[发明专利]用于通过单倍体诱导来进行基因组编辑的方法和组合物

说明书

提供用于使用基因编辑和单倍体诱导来改进植物育种的方法和组合物。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月14日提交的美国临时申请号62/394,409的优先权，所述美国临时申请以引用的方式整体并入本文。

序列表的并入

是65,536字节(在MS-中所测量)，并且于2017年9月7日创建的名为“61934WO_ST25.txt”的文件中含有的序列表随本文一起电子提交，并且以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本公开提供用于使用基因组编辑与单倍体诱导杂交组合来实现基因组修饰的方法和组合物。

背景技术

将适用性状递送至不同种质中在传统上涉及多轮回交以将性状从供体种质移动至目标株系中。这个过程可花费数年来完成，并且它经常需要广阔田地或温室空间来使必要植物生长。此外，对于一些天然性状，在目标性状周围的不良重组导致供体基因组的可具有非所要或甚至有害表型效应的可观部分的连锁累赘。植物育种人员可使用单倍体诱导株系和双单倍体来使所需性状向目标株系中的整合加速。

在基因组编辑技术中的新近发现已揭示可使包括基因组重排的突变靶向植物基因组内的特定基因座所采用的新系统，例如锌指、转录活化子样效应物和成簇规律间隔短回文重复序列(CRISPR)。这些新工具已显示有希望允许植物科学家有更大可能使得能够向靶标基因组内的特定靶标序列中并入特定核苷酸编辑，所述特定核苷酸编辑在先前是不可能的，或在统计上是如此不可能发生以致在高通量和/或工业环境中不能实行。

然而，这些系统的一个重要缺点是在已进行所需编辑之后，突变元件持续处于细胞中，此可进一步影响基因表达和/或在植物基因组中产生额外非所要突变。当前植物育种方法教导为在进行所需编辑之后从植物消除所述基因组编辑组分(GEC)，必须使含有序列的植物与缺乏序列的轮回亲本回交，以及选择已丧失GEC，但保留并入它们的基因组中的所需编辑的那些子代。这个过程是缓慢的，艰苦的，并且需要可观资源投资来实现。

因此，在本领域中有需要在编辑之后高效消除细胞中的GEC，以及按比例扩大GE系统以在工业或商业规模上在许多不同植物种质中高效产生不同编辑的广泛分类和/或组合，以满足现代竞争性农耕系统的要求。

本文所述的方法和组合物通过暴露供体株系中的基因编辑组分以修饰所需株系中的基因组而不需要多轮回交以及在无实质性连锁累赘下来满足本领域中的需要。

发明内容

在一个实施方案中，本发明涉及一种修饰植物基因组的方法，其包括提供包含至少一种基因组编辑组分(GEC)的第一植物，以及使所述第一植物与第二植物杂交以产生所述第二植物的经修饰基因组，其中所述第二植物的基因组通过所述至少一种GEC组分来修饰。第三植物由第一植物和第二植物的杂交产生，其中所述第三植物包含第二植物的经修饰基因组，并且其中所述第三植物大致上缺乏GEC。在一些实施方案中，第一植物是单倍体诱导植物。

在另一实施方案中，本发明涉及一种修饰植物基因组的方法，其包括提供包含至少一个超数染色体的第一植物，其中所述超数染色体包含至少一种基因组编辑组分(GEC)。使第一植物与第二植物杂交以通过GEC组分对所述第二植物的基因组的作用来产生所述第二植物的经修饰基因组。第一植物与第二植物之间的杂交产生包含第二植物的经修饰基因组，但大致上缺乏GEC的第三植物。

在另一实施方案中，本发明涉及一种修饰植物基因组的方法，其包括提供在载体DNA分子上包含至少一种基因组编辑组分(GEC)的第一植物。使第一植物与第二植物杂交，其中使所述第二植物的基因组充分暴露于至少一种GEC以通过由至少一种GEC编码的蛋白质进行修饰。第一植物和第二植物的杂交于是产生包含第二植物的经修饰基因组，但大致上缺乏GEC的第三植物。在一些实施方案中，第一植物是单倍体诱导植物。