列。


4.如权利要求1所述的经修饰的玉米植物或其植物部分，其中所述第二重组表达盒中包含的所述DNA序列包含与SEQIDNO:169具有至少60％同一性的序列。


5.如权利要求1至4中任一项所述的经修饰的玉米植物或其植物部分，其中所述第一重组表达盒中包含的所述可转录DNA序列或所述第二重组表达盒中包含的所述DNA序列与异源植物可表达启动子可操作地连接，所述启动子选自由以下组成的组：维管启动子、水稻东格鲁杆状病毒(ricetungrobacilliformvirus，RTBV)启动子、叶启动子、组成型启动子和它们的组合。


6.如权利要求1至5中任一项所述的经修饰的玉米植物或其植物部分，其中相对于不具有所述第一重组表达盒或所述第二重组表达盒的对照玉米植物，所述经修饰的玉米植物是半矮秆的并且具有一种或多种改善的穗部性状。


7.如权利要求6所述的经修饰的玉米植物或其植物部分，其中所述一种或多种改善的穗部性状选自由以下组成的组：穗直径、单粒重、穗鲜重、穗面积、穗体积、穗长、每穗粒数、产量、谷粒产量估计值、V12阶段的冠根侧根密度等级、根干重、广亩产量、穗干重、穗尖空隙和它们的组合。


8.一种经修饰的玉米植物或其植物部分，所述经修饰的玉米植物或其植物部分包含：1)包含SEQIDNO:39的第一可转录DNA序列，和2)包含SEQIDNO:169的第二可转录DNA序列，其中相对于不具有所述第一可转录DNA序列或所述第二可转录DNA序列的对照玉米植物，所述经修饰的玉米植物是半矮秆的并且具有一种或多种改善的穗部性状。


9.如权利要求8所述的经修饰的玉米植物或其植物部分，其中所述一种或多种改善的穗部性状选自由以下组成的组：穗直径、单粒重、穗鲜重、穗面积、穗体积、穗长、每穗粒数、产量、谷粒产量估计值、V12阶段的冠根侧根密度等级、根干重、广亩产量、穗干重、穗尖空隙和它们的组合。


10.一种重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包含：1)第一表达盒，所述第一表达盒包含编码用于抑制一种或多种GA20氧化酶或一种或多种GA3氧化酶基因的非编码RNA的可转录DNA序列，和2)第二表达盒，所述第二表达盒包含编码MADS-box多肽的DNA序列，其中所述DNA序列与植物可表达启动子可操作地连接。


11.如权利要求10所述的重组DNA构建体，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·R·迪特里希，N·伊夫勒瓦，T·L·斯勒温斯基，
申请(专利权)人：孟山都技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US