【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
专利
本专利技术涉及用于修饰在植物中调节小花(floret)能育性、种子数目和/或种子重量的短节间(shi)转录因子基因的组合物和方法。本专利技术进一步涉及通过使用本专利技术的方法和组合物而产生的植物。
技术介绍
0、专利技术背景
1、小花能育性是产量的关键组分，并且可以直接影响种子或籽粒数目/植物。在谷类作物之中的一个共同性状为不育小花，其中在玉蜀黍中具有一个不育小花/小穗，而在硬粒小麦和面包小麦中具有可变数目的不育侧小花。该性状被认为是祖传的，并且不育小花可能有助于在作物祖先物种中的籽粒散布。在小籽粒谷类例如小麦和大麦中，增加的小花能育性是驯化的目标，以增加籽粒数目和总产量。在大麦和小麦两者中充分表征了几个在小花能育性中所牵涉的基因，其中一些通过自然变异的研究而得到鉴定和另一些通过诱变方法而得到鉴定。然而，这些直向同源物的功能在其他物种(包括玉蜀黍)中是未知的。
2、需要新的用于在植物中改善小花能育性、种子数目和/或种子重量的策略以改善作物性能。
技术实现思路
...【技术保护点】
1.植物或其部分，所述植物或其部分在编码包含锌指DNA结合结构域(ZnF结构域)的短节间(SHI)转录因子的内源SHI转录因子基因中包含至少一个突变，其中所述突变破坏SHI家族转录因子与DNA的结合。
2.根据权利要求1所述的植物或其部分，其中所述SHI转录因子调节小花能育性、种子数目和/或种子重量。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的植物或其部分，其中所述SHI转录因子为SIX-ROWED SPIKE 2(VRS2)转录因子。
4.根据权利要求1-3所述的植物或其部分，其中所述植物为单子叶植物。
5.根据权利要求1-...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.植物或其部分，所述植物或其部分在编码包含锌指dna结合结构域(znf结构域)的短节间(shi)转录因子的内源shi转录因子基因中包含至少一个突变，其中所述突变破坏shi家族转录因子与dna的结合。
2.根据权利要求1所述的植物或其部分，其中所述shi转录因子调节小花能育性、种子数目和/或种子重量。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的植物或其部分，其中所述shi转录因子为six-rowed spike 2(vrs2)转录因子。
4.根据权利要求1-3所述的植物或其部分，其中所述植物为单子叶植物。
5.根据权利要求1-3所述的植物或其部分，其中所述植物为双子叶植物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述植物为玉米、大豆、卡诺拉油菜、小麦、稻、棉花、甘蔗、糖用甜菜、大麦、燕麦、苜蓿、向日葵、红花、油棕、芝麻、椰子、烟草、马铃薯、甘薯、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、扁桃、胡桃、草莓、西瓜、辣椒、葡萄、番茄、黄瓜、黑莓、悬钩子、黑山莓或芸苔属物种(brassica spp.)。
7.根据权利要求1-5所述的植物或其部分，其中所述植物为玉米。
8.根据权利要求7所述的植物或其部分，其中所述shi转录因子基因位于2号染色体和/或7号染色体上。
9.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shi转录因子基因：
10.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shi转录因子基因包含znf结构域，所述znf结构域：(a)与seq id no:75-78或其区域，任选地seq id no:77或seq id no:78或其区域的核苷酸序列具有至少80％序列同一性，所述区域与seq id no:79-83的核苷酸序列中任一个具有至少80％序列同一性，或者(b)编码与seq id no:88或seq id no:89的氨基酸序列具有至少80％序列同一性的多肽。
11.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其植物部分，其中所述至少一个突变为碱基置换、碱基缺失和/或碱基插入。
12.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其植物部分，其中所述至少一个突变包括至a、t、g或c的碱基置换。
13.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个突变为至少一个碱基对的置换。
14.根据权利要求1至11中任一项所述的植物或其部分，其中在编码shi转录因子的内源基因中的所述至少一个突变包括碱基缺失。
15.根据权利要求11或权利要求14所述的植物或其部分，其中所述碱基缺失包括符合读框的缺失。
16.根据权利要求11或权利要求14所述的植物或其部分，其中所述碱基缺失包括所述shi转录因子基因的znf结构域的全部或部分的缺失(例如，依照seq id no:69的核苷酸位置编号从位置450至位置542和/或从位置400至位置554，依照seq id no:70的核苷酸位置编号从位置289至位置381和/或从位置239至位置381，依照seq id no:72的核苷酸位置编号从位置683至位置775和/或从位置639至位置787，和/或依照seq id no:73的核苷酸位置编号从位置304至位置396和/或从位置260至位置408的至少一个核苷酸的缺失)。
