關鍵詞：嵌合殺蟲蛋白、水稻中的抗草銨膦基因、微彈粒子基因編輯
1、抗蟲抗除草劑
孟山都技術有限公司申請的專利2020110686431和202011069672X（發明人：J·A·鮑姆;T·A·塞魯蒂;C·L·達特;L·H·恩格裡斯;付曉然;V·M·古佐夫;A·R·豪;J·P·摩根斯特恩;J·K·羅伯茨;S·A·薩爾瓦多;王金玲;S·弗拉辛斯基）公開了編碼新型嵌合殺鱗翅目昆蟲蛋白質的核苷酸序列。
本發明通過嵌合工作，由已知殺蟲蛋白的原毒素和毒素結構域構建了約844個編碼嵌合殺蟲蛋白的核苷酸序列，並且加以表達且在體外生測和植物中測試了殺鱗翅目蟲活性。其中，部分嵌合殺蟲蛋白表現出比原殺蟲蛋白提高的鱗翅目活性或增大的鱗翅目抗蟲譜。
這些具有提高的鱗翅目活性或增大的鱗翅目譜的新型嵌合殺昆蟲蛋白質是由以下殺昆蟲親本蛋白質原毒素和毒素結構域構建：Cry1Ah（結構域I）、Cry1Bb1（結構域I和II）、Cry1Be2（結構域I和II）、Cry1Ja1（結構域I和II）、Cry1Fa1（結構域I和II）、Cry1Ac（結構域II和結構域原毒素）、Cry1Ca（結構域III和結構域原毒素）、Cry1Ka（結構域III和結構域原毒素）、Cry1Jx（結構域III）、Cry1Ab（結構域III）、Cry1Ab3（原毒素）、Cry1Da1（原毒素）、Cry4（原毒素）、Cry9（原毒素）、Cry1Be（原毒素）和結構域Cry1Ka（原毒素）。
這些殺蟲活性提高或殺蟲譜擴大的嵌合蛋白質包括：TIC1100（結構域I-Cry1Ah、結構域II-Cry1Ac、結構域III-Cry1Ca、原毒素-Cry1Ac）、TIC860（結構域I-Cry1Bb1、結構域II-Cry1BB1、結構域III-Cry1Ca、原毒素-Cry1Ac）、TIC867（結構域I-Cry1Be2、結構域II-Cry1Be2、結構域III-Cry1Ka、原毒素-Cry1Ab3）、TIC868（結構域I-Cry1Be2、結構域II-Cry1Be2和結構域III-Cry1Ca、原毒素-Cry1Ab3）、TIC869（結構域I-Cry1Ja1、結構域II-Cry1Ja1、結構域III-Cry1Jx、原毒素-Cry1Ab3）和TIC836（結構域I-Cry1Fa1、結構域II-Cry1Fa1、結構域III-Cry1Ab、原毒素-Cry1Ac）。
安徽農業大學申請的專利2020110731600（發明人：李培金;陳紅億;王傳宏;陶珍;黃世界;陳晨;江桃山）涉及TMTT在作為抵禦鱗翅目害蟲侵害作物藥物中的應用。TMTT是植物釋放的香味成分之一，屬萜烯類化合物。已有研究表明，TMTT能吸引授粉昆蟲以及吸引植食性昆蟲天敵的能力。本發明首次發現了TMTT對鱗翅目害蟲小菜蛾具有趨避效果與毒殺作用。該物質屬天然次生代謝產物，不會對土壤和水源造成汙染，可用於開發新型高效無汙染的天然殺蟲劑。其中所述TMTT指（3E,7E）-4,8,12-三甲基十三-1,3,7,11-四烯（C16H26），或以此為基礎進行化學修飾後產生的化合物。
中國科學院合肥物質科學研究院申請的專利2020112249932（發明人：葉亞峰;陶亮之;劉斌美;任豔;吳躍進）公開了水稻抗草銨膦除草劑突變基因GLR1。
本發明用重離子12C6+誘變（能量80MeV，劑量120Gy）誘變粳稻品種金粳818品種，並用草銨膦除草劑進行噴施篩選獲得5株存活植株glr1-glr5。對glr1突變基因進行定位，最終將GLR1基因精細定位在第6號染色體長臂上Indel標記FSR28和FM06-4之間大約610.7Kb的區段內，並且與其中分子標記FM06-14和FM06-15共分離。
2、基因編輯
孟山都技術公司申請的專利2019800340466（發明人：陳餘榮;A·塞塔裡克斯;王大伏）提供了用於在植物中進行基因組編輯和定點整合的組合物，其包含用核酸酶蛋白、指導RNA或RNP包覆、處理或施加以用於遞送至來自幹種子的成熟的胚胎外植體的微彈粒子。還提供了使用所公開的組合物在植物的至少一個細胞中進行基因組編輯和定點整合的方法，以及通過所公開的方法產生的包含編輯的基因組或定點整合的植物、植物部分和種子。
