用于靶向固氮以改良植物性状的基因靶标制造技术

公开了一种经基因工程改造的细菌，其具有在一种或多种选自以下的基因中的修饰：NAC、ptsH、iaaA、gltA、pga、sdiA、fimA1、fimA2、fimA3、fimA4、wzxE、bolA、iscR、fhuF、sodA、sodB、sodC、FNR、arcA、arcB、rpoS、sbnA、treA、treB、phoP、phoQ、yjjPB、ychM、dauA、actP、yusV1、yieL1、yieL2、yieL3、yieL4、pgaB、rafA、melA、uidA、manA、abfA、abnA、lacZ和yusV2。还提供了使用所述经基因工程改造的细菌为植物提供固定氮的方法，以及包含所述细菌的组合物。以及包含所述细菌的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于靶向固氮以改良植物性状的基因靶标
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年4月24日提交的美国临时申请号62/838,158的优先权，所述临时申请以全文引用的方式并入本文。


[0003]本公开涉及经基因工程改造的细菌菌株及其组合物。此类细菌菌株及其组合物可用于向植物提供固定氮。

技术介绍

[0004]植物通过共享的代谢组与微生物组相连。在特定作物性状与潜在代谢组之间的多维关系的特点是具有许多局部最大值的景象。出于多种原因(诸如出于作物优化)，通过改变微生物组对代谢组的影响，从较差的局部最大值优化到另一个代表更好的性状可能是令人期望的。需要采用经济、环境和社会可持续的农业和粮食生产方法来满足不断增长的全球人口的需求。联合国粮食及农业组织预计，到2050年，粮食总产量必须增加70％才能满足不断增长的人口的需求，这一挑战因多种因素而加剧，所述多种因素包括淡水资源减少、对可耕地的竞争增加、能源价格上涨、投入成本增加以及作物可能需要适应更干燥、更热和更极端的全球气候的压力。
[0005]所关注的领域之一是改善固氮。氮气(N2)是地球大气的主要组分。此外，元素氮(N)是构成生物体的许多化学化合物的重要组分。然而，许多生物体不能直接使用N2来合成生理过程(诸如生长和繁殖)中使用的化学物质。为了利用N2，N2必须与氢结合使用。氢与N2的结合被称为固氮。固氮，无论是化学地还是生物地实现，都需要大量的能源投资。在生物系统中，称为固氮酶的酶催化导致固氮的反应。固氮研究的一个重要目标是将此表型扩展到非豆科植物，特别是重要的农艺禾本科植物，诸如小麦、水稻和玉米。尽管在理解根瘤菌与豆科植物之间固氮共生的发展方面取得了巨大进展，但利用该知识在非豆科作物上诱导固氮根瘤的途径尚不清楚。同时，随着对增加粮食产量的需求不断增加，提供充足的氮补充来源(诸如肥料)的挑战将继续增加。