17.根据权利要求11或权利要求14所述的植物或其部分，其中所述碱基缺失包括依照seq id no:69的核苷酸位置编号从位置440至位置485，依照seq id no:70的核苷酸位置编号从位置279至位置324，依照seq id no:72的核苷酸位置编号从位置673至位置718，和/或依照seq id no:73的核苷酸位置编号从位置294至位置339的三个或更多个连续核苷酸的缺失。
18.根据权利要求11或14-17中任一项所述的植物或其部分，其中所述碱基缺失导致所述shi转录因子的znf结构域的一个或多个氨基酸残基的缺失(例如，seq id no:88或seqid no:89的至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83或84个氨基酸残基的缺失)。
19.根据权利要求11或14-17中任一项所述的植物或其部分，其中所述碱基缺失导致依照seq id no:71的氨基酸位置编号从位置95至位置178和/或从位置80至位置178，和/或依照seq id no:74的氨基酸位置编号从位置100至位置183和/或从位置87至位置183的所述shi转录因子的znf结构域的一个或多个氨基酸残基的缺失。
20.根据权利要求11-13中任一项所述的植物或其部分，其中所述碱基置换导致氨基酸置换。
21.根据权利要求20所述的植物或其部分，其中所述氨基酸置换破坏所述shi转录因子与dna的结合。
22.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个突变为显性失活突变、半显性突变、弱失功能突变、亚效等位基因突变或无效突变，任选地其中所述突变为显性失活突变。
23.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个突变导致与seq id no:107、109、111、113、115、117、119或121中任一个具有至少90％序列同一性的经突变的shi基因，任选地其中所述经突变的shi基因编码与seq id no:108、110、112、114、116、118、120或122中任一个具有至少90％序列同一性的经突变的vrs2多肽序列。
24.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述突变为非自然突变。
25.植物细胞，其包含编辑系统，所述编辑系统包含：
26.根据权利要求25所述的植物细胞，其中所述shi转录因子为six-rowed spike 2(vrs2)转录因子。
27.根据权利要求25或权利要求26所述的植物细胞，其中所述编码shi转录因子的内源靶基因：
28.根据权利要求25-27中任一项所述的植物细胞，其中所述指导核酸包含seq id no:98-103中任一个的核苷酸序列(例如，间隔子序列)。
29.根据权利要求25-28中任一项所述的植物细胞，其中所述植物细胞为玉米植物细胞。
30.从根据权利要求1至24中任一项所述的植物部分或者根据权利要求25-29中任一项所述的植物细胞再生的植物。
31.根据权利要求30所述的植物，其中所述植物展现出增加的小花能育性、增加的种子数目和/或增加的种子重量。
32.根据权利要求30或权利要求31所述的植物，其中所述植物包含与seq id no:107、109、111、113、115、117、119或121中任一个具有至少90％序列同一性的经突变的shi基因。
33.根据权利要求30-32中任一项所述的植物，其中所述经突变的shi基因包含非自然突变。
34.植物细胞，其在短节间(shi)转录因子基因的dna结合位点中包含突变，所述突变阻止或降低所编码的shi转录因子与dna的结合，其中所述突变为通过使用编辑系统而引入的置换、插入和/或缺失，所述编辑系统包含与在所述shi转录因子基因中的靶位点相结合的核酸结合结构域，其中所述shi转录因子基因：
35.根据权利要求34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由多核苷酸指导的核酸内切酶、crispr-cas核酸内切酶(例如，crispr-cas效应蛋白)、锌指核酸酶、转录激活因子样效应子核酸酶(talen)和/或argonaute蛋白。
36.根据权利要求34或权利要求35所述的植物细胞，其中所述突变为置换和/或缺失。
37.根据权利要求36所述的植物细胞，其中所述缺失为所述内源shi转录因子的dna结合结构域(例如，znf dna结合结构域)的全部或部分的缺失。
38.根据权利要求36或权利要求37所述的植物细胞，其中所述缺失为符合读框的缺失。
39.根据权利要求34-36中任一项所述的植物细胞，其中所述至少一个突变包括至a、t、g或c的碱基置换，任选地其中所述碱基置换导致氨基酸置换。
40.根据权利要求34-39中任一项所述的植物细胞，其中所述shi转录因子基因编码six-rowed spike 2(vrs2)转录因子。
41.根据权利要求34-40中任一项所述的植物细胞，其中所述植物细胞为来自玉米、大豆、卡诺拉油菜、小麦、稻、棉花、甘蔗、糖用甜菜、大麦、燕麦、苜蓿、向日葵、红花、油棕、芝麻、椰子、烟草、马铃薯、甘薯、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、扁桃、胡桃、草莓、西瓜、辣椒、葡萄、番茄、黄瓜、黑莓、悬钩子、黑山莓或芸苔属物种的细胞。
42.根据权利要求34-41中任一项所述的植物细胞，其中所述细胞为玉米植物细胞。
43.根据权利要求34-42中任一项所述的植物细胞，其中所述突变导致与seq id no:107、109、111、113、115、117、119或121中任一个具有至少90％序列同一性的经突变的shi基因，任选地其中所述经突变的shi基因编码与seq id no:108、110、112、114、116、118、120或122中任一个具有至少90％序列同一性的经突变的vrs2多肽序列。