本發明通過提供將以核酸酶蛋白和/或核糖核蛋白（RNP）形式的基因組編輯試劑預組裝和/或包覆在粒子（如金、鎢）上，以用於向外植體的生物射彈遞送，從而規避很多基因型很難組培的問題。
在引入基因組編輯試劑（諸如核酸酶蛋白、指導核酸或核糖核蛋白（RNP））之前無需大量培養幹切除外植體而產生基因組編輯R0植株的能力允許更快速且有效地進行本公開方法，因此使其有潛力實施基因組編輯作物植物的大規模商業生產。
中國農業科學院植物保護研究所申請的專利2020109802662（發明人：周煥斌;任斌;嚴大琦;柳浪;嚴芳）公開了一套腺嘌呤鹼基編輯器及其相關生物材料與應用。本發明提供了融合蛋白在植物單鹼基編輯中的應用，所述融合蛋白的名稱為TadARcas，含有Cas蛋白和腺嘌呤脫氨酶。本發明不僅適用於含SpCas9的腺嘌呤鹼基編輯器，同時還適用於含ScCas9、SpCas9NG和SpRY的腺嘌呤鹼基編輯器，擴寬了植物基因組定點編輯的使用範圍。本發明可以提高編輯的效率且能夠精確的介導靶位點的突變，並且能夠在水稻細胞中廣泛適用。TadA-R腺嘌呤脫氨酶是由野生型腺嘌呤脫氨酶wtTadA和突變型腺嘌呤脫氨酶TadA7.10組成的二聚體。
揚州大學申請的專利2020110617770（發明人：宋成義;王亞麗;高波;王宵燕;陳才;關中夏;石莎莎）涉及一種PS轉座酶與CRISPR/dCpf1融合蛋白表達載體及其介導的定點整合方法，本發明通過DNA重組技術，製成轉座酶和切割缺陷型Cas酶（dCpf1）的融合表達系統，該系統表達的融合蛋白與轉座子介導的基因片段、crRNA形成的複合物在crRNA引導下與靶位點特異性結合，在靶位點進行定點整合，從而可以實現基因大片段高效定點整合，同時該技術由於去除了CRISPR系統基因切割功能，避免了脫靶效應的產生。
復旦大學申請的專利2020110038710（發明人：王永明;鬍子英;王帥;高思琪）公開了一種SlugCas9HF蛋白、含有該蛋白的重組載體、CRISPR/Cas9HF基因編輯系統及應用。SlugCas9蛋白（A0A133QCR3）屬於路鄧葡萄球菌屬（Staphylococcus lugdunensis），SlugCas9-HF蛋白是在SlugCas9上引入R247A，N415A，T421A，R656A突變而得到的。本申請的SlugCas9-HF蛋白僅為1054個胺基酸，其具有的胺基酸數更少，因此可以有效地包裝到腺相關病毒載體中，從而解決了相關技術中由於Cas9較大而無法與sgRNA一起包裝到腺相關病毒中的問題。
3、雄性不育
巴斯夫歐洲公司和聯邦科學與工業研究組織申請的專利2019800352552 （發明人：M·達韋;J·雅各布斯;C·R·卡瓦納;A·羅德;R·阿里亞達薩;A·維斯蒂切爾;M·范託爾諾特;A·惠恩;J·巴雷羅桑切斯;A·新加拉姆納塔拉揚;A·斯普裡格斯;W·博維爾）描述了選擇或產生包含小麥G型胞質雄性不育的功能恢復基因的禾穀類植物的方法和用於其中的核酸和/或多肽。
提莫非維小麥（Triticum timopheevii）（G型）和粘果山羊草（Aegilops kotschyi）（K型）的細胞質是普通小麥（Triticum aestivum）中雄性不育的誘導物。在使用G型細胞質的雜交種子生產系統中，胞質雄性不育的恢復是關鍵問題。大部分六倍體小麥變種並不天然地含有Rf育性恢復基因。在提莫非維小麥複雜恢復體系中，已經報導八個Rf恢復基因座：Rf1（Chr1A）、Rf2（Chr7D）、Rf3（Chr1B）、Rf4（Chr6B）、Rf5（Chr6D）、Rf6（Chr5D）、Rf7（Chr7B）和Rf8。本發明克隆了1A染色體上的Rf1基因座，明確該基因編碼三角狀五肽重複序列蛋白質（PPR）。
