【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】孤雌生殖因子及其使用方法
[0001]本公开涉及植物分子生物学和植物育种领域。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2020年10月21日提交的美国临时申请号63/094,763和于2020年10月21日提交的美国临时申请号63/094,774的优先权,这两件临时申请据此通过引用以其全文并入本文。
[0004]以电子方式递交的序列表的引用
[0005]该序列表的官方副本经由EFS
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Web作为ASCII格式的序列表以电子方式提交,文件名为20211020_8527
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WO
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PCT_ST25,创建于2021年10月20日,且具有2,906,173字节大小,并与本说明书同时提交。包含在所述ASCII格式的文件中的序列表是本说明书的一部分并且通过引用以其整体并入本文。
技术介绍
[0006]植物育种计划通过筛选许多植物以鉴定具有所需特征的个体来鉴定新品种。典型地,理想地跨多年和多种环境培养和评估来自杂交的大量子代,以选择具有最需要的特征的植物。
[0007]典型的育种方法使两种亲本植物杂交,并且子代1杂交体(F1杂交体)是第一杂交(F1)世代。当来自不同杂合组的两种亲本株(典型地近交株)杂交时,观察到商业F1杂交体中的杂交体活力。杂交体活力(由于组合了其亲本的遗传贡献而产生的任何生物品质的改善的或增加的功能)对于商业玉蜀黍种子生产是重要的。商业杂交性能的改善需要持续开发新的近交亲本系。
[0008]玉 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种生产双单倍体植物的方法,所述方法包括:a)向植物细胞提供表达盒,所述表达盒包含:i)孤雌生殖形态发育基因;和ii)可操作地连接到卵细胞启动子的孤雌生殖因子;b)再生含有所述表达盒的T0植物;c)用花粉对所述T0植物进行授粉:d)从所述T0植物的孤雌生殖母本配子体获得单倍体胚;以及e)从所述单倍体胚再生单倍体植物。2.如权利要求1所述的方法,其中所述表达盒进一步包含:iii)可操作地连接到卵细胞启动子的遗传染色体加倍剂,其中仅具有母本染色体的所述孤雌生殖母本配子体为二倍化的;f)从二倍化的孤雌生殖母本配子体获得二倍体胚;以及g)从所述二倍体胚再生双单倍体植物。3.如权利要求1所述的方法,其进一步包括:h)使所述单倍体胚与染色体加倍剂接触,持续足以生成双单倍体胚的时间段;以及i)从所述双单倍体胚再生双单倍体植物。4.如权利要求3所述的方法,其中所述染色体加倍剂选自表1。5.如权利要求1所述的方法,其进一步包括:k)使所述单倍体植物与染色体加倍剂接触,持续足以生成双单倍体植物的时间段。6.如权利要求5所述的方法,其中所述染色体加倍剂选自表1。7.如权利要求1或2所述的方法,其中所述表达盒进一步包含:iv)调节所述孤雌生殖形态发育基因、所述孤雌生殖因子、或所述孤雌生殖形态发育基因和所述孤雌生殖因子两者、和/或孤雌生殖的内源性阻遏子的表达以提供所述T0植物的母本孤雌生殖配子体的工具。8.如权利要求1、2或7中任一项所述的方法,其中所述表达盒进一步包含:v)可操作地连接到胚发生启动子的CRE重组酶,其中所述表达盒侧翼为loxP识别位点并且其中所述表达盒被切除。9.如权利要求1、2、7或8中任一项所述的方法,其中所述孤雌生殖形态发育基因包含编码Babyboom(BBM)多肽或胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽的核苷酸序列。10.如权利要求9所述的方法,其中编码所述Babyboom(BBM)多肽的所述核苷酸序列选自由BBM、BBM2、BMN2和BMN3组成的组,或所述胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽是ODP2。11.如权利要求1、2、7或8中任一项所述的方法,其中所述孤雌生殖形态发育基因选自:a)编码选自SEQ ID NO:11
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20、162或164中的任一者的Babyboom(BBM)多肽或胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽的核苷酸序列;或b)编码与SEQ ID NO:11
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20、162或164中的任一者具有至少95%序列同一性的Babyboom(BBM)多肽或胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽的核苷酸序列;或c)编码与SEQ ID NO:11
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20、162或164中的任一者具有至少85%序列同一性的Babyboom(BBM)多肽或胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽的核苷酸序列。12.如权利要求1、2、7或8中任一项所述的方法,其中所述孤雌生殖因子选自表13。
