具有增强的产量相关性状的植物和用于产生该植物的方法

xiaoxiao2020-6-24  11

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专利名称:具有增强的产量相关性状的植物和用于产生该植物的方法
具有增强的产量相关性状的植物和用于产生该植物的方法本发明一般地涉及分子生物学领域并且涉及用于通过调节植物中编码LEJl (RT和JA生物合成时限丧失I)多肽或AP2-26样(APETALA2样转录因子)多肽的核酸表达而增强植物中产量相关性状的方法。本发明还涉及具有编码LEJl多肽或AP2-26样多肽的核酸的受调节表达的植物,所述植物相对于对应野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。本发明也提供用于本发明方法中的构建体。本发明一般地还涉及分子生物学领域并且涉及用于通过调节植物中编码ExbB多肽或HD8样(同源域8样)多肽的核酸的表达而增强植物中产量相关性状的方法。本发明还涉及具有编码ExbB多肽或HD8样多肽的核酸的受调节表达的植物,所述植物相对于对应野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。本发明也提供用于本发明方法中的构建体。本发明一般地涉及分子生物学领域并且涉及用于通过调节植物中编码烟酰胺磷酸核糖基转移酶(本文中也称为NMPRT)的核酸表达而增强植物中产量相关性状的方法。本发明还涉及具有编码NMPRT的核酸的受调节表达的植物,所述植物相对于对应野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。本发明也提供用于本发明方法中的构建体。持续增长的世界人口和农业用可耕地供应萎缩刺激了有关增加农业效率的研究。常规的作物及园艺学改良手段利用选择育种技术以鉴定具有受欢迎特性的植物。然而,此类选择育种技术具有几个缺陷,即这些技术一般耗费很多劳动并且产生这样的植物,其经常含有异源性遗传组分,其可能不总是导致从亲代植物中传递的所希望性状。分子生物学进展已经允许人类改良动物及植物的种质。植物的遗传工程使得可以分离和操作遗传物质(一般处于DNA或RNA形式)并且随后导入该遗传物质至植物中。此类技术具有产生具备多种经济学、农学或园艺学改良性状的作物或植物的能力。具有特殊经济意义的性状是增加的产量。产量通常定义为来自作物的经济价值的可测量结果。该结果可以就数量和/或品质方面进行定义。产量直接取决于几个因素,例如器官的数目和大小、植物构造(例如枝的数目)、种子产生、叶衰老等。根发育、养分摄入量、胁迫耐受性和早期萌发势(early vigor)也可以是决定产量的重要因素。优化前述因素因而可以对增加作物产量有贡献。种子产量是特别重要的性状,因为众多植物的种子对人与动物营养是重要的。作物如玉米、稻、小麦、油菜和大豆占超过一半的人类总热量摄入,无论通过直接消费种子本身或通过消费基于加工的种子而产生的肉产品。作物也是糖、油及工业加工中所用众多类型代谢物的来源。种子含有胚(新苗和新根的起源)和胚乳(萌发期间及幼苗早期生长期间用于胚生长的营养来源)。种子发育涉及多种基因并且需要代谢物从根、叶和茎转移至正在生长的种子中。胚乳尤其同化糖类、油和蛋白质的代谢前体并且将它们合成为贮藏大分子以灌满籽粒。对于众多作物的另一个重要性状是早期萌发势。改进早期萌发势是现代稻育种计划在温带和热带稻品种上 的重要目标。长根在水栽稻中对于正确土壤固定是重要的。在将稻直接播种至被淹没田地的情况下,以及在植物必须从水中迅速出苗的情况下,较长的苗与萌发势相关。在实施条播的情况下,较长的中胚轴和胚芽鞘对于良好出苗是重要的。将早期萌发势人工改造到植物内的能力将在农业中是极其重要的。例如,不良的早期萌发势已经限制了基于玉米带种质(Corn Belt germplasm)的玉米(Zea mayes L.)杂种在欧洲大西洋地区的引种。又一个重要性状是改进的非生物胁迫耐受性。非生物胁迫是世界范围作物损失的主要原因,对于大多数主要作物植物而言降低平均产量超过50%(Wang等,Planta218,1-14, 2003)。非生物胁迫可以由干旱、盐度、极端温度、化学毒性和氧化胁迫引起。提高植物对非生物胁迫耐受性的能力将在世界范围对农民是极大经济优势并且会允许在不利条件期间及在作物栽培否则是不可能的陆地上栽培作物。作物产量因而可以通过优化前述因素之一而增加。取决于最终用途,对某些产量性状的改良可能优先于其它产量性状。例如对于应用如饲料或木材生产或生物燃料资源而言,增加植物营养体部分可能是希望的,而对于应用如面粉、淀粉或油生产而言,增加种子参数可能是尤其希望的。