[发明专利]通过编辑GA20氧化酶基因产生矮株型植物来增加可收获产量的方法和组合物

说明书

本公开提供了用于对GA20氧化酶基因的特定亚型进行编辑或突变以及实现这些编辑或突变的特定接合性组合的组合物和方法。还提供了具有降低GA20氧化酶基因的表达或活性的突变的修饰的植物及其植物部分和细胞，所述修饰的植物具有改善的特征，诸如降低的植株高度和增加的抗倒伏性，但没有异型。还提供了用于制备在GA20氧化酶基因的特定亚型中具有一个或多个突变的修饰的植物及其植物部分和细胞的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年2月15日提交的美国临时申请号62/631,412和2018年2月15日提交的美国临时申请号62/631,416的权益，所述临时申请均以引用方式整体并入本文。

序列表的并入

大小为382个千字节(在MS-WINDOWS中测得)且在2019年2月14日创建的名为“P34606WO_SEQ.txt”的序列表随附提交并且以引用方式整体并入本文。

背景技术

本公开涉及用于改善玉米中的性状(诸如抗倒伏性和增加的产量)的组合物和方法。

赤霉素(赤霉酸或GA)是调控多个主要的植物生长和发育过程的植物激素。在20世纪期间，对半矮化小麦、水稻和高粱植物品种中的GA水平的操纵使得这些谷类作物的产量增加且倒伏减少，这是绿色革命(Green Revolution)的主要原因。然而，尚未通过GA途径的操纵实现其他谷类作物(诸如玉米)的成功增产。实际上，GA途径基因中的一些突变和玉米中与产量不相容的多种异型(off-type)一直存在关联，这导致研究人员无法通过对GA途径的操纵来发现半矮化的高产玉米品种。

本领域中仍然需要开发具有增加的产量和/或抗倒伏性的单子叶植物或谷类作物植物，诸如玉米。

发明内容

在一个方面，本公开提供了一种修饰的玉米植物，所述修饰的玉米植物具有相对于野生型对照植物降低的植株高度，以及(i)相对于野生型对照植物增加的茎或秆直径，(ii)相对于野生型对照植物改善的抗倒伏性，或(iii)相对于野生型对照植物改善的耐旱性。

在一个方面，本公开提供了一种修饰的玉米植物或其植物部分，所述修饰的玉米植物或其植物部分具有期望的半矮化表型并且具有中等植株高度降低。在另一方面，具有适度降低的植株高度的修饰的玉米植物可提供优于具有常规高度的未修饰的植物或可能表现出植株高度显著降低的其他修饰的植物的农艺学优势。

在一个方面，本公开提供了一种修饰的玉米植物或其植物部分，所述修饰的玉米植物或其植物部分在GA20氧化酶_3基因座处包含突变等位基因并且在GA20氧化酶_5基因座处包含突变等位基因，其中所述GA20氧化酶_3基因座和所述GA20氧化酶_5基因座中的至少一者包含纯合突变等位基因。

在另一方面，本公开提供了一种修饰的玉米植物或其植物部分，所述修饰的玉米植物或其植物部分在GA20氧化酶_3基因和GA20氧化酶_5基因中的一者中包含第一纯合突变，并且在所述GA20氧化酶_3基因和所述GA20氧化酶_5基因中的另一者中还包含第二杂合或纯合突变。

在一个方面，本公开提供了一种制备修饰的玉米植物或其植物部分的方法，所述方法包括：(a)使包含所述GA20氧化酶_3基因座的突变等位基因的第一玉米植物与包含所述GA20氧化酶_5基因座的突变等位基因的第二植物杂交；以及(b)从步骤(a)中的杂交种中选择符合以下条件的子代玉米植物或其植物部分：(i)对于所述GA20氧化酶_3基因座的一个或多个突变等位基因是纯合的并且对于所述GA20氧化酶_5基因座的突变等位基因是杂合的，或者(ii)对于所述GA20氧化酶_3基因座的突变等位基因是杂合的并且对于所述GA20氧化酶_5基因座的一个或多个突变等位基因是纯合的。