具有增强性状的转基因植物的制作方法

发明领域本文公开了重组dna构建体；具有改变的表型、增强的性状、提高的产量、提高的氮利用率和提高的水分利用率的植物；所述植物的繁殖体、子代和大田作物；以及制备和使用所述植物的方法。还公开了由所述植物产生种子，使所述种子生长和/或选择具有改变的表型、增强的性状、提高的产量、提高的氮利用率和提高的水分利用率的子代植物的方法。

背景技术：

技术实现思路

1、一方面，本公开提供了重组dna构建体，其各自包含：与选自由seq id no:1-29组成的组的序列具有至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％同一性或100％同一性的多核苷酸序列；或编码多肽的多核苷酸序列，所述多肽具有与选自由seq id no:30-92组成的组的序列具有至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％同一性或100％同一性的氨基酸序列。所述重组dna构建体可包含启动子，如异源启动子，所述启动子在植物细胞中有功能并且与所述多核苷酸序列可操作地连接。进一步提供包含所述重组dna构建体的载体、质粒、植物、繁殖体和植物细胞。

2、包含重组dna构建体的植物可为大田作物植物，如玉米、大豆、棉花、加拿大油菜、水稻、大麦、燕麦、小麦、草皮草、苜蓿、甜菜、向日葵、奎奴亚藜和甘蔗。包含重组dna构建体的植物与对照植物相比可具有改变的表型或增强的性状。与对照植物相比的增强的性状可为例如从种植到成熟的天数减少、减小的茎杆尺寸、增加的叶片数、在营养体阶段中提高的植物高度生长速率、增大的穗尺寸、增加的每株植物的穗干重、增加的每穗的籽粒数、增加的每籽粒的重量、增加的每株植物的籽粒数、减小的穗空隙、延长的谷物饱满期、降低的植物高度、增加的根分支数、增加的总根长度、提高的产量、提高的氮利用率及提高的水分利用率。改变的表型可为例如植物高度、生物量、冠层面积、花青素含量、叶绿素含量、水用量、水含量和水分利用率。

3、根据另一方面，本公开提供了用于在植物中改变表型、增强性状、提高产量、提高氮利用率或提高水分利用率的方法，所述方法包括产生包含重组dna构建体的转基因植物，其中所述重组dna构建体包含：与选自由seq id no:1-29组成的组的序列具有至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％同一性或100％同一性的多核苷酸序列；或编码多肽的多核苷酸序列，所述多肽具有与选自由seq id no:30-92组成的组的序列具有至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％同一性或100％同一性的氨基酸序列。产生转基因植物的步骤可进一步包括用重组dna构建体转化植物细胞或组织，及由包含重组dna构建体的植物细胞或组织再生或发育成转基因植物。转基因植物可与以下杂交：(a)自身；(b)来自相同植物株系的第二植物；(c)野生型植物；或(d)来自不同植物株系的第二植物，以产生一个或多个子代植物；并且植物可选自与对照植物相比具有提高的产量、提高的氮利用率或提高的水分利用率的子代植物。进一步提供了通过此方法产生的植物。根据一些实施方案，转基因植物可通过以下操作产生：使用包含重组dna构建体的供体模板将重组dna构建体定点整合到植物细胞或组织的基因组中，接着由所述转基因植物细胞或组织再生或发育成转基因植物。

4、根据另一方面，本公开提供了用作定点整合中的供体模板的重组dna分子，其中重组dna分子包含含有以下的插入序列：与选自由seq id no:1-29组成的组的序列具有至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％同一性或100％同一性的多核苷酸序列；或编码多肽的多核苷酸序列，所述多肽具有与选自由seq id no:30-92组成的组的序列具有至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％同一性或100％同一性的氨基酸序列。重组dna分子的插入序列可包含启动子，如异源启动子，所述启动子在植物细胞中有功能并且与所述多核苷酸序列可操作地连接。重组dna分子可进一步包含至少一个侧接插入序列的同源臂。进一步提供了包含插入序列的植物、繁殖体和植物细胞。根据一些实施方案，重组dna分子可进一步包含编码位点特异性核酸酶和/或一个或多个指导rna的表达盒。

5、根据另一方面，本公开提供了用作定点整合中的供体模板的重组dna分子，其中重组dna分子包含用于调节内源基因表达的插入序列，其中所述内源基因包含：与选自由seqid no:1-29组成的组的序列具有至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％同一性或100％同一性的多核苷酸序列或其一部分；或编码多肽的多核苷酸序列，所述多肽具有与选自由seq id no:30-92组成的组的序列具有至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％同一性或100％同一性的氨基酸序列。插入序列可包含启动子、增强子、内含子和/或终止子区，其可对应于内源基因的启动子、增强子、内含子或终止子区。进一步提供了包含插入序列的植物、繁殖体和植物细胞。根据一些实施方案，重组dna分子可进一步包含编码位点特异性核酸酶和/或一个或多个指导rna的表达盒。

6、根据另一方面，本公开提供了用于在植物中改变表型、增强性状、提高产量、提高氮利用率或提高水分利用率的方法，所述方法包括：(a)通过以下步骤修饰植物细胞的基因组：(i)鉴别对应于选自本文的表1和12中的基因列表的基因的植物的内源基因及其同源物，及(ii)经由定点整合修饰所述植物细胞中的内源基因序列以改变所述内源基因的表达水平；以及(b)由所述植物细胞再生或发育成植物。

