СПОСОБЫ И КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ НИЗКОРОСЛЫХ РАСТЕНИЙ ПУТЕМ МАНИПУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА ГИББЕРЕЛЛИНА

1. Кукурузное или злаковое растение, содержащие геномное редактирование, введенное с помощью целевого метода редактирования генома в локус эндогенного гена оксидазы GA или около него, при этом уровень экспрессии эндогенного гена оксидазы GA в кукурузном или злаковом растении снижен или отсутствует по сравнению с контрольным растением, и при этом редактированное кукурузное или злаковое растение имеет меньшую высоту по сравнению с контрольным растением.
2. Редактированное кукурузное или злаковое растение по п.1, отличающееся тем, что редактированное растение имеет один или более из следующих дополнительных признаков относительно контрольного растения, увеличенный диаметр стебля, улучшенную устойчивость к полеганию, более глубокие корни, увеличенную площадь листа, более раннюю сомкнутость полога, более высокую устьичную проводимость, более низкую высоту початка, повышенное содержание влаги в листве, повышение устойчивости к засухе, повышение эффективности использования азота, снижение содержания антоцианов и площади антоцианов в листьях в нормальных условиях или стрессовых условиях, вызванных ограниченным количеством азота или воды, увеличение массы початка, увеличение уборочного индекса, увеличение урожая, увеличение количества зерна, увеличение массы зерна и увеличение плодовитости.
3. Редактированное кукурузное или злаковое растение по п.1, отличающееся тем, что высота редактированного растения по меньшей мере на 10% ниже, чем у контрольного растения.
4. Редактированное кукурузное или злаковое растение по п.1, отличающееся тем, что диаметр стебля редактированного растения в одном или более междоузлиях стебля по меньшей мере на 5% больше, чем у контрольного растения.
5. Редактированное кукурузное или злаковое растение по п.1, отличающееся тем, что уровень одной или более активных GA в по меньшей мере одной ткани междоузлия стебля редактированного растения ниже, чем в той же ткани междоузлия контрольного растения.
6. Редактированное кукурузное или злаковое растение по п.1, отличающееся тем, что уровень одной или более активной GA в по меньшей мере одной ткани междоузлия стебля редактированного растения по меньшей мере на 5% ниже, чем в той же ткани междоузлия контрольного растения.
7. Редактированное кукурузное или злаковое растение по п.1, отливающееся тем, что геномное редактирование вводят с применением мегануклеазы, нуклеазы c цинковыми пальцами (ZFN), РНК-направленной эндонуклеазы, TALE-эндонуклеазы (TALEN), рекомбиназы или транспозазы.
8. Композиция, содержащая направляющую РНК, при этом направляющая РНК содержит направляющую последовательность, которая по меньшей мере на 95% идентична или комплементарна по меньшей мере 19 последовательным нуклеотидам целевой последовательности ДНК в геномном локусе эндогенного гена оксидазы GA злакового растения или около него.
9. Композиция по п.8, отличающаяся тем, что молекула направляющей РНК содержит направляющую последовательность, которая по меньшей мере на 95% комплементарна по меньшей мере 19 последовательным нуклеотидам из SEQ ID NO: 34, 35 или 38 или последовательности, комплементарной им.
10. Композиция по п.8, отличающаяся тем, что молекула направляющей РНК содержит направляющую последовательность, которая по меньшей мере на 95% комплементарна по меньшей мере 19 последовательным нуклеотидам из SEQ ID NO: 87, 91, 95, 98, 105, 109, 113, 117, 122, 126, 130 или 137 или последовательности, комплементарной им.
11. Композиция по п.8, дополнительно включающая эндонуклеазу, направляемую РНК.
12. Композиция по п.11, отличающаяся тем, что РНК-направленная эндонуклеаза в присутствии молекулы направляющей РНК вызывает двухцепочечный разрыв или одноцепочечный разрыв в целевой последовательности ДНК или около него в геноме злакового растения.
13. Композиция по п.8, дополнительно включающая в себя донорную матрицу рекомбинантной ДНК содержащую по меньшей мере одну гомологичную последовательность или гомологичное плечо, при этом по меньшей мере одна гомологичная последовательность или гомологичное плечо по меньшей мере на 80% комплементарна по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам последовательности целевой ДНК, при этом последовательность целевой ДНК представляет собой геномную последовательность в геномном локусе эндогенного гена оксидазы GA кукурузного или злакового растения или около него.
14. Конструкция рекомбинантной ДНК, содержащая транскрибируемую последовательность ДНК, кодирующую некодирующую молекулу направляющей РНК, при этом молекула направляющей РНК содержит направляющую последовательность, которая по меньшей мере на 95% комплементарна по меньшей мере 19 последовательным нуклеотидам целевой последовательности ДНК в геномном локусе эндогенного гена оксидазы GA кукурузного или злакового растения или около него.
