【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于修饰植物中的e6ap c端同源(hect)e3泛素蛋白连接酶(upl)基因的组合物和方法，任选地以改善产量性状。本专利技术还涉及使用本专利技术的方法和组合物产生的具有增加的改善的产量性状的植物。
技术介绍
1、随着需要养活的人口不断增长，不断需要提高农作物产量。目前，包括大豆在内的关键主要农作物产量每年仅增加0.9％-1.6％，这样的产量增加幅度不足以满足粮食生产的未来需要。本专利技术通过提供用于改善/增强植物(包括大豆、玉米和其他植物物种)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
1、本专利技术的一方面提供了一种植物或其植物部分，其包含编码e6ap c端同源(hect)e3泛素蛋白连接酶(upl)(hect e3 upl)多肽的内源e6ap c端同源(hect)e3泛素蛋白连接酶(upl)基因中的至少一个非天然突变。
2、本专利技术的第二方面提供了一种植物细胞，其包含编辑系统，所述编辑系统包含：(a)crispr-cas效应蛋白；和(b)引导核酸(例如，grna、gdna、crrna、crdna、sgrna、sgdna)，其包含与编码e6ap c端同源(hect)e3泛素蛋白连接酶(upl)(hect e3 upl)多肽的内源靶基因互补的间隔序列。
3、本专利技术的第三方面提供了产生/培育无转基因的经编辑的植物的方法，包括：将本专利技术的植物与无转基因的植物杂交，从而将至少一个非天然突变引入到无转基因的植物中；和
4、本专利技术的第四方面提供了提供具有一种或多种改善的产量性状(任选地增加的种子大小(例如，种子面积和/或种子重量)和/或种子油含量)的多个植物的方法，该方法包括在生长区域中种植本专利技术的两个或更多个植物，从而提供与不包含至少一个非天然突变的多个对照植物相比具有一种或多种改善的产量性状的多个植物。
5、本专利技术的第五方面提供了在e6ap c端同源(hect)e3泛素蛋白连接酶(upl)多肽的区域中产生变异的方法，包括：将编辑系统引入到植物细胞中，其中所述编辑系统靶向编码hect e3 upl多肽的区域的hect e3 upl基因的区域，其中hect e3 upl多肽的区域包含(a)与seq id no：84-92中任一个的氨基酸序列具有至少80％序列同一性的序列，(b)与以下的连续氨基酸残基的区域具有至少80％序列同一性的序列：参考seq id no：78的残基编号，从残基50到残基95、从残基43到残基102、从残基36到残基109、从残基1814到残基1865、从残基1822到残基1857和/或从残基1829到残基1851，参考seq id no：79的残基编号，从残基48到残基87、从残基41到残基94、从残基34到残基101、从残基1820到残基1870、从残基1827到残基1863和/或从残基1834到残基1856，参考seq id no：80的残基编号，从残基139到残基194、从残基132到残基201、从残基125到残基208、从残基1838到残基1888、从残基1845到残基1881和/或从残基1852到残基1874，参考seq id no：81的残基编号，从残基104到残基146、从残基97到残基153、从残基90到残基160、从残基1834到残基1884、从残基1841到残基1877和/或从残基1848到残基1870，参考seq id no：82的残基编号，从残基1783到残基1833、从残基1790到残基1826和/或从残基1797到残基1818，和/或参考seq id no：83的残基编号，从残基1776到残基1826、从残基1783到残基1819和/或从残基1790到残基1812；或(c)包含与seq id no：93的氨基酸序列具有至少90％序列同一性的序列；将hect e3 upl基因的区域与所述编辑系统接触，从而将突变引入到植物细胞中的hect e3 upl多肽的区域；和在hect e3 upl多肽的区域中产生变异。
6、第六方面提供了用于编辑植物细胞基因组中的特定位点的方法，该方法包括：以位点特异性方式切割植物细胞中内源e6ap c端同源(hect)e3泛素蛋白连接酶(upl)基因内的靶位点，所述内源hect e3 upl基因：(a)包含与seq id no：72-77的核苷酸序列中的任一个具有至少80％序列同一性的序列，(b)编码与seq id no：78-83中任一个的氨基酸序列具有至少80％序列同一性的区域，(c)编码与seq id no：84-92中任一个的氨基酸序列具有至少80％序列同一性的区域，和/或(d)编码与seq id no：93的氨基酸序列具有至少90％同一性的区域，从而在植物细胞的内源hect e3 upl基因中产生编辑并产生包含内源hect e3upl基因中的编辑的植物细胞。