44.根据权利要求34-43中任一项所述的植物细胞，其中所述突变为非自然突变。
45.从根据权利要求34-44中任一项所述的植物细胞再生的植物，其中所述植物展现出增加的小花能育性、增加的种子数目和/或增加的种子重量。
46.根据权利要求45所述的植物，其中所述植物包含与seq id no:107、109、111、113、115、117、119或121中任一个具有至少90％序列同一性的经突变的shi基因，任选地其中所述经突变的shi基因编码与seq id no:108、110、112、114、116、118、120或122中任一个具有至少90％序列同一性的经突变的vrs2多肽序列。
47.根据权利要求45或权利要求46所述的植物，其中所述突变为非自然突变。
48.提供多个具有增加的小花能育性、增加的种子数目和/或增加的种子质量的植物的方法，所述方法包括在生长区中种植两个或更多个根据权利要求1-24、30-33或45-47所述的植物，由此提供多个相比于多个不包含所述突变的对照植物而言具有增加的小花能育性、增加的种子数目和/或增加的种子重量的植物。
49.产生/培育无转基因的经基因组编辑的(例如，经碱基编辑的)植物的方法，其包括：
50.在植物中在内源短节间(shi)转录因子基因中产生突变的方法，其包括：
51.根据权利要求50所述的方法，其中被检测的突变为或包含与seq id no:107、109、111、113、115、117、119或121中任一个具有至少90％序列同一性的核酸序列。
52.在植物细胞中在短节间(shi)转录因子多肽中生成变异的方法，其包括：
53.根据权利要求52所述的方法，其中所述shi转录因子基因包含与seq id no:69、70、72或73的核苷酸序列中任一个具有至少80％序列同一性的序列和/或包含与seq id no:75-87的核苷酸序列中任一个具有至少80％同一性的区域。
54.根据权利要求52或权利要求53所述的方法，其中所述shi转录因子多肽包含与seqid no:71或seq id no:74的氨基酸序列具有至少80％序列同一性的氨基酸序列，和/或其中生成了变异的所述shi转录因子多肽的区域包含与seq id no:88-97中任一个具有至少80％序列同一性的氨基酸序列。
55.根据权利要求52-54中任一项所述的方法，其中在植物中在shi转录因子多肽中生成变异导致展现出增加的小花能育性、增加的种子数目和/或增加的种子重量的植物。
56.根据权利要求52-55中任一项所述的方法，其中使在所述植物细胞中的内源shi转录因子基因的区域与所述编辑系统相接触产生在其基因组中包含经编辑的内源shi转录因子基因的植物细胞，所述方法进一步包括：(a)从所述植物细胞再生出植物；(b)使所述植物自交以产生子代植物(e1)；(c)就增加的小花能育性、增加的种子数目和/或增加的种子重量来检定(b)的子代植物；和(d)选择展现出增加的小花能育性、增加的种子数目和/或增加的种子重量的子代植物，以产生相比于对照植物而言展现增加的小花能育性、增加的种子数目和/或增加的种子重量的所选择的子代植物。
57.根据权利要求56所述的方法，其进一步包括：(e)使(d)的所选择的子代植物自交以产生子代植物(e2)；(f)就增加的小花能育性、增加的种子数目和/或增加的种子重量来检定(e)的子代植物；和(g)选择展现出增加的小花能育性、增加的种子数目和/或增加的种子重量的子代植物，以产生相比于对照植物而言展现出增加的小花能育性、增加的种子数目和/或增加的种子重量的所选择的子代植物，任选地重复(e)至(g)一次或多次额外的次数。
58.在植物中检测突变型shi转录因子基因(在内源shi基因中的突变)的方法，所述方法包括在植物的基因组中检测seq id no:69、70、72、73或75-87中任一个的核酸序列，所述核酸序列具有至少一个破坏所编码的shi家族转录因子与dna的结合的突变。
59.用于编辑在植物细胞的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在所述植物细胞中的内源短节间(shi)转录因子基因内的靶位点，所述内源shi转录因子基因：
60.根据权利要求59所述的方法，其进一步包括从在所述内源shi转录因子基因中包含所述编辑的植物细胞再生出植物，以产生在其内源shi转录因子基因中包含所述编辑的植物。
61.根据权利要求59或权利要求60所述的方法，其中所述在其内源shi转录因子基因中包含所述编辑的植物相比于不包含所述编辑的对照植物而言展现出增加的小花能育性、增加的种子数目和/或增加的种子重量。
62.根据权利要求59-61中任一项所述的方法，其中所述编辑导致在所述内源shi转录因子基因中的突变，所述突变产生具有降低的dna结合的shi转录因子。
63.根据权利要求59-62中任一项所述的方法，其中所述编辑导致与seq id no:107、109、111、113、115、117、119或121中任一个具有至少90％序列同一性的经突变的shi转录因子基因，任选地其中所述经突变的shi基因编码与seq id no:108、110、112、114、116、118、120或122中任一个具有至少90％序列同一性的经突变的vrs2多肽序列，任选地其中所述编辑导致非自...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·米勒，D·奥康纳，
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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