15. Конструкция рекомбинантной ДНК по п.14, отличающаяся тем, что направляющая РНК содержит направляющую последовательность, которая по меньшей мере на 95% комплементарна по меньшей мере 19 последовательным нуклеотидам из SEQ ID NO: 34, 35 или 38 или последовательности, комплементарной им.
16. Конструкция рекомбинантной ДНК по п.14, отличающаяся тем, что направляющая РНК содержит направляющую последовательность, которая по меньшей мере на 95% комплементарна по меньшей мере 19 последовательным нуклеотидам из SEQ ID NO: 87, 91, 95, 98, 105, 109, 113, 117, 122, 126, 130 или 137 или последовательности, комплементарной им.
17. Конструкция рекомбинантной ДНК по п.14, отличающаяся тем, что последовательность транскрибируемой ДНК функционально связана с промотором, экспрессируемым в растении.
18. Конструкция рекомбинантной ДНК по п.14, отличающаяся тем, что молекула направляющей РНК представляет собой CRISPR РНК (crРНК) или одноцепочечную направляющую РНК (онРНК).
19. Конструкция рекомбинантной ДНК по п.14, отличающаяся тем, что направляющая РНК содержит последовательность, комплементарную последовательности мотива, прилегающего к протоспейсеру (PAM), присутствующую в геноме злакового растения, непосредственно прилегающую к последовательности целевой ДНК в геномном локусе эндогенного гена оксидазы GA или около него.
20. Конструкция рекомбинантной ДНК по п.14, отличающаяся тем, что ген эндогенной оксидазы GA кодирует белок, который по меньшей мере на 90% идентичен SEQ ID NO: 9, 12 или 15.
21. Молекула или вектор ДНК, содержащая конструкцию рекомбинантной ДНК по п.14.
22. Бактериальная клетка или клетка-хозяин, содержащая конструкцию рекомбинантной ДНК по п.14.
23. Кукурузное или злаковое растение, часть растения или клетка растения, содержащее конструкцию рекомбинантной ДНК по п.14.
24. Композиция, содержащая конструкцию рекомбинантной ДНК по п.14, отличающаяся тем, что указанная композиция дополнительно содержит эндонуклеазу, направляемую РНК.
25. Композиция, содержащая конструкцию рекомбинантной ДНК по п.14, отличающаяся тем, что указанная композиция дополнительно содержит вторую конструкцию рекомбинантной ДНК, содержащую вторую транскрибируемую последовательность ДНК, кодирующую эндонуклеазу, направляемую РНК.
26. Композиция по п.25, содержащая молекулу ДНК или вектор, содержащие конструкцию рекомбинантной ДНК и вторую конструкцию рекомбинантной ДНК.
27. Композиция, содержащая первую молекулу ДНК или вектор и вторую молекулу ДНК или вектор, при этом первая молекула или вектор ДНК содержит конструкцию рекомбинантной ДНК, кодирующую молекулу направляющей РНК, которая нацелена на эндогенный ген оксидазы GA кукурузного или злакового растения, а вторая молекула или вектор ДНК содержит вторую конструкцию рекомбинантной ДНК, кодирующую эндонуклеазу, направляемую РНК.
28. Композиция по п.27, дополнительно содержащая донорную матрицу рекомбинантной ДНК содержащую по меньшей мере одну гомологичную последовательность или гомологичное плечо при этом по меньшей мере одна гомологичная последовательность или гомологичное плечо по меньшей мере на 80% комплементарна по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам последовательности целевой ДНК, при этом последовательность целевой ДНК представляет собой геномную последовательность в геномном локусе эндогенного гена оксидазы GA кукурузного или злакового растения или около него.
29. Донорная матрица рекомбинантной ДНК содержащая, по меньшей мере, одну гомологичную последовательность, при этом по меньшей мере одна гомологичная последовательность по меньшей мере на 80% комплементарна по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам последовательности целевой ДНК, при этом последовательность целевой ДНК представляет собой геномную последовательность в геномном локусе эндогенного гена оксидазы GA кукурузного или злакового растения или около него.
30. Донорная матрица рекомбинантной ДНК по п.29, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна гомологичная последовательность содержит, по меньшей мере, одну мутацию относительно комплементарной цепи последовательности целевой ДНК в геномном локусе эндогенного гена оксидазы GA или около него.
31. Донорная матрица рекомбинантной ДНК по п.29, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна гомологичная последовательность по меньшей мере на 80% идентична или комплементарна по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам из SEQ ID NO: 34, 35 или 38 или последовательности, комплементарной им.