7、第七方面提供了用于制备植物的方法，其包括：(a)使包含内源e6ap c端同源(hect)e3泛素蛋白连接酶(upl)基因的植物细胞群体与连接至核酸结合结构域(例如，编辑系统)的核酸酶接触，所述核酸结合结构域结合(a)与seq id no：72-77中任一个的核苷酸序列具有至少80％序列同一性，(b)编码与seq id no：78-83中的任一个具有至少80％序列同一性的氨基酸序列，(c)编码包含与seq id no：84-92中的任一个具有至少80％序列同一性的区域的氨基酸序列，和/或(d)编码包含与seq id no：93的氨基酸序列具有至少90％同一性的区域的氨基酸序列的序列；(b)从所述群体中选择其中内源hect e3upl基因已突变的植物细胞，从而产生包含内源hect e3 upl基因中的突变的植物细胞；和(c)将选择的植物细胞生长成植物。
8、第八方面提供了用于改善植物中的一种或多种产量性状的方法，包括(a)使包含内源e6ap c端同源(hect)e3泛素蛋白连接酶(upl)基因的植物细胞与靶向内源hect e3upl基因的核酸酶接触，其中所述核酸酶连接至结合内源hect e3 upl基因中的靶位点的核酸结合结构域(例如，编辑系统)，其中所述内源hect e3 upl基因：(i)包含与seq id no：72-77中任一个的核苷酸序列具有至少80％序列同一性的序列；(ii)编码与seq id no：78-83中的任一个具有至少80％序列同一性的氨基酸序列；(iii)编码包含与seq id no：84-92中的任一个具有至少80％序列同一性的区域的氨基酸序列；和/或(iv)编码包含与seq idno：93的氨基酸序列具有至少90％同一性的区域的氨基酸序列，以产生包含内源hect e3upl基因中的突变的植物细胞；和(b)使植物细胞生长成包含内源hect e3 upl基因中的突变的植物，从而产生具有突变的内源hect e3 upl基因和一种或多种改善的产量性状(任选地增加的种子大小(例如，种子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种植物或其植物部分，其包含编码HECT E3 UPL多肽的内源E6AP C端同源(HECT)E3泛素蛋白连接酶(UPL)基因中的至少一个非天然突变。
2.权利要求1的植物或其部分，其中所述内源HECT E3 UPL基因是编码HECT E3 UPL3多肽的内源HECT E3 UPL3基因。
3.权利要求2的植物或其部分，其中所述内源HECT E3 UPL3基因是内源HECT E3 UPL3a基因、内源HECT E3 UPL3b基因、内源HECT E3 UPL3b基因或内源HECT E3 UPL3d基因。
4.权利要求2或权利要求3的植物或其部分，其中所述植物或植物部分包含二至四个拷贝的内源HECT E3 UPL基因(例如，HECT E3UPL3a基因、HECT E3 UPL3b基因、HECT E3 UPL3b基因和/或HECT E3 UPL3d基因)，并且所述二至四个拷贝的内源HECT E3 UPL基因包含一个或多个非天然突变。
5.权利要求1-4中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是无效突变或显性失活突变。>
6.权利要求1-5中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是碱基取代、碱基缺失、碱基插入和/或倒位。
7.权利要求1-6中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变包括对A、T、G或C的碱基取代。
8.权利要求1-7中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变包括G至C的碱基取代。
9.权利要求1-6中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是至少一个碱基对的缺失，任选地约1个碱基对至约100个连续碱基对的缺失。
10.权利要求1-6中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是至少一个碱基对的插入。
11.权利要求9或权利要求10的植物或其部分，其中所述插入或缺失是框外插入或缺失或框内插入或缺失，任选地其中所述插入或缺失是产生提前终止密码子的框外插入或缺失，任选地其中所述缺失导致与SEQ ID NO：119-125的核苷酸序列中的任一个具有至少90％的序列同一性的突变的HECT E3 UPL基因。
12.权利要求2-11中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变位于由内源HECT E3 UPL3基因编码的HECT E3 UPL3多肽的N端区域中。
