【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通修饰植物中细胞分裂素氧化酶(ckx)水平来改善或提高产量性状的组合物和方法。本专利技术进一步涉及使用本专利技术的方法和组合物生产的植物。
技术介绍
1、大豆是全球食品安全的关键组成部分，能够提供高蛋白动物饲料以及世界油籽产量的一半以上。随着需要养活的人口增加，不断需要提高作物产量。目前，包括大豆在内的主要主粮作物每年仅增产0.9-1.6％，这种增产幅度不足以满足未来食品生产的需求。本专利技术通过提供用于改善/提高包括大豆在内的植物的产量性状的新组合物和方法来解决本领域中的这些缺点。
技术实现思路
0、专利技术概述
1、本专利技术的一个方面提供了一种植物或其植物部分，其在编码ckx蛋白的至少一个内源性细胞分裂素氧化酶/脱氢酶(cytokinin oxidase/dehydrogenase，ckx)基因中包含至少一个非天然突变。
2、本专利技术的另一个方面提供了一种包含编辑系统的植物细胞，该编辑系统包含(a)crispr相关的效应子蛋白；和(b)引导核酸...
【技术保护点】
1.一种植物或其植物部分，其在编码CKX蛋白的至少一个内源性细胞分裂素氧化酶/脱氢酶(CKX)基因中包含至少一个非天然突变。
2.根据权利要求1所述的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是碱基取代、缺失和/或插入。
3.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变导致提前终止密码子。
4.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变包括向A、T、G或C的碱基取代。
5.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是至少一个碱基对的缺失或插入
6....
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种植物或其植物部分，其在编码ckx蛋白的至少一个内源性细胞分裂素氧化酶/脱氢酶(ckx)基因中包含至少一个非天然突变。
2.根据权利要求1所述的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是碱基取代、缺失和/或插入。
3.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变导致提前终止密码子。
4.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变包括向a、t、g或c的碱基取代。
5.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是至少一个碱基对的缺失或插入。
6.根据权利要求5中任一项所述的植物或其部分，其中所述缺失为约1个碱基对、约2、3、4、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90或100个连续碱基对至约500、750、1000、1250、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、7000、7500、8000、8100、8185个或更多连续碱基对，任选地从3’端起约2800个连续碱基对至约8190个连续碱基对，或从3’端起约650个连续碱基对至约1620个连续碱基对。
7.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变导致截短的ckx蛋白。
8.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变导致ckx基因的3’端截短，其产生截短的ckx蛋白或不产生蛋白。
9.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其植物部分，其中所述至少一个非天然突变导致无效等位基因或是显性负突变。
10.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述内源性ckx基因是编码ckx1蛋白的内源性ckx1基因、编码ckx2蛋白的内源性ckx2基因、编码ckx3蛋白的内源性ckx3基因、编码ckx4蛋白的内源性ckx4基因、编码ckx5蛋白的内源性ckx5基因、或编码ckx6蛋白的内源性ckx6基因，或其任何组合。
11.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是ckx1、ckx2、ckx3、ckx4、ckx5或ckx6基因的至少两个(例如2、3、4、5或6个)内源性ckx基因以任何组合的突变。
12.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是ckx1、ckx2、ckx3、ckx4、ckx5或ckx6基因的内源性ckx基因中的至少三个(例如3、4、5或6个)以任何组合的突变。