13.如权利要求1、2、7或8中任一项所述的方法,其中调节所述孤雌生殖形态发育基因、所述孤雌生殖因子、或所述孤雌生殖形态发育基因和所述孤雌生殖因子两者、和/或孤雌生殖的所述内源性阻遏子的表达的所述工具是对所述孤雌生殖形态发育基因、所述孤雌生殖因子、或所述孤雌生殖形态发育基因和所述孤雌生殖因子两者、和/或孤雌生殖的所述内源性阻遏子的表达进行修饰、控制或稳定的翻译融合蛋白,其中所述翻译融合蛋白上调和/或下调所述孤雌生殖形态发育基因、所述孤雌生殖因子、或所述孤雌生殖形态发育基因和所述孤雌生殖因子两者、和/或孤雌生殖的所述内源性阻遏子的表达。14.如权利要求1、2、7或8中任一项所述的方法,其中所述花粉来自单倍体诱导物或非单倍体诱导物。15.如权利要求14所述的方法,其中所述单倍体诱导物或所述非单倍体诱导物包含标记基因。16.如权利要求15所述的方法,其中所述标记基因选自选择性标记、报告基因、可见内源性形态标记及其组合。17.如权利要求16所述的方法,其中所述选择性标记选自由以下组成的组:GUS、PMI、PAT及其组合。18.如权利要求16所述的方法,其中所述报告基因选自由以下组成的组:GFP、RFP、CFP及其组合。19.如权利要求16所述的方法,其中所述可见内源性形态标记选自由以下组成的组:B1、R
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nj、R1
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scm、花青素色素及其组合。20.如权利要求15所述的方法,其中从所述二倍化的孤雌生殖母本配子体获得所述二倍体胚进一步包括从二倍化的孤雌生殖T0植物获得双单倍体胚,其中所述双单倍体胚缺乏所述标记基因。21.如权利要求15所述的方法,其中从所述二倍化的孤雌生殖母本配子体获得所述二倍体胚进一步包括获得具有缺乏所述标记基因的二倍化母本胚的成熟种子以及使所述成熟种子萌发以获得双单倍体植物。22.如权利要求2、7或8中任一项所述的方法,其中所述遗传染色体加倍剂包含编码周期蛋白基因家族成员的核苷酸序列。23.如权利要求22所述的方法,其中所述周期蛋白基因家族成员选自表18或为Dz470(SEQ ID NO:110)。24.如权利要求1、2、7或8中任一项所述的方法,其中所述卵细胞启动子选自表11或表12。25.如权利要求24所述的方法,其中所述卵细胞启动子进一步包含选自表9的EME。26.如权利要求24或25所述的方法,其中所述卵细胞启动子进一步包含选自表10的增强子。27.如权利要求1、2、7或8中任一项所述的方法,其中所述表达盒进一步包含基因组修饰组分。28.如权利要求27所述的方法,其中所述基因编辑组分使用DNA修饰酶,所述DNA修饰酶是选自包含以下的组的定点核酸酶:大范围核酸酶(MN)、锌指核酸酶(ZFN)、转录激活物样效应物核酸酶(TALEN)、Cas9核酸酶、Casα核酸酶、Cpf1核酸酶、dCas9
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FokI、dCpf1
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FokI、嵌
合Cas9
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胞苷脱氨酶、嵌合Cas9腺嘌呤脱氨酶、嵌合FEN1
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Fok1、Mega
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TAL、切口酶Cas9(nCas9)、嵌合dCas9
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非
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FokI核酸酶、和dCpf1
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非
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FokI核酸酶。29.一种生产经基因组编辑的双单倍体植物的方法,所述方法包括:a)向母本配子体提供表达盒,所述表达盒包含:i)孤雌生殖形态发育基因;和ii)可操作地连接到卵细胞启动子的孤雌生殖因子;b)再生含有所述表达盒的T0植物;c)用花粉对所述T0植物进行授粉;d)从所述T0植物的孤雌生殖母本配子体获得单倍体胚;以及e)从所述单倍体胚再生单倍体植物。30.如权利要求29所述的方法,其中所述表达盒进一步包含:iii)可操作地连接到卵细胞启动子的遗传染色体加倍剂,其中仅具有母本染色体的所述孤雌生殖母本配子体为二倍化的;f)从所述二倍化的孤雌生殖母本配子体获得二倍体胚;以及g)从所述二倍体胚再生双单倍体植物。31.如权利要求29所述的方法,其进一步包括:h)使所述单倍体胚与染色体加倍剂接触,持续足以生成双单倍体胚的时间段;以及i)从所述双单倍体胚再生双单倍体植物。32.如权利要求31所述的方法,其中所述染色体加倍剂选自表1。33.如权利要求29所述的方法,其进一步包括:k)使所述单倍体植物与染色体加倍剂接触,持续足以生成双单倍体植物的时间段。34.如权利要求33所述的方法,其中所述染色体加倍剂选自表1。35.如权利要求29或30所述的方法,其中所述表达盒进一步包含:iv)调节所述孤雌生殖形态发育基因、所述孤雌生殖因子、或所述孤雌生殖形态发育基因和所述孤雌生殖因子两者、和/或孤雌生殖的内源性阻遏子的表达以提供所述T0植物的母本孤雌生殖配子体的工具。36.如权利要求29、30或35中任一项所述的方法,其中所述表达盒进一步包含:v)基因组修饰组分。37.如权利要求29、30、35或36中任一项所述的方法,其中所述表达盒进一步包含:vi)可操作地连接到胚发生启动子的CRE重组酶,其中所述表达盒侧翼为loxP识别位点并且其中所述表达盒被切除。38.如权利要求29、30、35、36或37中任一项所述的方法,其中所述孤雌生殖形态发育基因包含编码Babyboom(BBM)多肽或胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽的核苷酸序列。39.如权利要求38所述的方法,其中编码所述Babyboom(BBM)多肽的所述核苷酸序列选自由BBM、BBM2、BMN2和BMN3组成的组,或所述胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽是ODP2。40.如权利要求29、30、35、36或37中任一项所述的方法,其中所述孤雌生殖形态发育基因选自:a)编码选自SEQ ID NO:11