13.权利要求12的植物或其部分，其中HECT E3 UPL3多肽的N端区域包含：(a)与SEQ IDNO：84-87中的任一个具有至少80％序列同一性的序列，和/或(b)与以下的连续氨基酸残基区域具有至少80％序列同一性的氨基酸序列：参考SEQ ID NO：78的残基编号，从残基50到残基95、从残基43到残基102和/或从残基36到残基109，参考SEQ ID NO：79的残基编号，从残基48到残基87、从残基41到残基94和/或从残基34到残基101，参考SEQ ID NO：80的残基编号，从残基139到残基194、从残基132到残基201和/或从残基125到残基208，和/或参考SEQ ID NO：81的残基编号，从残基104到残基146、从残基97到残基153和/或从残基90到残基160。
14.权利要求2-11中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变位于由内源HECT E3 UPL3基因编码的HECT E3 UPL3多肽的活性位点中。
15.权利要求14的植物或其部分，其中所述活性位点位于HECT E3 UPL3多肽的区域中，所述区域包含：(a)与SEQ ID NO：88-93中的任一个具有至少80％同一性的氨基酸序列，和/或(b)与以下的连续氨基酸残基区域具有至少80％序列同一性的氨基酸序列：参考SEQ IDNO：78的残基编号，从残基1814到残基1865、从残基1822到残基1857和/或从残基1829到残基1851，参考SEQ ID NO：79的残基编号，从残基1820到残基1870、从残基1827到残基1863和/或从残基1834到残基1856，参考SEQ ID NO：80的残基编号，从残基1838到残基1888、从残基1845到残基1881和/或从残基1852到残基1874，参考SEQ ID NO：81的残基编号，从残基1834到残基1884、从残基1841到残基1877和/或从残基1848到残基1870，参考SEQ ID NO：82的残基编号，从残基1783到残基1833、从残基1790到残基1826和/或从残基1797到残基1818，或参考SEQ ID NO：83的残基编号、从残基1776到残基1826、从...
【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，其包含编码hect e3 upl多肽的内源e6ap c端同源(hect)e3泛素蛋白连接酶(upl)基因中的至少一个非天然突变。
2.权利要求1的植物或其部分，其中所述内源hect e3 upl基因是编码hect e3 upl3多肽的内源hect e3 upl3基因。
3.权利要求2的植物或其部分，其中所述内源hect e3 upl3基因是内源hect e3 upl3a基因、内源hect e3 upl3b基因、内源hect e3 upl3b基因或内源hect e3 upl3d基因。
4.权利要求2或权利要求3的植物或其部分，其中所述植物或植物部分包含二至四个拷贝的内源hect e3 upl基因(例如，hect e3upl3a基因、hect e3 upl3b基因、hect e3 upl3b基因和/或hect e3 upl3d基因)，并且所述二至四个拷贝的内源hect e3 upl基因包含一个或多个非天然突变。
5.权利要求1-4中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是无效突变或显性失活突变。
6.权利要求1-5中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是碱基取代、碱基缺失、碱基插入和/或倒位。
7.权利要求1-6中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变包括对a、t、g或c的碱基取代。
8.权利要求1-7中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变包括g至c的碱基取代。
9.权利要求1-6中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是至少一个碱基对的缺失，任选地约1个碱基对至约100个连续碱基对的缺失。
10.权利要求1-6中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是至少一个碱基对的插入。
11.权利要求9或权利要求10的植物或其部分，其中所述插入或缺失是框外插入或缺失或框内插入或缺失，任选地其中所述插入或缺失是产生提前终止密码子的框外插入或缺失，任选地其中所述缺失导致与seq id no：119-125的核苷酸序列中的任一个具有至少90％的序列同一性的突变的hect e3 upl基因。
12.权利要求2-11中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变位于由内源hect e3 upl3基因编码的hect e3 upl3多肽的n端区域中。