即便在种子参数当中,某些参数可以更优先于其它参数,这取决于应用。多种机制可以对增加种子产量有贡献,无论形式为增加的种子大小或是增加的种子数目。增加植物中产量(种子产量和/或生物量)的一种方法可以是通过调节植物的内在生长机制如细胞周期或参与植物生长或参与防御机制的多种信号途径。现在已经发现,可以通过调节植物中编码LEJl (ET和JA生物合成时限丧失I)多肽或AP2-26样(APETALA2样转录因子)多肽的核酸的表达而改善植物中多种产量相关性状。现在已经发现,可以通过调节植物中编码ExbB多肽或HD8样(同源域8样)多肽的核酸的表达而改善 植物中多种产量相关性状。背景LEJl多肽(ET和JA生物合成时限丧失多肽I)迄今为止还未在功能上表征过LEJl。Kleffmann等人(CurrBiol.1, 354-362,2004)报道了 LEJl蛋白质包含胱硫醚^合酶(CBS)结构域;该CBS结构域没有明确的功能,但推测对许多酶起调节作用并因此帮助维持细胞内的氧化还原平衡。预测该蛋白质定位在质体的基质中(Zybailov等人PLoS One.3(4): el994, 2008, Rutschow等人 Plant Physiol.148,156-75,2008)。背景ExbB多肽已知ExbB是TonB依赖性转导复合体的一部分。所述TonB复合体使用质子梯度穿过细菌内膜来转运大分子通过细菌外膜。TonB-ExbB系统,还有Tol-Pal系统能够将细胞质膜质子梯度与需能过程偶联,并因而激活通过外膜的主动运输。在大肠杆菌(E.coli)和相关的革兰氏阴性菌两个系统中(其在操纵子中进行组织),含有三种同源整合质膜蛋白质:TonB/TolA、ExbB/TolQ和ExbD/TolR。Fang 等人(Molecular&Cellular Proteomicsl.12(2002):956-966)在蓝细菌质膜中鉴定到了 ExbB/TolQ和ExbD/TolR的可能同源物。在集胞藻属(Synechocystis)的基因组中没有发现TonB/TolA同源物。ExbB/TolQ具有三个预测的跨膜螺旋,而ExbD/TolQ具有一个跨膜螺旋,其与相应的大肠杆菌蛋白质具有相同的膜拓扑结构。S111405是编码ExbB和ExbD蛋白质和FhuA蛋白质(其为TonB-ExbB系统的外膜部分)的一个操纵子(slll404/slll405/slll406)的一部分。Slr0677 是另一操纵子 slr0677/slr0678 的一部分,所述操纵子由编码ExbB和ExbD样蛋白质的基因组成。ExbB和TolQ共有相同的跨膜拓扑结构。在周质中以N末端开始,它们穿过细胞质膜三次(ExbB中在16至39、128至155和162至199位残基之间的跨膜区段,全长244个
残基)。Suzuki 等人(Molecular Microbiology (2001) 40 (I): 235-244)描述了允许转运生物聚合物的所有元件聚集在集胞藻的操纵子中。ExbBJP SII1404是所述元件之一。Agarwal 等人(Journal of Proteomics73 (2010): 976-991)将 ExbB 定位在集胞藻6803的叶绿体的类囊体膜中。背景烟酰胺磷酸核糖基转移酶(NMPRT)多肽现在已经发现,可通过调 节植物中编码NMPRT (烟酰胺磷酸核糖基转移酶)多肽的核酸的表达,尤其通过调节植物中编码烟酰胺磷酸核糖基转移酶的核酸的表达而改善植物中多种产量相关性状。本发明涉及编码烟酰胺磷酸核糖基转移酶的核酸及其在相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法中的用途。在酶学上,烟酰胺磷酸核糖基转移酶(属于EC2.4.2.12类)是催化以下化学反应的酶:烟酰胺D-核糖核苷酸+ 二磷酸〈=> 烟酰胺+5-磷酸-a -D-核糖1- 二磷酸。因此,该酶的两个底物是i)烟酰胺D-核糖核苷酸和ii) 二磷酸,而其两个产物是i)烟酰胺和ii) 5-磷酸-a -D-核糖1- 二磷酸。该酶属于糖基转移酶家族,尤其属于戊糖基转移酶家族。该酶类型的系统名是烟酰胺核苷酸:二磷酸磷酸-a-D-核糖转移酶。通常用于表示该酶的其他名称包括NMN焦磷酸化酶;烟酰胺单核苷酸焦磷酸化酶;烟酰胺单核苷酸合成酶;和NMN合成酶。该酶参与了烟酸和烟酰胺代谢。NAD(P)辅助因子的生物合成、挽救和再循环在其许多作用方面是重要的。NAD参与众多氧化还原反应,包括光合作用和呼吸作用,并且在许多代谢和调节过程中用作共底物。可在现有技术中获得有关微生物NAD代谢的研究。