提高植物生产力和对水和营养缺乏的耐受性的方

本发明涉及提高对水和营养胁迫的耐受性和改善植物水利用效率的方法，以及在各种环境条件下提高产量(包括植物、植物部分或植物细胞的根、芽和种子生产)的方法。背景技术：0、发明背景1、植物在其整个发育过程中经常经受各种环境胁迫，诸如干旱、高温、寒冷和过量盐(zhu 2016)。干旱作为主要环境因素可能不利地影响植物发育的各个方面，包括种子萌发、营养生长、繁殖力和种子灌浆，由此限制农业中的植物生产力。植物经由从缺水感测开始到各种分子、细胞和生理反应的复杂调节网络来响应干旱(yang等人,2010；takahashi等人,2018)。2、作为一些实例，可以通过调节气孔密度(yoo等人,2010)或由植物激素脱落酸调节的气孔蒸腾(aba,mega等人,2019；yang等人,2019)来改善干旱耐受性。还可以通过在胁迫条件下稳定细胞蛋白或rna分子的活性构象来改善干旱耐受性。例如，玉米中细菌rna伴侣蛋白的异位表达在水有限的田间条件下赋予植物干旱耐受性和更高的籽粒产量(castiglioni等人,2008)。植物转录复合物，诸如核因子y(nf-y)和hardy(hrd)可充当各种生理反应的调节因子。玉米或小麦中nf-y或hrd的过表达使得转基因作物在水有限的田间条件下更耐受干旱(nelson等人,2007；karaba等人,2007)。3、这些植物对水缺乏反应的调节因子的发现促进了用于增强作物植物的干旱耐受性的生物技术的发展。然而，该技术在领域中的成功应用仍然很少。由于目前为产量而培育的农作物通常具有较少的资源或形态能力来承受长期的严重水亏缺，因此至关重要的是这些作物能够通过改善根生长来获得更多水资源以适应水短缺。4、提供该背景信息是为了使申请人认为可能与本发明相关的信息为人所知。不一定意在也不应被解释为承认任何上述信息构成针对本发明的现有技术。技术实现思路0、发明概述1、本发明的一个目的是提供提高植物生产力和对水和营养缺乏的耐受性的方法。根据本发明的一个方面，提供了一种提高植物对水和/或营养缺乏的耐受性的方法，其包括：修饰atexo970、其同源物或直系同源物的表达或活性。2、在某些实施方案中，该方法包括a)将核酸构建体引入植物、植物组织培养物或植物细胞中以获得修饰的植物、修饰的植物组织培养物或修饰的植物细胞，其中该核酸构建体编码atexo970、其同源物或直系同源物；b)使修饰的植物生长或由修饰的植物组织培养物或修饰的植物细胞再生植物；和c)选择相对于野生型植物具有提高的对水和/或营养缺乏的耐受性的植物。在某些实施方案中，该方法包括a)将用于crispr介导的atexo970、同源物或直系同源物的基因的天然启动子的置换的一种或多种核酸构建体引入植物、植物组织培养物或植物细胞中以获得修饰的植物、修饰的植物组织培养物或修饰的植物细胞；b)使修饰的植物生长或由修饰的植物组织培养物或修饰的植物细胞再生植物；和c)选择相对于野生型植物具有提高的对水和/或营养缺乏的耐受性的植物。3、根据本发明的另一方面，提供了一种提高植物生产力的方法，其包括：修饰atexo970、其同源物或直系同源物的表达或活性。4、在某些实施方案中，该方法包括a)将核酸构建体引入植物、植物组织培养物或植物细胞中以获得修饰的植物、修饰的植物组织培养物或修饰的植物细胞，其中该核酸构建体编码atexo970、其同源物或直系同源物；b)使修饰的植物生长或由修饰的植物组织培养物或修饰的植物细胞再生植物；和c)选择相对于野生型植物具有提高的植物生产力的植物。5、在某些实施方案中，该方法包括a)将用于crispr介导的atexo970、同源物或直系同源物的基因的天然启动子的置换的一种或多种核酸构建体引入植物、植物组织培养物或植物细胞中以获得修饰的植物、修饰的植物组织培养物或修饰的植物细胞；b)使修饰的植物生长或由修饰的植物组织培养物或修饰的植物细胞再生植物；和c)选择相对于野生型植物具有提高的对水和/或营养缺乏的耐受性的植物。技术特征：1.提高植物对水和/或营养缺乏的耐受性的方法，其包括：修饰atexo970、其同源物或直系同源物的表达或活性。2.权利要求1所述的方法，其中所述方法包括a)将核酸引入植物、植物组织培养物或植物细胞中以获得修饰的植物、修饰的植物组织培养物或修饰的植物细胞，其中所述核酸编码atexo970、其同源物或直系同源物；b)使所述修饰的植物生长或由所述修饰的植物组织培养物或所述修饰的植物细胞再生植物；和c)选择相对于野生型植物具有提高的对水和/或营养缺乏的耐受性的植物。3.