[发明专利]修饰NF-YC4启动子的转录抑制子结合位点以增加蛋白质含量和抗应力

说明书

在包含NF‑YC4基因的真核细胞中增加蛋白质含量的方法，所述方法包括修饰转录抑制子结合位点；产生蛋白质含量增加的植物的方法，所述方法包括杂交和就蛋白质含量增加进行选择；在包含NF‑YC4基因的植物细胞或植物中提高对病原体或害虫抗性的方法，所述方法包括修饰转录抑制子结合位点，单独进行或进一步结合在植物细胞或植物中表达QQS；产生对病原体或害虫抗性增加的植物的方法，所述方法包括杂交和就对病原体或害虫的抗性增加进行选择；细胞、细胞集合、组织、器官或生物体如植物，其中NF‑YC4基因包含启动子，所述启动子包含经修饰的转录抑制子结合位点，使得转录抑制子不能阻碍NF‑YC4转录；杂交种植物；和种子。

本申请是申请号为201680022422.6，申请日为2016年02月17日，题目为“修饰 NF-YC4启动子的转录抑制子结合位点以增加蛋白质含量和抗应力”的专利申请的分案 申请。

关于联邦资助的研究或开发的声明

本文所述工作至少部分由来自美国国家科学基金会的拨款支持，MCB授予号为0209789和0951170。因此，美国政府对本发明拥有一定权利。

技术领域

本公开涉及增加真核细胞的蛋白质含量，提高植物对胁迫，如非生物(例如盐、干旱和污染)或生物(如病原体和害虫)胁迫，的抗性，有经修饰的转录抑制子结合位点的启动子，使得转录抑制子无法阻碍基因NF-YC4的转录，QQS，TALENS，CRISPR/Cas9， 组织培养物，杂交和回交植物，杂交种植物，可再生细胞和种子。

发明背景

蛋白质缺乏是发展中国家中的主要健康问题。低蛋白摄入每年在数亿儿童中引起智 力迟钝、发育迟缓、疾病易感性、消耗病和/或死亡(Forrester等,PloS one 7:e35907(2012)； Gomes等,J.Neuroscience Res.87:3568-3575(2009))。

植物提供超过60％的人膳食蛋白质(Young等,Am.J.Clin.Nutr.59:1203S-1212S(1994))。增加主要作物的蛋白质含量能帮助缓解蛋白质缺乏，尤其是当使用动物产生等量蛋白时需要约100倍的水和11倍的能量(Pimentel等,Am.J.Clin.Nutr.78:6605-6635(2003))且增加动物蛋白质含量通常伴随着蛋白质质量或产率减少(Bellaloui等,Agricultural Sciences 1:110-118(2010)；Wenefrida等,J.Agricultural FoodChem.61: 11702-11710(2013))。

拟南芥QQS(At3g30720,Qua-Quine Starch)孤独基因调节拟南芥蛋白质含量。拟南芥 淀粉合酶3(Atss3)突变体与野生型(WT)对照系在形态上相似但淀粉水平不同(Zhang等, Plant Physiol.138:663-674(2005))，具有比WT中所发现的超过5倍的QQS转录物的量(Li等,Plant J.58:485-498(2009))。拟南芥中的QQS过表达提高叶的总蛋白质含量并降低总淀粉含量，同时QQS下调具有逆效应(Li等,Plant Biotech.J.13:177-187(2015)；Li等.(2009),同上)。作为转基因的QQS表达提高其它植物的蛋白质含量，如大豆(Williams82变种；Li等(2014)，同上；Li等(2009)，同上)。