Rf1基因編碼的PPR蛋白，在位置5和35具有特定殘基，從而識別orf256mRNA內部的靶序列5』-ATTTGTCTATTTTTCT-3』，阻斷細胞毒性orf256轉錄物的翻譯並且指導轉錄向coxI轉錄發生。在含有G型CMS的普通小麥系中，產生涵蓋orf256和cox1基因序列的嵌合mRNA長轉錄物，導致orf256翻譯並且因此產生細胞毒性ORF256蛋白。在含有G型CMS的恢復的普通小麥系中，則仍存在orf256–coxI長RNA的轉錄，但ORF256蛋白不再翻譯。
中國農業科學院油料作物研究所申請的專利2020109038404（發明人：曾新華;吳剛;閆曉紅;袁榮;王淼;劉芳;羅軍玲;武玉花;朱莉;李曉飛;李均）涉及一種甘藍型油菜雄性不育基因BnMS5f、蛋白、載體、工程菌及其應用。本發明所述基因BnMS5f可作為一個油菜雄配子發育調控的功能基因應用於油菜基因工程雄性不育系統的創製。
油菜顯性細胞核雄性不育系宜3A的育性受到同一位點的三個復等位基因控制，BnMS5a（恢復基因），BnMS5b（不育基因）和BnMS5c（正常可育或臨保系基因），且這3個等位基因之間的顯隱性關係為BnMS5a>BnMS5b>BnMS5c。
本發明對甘藍型油菜自交系TE5進行EMS誘變，獲得1株不育單株E2A（不育株稱為E2A，可育株稱為E2B），將不育單株與中雙11號雜交，並用中雙11號作為輪迴親本回交獲得近等基因系。與BnMS5b和BnMS5d基因導致的油菜雄性不育受溫度影響不同，在油菜花期經過不同溫度處理後，不育單株E2A其育性不受溫度影響，不育徹底，無微粉，但其營養生長完全正常。不育株E2A在人工輔助授粉或自然授粉條件下其結實較差，基本不結實，說明其雌配子發育也受影響導致雌性敗育。E2A不育基因與溫敏細胞核雄性不育系TE5A中不育基因BnMS5d等位或緊密連鎖。通過測序獲得BnMS5f序列並證明了其功能。
4、其他
孟山都技術有限公司申請的專利202010065442X（發明人：E·艾倫;B·S·戈德曼;郭亮;S·E·黑塞爾;黃士傑;S·I·伊瓦舒塔;E·K·克裡格爾;J·K·羅伯茨;張遠記）公開了新的miRNA和其前體，還公開了包含這些新的miRNA、miRNA前體、miRNA啟動子和對應於miRNA的miRNA識別位點的重組DNA構建體。這些miRNA可用於調控靶基因表達。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所申請的專利2020110888842（發明人：焦雨鈴;徐夢雪）公開了一種與植物體細胞再生效率相關的DRN蛋白質及其相關生物材料與應用。DRN是擬南芥中的體細胞再生蛋白，DRN蛋白質及其相關生物材料可用於提高植物體細胞再生效率。
結案專利詳察
根據已知功能蛋白重新設計編碼的核苷酸序列並應用，這在生物育種、生物醫藥等各領域是一種非常常見的實施策略。例如，轉基因作物開發時設計目的基因，基因編輯時根據目標物種設計合適的Cas蛋白編碼基因等。在這個過程中，如何對新設計的基因（核酸分子）進行專利保護是一個十分值得深入研究的問題。新的一年裡，我們會持續關注該領域。今天，就讓我們翻出一個很早的專利覆審案例，來看看已知蛋白的核苷酸創造性問題。
該專利是麥考根（Mycogen）公司於1999年10月21日（優先權日1998年10月23日）申請的《編碼大約15kDa和大約45kDa的殺蟲蛋白質的植物最優化的多核苷酸》（998124974）。
上海市計量測試技術研究院申請的專利202010996358X（發明人：劉剛;宋世平;聞豔麗;鄭宇;王樂樂;李蘭英;楊雪;許麗;楊鎮州;梁文;李妍;徐勤;羅超）提供了一種基於三嵌段探針的電化學傳感器及其在檢測轉基因雙鏈RNA中的應用，所述電化學傳感器包括金電極和三嵌段探針，包括PolyA及其連接的第一捕獲探針和第二捕獲探針，第一捕獲探針和第二捕獲探針包括與轉基因雙鏈RNA互補的一段核酸序列。三嵌段探針通過PolyA和金電極的吸附作用修飾於金電極表面。本發明的電化學傳感器表面修飾有三嵌段探針，實現了特異、靈敏、穩定的轉基因雙鏈RNA檢測，具有靈敏度高、耗時短、成本低、便攜性等優勢。