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最新农业生物技术研究成果 [复制链接]

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关键词:嵌合杀虫蛋白、水稻中的抗草铵膦基因、微弹粒子基因编辑

1、抗虫抗除草剂

孟山都技术有限公司申请的专利1和X(发明人:J·A·鲍姆;T·A·塞鲁蒂;C·L·达特;L·H·恩格里斯;付晓然;V·M·古佐夫;A·R·豪;J·P·摩根斯特恩;J·K·罗伯茨;S·A·萨尔瓦多;王金玲;S·弗拉辛斯基)公开了编码新型嵌合杀鳞翅目昆虫蛋白质的核苷酸序列。

本发明通过嵌合工作,由已知杀虫蛋白的原毒素和毒素结构域构建了约个编码嵌合杀虫蛋白的核苷酸序列,并且加以表达且在体外生测和植物中测试了杀鳞翅目虫活性。其中,部分嵌合杀虫蛋白表现出比原杀虫蛋白提高的鳞翅目活性或增大的鳞翅目抗虫谱。

这些具有提高的鳞翅目活性或增大的鳞翅目谱的新型嵌合杀昆虫蛋白质是由以下杀昆虫亲本蛋白质原毒素和毒素结构域构建:Cry1Ah(结构域I)、Cry1Bb1(结构域I和II)、Cry1Be2(结构域I和II)、Cry1Ja1(结构域I和II)、Cry1Fa1(结构域I和II)、Cry1Ac(结构域II和结构域原毒素)、Cry1Ca(结构域III和结构域原毒素)、Cry1Ka(结构域III和结构域原毒素)、Cry1Jx(结构域III)、Cry1Ab(结构域III)、Cry1Ab3(原毒素)、Cry1Da1(原毒素)、Cry4(原毒素)、Cry9(原毒素)、Cry1Be(原毒素)和结构域Cry1Ka(原毒素)。

这些杀虫活性提高或杀虫谱扩大的嵌合蛋白质包括:TIC(结构域I-Cry1Ah、结构域II-Cry1Ac、结构域III-Cry1Ca、原毒素-Cry1Ac)、TIC(结构域I-Cry1Bb1、结构域II-Cry1BB1、结构域III-Cry1Ca、原毒素-Cry1Ac)、TIC(结构域I-Cry1Be2、结构域II-Cry1Be2、结构域III-Cry1Ka、原毒素-Cry1Ab3)、TIC(结构域I-Cry1Be2、结构域II-Cry1Be2和结构域III-Cry1Ca、原毒素-Cry1Ab3)、TIC(结构域I-Cry1Ja1、结构域II-Cry1Ja1、结构域III-Cry1Jx、原毒素-Cry1Ab3)和TIC(结构域I-Cry1Fa1、结构域II-Cry1Fa1、结构域III-Cry1Ab、原毒素-Cry1Ac)。

安徽农业大学申请的专利0(发明人:李培金;陈红亿;王传宏;陶珍;黄世界;陈晨;江桃山)涉及TMTT在作为抵御鳞翅目害虫侵害作物药物中的应用。TMTT是植物释放的香味成分之一,属萜烯类化合物。已有研究表明,TMTT能吸引授粉昆虫以及吸引植食性昆虫天敌的能力。本发明首次发现了TMTT对鳞翅目害虫小菜蛾具有趋避效果与毒杀作用。该物质属天然次生代谢产物,不会对土壤和水源造成污染,可用于开发新型高效无污染的天然杀虫剂。其中所述TMTT指(3E,7E)-4,8,12-三甲基十三-1,3,7,11-四烯(C16H26),或以此为基础进行化学修饰后产生的化合物。

中国科学院合肥物质科学研究院申请的专利2(发明人:叶亚峰;陶亮之;刘斌美;任艳;吴跃进)公开了水稻抗草铵膦除草剂突变基因GLR1。

本发明用重离子12C6+诱变(能量80MeV,剂量Gy)诱变粳稻品种金粳品种,并用草铵膦除草剂进行喷施筛选获得5株存活植株glr1-glr5。对glr1突变基因进行定位,最终将GLR1基因精细定位在第6号染色体长臂上Indel标记FSR28和FM06-4之间大约.7Kb的区段内,并且与其中分子标记FM06-14和FM06-15共分离。