32. Донорная матрица рекомбинантной ДНК по п.29, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна гомологичная последовательность по меньшей мере на 80% идентична или комплементарна по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам из SEQ ID NO: 87, 91, 95, 98, 105, 109, 113, 117, 122, 126, 130 или 137 или последовательности, комплементарной им.
33. Донорная матрица рекомбинантной ДНК, содержащая два гомологичных плеча, включая первое гомологичное плечо и второе гомологичное плечо, при этом первое гомологичное плечо содержит последовательность, которая по меньшей мере на 80% комплементарна по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам первой фланкирующей последовательности ДНК, при этом второе гомологичное плечо содержит последовательность, которая по меньшей мере на 80% комплементарна по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам второй фланкирующей последовательности ДНК, и при этом первая фланкирующая последовательность ДНК и вторая фланкирующая последовательность ДНК представляют собой геномные последовательности в геномном локусе эндогенного гена оксидазы GA кукурузного или злакового растения или около него.
34. Донорная матрица рекомбинантной ДНК по п.33, дополнительно содержащая последовательность вставки, расположенную между первым гомологичным плечом и вторым гомологичным плечом.
35. Донорная матрица рекомбинантной ДНК по п.33, отличающаяся тем, что каждое гомологичное плечо по меньшей мере на 80% идентично или комплементарно по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам из SEQ ID NO: 34, 35 или 38 или последовательности, комплементарной им.
36. Донорная матрица рекомбинантной ДНК по п.33, отличающаяся тем, что каждое гомологичное плечо по меньшей мере на 80% идентично или комплементарно по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам из SEQ ID NO: 87, 91, 95, 98, 105, 109, 113, 117, 122, 126, 130 или 137 или последовательности, комплементарной им.
37. Кукурузное или злаковое растение, часть растения или клетка растения, содержащее конструкцию рекомбинантной ДНК по п.33.
38. Сконструированная сайт-специфическая нуклеаза, которая связывается с целевым сайтом в геномном локусе эндогенного гена оксидазы GA кукурузного или злакового растения, или рядом с ним и вызывает двухцепочечный или одноцепочечный разрыв в целевом сайте.
39. Сконструированная сайт-специфическая нуклеаза по п.38, отличающаяся тем, что сайт-специфическая нуклеаза представляет собой мегануклеазу или хоуминг-эндонуклеазу.
40. Сконструированная сайт-специфическая нуклеаза по п.38, отличающаяся тем, что сайт-специфическая нуклеаза представляет собой нуклеазу с цинковыми пальцами (ZFN), содержащую ДНК-связывающий домен и домен расщепления.
41. Сконструированная сайт-специфическая нуклеаза по п.38, отличающаяся тем, что сайт-специфическая нуклеаза представляет собой эффекторную нуклеазу, подобную активаторам транскрипции (TALEN), содержащую ДНК-связывающий домен и домен расщепления.
42. Сконструированная сайт-специфическая нуклеаза по п.38, отличающаяся тем, что целевой сайт, связанный сайт-специфической нуклеазой, по меньшей мере на 80% идентичен или комплементарен по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам из SEQ ID NO: 34, 35 или 38 или последовательным нуклеотидам из.
43. Сконструированная сайт-специфическая нуклеаза по п.38, отличающаяся тем, что целевой сайт, связанный сайт-специфической нуклеазой, по меньшей мере на 80% идентичен или комплементарен по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам из SEQ ID NO: 87, 91, 95, 98, 105, 109, 113, 117, 122, 126, 130 или 137 или последовательности, комплементарной им.
44. Конструкция рекомбинантной ДНК, содержащая трансген, кодирующий сайт-специфическую нуклеазу, при этом сайт-специфическая нуклеаза связывается с целевым сайтом в геномном локусе эндогенного гена оксидазы GA однодольного или злакового растения, или около него и вызывает двухцепочечный или одноцепочечный разрыв в целевом сайте.
45. Конструкция рекомбинантной ДНК по п.44, отличающаяся тем, что трансген функционально связан с промотором, экспрессируемым в растении.
46. Конструкция рекомбинантной ДНК по п.44, отличающаяся тем, что сайт-специфическая нуклеаза представляет собой мегануклеазу или хоуминг-эндонуклеазу, нуклеазу с цинковыми пальцами или эффекторную нуклеазу, подобную активаторам транскрипции (TALEN).
47. Кукурузное или злаковое растение, часть растения или клетка растения, содержащее конструкцию рекомбинантной ДНК по п.44.
48. Донорная матрица рекомбинантной ДНК, содержащая по меньшей мере одно гомологичное плечо и последовательность вставки, при этом по меньшей мере одно гомологичное плечо по меньшей мере на 80% комплементарно по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам последовательности геномной ДНК кукурузного или злакового растения, и при этом последовательность вставки содержит конструкцию рекомбинантной ДНК, содержащую транскрибируемую последовательность ДНК, кодирующую некодирующую молекулу РНК, при этом некодирующая молекула РНК нацелена, с целью супрессии, на один или более эндогенных генов оксидазы GA20 или GA3 в однодольном или злаковом растении или в растительной клетке, и при этом транскрибируемая последовательность ДНК функционально связана с промотором, экспрессируемым в растении.