权利要求2所述的方法，其中所述核酸包含与以下seq id no中所述序列的任一种具有至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％或100％的同一性的序列：122、123、126、127、128、129、131、132、134、135、137、138、140、141、143、144、146、147、149、150、152、153、155、156、158、159、161、162、164、165、167、168、170、171、173、174、175、177、178、180、181、182、184、185、187、188、190、191、192、194、195、196、198、200、201、203、205、206、208、209、212、213、215、216、218、219、221、222、224、225、227、228、230、231、233、234、236、237、239、240、242、243、245、246、248、249、251、252、254、255、257、258、260、261、263、264、266、267、269、270、272、273、275、276、278、279、281、282、284、285、287、288、290、291、293、294、296、297、299、300、302、303、305、306、308、309、311、312、314、315、317、318、320、321、323、324、326、327、329、330、332、333、335、336、338、339、341、342、343、344、345、347、348、350、351、353、354、356、357、359、360、362、363、365、366、368、370、371、373、374、376、377、379、380、382、383、385、386、388、389、391、392、394、395、397、398、400、401、403、404、406、407、409和410。4.权利要求2所述的方法，其中所述核酸编码多肽，所述多肽包含与以下seq id no中所述序列的任一种具有至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％或100％的百分比同一性的序列：124、125、130、133、136、139、142、145、148、151、154、157、160、163、166、169、172、176、179、183、186、189、193、197、199、202、204、207、211、214、217、220、223、226、229、232、235、238、241、244、247、250、253、256、259、262、265、268、269、270、271、272、273、274、275、276、277、278、279、280、283、286、289、292、295、298、301、304、307、310、313、316、319、322、325、328、331、334、337、340、343、346、349、352、355、358、361、364、367、369、372、375、378、381、384、387、390、393、396、399、402、405和408。5.权利要求1所述的方法，其中所述方法包括使编码所述atexo970、其同源物或直系同源物的天然启动子或基因突变。6.权利要求5所述的方法，其中所述突变是定点的。7.权利要求5所述的方法，其中所述突变是crispr介导的、转录激活因子样效应物核酸酶(talen)介导的或锌指核酸酶介导的。8.权利要求5所述的方法，其中所述突变是随机诱变。9.权利要求1所述的方法，其中所述方法包括置换编码所述atexo970、其同源物或直系同源物的天然启动子或基因，或置换所述启动子或所述基因的一部分。10.权利要求1所述的方法，其中所述方法包括a)将用于crispr介导的atexo970、同源物或直系同源物的基因的天然启动子的置换的一种或多种核酸引入植物、植物组织培养物或植物细胞中以获得修饰的植物、修饰的植物组织培养物或修饰的植物细胞；b)使所述修饰的植物生长或由所述修饰的植物组织培养物或所述修饰的植物细胞再生植物；和c)选择相对于野生型植物具有提高的对水和/或营养缺乏的耐受性的植物。11.权利要求10所述的方法，其中所述用于crispr介导的天然启动子置换的一种或多种核酸包含：能够表达cas核酸内切酶，诸如cas9的一种或多种核酸，和靶向所述编码atexo970、其同源物或直系同源物的基因的天然启动子的cas核酸内切酶向导rna和含有新启动子的同源定向修复(hdr)模板。12.权利要求1至11任一项所述的方法，其进一步包括引入编码一种或多种除草剂抗性蛋白和/或多种或多种害虫抗性蛋白的一种或多种核酸。13.通过权利要求1至12任一项所述的方法产生的植物。14.通过权利要求13所述的植物产生的种子。15.提高植物生产力的方法，其包括：修饰atexo970、其同源物或直系同源物的表达或活性。16.权利要求15所述的方法，其中所述方法包括使编码所述atexo970、其同源物或直系同源物的天然启动子或基因突变。17.权利要求16所述的方法，其中所述突变是定点的。18.权利要求16所述的方法，其中所述突变是crispr介导的、转录激活因子样效应物核酸酶(talen)介导的或锌指核酸酶介导的。19.权利要求16所述的方法，其中所述突变是随机诱变。20.权利要求15所述的方法，其中所述方法包括置换编码所述atexo970、其同源物或直系同源物的天然启动子或基因，或置换所述启动子或所述基因的一部分。21.