技术实现思路

[0006]本公开提供了一种经基因工程改造的细菌，其具有在选自以下的基因中的修饰：NAC、ptsH、iaaA、gltA、pga、sdiA、fimA1、fimA2、fimA3、fimA4、wzxE、bolA、iscR、fhuF、sodA、sodB、sodC、FNR、arcA、arcB、rpoS、sbnA、treA、treB、phoP、phoQ、yjjPB、ychM、dauA、actP、yusV1、yieL1、yieL2、yieL3、yieL4、pgab、rafA、melA、uidA、manA、abfA、abnA、lacZ和yusV2。在一些实施方案中，经基因工程改造的细菌具有在选自以下的基因中的修饰：NAC、gltA、pga、ptsH、fimA1、fimA2、fimA3、fimA4、iscR、tonB、yusV1、yusV2、yusV3、yusV4、sbnA、fhuF、sodA、sodB和sodC。在一些实施方案中，经基因工程改造的细菌具有在选自以下的基因中的修饰：NAC、gltA、pga、ptsH、fimA1、fimA2、fimA3、fimA4、sodA、sodB和sodC。在一些实施方案
中，经基因工程改造的细菌具有在选自以下的基因中的修饰：iscR、tonB、yusV1、yusV2、yusV3、yusV4、sbnA和fhuF。
[0007]在一些实施方案中，经基因工程改造的细菌是经基因工程改造的固氮细菌。在一些实施方案中，经基因工程改造的细菌是属间的。
[0008]在一些实施方案中，经基因工程改造的微生物是非属间的。在一些实施方案中，经基因工程改造的细菌能够在外源氮的存在下固定大气氮。在一些实施方案中，经基因工程改造的细菌包括在固氮基因网络中的修饰。在一些实施方案中，在固氮基因网络中的修饰包括在NifA、NifL、NifH或其任何组合中的修饰。在一些实施方案中，NifA中的修饰导致NifA表达增加。在一些实施方案中，NifL中的修饰导致NifL表达降低。在一些实施方案中，NifH中的修饰导致NifH表达增加。在一些实施方案中，固氮基因网络中的修饰导致Nif簇基因的表达增加。在一些实施方案中，经基因工程改造的细菌包括在氮同化基因网络中的修饰。在一些实施方案中，氮同化基因网络中的修饰包括GlnE中的修饰。在一些实施方案中，GlnE中的修饰导致GlnE活性降低。在一些实施方案中，氮同化基因网络中的修饰导致amtB活性降低。
[0009]本公开提供了一种增加植物中源自大气的氮的量的方法，其中所述方法包括使所述植物与本文所述的多种经基因工程改造的细菌接触的步骤。在一些实施方案中，所述接触步骤包括将多种经基因工程改造的细菌施用于植物的种子。在一些实施方案中，所述接触步骤包括将多种经基因工程改造的细菌施用于植物的幼苗。在一些实施方案中，所述接触步骤包括将多种经基因工程改造的细菌以液体制剂形式施用于植物。在一些实施方案中，所述接触步骤包括在植物种植之后但在收获之前将多种经基因工程改造的细菌施用于所述植物。在一些实施方案中，所述接触步骤包括将多种经基因工程改造的细菌作为拌种剂施用于植物。在一些实施方案中，所述接触步骤包括在发芽后一个月与八个月之间将多种经基因工程改造的细菌施用于植物。在一些实施方案中，所述接触步骤包括在发芽后两个月与八个月之间将多种经基因工程改造的细菌施用于植物。在一些实施方案中，所述接触步骤包括在发芽后一个月与三个月之间将多种经基因工程改造的细菌施用于植物。在一些实施方案中，所述接触步骤包括在发芽后三个月与六个月之间将多种经基因工程改造的细菌施用于植物。在一些实施方案中，植物是谷类植物。在一些实施方案中，植物是玉米植物。在一些实施方案中，植物是水稻植物。在一些实施方案中，植物是小麦植物。在一些实施方案中，植物是大豆植物。
[0010]本公开提供一种组合物，所述组合物包含种子和种子包衣；其中所述种子包衣包含多种如本文所述的经基因工程改造的细菌。在一些实施方案中，种子是谷类种子。在一些实施方案中，种子选自由以下组成的组：玉米种子、小麦种子、水稻种子、大豆种子、黑麦种子和高粱种子。
[0011]本公开提供了一种组合物，所述组合物包含植物和多种本文所述的经基因工程改造的细菌。在一些实施方案中，植物是幼苗。在一些实施方案中，植物是谷类植物。在一些实施方案中，植物选自玉米、水稻、小麦、大豆、黑麦和高粱。
[0012]以引用的方式并入
[0013]本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请在此通过引用并入，就如每个单独的出版物、专利或专利申请被具体地和单独地指出通过引用并入本文的程度一样。此外，
国际公开号WO 2019/084342的公开内容以全文引用的方式并入本文。
附图说明
[0014]在所附权利要求中列出了本专利技术的新型特征。参考以下列出说明性实施方案的详细描述可获得对本专利技术特征和优点的更好理解，其中利用了本专利技术的原理，并且其中附图为：
[0015]图1A
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B描绘了固氮细菌的富集和分离。(A)使用Nfb琼脂平板来分离固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种经基因工程改造的细菌，其包含在选自由以下组成的组的基因中的修饰：NAC、gltA、pga、ptsH、fimA1、fimA2、fimA3、fimA4、iscR、tonB、yusV1、yusV2、yusV3、yusV4、sbnA、fhuF、sodA、sodB、sodC、iaaA、sdiA、wzxE、bolA、FNR、arcA、arcB、rpoS、treA、treB、phoP、phoQ、yjjPB、ychM、dauA、actP、yieL1、yieL2、yieL3、yieL4、pgab、rafA、melA、uidA、manA、abfA、abnA和lacZ。2.如权利要求1所述的经基因工程改造的细菌，其中所述经基因工程改造的细菌包含在选自由以下组成的组的基因中的修饰：NAC、gltA、pga、ptsH、fimA1、fimA2、fimA3、fimA4、iscR、tonB、yusV1、yusV2、yusV3、yusV4、sbnA、fhuF、sodA、sodB和sodC。3.如权利要求1所述的经基因工程改造的细菌，其中所述经基因工程改造的细菌包含在选自由以下组成的组的基因中的修饰：NAC、gltA、pga、ptsH、fimA1、fimA2、fimA3、fimA4、sodA、sodB和sodC。4.如权利要求1所述的经基因工程改造的细菌，其中所述经基因工程改造的细菌包含在选自由以下组成的组的基因中的修饰：iscR、tonB、yusV1、yusV2、yusV3、yusV4、sbnA和fhuF。5.如权利要求1至4中任一项所述的经基因工程改造的细菌，其中所述经基因工程改造的细菌是经基因工程改造的固氮细菌。6.如权利要求1至5中任一项所述的经基因工程改造的细菌，其中所述经基因工程改造的细菌是属间的。7.如权利要求1至6中任一项所述的经基因工程改造的细菌，其中所述经基因工程改造的细菌为非属间的。8.如权利要求1至7中任一项所述的经基因工程改造的细菌，其中所述经基因工程改造的细菌能够在外源氮的存在下固定大气氮。9.如权利要求1至8中任一项所述的经基因工程改造的细菌，其中所述经基因工程改造的细菌还包含在固氮基因网络中的修饰。10.如权利要求9所述的经基因工程改造的细菌，其中所述在固氮基因网络中的修饰包括在NifA、NifL、NifH或其任何组合中的修饰。11.如权利要求10所述的经基因工程改造的细菌，其中所述在NifA中的修饰导致NifA的表达增加。12.如权利要求10所述的经基因工程改造的细菌，其中所述在NifL中的修饰导致NifL的表达降低。13.如权利要求10所述的经基因工程改造的细菌，其中所述在NifH中的修饰导致NifH的表达增加。14.如权利要求9所述的经基因工程改造的细菌，其中所述在固氮基因网络中的修饰包括导致Nif簇基因表达增加的修饰。15.如权利要求1至14中任一项所述的经基因工程改造的细菌，其中所述经基因工程改造的细菌还包含在氮同化基因网络中的修饰。16.如权利要求15所述的经基因工程改造的细菌，其中所述在氮同化基因网络中的修饰包括在GlnE中的修饰。17.如权利要求16所述的经基因工程改造的细菌，其中所述在GlnE中的修饰导致GlnE...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：皮沃特生物股份有限公司，
类型：发明
国别省市：