13.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述内源突变位于(a)内源性ckx1基因、内源性ckx2基因和内源性ckx3基因中；(b)内源性ckx1基因、内源性ckx3、内源性ckx5基因和内源性ckx6基因中；或(c)内源性ckx1基因、内源性ckx2基因、内源性ckx3基因和内源性ckx4基因中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述内源性ckx基因是：
15.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中与没有所述至少一个非天然突变的植物相比，在至少一个内源性细胞分裂素氧化酶/脱氢酶(ckx)基因中包含所述至少另一个非天然突变的所述植物表现出改进的产量性状，任选地，其中所述改进的产量性状是增加的种子数量、增加的种子大小；荚数增加；和/或在增加的种植密度下提高的产量或改善的产量性状。
16.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述植物是双子叶植物。
17.根据权利要求1-15中任一项所述的植物或其部分，其中所述植物是单子叶植物。
18.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述植物是玉米、大豆、油菜、小麦、水稻、棉花、甘蔗、甜菜、大麦、燕麦、苜蓿、向日葵、红花、油棕、芝麻、椰子、烟草、马铃薯、红薯、木薯、咖啡、苹果、李子、杏、桃、樱桃、梨、无花果、香蕉、柑橘、可可、鳄梨、橄榄、杏仁、核桃、草莓、西瓜、胡椒、葡萄、番茄、黄瓜、黑莓、树莓、黑树莓或芸苔属植物。
19.根据权利要求1-16中任一项所述的植物或其部分，其中所述植物是大豆。
20.一种植物细胞，其包括编辑系统，所述编辑系统包括：
21.根据权利要求20所述的植物细胞，其中所述ckx蛋白为ckx1、ckx2、ckx3、ckx4、ckx5或ckx6。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的植物细胞，其中所述内源靶基因是内源性ckx1基因、内源性ckx2基因、内源性ckx3基因、内源性ckx4基因、内源性ckx5基因或内源性ckx6基因，或其任意组合。
23.根据权利要求20-22中任一项所述的植物细胞，其中所述编辑系统在编码ckx蛋白的内源靶基因中产生突变。
24.根据权利要求20-23中任一项所述的植物细胞，其中所述内源性靶基因包含与seqid no:72、73、75、76、78、79、81、82、84、87、88或91的核苷酸序列中的任何一个具有至少80％序列同一性的序列，和/或包含与seq id no:93-98的核苷酸序列中的任何一个具有至少80％序列同一性的区域。
25.根据权利要求20-23中任一项所述的植物细胞，其中所述ckx蛋白与氨基酸序列seqid no:74、77、80、83、89或92中的任何一个具有至少80％序列同一性。
26.根据权利要求20-25中任一项所述的植物细胞，其中所述引导核酸包含seq id no:99-113的核苷酸序列中的任一个。
27.一种由权利要求1-19中任一项所述的植物部分或权利要求20-26中任一项所述的植物细胞再生的植物。
28.根据权利要求27所述的植物，其中所述植物包含突变的ckx基因，所述基因包含与seq id no:114-284中任一个具有至少90％序列同一性的核苷酸序列。
29.根据权利要求27或权利要求28所述的植物，其中与缺乏所述突变ckx基因的对照植物相比，所述植物包括改良的产量性状的表型，任选地，其中所述改良的产量性状是增加的种子数量、增加的种子大小；荚数增加；和/或在增加的种植密度下提高的产量或改善的产量性状。
30.一种植物细胞，其在内源性细胞分裂素氧化酶/脱氢酶(ckx)基因内包含至少一个非天然突变，导致ckx基因的无效等位基因或敲除，其中所述至少一个非天然突变是使用编辑系统引入的碱基取代、碱基插入或碱基缺失，所述编辑系统包括与所述ckx基因中的靶位点结合的核酸结合结构域。
31.根据权利要求30所述的植物细胞，其中所述内源性ckx基因是ckx1基因、ckx2基因、ckx3基因、ckx4基因、ckx5基因和/或ckx6基因，或其任意组合。
32.根据权利要求30或权利要求31所述的植物细胞，其中所述至少一个非天然突变是任何组合(例如ckx1、ckx2、ckx3、ckx4、ckx5或ckx6中的至少两个的任何组合)的至少两个(例如2、3、4、5或6个)不同内源性ckx基因中的突变。
33.根据权利要求30-32中任一项所述的植物细胞，其中所述至少一个非天然突变是(a)内源性ckx1基因、内源性ckx2基因和内源性ckx3基因中的突变；(b)内源性ckx1基因、内源性ckx3、内源性ckx5基因和内源性ckx6基因中的突变；或(c)内源性ckx1基因、内源性ckx2基因、内源性ckx3基因和内源性ckx4基因中的突变。
34.根据权利要求30-33中任一项所述的植物细胞，其中所述内源性ckx基因包含与seqid no:72、73、75、76、78、79、81、82、84、87、88或91的核苷酸序列中的任何一个具有至少80％序列同一性的序列，包含与seq id no:93-98的核苷酸序列中的任何一个具有至少80％序列同一性的区域，和/或编码与seq id no:74、77、80、83、89或92的氨基酸序列中的任一个具有至少80％同一性的多肽。
35.根据权利要求30-34中任一项所述的植物细胞，其中所述靶位点在所述ckx基因的区域内，所述区域包含与包含以下的序列具有至少80％序列同一性的序列：