技术特征：

1.一种重组dna构建体，其包含：

2.如权利要求1所述的重组dna构建体，其包含在植物细胞中有功能并且与所述多核苷酸序列可操作地连接的启动子。

3.一种载体或质粒，其包含权利要求1所述的重组dna构建体。

4.一种植物，其包含权利要求1所述的重组dna构建体。

5.如权利要求4所述的植物，其中所述植物为大田作物。

6.如权利要求4所述的植物，其中所述植物为选自由以下组成的组的大田作物植物：玉米、大豆、棉花、加拿大油菜、水稻、大麦、燕麦、小麦、草皮草、苜蓿、甜菜、向日葵、奎奴亚藜和甘蔗。

7.如权利要求4所述的植物，其中所述植物与对照植物相比具有改变的表型或增强的性状。

8.如权利要求7所述的植物，其中与对照植物相比所述增强的性状选自由以下组成的组：从种植到成熟的天数减少、减小的茎尺寸、增加的叶片数、在营养体阶段中提高的植物高度生长速率、增大的穗尺寸、增加的每株的穗干重、增加的每穗的籽粒数、增加的每籽粒的重量、增加的每株的籽粒数、减小的穗空隙、延长的谷类饱满期、降低的植物高度、增加的根分支数、增加的总根长度、提高的产量、提高的氮利用率及提高的水分利用率。

9.如权利要求7所述的植物，其中所述改变的表型选自由以下组成的组：植物高度、生物量、冠层面积、花青素含量、叶绿素含量、水用量、水含量和水分利用率。

10.一种繁殖体，其包含权利要求1所述的重组dna构建体，其中所述繁殖体选自由以下组成的组：细胞、花粉、胚珠、花、胚芽、叶、根、茎、嫩枝、分生组织、谷粒和种子。

11.一种用于在植物中改变表型、增强性状、提高产量、提高氮利用率或提高水分利用率的方法，所述方法包括产生包含重组dna构建体的转基因植物，其中所述重组dna构建体包含：

12.如权利要求11所述的方法，其中所述重组dna构建体包含启动子，所述启动子在植物细胞中有功能并且与所述多核苷酸序列可操作地连接。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述植物是通过用所述重组dna构建体转化植物细胞或组织并且由包含所述重组dna构建体的所述植物细胞或组织再生或发育成所述转基因植物而产生。

14.如权利要求11所述的方法，其包括：

15.如权利要求11所述的方法，其中所述转基因植物通过以下步骤产生：使用包含所述重组dna构建体的供体模板将所述重组dna构建体定点整合到植物细胞或组织的基因组中，以及由包含所述重组dna构建体的植物细胞或组织再生或发育成所述转基因植物。

16.一种植物，其通过权利要求11所述的方法产生。

17.一种重组dna分子，其用作定点整合中的供体模板，其中所述重组dna分子包含含有以下的插入序列：

18.如权利要求17所述的重组dna分子，其中所述插入序列进一步包含启动子，所述启动子在植物细胞中有功能并且与所述多核苷酸序列可操作地连接。

19.如权利要求17所述的重组dna分子，其进一步包含至少一个侧接所述插入序列的同源臂。

20.如权利要求17所述的重组dna分子，其中所述重组dna分子进一步包含至少一个编码位点特异性核酸酶的盒，其中所述位点特异性核酸酶选自包括以下的组：锌指核酸酶、工程化或原生的大范围核酸酶、tale核酸内切酶或rna指导的核酸内切酶。

21.如权利要求17所述的重组dna分子，其中所述重组dna分子进一步包含至少一个编码一个或多个指导rna的盒。

22.一种重组dna分子，其用作定点整合中的供体模板，其中所述重组dna分子包含用于调节内源基因的表达的插入序列，其中所述内源基因包含：

23.如权利要求22所述的重组dna构建体，其中所述插入序列包含启动子、增强子、内含子或终止子区。

24.如权利要求22所述的重组dna构建体，其中所述重组dna分子进一步包含至少一个编码位点特异性核酸酶的盒，其中所述位点特异性核酸酶选自包括以下的组：锌指核酸酶、工程化或原生的大范围核酸酶、tale核酸内切酶或rna指导的核酸内切酶。

25.如权利要求22所述的重组dna构建体，其中所述重组dna分子进一步包含至少一个编码一个或多个指导rna的盒。

26.一种用于在植物中改变表型、增强性状、提高产量、提高氮利用率或提高水分利用率的方法，所述方法包括：

技术总结
本公开提供了重组DNA构建体和具有增强性状诸如提高的产量、提高的氮利用率、及提高的耐旱性或水分利用率的转基因植物。转基因植物可包括大田作物以及所述转基因植物的植物繁殖体和子代。还提供了制备和使用所述转基因植物的方法。本公开还提供了由所述转基因植物产生种子、使所述种子生长及选择具有增强性状的子代植物的方法。还公开了具有改变的表型的转基因植物，所述改变的表型适用于就所需增强的性状来筛选并选择转基因事件。

技术研发人员：E·M·艾伦,B·达沃奥克斯,S·M·达夫,M·费尔南德斯,B·S·葛德曼,C·L·格里菲斯,B·卡鲁纳南达,S·V·库利亚克斯,P·J·罗伊达,L·L·路非亚,R·J·梅斯特,M·S·拉加尼,D·拉玛查德拉,E·A·莱斯,D·鲁齐卡,A·M·桑特,J·J·施姆克,R·L·汤普森,S·B·文卡塔查拉雅,T·V·文卡特希,H·王,杨晓,Q·曾,J·赵
受保护的技术使用者：孟山都技术公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13