49. Донорная матрица рекомбинантной ДНК по п.48, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно гомологичное плечо содержит два гомологичных плеча, включая в себя первое гомологичное плечо и второе гомологичное плечо,
при этом первое гомологичное плечо содержит последовательность, которая по меньшей мере на 80% комплементарна по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам первой фланкирующей последовательности ДНК, а второе гомологичное плечо содержит последовательность, которая по меньшей мере на 80% комплементарна по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам второй фланкирующей последовательности ДНК,
при этом первая фланкирующая последовательность ДНК и вторая фланкирующая последовательность ДНК представляют собой геномные последовательности в одном и том же геномном локусе однодольного или злакового растения, или около него, и при этом последовательность вставки расположена между первым гомологичным плечом и вторым гомологичным плечом и содержит конструкцию рекомбинантной ДНК, содержащую транскрибируемую последовательность ДНК, кодирующую некодирующую молекулу РНК.
50. Донорная матрица рекомбинантной ДНК по п.48, отличающаяся тем, что последовательность транскрибируемой ДНК функционально связана с промотором, экспрессируемым в растении.
51. Донорная матрица рекомбинантной ДНК по п.48, отличающаяся тем, что некодирующая молекула РНК содержит последовательность, которая является, по меньшей мере на 90% комплементарна по меньшей мере 19 последовательным нуклеотидам молекулы мРНК, кодирующей белок оксидазы GA, который по меньшей мере на 90% идентичен SEQ ID NO: 9, 12, 15, 30 или 33.
52. Донорная матрица рекомбинантной ДНК по п.48, отличающаяся тем, что некодирующая молекула РНК содержит последовательность, которая является, по меньшей мере на 90% комплементарна по меньшей мере 19 последовательным нуклеотидам молекулы мРНК, кодирующей белок оксидазы GA, который по меньшей мере на 90% идентичен SEQ ID NO: 86, 90, 94, 97, 101, 104, 108, 112, 116, 118, 121, 125, 129, 133 или 136.
53. Трансгенное кукурузное или злаковое растение, часть растения или клетка растения, содержащие последовательность вставки донорной матрицы рекомбинантной ДНК по п.48.
54. Способ получения трансгенного кукурузного или злакового растения, включающий в себя: (а) трансформацию по меньшей мере одной клетки эксплантата с помощью указанной донорной матрицы рекомбинантной ДНК по п.48, и (b) регенерацию или развитие трансгенного кукурузного или злакового растения из трансформированного эксплантата, при этом трансгенное кукурузное или злаковое растение содержит последовательность вставки донорной матрицы рекомбинантной ДНК.
55. Способ получения кукурузного или злакового растения, имеющего геномное редактирование в эндогенном гене оксидазы GA или около него, включающий:
(a) введение в по меньшей мере одну клетку эксплантата кукурузного или злакового растения сайт-специфической нуклеазы или молекулы рекомбинантной ДНК, содержащей трансген, кодирующий сайт-специфическую нуклеазу, при этом сайт-специфическая нуклеаза связывается с целевым сайтом в геномном локусе эндогенного гена оксидазы GA или около него и вызывает двухцепочечный или одноцепочечный разрыв в целевом сайте, и
(b) регенерацию или развитие редактированного кукурузного или злакового растения по меньшей мере из одной клетки эксплантата, содержащей геномное редактирование в гене эндогенной оксидазы GA редактированного однодольного или злакового растения или около него.
56. Способ по п.55, отличающийся тем, что этап введения (a) дополнительно содержит введение донорной матрицы ДНК, содержащей, по меньшей мере, одну гомологичную последовательность или гомологичное плечо, при этом, по меньшей мере, одна гомологичная последовательность или гомологичное плечо по меньшей мере на 80% комплементарно по меньшей мере 30 последовательным нуклеотидам последовательности целевой ДНК, при этом последовательность целевой ДНК представляет собой геномную последовательность в геномном локусе эндогенного гена оксидазы GA однодольного или злакового растения или около него.
57. Способ по п.55, дополнительно включающий:
(c) отбор редактированного кукурузного или злакового растения.
58. Способ по п.57, отличающийся тем, что этап отбора (c) включает определение, был ли редактирован локус эндогенного гена оксидазы GA с применением молекулярного анализа.
59. Способ по п.57, отличающийся тем, что этап отбора (c) включает определение, был ли редактирован локус эндогенного гена оксидазы GA путем наблюдения фенотипа растения.