2、基因编辑

孟山都技术公司申请的专利6(发明人:陈余荣;A·塞塔里克斯;王大伏)提供了用于在植物中进行基因组编辑和定点整合的组合物,其包含用核酸酶蛋白、指导RNA或RNP包覆、处理或施加以用于递送至来自干种子的成熟的胚胎外植体的微弹粒子。还提供了使用所公开的组合物在植物的至少一个细胞中进行基因组编辑和定点整合的方法,以及通过所公开的方法产生的包含编辑的基因组或定点整合的植物、植物部分和种子。

本发明通过提供将以核酸酶蛋白和/或核糖核蛋白(RNP)形式的基因组编辑试剂预组装和/或包覆在粒子(如金、钨)上,以用于向外植体的生物射弹递送,从而规避很多基因型很难组培的问题。

在引入基因组编辑试剂(诸如核酸酶蛋白、指导核酸或核糖核蛋白(RNP))之前无需大量培养干切除外植体而产生基因组编辑R0植株的能力允许更快速且有效地进行本公开方法,因此使其有潜力实施基因组编辑作物植物的大规模商业生产。

中国农业科学院植物保护研究所申请的专利2(发明人:周焕斌;任斌;严大琦;柳浪;严芳)公开了一套腺嘌呤碱基编辑器及其相关生物材料与应用。本发明提供了融合蛋白在植物单碱基编辑中的应用,所述融合蛋白的名称为TadARcas,含有Cas蛋白和腺嘌呤脱氨酶。本发明不仅适用于含SpCas9的腺嘌呤碱基编辑器,同时还适用于含ScCas9、SpCas9NG和SpRY的腺嘌呤碱基编辑器,扩宽了植物基因组定点编辑的使用范围。本发明可以提高编辑的效率且能够精确的介导靶位点的突变,并且能够在水稻细胞中广泛适用。TadA-R腺嘌呤脱氨酶是由野生型腺嘌呤脱氨酶wtTadA和突变型腺嘌呤脱氨酶TadA7.10组成的二聚体。

扬州大学申请的专利0(发明人:宋成义;王亚丽;高波;王宵燕;陈才;关中夏;石莎莎)涉及一种PS转座酶与CRISPR/dCpf1融合蛋白表达载体及其介导的定点整合方法,本发明通过DNA重组技术,制成转座酶和切割缺陷型Cas酶(dCpf1)的融合表达系统,该系统表达的融合蛋白与转座子介导的基因片段、crRNA形成的复合物在crRNA引导下与靶位点特异性结合,在靶位点进行定点整合,从而可以实现基因大片段高效定点整合,同时该技术由于去除了CRISPR系统基因切割功能,避免了脱靶效应的产生。

复旦大学申请的专利202038710(发明人:王永明;胡子英;王帅;高思琪)公开了一种SlugCas9HF蛋白、含有该蛋白的重组载体、CRISPR/Cas9HF基因编辑系统及应用。SlugCas9蛋白(A0AQCR3)属于路邓葡萄球菌属(Staphylococcuslugdunensis),SlugCas9-HF蛋白是在SlugCas9上引入RA,NA,TA,RA突变而得到的。本申请的SlugCas9-HF蛋白仅为个氨基酸,其具有的氨基酸数更少,因此可以有效地包装到腺相关病毒载体中,从而解决了相关技术中由于Cas9较大而无法与sgRNA一起包装到腺相关病毒中的问题。

3、雄性不育

巴斯夫欧洲公司和联邦科学与工业研究组织申请的专利2(发明人:M·达韦;J·雅各布斯;C·R·卡瓦纳;A·罗德;R·阿里亚达萨;A·维斯蒂切尔;M·范托尔诺特;A·惠恩;J·巴雷罗桑切斯;A·新加拉姆纳塔拉扬;A·斯普里格斯;W·博维尔)描述了选择或产生包含小麦G型胞质雄性不育的功能恢复基因的禾谷类植物的方法和用于其中的核酸和/或多肽。