权利要求15所述的方法，其中所述方法包括a)将核酸引入植物、植物组织培养物或植物细胞中以获得修饰的植物、修饰的植物组织培养物或修饰的植物细胞，其中所述核酸编码atexo970、其同源物或直系同源物；b)使所述修饰的植物生长或由所述修饰的植物组织培养物或所述修饰的植物细胞再生植物；和c)选择相对于野生型植物具有提高的植物生产力的植物。22.权利要求21所述的方法，其中所述核酸包含与以下seq id no中所述序列的任一种具有至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％或100％的同一性的序列：122、123、126、127、128、129、131、132、134、135、137、138、140、141、143、144、146、147、149、150、152、153、155、156、158、159、161、162、164、165、167、168、170、171、173、174、175、177、178、180、181、182、184、185、187、188、190、191、192、194、195、196、198、200、201、203、205、206、208、209、212、213、215、216、218、219、221、222、224、225、227、228、230、231、233、234、236、237、239、240、242、243、245、246、248、249、251、252、254、255、257、258、260、261、263、264、266、267、269、270、272、273、275、276、278、279、281、282、284、285、287、288、290、291、293、294、296、297、299、300、302、303、305、306、308、309、311、312、314、315、317、318、320、321、323、324、326、327、329、330、332、333、335、336、338、339、341、342、343、344、345、347、348、350、351、353、354、356、357、359、360、362、363、365、366、368、370、371、373、374、376、377、379、380、382、383、385、386、388、389、391、392、394、395、397、398、400、401、403、404、406、407、409和410。23.权利要求21所述的方法，其中所述核酸编码多肽，所述多肽包含与以下seq id no中所述序列的任一种具有至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％或100％的百分比同一性的序列：124、125、130、133、136、139、142、145、148、151、154、157、160、163、166、169、172、176、179、183、186、189、193、197、199、202、204、207、211、214、217、220、223、226、229、232、235、238、241、244、247、250、253、256、259、262、265、268、269、270、271、272、273、274、275、276、277、278、279、280、283、286、289、292、295、298、301、304、307、310、313、316、319、322、325、328、331、334、337、340、343、346、349、352、355、358、361、364、367、369、372、375、378、381、384、387、390、393、396、399、402、405和408。24.权利要求15所述的方法，其中所述方法包括a)将用于crispr介导的atexo970、同源物或直系同源物的基因的天然启动子的置换的一种或多种核酸引入植物、植物组织培养物或植物细胞中以获得修饰的植物、修饰的植物组织培养物或修饰的植物细胞；b)使所述修饰的植物生长或由所述修饰的植物组织培养物或所述修饰的植物细胞再生植物；和c)选择相对于野生型植物具有提高的对水和/或营养缺乏的耐受性的植物。25.权利要求24所述的方法，其中所述用于crispr介导的天然启动子置换的一种或多种核酸包含：能够表达cas核酸内切酶，诸如cas9的一种或多种核酸，和靶向所述编码atexo970、其同源物或直系同源物的基因的天然启动子的cas核酸内切酶向导rna和含有新启动子的同源定向修复(hdr)模板。26.权利要求15至25任一项所述的方法，其进一步包括引入编码一种或多种除草剂抗性蛋白和/或多种或多种害虫抗性蛋白的一种或多种核酸。27.通过权利要求15至26任一项所述的方法产生的植物。28.通过权利要求27所述的植物产生的种子。技术总结本发明提供了通过过表达负责d200突变体的核酸外切酶来提高植物生产力和对水和营养缺乏的耐受性的方法。还提供了过表达该核酸外切酶和具有改善的对水和营养缺乏的耐受性的植物。技术研发人员：万江欣,杨书军,K·乔斯林,唐续荣,田刚,黄雅凡受保护的技术使用者：波夫曼斯种植公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16