【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光敏色素相互作用因子(pif)转录因子基因以抑制避荫响应的组合物和方法。本专利技术进一步涉及使用本专利技术的方法和组合物产生的植物和植物部分。优先权声明本申请根据35u.s.c.§119(e)要求于2023年2月16日提交的美国临时申请第63/485,263号的权益，所述美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
1、避荫响应(sar)是对可用光的质量或数量下降的响应(kebrom和brutnell,《实验植物学杂志(j exp bot)》58:3079-3089(2007))，其中植物试图通过向资源(主要是光)生长来胜过邻近植物。植物过度拥挤可能产生其中植物缺乏活力和产量下降的避荫综合征(sas)。避荫涉及在植物的环境中存在的红光与远红光的相对比例(ballare等人《科学(science)》,247:329-332(1990))。植物吸收大部分可用的红光，但反射远红光，包括将这种光反射到附近的植物上。当植物在其环境中检测到持续的远红光时，所述植物将经历形态和生理响应。这些响应可以包括分枝减少、植...
【技术保护点】
1.一种植物或其部分，所述植物或其部分包含在编码光敏色素相互作用因子(PIF)转录因子的内源性基因中的至少一个突变，其中所述突变破坏所述PIF转录因子与所述植物或其部分中的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PIF转录因子是碱性螺旋环螺旋(bHLH)转录因子。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的植物或其部分，其中所述至少一个突变在编码所述PIF转录因子的碱性螺旋环螺旋(bHLH)结构域的所述内源性基因的区中。
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PIF转录因子能够调节所述植物中的对光照...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种植物或其部分，所述植物或其部分包含在编码光敏色素相互作用因子(pif)转录因子的内源性基因中的至少一个突变，其中所述突变破坏所述pif转录因子与所述植物或其部分中的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pif转录因子是碱性螺旋环螺旋(bhlh)转录因子。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的植物或其部分，其中所述至少一个突变在编码所述pif转录因子的碱性螺旋环螺旋(bhlh)结构域的所述内源性基因的区中。
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pif转录因子能够调节所述植物中的对光照的响应(例如，避荫响应(sar))。
5.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中编码pif转录因子的内源性基因中的所述至少一个突变产生显性负等位基因、隐性等位基因、无效等位基因、弱功能丧失型等位基因或亚效等位基因。
6.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述编码pif转录因子的内源性基因是光敏色素相互作用因子3(pif3)基因、光敏色素相互作用因子4(pif4)基因或光敏色素相互作用因子5(pif5)基因。
7.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述植物是单子叶植物或双子叶植物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述植物是玉米、大豆、油菜籽、小麦、水稻、棉花、甘蔗、糖甜菜、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、杏仁、核桃、草莓、西瓜、胡椒、葡萄、番茄、黄瓜、黑莓、树莓、覆盆子或芸苔(brassicaspp)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述编码pif转录因子的内源性基因：
10.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个突变是碱基取代、碱基缺失和/或碱基插入。
11.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个突变包含变为a、t、g或c的碱基取代，所述碱基取代产生氨基酸取代。
12.根据权利要求11所述的植物或其部分，其中所述氨基酸取代破坏所述pif转录因子的所述bhlh结构域。
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是在参考seq id no:71的残基位置编号的残基e361处、在参考seq id no:74的残基位置编号的残基e430处、在参考seq id no:77的残基位置编号的残基e260处、在参考seq id no:80的残基位置编号的残基e341处或在参考seq id no:83的残基位置编号的残基e232处产生氨基酸取代的取代。