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20、162或164中的任一者的Babyboom(BBM)多肽或胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽的核苷酸序列;或
b)编码与SEQ ID NO:11
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20、162或164中的任一者具有至少95%序列同一性的Babyboom(BBM)多肽或胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽的核苷酸序列;或c)编码与SEQ ID NO:11
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20、162或164中的任一者具有至少85%序列同一性的Babyboom(BBM)多肽或胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽的核苷酸序列。41.如权利要求29、30、35、36或37中任一项所述的方法,其中所述孤雌生殖因子选自表13。42.如权利要求29、30、35、36或37中任一项所述的方法,其中调节所述孤雌生殖形态发育基因、所述孤雌生殖因子、或所述孤雌生殖形态发育基因和所述孤雌生殖因子两者、和/或孤雌生殖的所述内源性阻遏子的表达的所述工具是对所述孤雌生殖形态发育基因、所述孤雌生殖因子、或所述孤雌生殖形态发育基因和所述孤雌生殖因子两者、和/或孤雌生殖的所述内源性阻遏子的表达进行修饰、控制或稳定的翻译融合蛋白,其中所述翻译融合蛋白上调和/或下调所述孤雌生殖形态发育基因、所述孤雌生殖因子、或所述孤雌生殖形态发育基因和所述孤雌生殖因子两者、和/或孤雌生殖的所述内源性阻遏子的表达。43.如权利要求29、30、35、36或37中任一项所述的方法,其中所述花粉来自单倍体诱导物或非单倍体诱导物。44.如权利要求43所述的方法,其中所述单倍体诱导物或所述非单倍体诱导物包含标记基因。45.如权利要求44所述的方法,其中所述标记基因选自选择性标记、报告基因、可见内源性形态标记及其组合。46.如权利要求45所述的方法,其中所述选择性标记选自由以下组成的组:GUS、PMI、PAT及其组合。47.如权利要求45所述的方法,其中所述报告基因选自由以下组成的组:GFP、RFP、CFP及其组合。48.如权利要求45所述的方法,其中所述可见内源性形态标记选自由以下组成的组:B1、R
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nj、R1
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scm、花青素色素及其组合。49.如权利要求44所述的方法,其中从所述二倍化的孤雌生殖母本配子体获得所述二倍体胚进一步包括从二倍化的孤雌生殖T0植物获得双单倍体胚,其中所述双单倍体胚缺乏所述标记基因。50.如权利要求44所述的方法,其中从所述二倍化的孤雌生殖母本配子体获得所述二倍体胚进一步包括获得具有缺乏所述标记基因的二倍化母本胚的成熟种子以及使所述成熟种子萌发以获得双单倍体植物。51.如权利要求30、35、36或37中任一项所述的方法,其中所述遗传染色体加倍剂包含编码周期蛋白基因家族成员的核苷酸序列。52.如权利要求22所述的方法,其中所述周期蛋白基因家族成员选自表18或为Dz470(SEQ ID NO:110)。53.如权利要求29、30、35、36或37中任一项所述的方法,其中所述卵细胞启动子选自表11或表12。54.如权利要求53所述的方法,其中所述卵细胞启动子进一步包含选自表9的EME。55.如权利要求53或54所述的方法,其中所述卵细胞启动子进一步包含选自表10的增
强子。56.如权利要求36或37所述的方法,其中所述基因编辑组分使用DNA修饰酶,所述DNA修饰酶是选自包含以下的组的定点核酸酶:大范围核酸酶(MN)、锌指核酸酶(ZFN)、转录激活物样效应物核酸酶(TALEN)、Cas9核酸酶、Casa核酸酶、Cpf1核酸酶、dCas9
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FokI、dCpf1
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FokI、嵌合Cas9
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胞苷脱氨酶、嵌合Cas9腺嘌呤脱氨酶、嵌合FEN1
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Fok1、Mega
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TAL、切口酶Cas9(nCas9)、嵌合dCas9
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非