13.权利要求12的植物或其部分，其中hect e3 upl3多肽的n端区域包含：(a)与seq idno：84-87中的任一个具有至少80％序列同一性的序列，和/或(b)与以下的连续氨基酸残基区域具有至少80％序列同一性的氨基酸序列：参考seq id no：78的残基编号，从残基50到残基95、从残基43到残基102和/或从残基36到残基109，参考seq id no：79的残基编号，从残基48到残基87、从残基41到残基94和/或从残基34到残基101，参考seq id no：80的残基编号，从残基139到残基194、从残基132到残基201和/或从残基125到残基208，和/或参考seq id no：81的残基编号，从残基104到残基146、从残基97到残基153和/或从残基90到残基160。
14.权利要求2-11中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变位于由内源hect e3 upl3基因编码的hect e3 upl3多肽的活性位点中。
15.权利要求14的植物或其部分，其中所述活性位点位于hect e3 upl3多肽的区域中，所述区域包含：(a)与seq id no：88-93中的任一个具有至少80％同一性的氨基酸序列，和/或(b)与以下的连续氨基酸残基区域具有至少80％序列同一性的氨基酸序列：参考seq idno：78的残基编号，从残基1814到残基1865、从残基1822到残基1857和/或从残基1829到残基1851，参考seq id no：79的残基编号，从残基1820到残基1870、从残基1827到残基1863和/或从残基1834到残基1856，参考seq id no：80的残基编号，从残基1838到残基1888、从残基1845到残基1881和/或从残基1852到残基1874，参考seq id no：81的残基编号，从残基1834到残基1884、从残基1841到残基1877和/或从残基1848到残基1870，参考seq id no：82的残基编号，从残基1783到残基1833、从残基1790到残基1826和/或从残基1797到残基1818，或参考seq id no：83的残基编号、从残基1776到残基1826、从残基1783到残基1819和/或从残基1790到残基1812。
16.权利要求14或权利要求15的植物或其部分，其中所述hect e3 upl3基因的活性位点中的至少一个非天然突变导致取代的氨基酸残基。
17.权利要求2-8或14-16中任一项的植物或其部分，其中所述至少一个非天然突变是位于以下位置处的氨基酸残基的取代：参考seq id no：78的氨基酸位置编号的位置1839，参考seq id no：79的氨基酸位置编号的位置1844，参考seq id no：80的氨基酸位置编号的位置1862，参考seq id no：81的氨基酸位置编号的位置1858，参考seq id no：82的氨基酸位置编号的位置1807，或者参考seq id no：83的氨基酸位置编号的位置1800。
18.权利要求6-8或14-17中任一项的植物或其部分，其中所述取代是半胱氨酸至丝氨酸。
19.前述权利要求中任一项的植物或其部分，其中所述内源hect e3 upl基因编码多肽，所述多肽包含与seq id no：78-83的氨基酸序列中的任一个具有至少80％序列同一性的序列，包含与seq id no：84-92的氨基酸序列中的任一个具有至少80％序列同一性的区域，和/或包含与seq id no：93具有至少90％同一性的区域。
20.前述权利要求中任一项的植物或其部分，其中所述hect e3upl基因包含与seq idno：72-77的核苷酸序列中的任一个具有至少80％序列同一性的序列。
21.前述权利要求中任一项的植物或其植物部分，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、土豆、甘薯、木薯、咖啡、苹果、李子、杏、桃子、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、黄瓜或芸苔属植物物种。
22.前述权利要求中任一项的植物或其部分，其中所述植物是大豆、油菜或玉米。
23.前述权利要求中任一项的植物或其部分，其中包含至少一个非天然突变的植物与缺乏所述至少一个突变的植物(例如，同基因植物(例如，野生型未编辑植物或无效分离子)相比具有一种或多种改善的产量性状的表型。
24.权利要求23的植物或其部分，其中所述一种或多种改善的产量性状包括与缺乏所述至少一个非天然突变的对照植物相比更高的产量(蒲式耳/英亩)、增加的籽粒行数，任选地其中穗长度基本上没有减少、增加的籽粒数量、增加的籽粒大小、增加的穗长度、减少的分蘖数、减少的雄穗分枝数、每个节增加的豆荚数、每株植物增加的豆荚数和/或增加的种子重量，任选地，其中所述一种或多种改善的产量性状是增加的种子大小和/或增加的种子油含量。
25.一种植物细胞，其包含编辑系统，所述编辑系统包含：