36.根据权利要求30-35中任一项所述的植物细胞，其中所述编辑系统进一步包含核酸酶，并且所述核酸结合结构域结合所述ckx基因中的靶位点，其中所述ckx基因包含与seqid no:72、73、75、76、78、79、81、82、84、87、88或91的核苷酸序列中的任何一个具有至少80％序列同一性的序列，包含与seq id nos:93-98的核苷酸序列中的任何一个具有至少80％序列同一性的区域，和/或编码与seq id no:74、77、80、83、89或92的氨基酸序列中的任一个具有至少80％同一性的多肽，并且所述至少一个非天然突变在被所述核酸酶切割后产生。
37.根据权利要求36所述的植物细胞，其中所述靶位点包含与seq id no:93-98的核苷酸序列中的任何一个具有至少80％序列同一性的序列。
38.根据权利要求20-37中任一项所述的植物细胞，其中所述至少一个非天然突变是碱基插入和/或碱基缺失。
39.根据权利要求20-38中任一项所述的植物细胞，其中所述至少一个非天然突变是点突变。
40.根据权利要求20-39中任一项所述的植物细胞，其中所述至少一个非天然突变导致截短的ckx蛋白。
41.根据权利要求20-40中任一项所述的植物细胞，其中所述至少一个非天然突变导致ckx基因的3’端截短，其产生截短的蛋白质或不产生蛋白质。
42.根据权利要求20-41中任一项所述的植物细胞，其中所述至少一个非天然突变是无效等位基因或显性负突变。
43.根据权利要求36-42中任一项所述的植物细胞，其中所述核酸酶是锌指核酸酶、转录激活子样效应核酸酶(talen)、核酸内切酶(例如fok1)或crispr-cas效应子蛋白。
44.根据权利要求30-43中任一项所述的植物细胞，其中所述编辑系统的核酸结合结构域来自多核苷酸引导的核酸内切酶、crispr-cas核酸内切酶(例如crispr-cas效应子蛋白)、锌指核酸酶、转录激活子样效应核酸酶(talen)和/或argonaute蛋白。
45.根据权利要求20-44中任一项所述的植物细胞，其中所述植物细胞来自玉米、大豆、油菜、小麦、水稻、棉花、甘蔗、甜菜、大麦、燕麦、苜蓿、向日葵、红花、油棕、芝麻、椰子、烟草、马铃薯、红薯、木薯、咖啡、苹果、李子、杏、桃、樱桃、梨、无花果、香蕉、柑橘、可可、鳄梨、橄榄、杏仁、胡桃、草莓、西瓜、胡椒、葡萄、番茄、黄瓜、黑莓、树莓、黑树莓或芸苔属植物。
46.根据权利要求20-45中任一项所述的植物细胞，其中所述植物细胞来自大豆。
47.由权利要求1-19中任一项所述的植物部分或权利要求20-46中任一项所述的植物细胞再生的植物。
48.根据权利要求47所述的植物，其中与缺乏所述至少一个非天然突变的植物相比，所述植物表现出改进的产量性状，任选地，其中所述改进的产量性状是增加的种子数量、增加的种子大小；荚数增加；和/或在增加的种植密度下提高的产量或改善的产量性状。
49.一种生产/培育无转基因的经编辑的植物的方法，包括：
50.一种提供具有改进的产量性状的多个植物的方法，所述方法包括在生长区域中种植两株或更多株根据权利要求1-19、47或48中任一项所述的植物，从而提供与不包含所述至少一个非天然突变的多个对照植物相比具有改进的产量性状的多个植物。
51.一种编辑植物细胞基因组中的特定位点的方法，所述方法包括：以位点特异性方式切割所述植物细胞中内源性细胞分裂素氧化酶/脱氢酶(ckx)基因内的靶位点，其中所述内源性ckx基因：
52.根据权利要求51所述的方法，其进一步包含从在所述内源性ckx基因中包含所述编辑的植物细胞再生植物，从而产生在所述内源性ckx基因中包含所述编辑的植物。
53.根据权利要求51或权利要求52所述的方法，其中所述内源性ckx基因是ckx1基因、ckx2基因、ckx3基因、ckx4基因、ckx5基因和/或ckx6基因，或其任何组合。
54.根据权利要求51-53中任一项所述的方法，其中在所述内源性ckx基因中包含所述编辑的所述植物在至少两个(例如2、3、4、5或6个)不同的内源性ckx基因中以任何组合(例如ckx1、ckx2、ckx3、ckx4、ckx5或ckx6中的至少两个的任何组合)包含所述编辑。
55.根据权利要求54所述的方法，其中所述编辑是(a)在内源性ckx1基因、内源性ckx2基因和内源性ckx3基因中；(b)在内源性ckx1基因、内源性ckx3、内源性ckx5基因和内源性ckx6基因中；或(c)在内源性ckx1基因、内源性ckx2基因、内源性ckx3基因和内源性ckx4基因中。
56.根据权利要求51-55中任一项所述的方法，其中在所述内源性ckx基因中包含所述编辑的所述植物表现出改进的产量性状，任选地，其中所述改进的产量性状是增加的种子数量、增加的种子大小；荚数增加；和/或在增加的种植密度下提高的产量或改善的产量性状。
57.根据权利要求51-56中任一项所述的方法，其中所述编辑导致非天然突变。
58.根据权利要求57所述的方法，其中所述非天然突变是点突变。
59.根据权利要求57或58所述的方法，其中所述一个非天然突变是碱基插入和/或碱基缺失。
60.根据权利要求54...
【专利技术属性】
技术研发人员：L·G·马修，S·戴，H·拉吕，B·朱利叶斯，B·D·布鲁沃托兰德，T·L·斯勒文斯基，H·金，
申请(专利权)人：成对植物服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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