提莫非维小麦(Triticumtimopheevii)(G型)和粘果山羊草(Aegilopskotschyi)(K型)的细胞质是普通小麦(Triticumaestivum)中雄性不育的诱导物。在使用G型细胞质的杂交种子生产系统中,胞质雄性不育的恢复是关键问题。大部分六倍体小麦变种并不天然地含有Rf育性恢复基因。在提莫非维小麦复杂恢复体系中,已经报道八个Rf恢复基因座:Rf1(Chr1A)、Rf2(Chr7D)、Rf3(Chr1B)、Rf4(Chr6B)、Rf5(Chr6D)、Rf6(Chr5D)、Rf7(Chr7B)和Rf8。本发明克隆了1A染色体上的Rf1基因座,明确该基因编码三角状五肽重复序列蛋白质(PPR)。

Rf1基因编码的PPR蛋白,在位置5和35具有特定残基,从而识别orfmRNA内部的靶序列5’-ATTTGTCTATTTTTCT-3’,阻断细胞毒性orf转录物的翻译并且指导转录向coxI转录发生。在含有G型CMS的普通小麦系中,产生涵盖orf和cox1基因序列的嵌合mRNA长转录物,导致orf翻译并且因此产生细胞毒性ORF蛋白。在含有G型CMS的恢复的普通小麦系中,则仍存在orf–coxI长RNA的转录,但ORF蛋白不再翻译。

中国农业科学院油料作物研究所申请的专利4(发明人:曾新华;吴刚;闫晓红;袁荣;王淼;刘芳;罗军玲;武玉花;朱莉;李晓飞;李均)涉及一种甘蓝型油菜雄性不育基因BnMS5f、蛋白、载体、工程菌及其应用。本发明所述基因BnMS5f可作为一个油菜雄配子发育调控的功能基因应用于油菜基因工程雄性不育系统的创制。

油菜显性细胞核雄性不育系宜3A的育性受到同一位点的三个复等位基因控制,BnMS5a(恢复基因),BnMS5b(不育基因)和BnMS5c(正常可育或临保系基因),且这3个等位基因之间的显隐性关系为BnMS5aBnMS5bBnMS5c。

本发明对甘蓝型油菜自交系TE5进行EMS诱变,获得1株不育单株E2A(不育株称为E2A,可育株称为E2B),将不育单株与中双11号杂交,并用中双11号作为轮回亲本回交获得近等基因系。与BnMS5b和BnMS5d基因导致的油菜雄性不育受温度影响不同,在油菜花期经过不同温度处理后,不育单株E2A其育性不受温度影响,不育彻底,无微粉,但其营养生长完全正常。不育株E2A在人工辅助授粉或自然授粉条件下其结实较差,基本不结实,说明其雌配子发育也受影响导致雌性败育。E2A不育基因与温敏细胞核雄性不育系TE5A中不育基因BnMS5d等位或紧密连锁。通过测序获得BnMS5f序列并证明了其功能。

4、其他

孟山都技术有限公司申请的专利X(发明人:E·艾伦;B·S·戈德曼;郭亮;S·E·黑塞尔;黄士杰;S·I·伊瓦舒塔;E·K·克里格尔;J·K·罗伯茨;张远记)公开了新的miRNA和其前体,还公开了包含这些新的miRNA、miRNA前体、miRNA启动子和对应于miRNA的miRNA识别位点的重组DNA构建体。这些miRNA可用于调控靶基因表达。

中国科学院遗传与发育生物学研究所申请的专利2(发明人:焦雨铃;徐梦雪)公开了一种与植物体细胞再生效率相关的DRN蛋白质及其相关生物材料与应用。DRN是拟南芥中的体细胞再生蛋白,DRN蛋白质及其相关生物材料可用于提高植物体细胞再生效率。

结案专利详察

根据已知功能蛋白重新设计编码的核苷酸序列并应用,这在生物育种、生物医药等各领域是一种非常常见的实施策略。例如,转基因作物开发时设计目的基因,基因编辑时根据目标物种设计合适的Cas蛋白编码基因等。在这个过程中,如何对新设计的基因(核酸分子)进行专利保护是一个十分值得深入研究的问题。新的一年里,我们会持续

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