[發(fā)明專利]一種提高水稻產(chǎn)量的ABA受體PYL家族基因組合敲除的方法及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710917637.0
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN109593775A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱健康;苗春波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N9/22;C12N5/10
• 代理公司: 上海一平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31266
• 代理人: 王正君;劉妍珺

本發(fā)明提供了一種提高水稻產(chǎn)量的ABA受體PYL家族基因組合敲除的方法及其應(yīng)用，具體地，本發(fā)明首次意外地發(fā)現(xiàn)，對PYL基因家族的N個成員(N≥2)進行敲除，居然可以顯著促進植物生長,同時可以顯著改善某些所需的農(nóng)藝性狀(例如提高產(chǎn)量)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)和生物技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種提高水稻產(chǎn)量的ABA受體PYL家族基因組合敲除的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

脫落酸(abscisic acid，ABA)是一種能夠調(diào)節(jié)植物生長和增強植物對逆境抵抗力的激素。逆境脅迫，特別是干旱，能夠誘導(dǎo)植物體內(nèi)ABA含量的增加，ABA含量水平的增加將會引起植物廣泛迅速的生理響應(yīng)，從而增強植物的抗逆性。然而，這種抗逆性的增加往往伴隨著生長抑制。在植物體內(nèi)，ABA由其受體蛋白PYR/PYL/RCAR(pyrabactin resistance 1/PYR1-like/regulatory components of ABA receptors)識別。ABA與PYL的結(jié)合引起該蛋白的構(gòu)象變化，從而引起和促進PYL與PP2C(clade A type 2C protein phosphatase)蛋白的結(jié)合。ABA-PYL-PP2C復(fù)合體的形成抑制了PP2C的活性，從而將SnRK2(sucrosenonfermenting 1-related protein kinase 2)蛋白的活性釋放出來。激活的SnRK2將會磷酸化下游的眾多蛋白因子，從而引起ABA響應(yīng)基因的表達、氣孔關(guān)閉和萌發(fā)抑制等生理響應(yīng)。

PYL蛋白由基因家族編碼。水稻核基因組中有13個PYL基因。盡管ABA在植物抗逆和生長調(diào)節(jié)上發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，水稻中有關(guān)PYL的研究很少，對其家族成員的具體基因功能還不清楚。目前還未水稻PYL突變體的報道。

CRISPR/Cas9技術(shù)是最近幾年興起的一種基因編輯技術(shù)。2013年首次發(fā)表以后，該技術(shù)迅速被廣泛應(yīng)用于動植物的基因編輯。在該技術(shù)體系中，Cas9核酸酶在短的sgRNA(single guide RNA)引導(dǎo)下，去切割與sgRNA識別區(qū)互補的DNA序列；在一個細胞中表達多個sgRNA可同時對多個基因進行編輯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于提高水稻產(chǎn)量的ABA受體PYL家族基因組合敲除的新方法。

本發(fā)明第一方面提供了一種改良植物的方法，包括步驟：

(i)對植物細胞或植物組織進行基因工程改造，從而使得PYL基因家族中的N個成員發(fā)生突變，其中N≥2；

(ii)將經(jīng)基因工程改造的植物細胞或植物組織再生成植株，對再生的植株進行性狀測試，所述性狀選自下組：株高、抽穗期、種子休眠、產(chǎn)量、生物量、或其組合；

(iii)根據(jù)性狀測試結(jié)果，選出具有所需性狀特征的植株。

在另一優(yōu)選例中，所述所需性狀特征選自下組：株高增加、產(chǎn)量提高、生物量增加、種子休眠近乎正常、抽穗期未明顯延遲、或其組合。

在另一優(yōu)選例中，對株高、產(chǎn)量、生物量、種子休眠、抽穗期的綜合評判，從而選出具有所需形狀特征的植株。

在另一優(yōu)選例中，所述所需性狀特征選自下組：生物量增加、產(chǎn)量提高、種子休眠近乎正常、抽穗期未明顯延遲、或其組合。

在另一優(yōu)選例中，所述突變包括降低PYL基因家族中N個成員的表達或活性。

在另一優(yōu)選例中，所述“降低”是指將PYL基因家族中N個成員的表達或活性降低滿足以下條件：

A1/A0的比值≤80％，較佳地≤60％，更佳地≤40％，最佳地為0-30％；

其中，A1為PYL基因家族中N個成員的表達或活性；A0為野生型同種類型植物植株中相同PYL基因家族中N個成員的表達或活性。