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FokI核酸酶、和dCpf1
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非
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FokI核酸酶。57.一种生产双单倍体植物的方法,所述方法包括:a)向植物细胞提供表达盒,所述表达盒包含:i)可操作地连接到卵细胞启动子的孤雌生殖形态发育基因或孤雌生殖因子;以及ii)可操作地连接到卵细胞启动子的遗传染色体加倍剂;b)再生含有所述表达盒的T0植物;其中所述T
o
植物的母本配子体通过所述孤雌生殖形态发育基因或所述孤雌生殖因子而成为孤雌生殖的,以提供母本孤雌生殖配子体,并且其中仅具有母本染色体的所述母本孤雌生殖配子体为二倍化的;c)用花粉对所述T0植物进行授粉;d)从所述二倍化的孤雌生殖母本配子体T0植物获得二倍体胚;以及e)从所述二倍体胚再生双单倍体植物。58.如权利要求57所述的方法,其中所述表达盒进一步包含:iii)调节所述孤雌生殖形态发育基因或所述孤雌生殖因子和/或孤雌生殖的内源性阻遏子的表达的工具,其中使所述母本配子体成为孤雌生殖的。59.如权利要求57或58所述的方法,其中所述表达盒进一步包含:iv)可操作地连接到胚发生启动子的CRE重组酶,其中所述表达盒侧翼为loxP识别位点并且其中所述表达盒被切除。60.如权利要求57
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59中任一项所述的方法,其中所述孤雌生殖形态发育基因包含编码Babyboom(BBM)多肽或胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽的核苷酸序列。61.如权利要求60所述的方法,其中编码所述Babyboom(BBM)多肽的所述核苷酸序列选自由BBM、BBM2、BMN2和BMN3组成的组,或所述胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽是ODP2。62.如权利要求57
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59中任一项所述的方法,其中所述孤雌生殖形态发育基因选自:a)编码选自SEQ ID NO:11
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20、162或164中的任一者的Babyboom(BBM)多肽或胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽的核苷酸序列;或b)编码与SEQ ID NO:11
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20、162或164中的任一者具有至少95%序列同一性的Babyboom(BBM)多肽或胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽的核苷酸序列;或c)编码与SEQ ID NO:11
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20、162或164中的任一者具有至少85%序列同一性的Babyboom(BBM)多肽或胚珠发育蛋白2(ODP2)多肽的核苷酸序列。63.如权利要求57
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59中任一项所述的方法,其中所述孤雌生殖因子选自表13。64.如权利要求57
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59中任一项所述的方法,其中调节所述孤雌生殖形态发育基因或所述孤雌生殖因子和/或孤雌生殖的所述内源性阻遏子的表达的所述工具是对所述孤雌生殖形态发育基因或所述孤雌生殖因子的表达进行修饰、控制或稳定的翻译融合蛋白,其中所述翻译融合蛋白上调和/或下调所述孤雌生殖形态发育基因或所述孤雌生殖因子和/或孤
雌生殖的所述内源性阻遏子的表达。65.如权利要求57
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59中任一项所述的方法,其中所述花粉来自单倍体诱导物或非单倍体诱导物。66.如权利要求65所述的方法,其中所述单倍体诱导物或所述非单倍体诱导物包含标记基因。67.如权利要求66所述的方法,其中所述标记基因选自选择性标记、报告基因、可见内源性形态标记及其组合。68.如权利要求67所述的方法,其中所述选择性标记选自由以下组成的组:GUS、PMI、PAT及其组合。69.如权利要求67所述的方法,其中所述报告基因选自由以下组成的组:GFP、RFP、CFP及其组合。70.如权利要求67所述的方法,其中所述可见内源性形态标记选自由以下组成的组:B1、R
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nj、R1
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scm、花青素色素及其组合。71.如权利要求66所述的方法,其中从所述二倍化的孤雌生殖母本配子体获得所述二倍体胚进一步包括从二倍化的孤雌生殖T0植物获得双单倍体胚,其中所述双单倍体胚缺乏所述标记基因。72.如权利要求66所述的方法,其中从所述二倍化的孤雌生殖母本配子体获得所述二倍体胚进一步包括获得具有缺乏所述标记基因的二倍化母本胚的成熟种子以及使所述成熟种子萌发以获得双单倍体植物。73.如权利要求57
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