26.权利要求25的植物细胞，其中所述内源靶基因：(a)包含与seq id no：72-77的核苷酸序列中的任一个具有至少80％序列同一性的序列，(b)编码与seq id no：78-83中任一个的氨基酸序列具有至少80％序列同一性的序列，(c)编码与seq id no：84-92中任一个的氨基酸序列具有至少80％序列同一性的区域，和/或(d)编码与seq id no：93的氨基酸序列具有至少90％同一性的区域。
27.权利要求25或权利要求26的植物细胞，其中所述引导核酸包含seq id no：94-118的核苷酸序列中任一个的序列。
28.权利要求25-27中任一项的植物细胞，其中所述植物细胞是玉米细胞、油菜细胞或大豆细胞。
29.由权利要求1-24中任一项的植物部分或权利要求25-28中任一项的植物细胞再生的植物，任选地其中所述植物包含突变的hect e3upl3基因，所述突变的hect e3 upl3基因包含与seq id no：119-125中的任一个具有至少90％序列同一性的核苷酸序列。
30.权利要求29的植物，其中所述植物包含一种或多种改善的产量性状的表型，任选地所述一种或多种改善的产量性状包括与缺乏所述至少一个非天然突变的对照植物相比更高的产量(蒲式耳/英亩)、增加的籽粒行数，任选地其中穗长度基本上没有减少、增加的籽粒数量、增加的籽粒大小、增加的穗长度、减少的分蘖数、减少的雄穗分枝数、每个节增加的豆荚数、每株植物增加的豆荚数和/或增加的种子重量，任选地，其中所述一种或多种改善的产量性状是增加的种子大小和/或增加的种子油含量。
31.一种植物细胞，其包含内源e6ap c端同源(hect)e3泛素蛋白连接酶(upl)基因内的至少一个非天然突变，其中所述突变是使用编辑系统引入的取代、插入、缺失或倒位，所述编辑系统包含与内源hect e3 upl基因中的靶位点结合的核酸结合结构域。
32.权利要求31的植物细胞，其中所述内源hect e3 upl基因是内源hect e3 upl3基因。
33.权利要求32的植物细胞，其中所述内源hect e3 upl3基因是内源hect e3 upl3a基因、内源hect e3 upl3b基因、内源hect e3 upl3b基因或内源hect e3 upl3d基因。
34.权利要求31-33中任一项的植物细胞，其中所述至少一个非天然突变是显性失活等位基因或无效等位基因。
35.权利要求31-34中任一项的植物细胞，其中所述靶位点在hect e3 upl基因的区域内，所述区域
36.权利要求31-35中任一项的植物细胞，其中所述编辑系统还包含核酸酶，所述核酸结合结构域结合与编码seq id no：84-92中任一个的序列具有至少80％序列同一性或与编码seq id no：93的序列具有至少90％序列同一性的序列内的靶位点，并且所述hect e3upl基因内的至少一个非天然突变是在核酸酶切割后产生的。
37.权利要求36的植物细胞，其中所述核酸酶是锌指核酸酶、转录激活因子样效应核酸酶(talen)、核酸内切酶(例如fok1)或crispr-cas效应蛋白。
38.权利要求31-37中任一项的植物细胞，其中所述核酸结合结构域是锌指、转录激活因子样dna结合结构域(tal)、argonaute或crispr-cas效应子核酸结合结构域。
39.权利要求31-38中任一项的植物细胞，其中所述hect e3 upl基因内的至少一个非天然突变是插入和/或缺失，任选地所述至少一个非天然突变是框外插入或缺失或者框内插入或缺失，任选地其中所述框外插入或缺失导致提前终止密码子。
40.权利要求39的植物细胞，其中所述hect e3 upl基因内的至少一个非天然突变是缺失，任选地其中包含所述缺失的突变的hect e3 upl基因包含与seq id no：119-125中的任一个具有至少90％序列同一性的核苷酸序列。
41.权利要求31-40中任一项的植物细胞，其中所述hect e3 upl基因内的至少一个非天然突变包括点突变。
42.权利要求31-41中任一项的植物细胞，所述至少一个非天然突变导致位于以下位置处的修饰的氨基酸残基：参考seq id no：78的氨基酸位置编号的位置1839，参考seq idno：79的氨基酸位置编号的位置1844，参考seq id no：80的氨基酸位置编号的位置1862，参考seq id no：81的氨基酸位置编号的位置1858，参考seq id no：82的氨基酸位置编号的位置1807，或者参考seq id no：83的氨基酸位置编号的位置1800。
43.一种由权利要求31-42中任一项的植物细胞再生的植物，其包含hect e3 upl基因内的至少一个非天然突变，任选地其中突变的hect e3 upl基因包含与seq id no：119-125中的任一个具有至少90％序列同一性的核苷酸序列。
44.权利要求43的植...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·R·玛丽，L·G·马修，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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