[发明专利]一套用于水稻的人工基因编辑系统

说明书

本申请涉及一套用于水稻的基因编辑的人工基因编辑系统，其包括：第I调节元件，其包括能够编码如氨基酸序列I的核苷酸序列，其中所述氨基酸序列I包括如I‑1氨基酸序列、I‑2氨基酸序列和I‑3氨基酸序列中的一种；第II调节元件，其包括依次从5’端到3’端串联的第II‑1核苷酸序列和第II‑2核苷酸序列；所述第II‑1核苷酸序列包括靶核苷酸序列；所述靶核苷酸序列来源于目标生物的基因组中，并且所述靶核苷酸序列中含有目标生物基因组中待突变的靶位点；所述第II‑2核苷酸序列包括来源于化脓链球菌的sgRNA核酸序列；所述第II‑1核苷酸序列和所述第II‑2核苷酸序列转录融合。

本申请为2018年11月07日提交的发明名称为一套用于水稻的人工基因编辑系统，申请号为201811320030.8的分案申请。

技术领域

本申请涉及一套用于水稻的人工基因编辑系统。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是世界主要粮食作物之一，养活了世界上近一半人口，包括几乎整个东亚和东南亚的人口。中国是世界上水稻总产量最高的国家，水稻产量占全球总量的30％左右。在生产过程中，以稻瘟病、稻曲病和纹枯病为主的水稻三大病害严重制约着水稻的生长发育，导致水稻产量和品质降低，威胁着全球的粮食安全。因此，提高产量，改善稻米品质，增加水稻植株抗病、抗逆性等研究以保证粮食的稳定供给是人类社会可持续性发展的重大课题。水稻作为单子叶植物的模式植物，其研究技术、方法、理论和成果对其它禾本科植物，如小麦、玉米、高粱等具有重要指导作用。

近年来发展起来的CRISPR/Cas9系统因为可以对基因组进行定点修饰而极具应用性。不过CRISPR/Cas9系统在进行核酸切割时，需要识别引导RNA(gRNA)3’端保守的PAM序列。现在最常用的SpCas9所识别PAM序列主要是NGG，尽管SpCas9也可识别NAG，以及SpCas9(VQR)可识别NGA等，但其编辑效率均较低；同时基于CRISPR/SpCas9系统发展而来的碱基编辑技术也会因所编辑靶位点的特殊性及可能没有合适的PAM序列导致碱基编辑效率受到限制，这些都在很大程度上限制了CRISPR/Cas9系统在水稻基因组编辑中应用。

因此，如果能开发出一种可更高效、适用范围更广、通用性更强、DNA特异性更强的对植物基因组，特别是水稻基因组进行定点编辑的CRISPR/Cas9系统，不仅会大大提高对植物基因组编辑的效率，而且将被更广泛的应用于植物基因功能研究、作物育种等方面，将会极大地促进植物基因组编辑领域的进程。

发明内容

本申请提供了一套人工基因编辑系统，所述人工基因编辑系统包括：

第I调节元件，其包括能够编码如氨基酸序列I的核苷酸序列；其中所述氨基酸序列I包括如I-1氨基酸序列、I-2氨基酸序列和I-3氨基酸序列中的一种，其中所述I-1氨基酸序列为如SEQ ID No.1所示的氨基酸序列；所述I-2氨基酸序列包括依次从N端到C端串联的SEQ ID No.2、SEQ ID No.1和SEQ ID No.3所示的氨基酸序列；所述I-3氨基酸序列包括依次从N端到C端串联的SEQ ID No.4和SEQ ID No.1所示的氨基酸序列；

第II调节元件，其包括依次从5’端到3’端串联的第II-1核苷酸序列和第II-2核苷酸序列；所述第II-1核苷酸序列包括靶核苷酸序列；所述靶核苷酸序列来源于目标生物的基因组中，并且所述靶核苷酸序列中含有目标生物基因组中待突变的靶位点；所述第II-2核苷酸序列包括来源于化脓链球菌(Streptococcus pyogenes)的sgRNA核酸序列；所述第II-1核苷酸序列和所述第II-2核苷酸序列转录融合，其产物能引导第I调控元件编码的蛋白至目标生物基因组中待突变的靶位点处，并将靶位点处产生碱基进行突变；

当所述第II调节元件为多个时，包含在每一个所述第II调节元件中的第II-1核苷酸序列两两不相同。另外，当所述第II调节元件为多个时，这些第II调节元件可以串联的形成连接在一起。