14.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个突变是在参考seq id no:113的残基位置编号的残基e6位处产生氨基酸取代的取代。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的植物或其部分，其中所述氨基酸取代是谷氨酸(e)变为赖氨酸(k)。
16.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述至少一个突变是非天然突变。
17.根据前述权利要求中任一项所述的植物或植物部分，其中和与一株或多株植物紧邻种植的不包含减少的避荫响应的植物相比，所述植物在与一株或多株植物紧邻种植时表现出减少的避荫响应，任选地在与一株或多株植物紧邻种植时表现出以下表型中的至少一种：增加的产量、降低的高度、降低的冠:根比、减少的叶长；增加的茎机械强度；降低的倒伏率；延迟的衰老；增加的光合作用效率和籽粒灌浆；和/或增强的对病原体和食草动物的防御响应。
18.根据前述权利要求中任一项所述的植物或其部分，其中所述植物能够以增加的密度种植，而不降低基于每株植物的植物产量。
19.根据权利要求18所述的植物或其部分，其中所述种植密度增加了约5％至约75％，而不降低基于每株植物的植物产量。
20.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产生经突变的pif基因，所述经突变的pif基因包含与seq id no:120、122、124、126、128、129、130、132、133、134或135中的任一者具有至少90％序列同一性的核苷酸序列，和/或所述经突变的pif基因编码与seq id no:121、123、125、127或131中的任一者具有至少90％序列同一性的经突变的pif多肽。
21.一种包含编辑系统的植物细胞，所述编辑系统包含：
22.根据权利要求21所述的植物细胞，其中所述编码pif转录因子的内源性基因是光敏色素相互作用因子3(pif3)基因、光敏色素相互作用因子4(pif4)基因或光敏色素相互作用因子5(pif5)基因。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的植物细胞，其中所述编码pif转录因子的内源性基因：
24.根据权利要求21至23中任一项所述的植物细胞，其中所述向导核酸包含seq idno:114-119中的任一者的核苷酸序列(间隔子)或其任何组合。
25.一种植物细胞，其包含在光敏色素相互作用因子(pif)转录因子的碱性螺旋环螺旋(bhlh)结构域中的突变，其中所述突变是使用包含与编码所述pif转录因子的内源性pif基因内的靶位点结合的核酸结合结构域的编辑系统引入到所述内源性pif基因中的取代、插入和/或缺失，其中所述内源性pif基因：
26.根据权利要求25所述的植物细胞，其中内源性基因pif基因是光敏色素相互作用因子3(pif3)基因、光敏色素相互作用因子4(pif4)基因或光敏色素相互作用因子5(pif5)基因。
27.根据权利要求25或权利要求26所述的植物细胞，其中所述编辑系统的所述核酸结合结构域来自由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。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的植物细胞，其中所述突变包含变为a、t、g或c的碱基取代，任选地其中所述碱基取代产生氨基酸取代。
29.根据权利要求25至28中任一项所述的植物细胞，其中所述突变是所述pif转录因子的区中的至少一个氨基酸残基的取代，所述区与seq id no:113的氨基酸序列具有至少90％序列同一性。
30.根据权利要求25至29中任一项所述的植物细胞，其中所述植物细胞是来自以下的细胞：玉米、大豆、油菜籽、小麦、水稻、棉花、甘蔗、糖甜菜、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、杏仁、核桃、草莓、西瓜、胡椒、葡萄、番茄、黄瓜、黑莓、树莓、覆盆子或芸苔，任选地其中所述植物细胞来自玉米。
31.根据权利要求25至30中任一项所述的植物细胞，其中所述突变是非天然突变。
32.根据权利要求25至30中任一项所述的植物细胞，其中至少一个突变产生经突变的pif基因，所述经突变的pif基因包含与seq id no:120、122、124、126、128、129、130、132、133、134或135中的任一者具有至少90％序列同一性的核苷酸序列，和/或所述经突变的pif基因编码与seq id no:121、123、125、127或131中的任一者具有至少90％序列同一性的经突变的pif多肽。
33.一种植物，其由根据权利要求1至20中任一项所述的植物部分或由根据权利要求21至32中任一项所述的植物细胞再生，并且包含内源性pif基因中的所述突变。
34.根据权利要求33所述的植物，其中和与一株或多株植物紧邻种植的不包含减少的避荫响应的植物相比，所述植物在与一株或多株植物紧邻种植时表现出减少的避荫响应，任选地在与一株或多株植物紧邻种植时表现出以下表型中的至少一种：增加的产量、降低的高度、降低的冠:根比、减少的叶长；增加的茎机械强度；降低的倒伏率；延迟的衰老；增加的光合作用效率和籽粒灌浆；和/或增强的对病原体和食草动物的防御响应。
