[发明专利]一种提高水稻产量的ABA受体PYL家族基因组合敲除的方法及其应用

说明书

本发明提供了一种提高水稻产量的ABA受体PYL家族基因组合敲除的方法及其应用，具体地，本发明首次意外地发现，对PYL基因家族的N个成员(N≥2)进行敲除，居然可以显著促进植物生长,同时可以显著改善某些所需的农艺性状(例如提高产量)。

技术领域

本发明涉及农业和生物技术领域，具体地，涉及一种提高水稻产量的ABA受体PYL家族基因组合敲除的方法及其应用。

背景技术

脱落酸(abscisic acid，ABA)是一种能够调节植物生长和增强植物对逆境抵抗力的激素。逆境胁迫，特别是干旱，能够诱导植物体内ABA含量的增加，ABA含量水平的增加将会引起植物广泛迅速的生理响应，从而增强植物的抗逆性。然而，这种抗逆性的增加往往伴随着生长抑制。在植物体内，ABA由其受体蛋白PYR/PYL/RCAR(pyrabactin resistance 1/PYR1-like/regulatory components of ABA receptors)识别。ABA与PYL的结合引起该蛋白的构象变化，从而引起和促进PYL与PP2C(clade A type 2C protein phosphatase)蛋白的结合。ABA-PYL-PP2C复合体的形成抑制了PP2C的活性，从而将SnRK2(sucrosenonfermenting 1-related protein kinase 2)蛋白的活性释放出来。激活的SnRK2将会磷酸化下游的众多蛋白因子，从而引起ABA响应基因的表达、气孔关闭和萌发抑制等生理响应。

PYL蛋白由基因家族编码。水稻核基因组中有13个PYL基因。尽管ABA在植物抗逆和生长调节上发挥着关键的作用，水稻中有关PYL的研究很少，对其家族成员的具体基因功能还不清楚。目前还未水稻PYL突变体的报道。

CRISPR/Cas9技术是最近几年兴起的一种基因编辑技术。2013年首次发表以后，该技术迅速被广泛应用于动植物的基因编辑。在该技术体系中，Cas9核酸酶在短的sgRNA(single guide RNA)引导下，去切割与sgRNA识别区互补的DNA序列；在一个细胞中表达多个sgRNA可同时对多个基因进行编辑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于提高水稻产量的ABA受体PYL家族基因组合敲除的新方法。

本发明第一方面提供了一种改良植物的方法，包括步骤：

(i)对植物细胞或植物组织进行基因工程改造，从而使得PYL基因家族中的N个成员发生突变，其中N≥2；

(ii)将经基因工程改造的植物细胞或植物组织再生成植株，对再生的植株进行性状测试，所述性状选自下组：株高、抽穗期、种子休眠、产量、生物量、或其组合；

(iii)根据性状测试结果，选出具有所需性状特征的植株。

在另一优选例中，所述所需性状特征选自下组：株高增加、产量提高、生物量增加、种子休眠近乎正常、抽穗期未明显延迟、或其组合。

在另一优选例中，对株高、产量、生物量、种子休眠、抽穗期的综合评判，从而选出具有所需形状特征的植株。

在另一优选例中，所述所需性状特征选自下组：生物量增加、产量提高、种子休眠近乎正常、抽穗期未明显延迟、或其组合。

在另一优选例中，所述突变包括降低PYL基因家族中N个成员的表达或活性。

在另一优选例中，所述“降低”是指将PYL基因家族中N个成员的表达或活性降低满足以下条件：

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

其中，A1为PYL基因家族中N个成员的表达或活性；A0为野生型同种类型植物植株中相同PYL基因家族中N个成员的表达或活性。