35.根据权利要求33或权利要求34所述的植物，其中所述植物能够以增加的密度种植，而不降低基于每株植物的植物产量。
36.根据权利要求35所述的植物或其部分，其中所述种植密度增加了约5％至约75％，而不降低基于每株植物的植物产量。
37.一种提供多株植物的方法，当所述多株植物中的每株植物在种植区中彼此紧邻种植时，所述多株植物具有增加的产量，所述方法包含将两株或更多株根据权利要求1至20或33至36中任一项所述的植物在种植区中彼此紧邻种植，由此提供与彼此紧邻种植的多株对照植物相比具有增加的产量的多株植物。
38.一种生产/培育不含转基因的经基因组编辑的(例如，经碱基编辑的)植物的方法，所述方法包含：
39.一种在植物中的内源性光敏色素相互作用因子(pif)基因中产生突变的方法，所述方法包含：
40.一种在光敏色素相互作用因子(pif)多肽中产生变化的方法，所述方法包含：
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述内源性pif基因包含与seq id no:69、70、72、73、75、76、78、79、81或82中的任一者具有至少80％序列同一性的核苷酸序列，和/或编码与seq id no:71、74、77、80或83中的任一者具有至少80％序列同一性的氨基酸序列。
42.根据权利要求40或权利要求41所述的方法，其中所靶向的所述内源性pif基因的所述区与seq id no:84-87、88-91、92-95、96-108或109-112中的任一者的核苷酸序列包含至少80％序列同一性。
43.根据权利要求40至42中任一项所述的方法，其中在所述pif多肽的区中产生变化，所述区包含与seq id no:113中的任一者具有至少80％序列同一性的氨基酸序列。
44.根据权利要求40至43中任一项所述的方法，其中使所述植物细胞中的所述内源性pif基因的所述区与所述编辑系统接触产生植物细胞，所述植物细胞在其基因组中包含经编辑的pif基因，所述方法进一步包含(a)由所述植物细胞再生植物；(b)使所述植物自交以产生子代植物(e1)；(c)测定(b)的所述子代植物的减少的避荫响应；以及(d)选择与对照植物相比表现出减少的避荫响应的表型的所述子代植物。
45.根据权利要求44所述的方法，其进一步包含(e)使(d)的所选子代植物自交以产生子代植物(e2)；(f)测定(e)的所述子代植物的减少的避荫响应；以及(g)选择与对照植物相比表现出减少的避荫响应的表型的所述子代植物，任选地另外重复(e)至(g)一次或多次。
46.一种检测植物中的突变体pif基因(内源性pif基因中的突变)的方法，所述方法包含在所述植物的基因组中检测pif基因，所述pif基因具有在与seq id no:84-112中的任一者的核苷酸序列具有至少80％序列同一性的区内的至少一个突变。
47.根据权利要求46所述的方法，其中所检测的所述突变体pif基因包含与seq id no:120、122、124、126、128、129、130、132、133、134或135中的任一者具有至少90％序列同一性的核苷酸序列，和/或所述突变体pif基因编码与seq id no:121、123、125、127或131中的任一者具有至少90％序列同一性的经突变的pif多肽。
48.一种用于编辑植物细胞的基因组中的特异性位点的方法，所述方法包含以位点特异性方式切割所述植物细胞中的内源性光敏色素相互作用因子(pif)基因内的靶位点，所述内源性pif基因：
49.根据权利要求48所述的方法，其中所述编辑在由所述内源性pif基因编码的pif多肽的碱性螺旋环螺旋(bhlh)结构域中产生突变。
50.根据权利要求48或权利要求49所述的方法，其进一步包含由包含所述内源性pif基因中的所述编辑的所述植物细胞再生植物，以产生在其内源性pif基因中包含所述编辑的植物。
51.根据权利要求50所述的方法，其中与缺乏所述编辑的对照植物相比，在其内源性pif转录因子基因中包含所述编辑的所述植物具有减弱的避荫响应。
52.根据权利要求48至51中任一项所述的方法，其中所述编辑产生经突变的pif基因，所述经突变的pif基因包含与seq id no:120、122、124、126、128、129、130、132、133、134或135中的任一者具有至少90％序列同一性的核苷酸序列，和/或所述经突变的pif基因编码与seq id no:121、123、125、127或131中的任一者具有至少90％序列同一性的经突变的pif多肽。
53.一种用于制备植物的方法，所述方法包含：
54.一种用于减少/抑制植物中的避荫响应的方法，所述方法包含：
55.一种用于产生植物或其部分的方法，所述植物或其部分包含具有在内源性光敏色素相互作用因子(pif)基因中的突变的至少一个细胞，所述方法包含使所述植物或其部分中的所述内源性pif基因内的靶位点与包...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·C·W·克劳福德，
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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