例如,Gazzaniga等人(2009;MicrobiolMol Biol Rev73:529-541)公开了 NAD是氧化还原反应的辅酶,并且是消耗NAD酶(包括ADP核糖转移酶、Sir2相关蛋白质赖氨酸去乙酰化酶和细菌DNA连接酶)的底物。已经鉴定到了这样的微生物,其从6个鉴定到的生物合成前体中的少至I个到高至5个合成NAD。从天冬氨酸或色氨酸从头合成NAD既不普遍,又不严格需氧。已经描述了从烟酰胺、烟酸、烟酰胺核糖苷和烟酸核糖苷合成挽救NAD通过不同基因的模块发生。在不同细菌中发现的烟酰胺挽救基因nadV和pncA看起来已经通过水平基因转移在生命树中扩散了。此外,应注意的是,Gerdes等人(2006,JOURNAL OF BACTER10L0GY3012 - 3023 卷188,N0.80021)使用比较基因组分析与在集胞藻PCC8803菌株中的验证实验研究了蓝细菌中NAD (P)因子的生物合成。他们公开了该菌株slr0788基因的产物是烟酰胺优选的磷酸核糖基转移酶NMPRT,其参与烟酰胺的两步非脱酰胺化利用中的第一步(NMN旁路;见Gerdes等的

图1)。保守基因簇Slr0787-slr0788编码的该途径的生理学作用可能是参与内源性产生的烟酰胺的再循环,如该蓝细菌不能利用外源提供的尼克酸(其也称为维生素B3或烟酸)所支持的。背景AP2-26样多肽转录因子调节基因的转录。可辨别三种常见类别的转录因子:结合RNA聚合酶的那些转录因子、结合另一转录因子的那些转录因子,和结合特定DNA序列的那些转录因子。最后一组转录因子主要结合靶基因的上游,其位于启动子序列中。AP2 (APETALA2)和EREBP(乙烯响应元件结合蛋白质或ERF,乙烯响应因子)是植物特有的转录因子家族的原型成员,其区别特征在于它们含有所谓的AP2DNA结合域。AP2/EREBP基因形成了大的多基因家族(AP2/ERF超家族),并且它们在植物生命周期中起多种作用:是若干发育过程(像决定花器官身份或控制叶表皮细胞身份 )的主要调节子,形成了植物用于响应多种类型的生物胁迫和环境胁迫的机制的一部分。在AP2/ERF超家族中,可辨别3个大家族:具有两个AP2/ERF结构域的AP2家族、具有单个AP2/ERF结构域的ERF家族和包含B3类型DNA结合域的RAV家族。Nakano 等人(Plant Physiologyl40, 411-432, 2006)研究了拟南芥和稻中的 ERF 基因家族,并将拟南芥ERF基因家族划分成12组(命名为I至X组,和VI样组以及Xb样组),而在稻中划分了 15组。拟南芥VII组蛋白质的特征在于保守的N末端基序,称为保守基序VI1-1 (CMVI1-1)。稻中VII组比拟南芥VII组包含更多的蛋白质,并且尽管稻和拟南芥VII组之间共有许多保守基序,但产生了单独的稻VIIb组,其序列缺失这种典型的CMVI1-1基序。在功能上,VII组的成员被描述为参与渗透胁迫和疾病响应(例如在W02003007699中)。番茄JERF3在烟草中的异位过表达增加了转基因植物的耐盐性(Wang等人,PlantMolecular Biology58, 183-192,2004),并且辣椒转录因子CaPFl过表达导致松树的耐渗透性增加(Tang等人,Plant Cell R印 26,115-124,2007),还增加了拟南芥中的病原抗性(Yi 等人,Plant Physiol.136,2862-2874,2004)。在大麦HvRAF 中观察了类似的现象(Jung等人,Planta Epub26August2006)。此外,VII组类型ERF蛋白质在产生甲硫氨酸的方法中使用(EP2005003297)。背景HD8样多肽HD-ZIP转录因子(TF)是大的超家族的一部分,所述超家族还包含PHD-指TF、BELL、ZF-HD TF、WOX和KNOX转录因子。HD-ZIP TF参与许多生理学和发育过程,如响应环境条件、器官和脉管发育、分生组织调节和激素信号途径的介导。HD-ZIP蛋白家族可细分成4个亚家族(I至IV)。HD-ZIP亚家族IV TF靶向的DNA序列的特征在于TAAA核心序列。概述LEJl多肽(ET和JA生物合成时限丧失I多肽)出人意料地,现在已经发现,调节编码如本文定义的LEJl多肽的核酸表达产生了相对于对照植物具有增强的产量相关性状,尤其增加的产量的植物。根据一个实施方案,提供了用于相对于对照植物改善植物中本文提供的产量相关性状的方法,所述方法包括调节植物中编码如本文定义的LEJl多肽的核酸表达。概述ExbB多肽出人意料地,现在已经发现,调节编码ExbB多肽的核酸表达产生了相对于对照植物具有增强的产量相关性状,尤其增加的产量,更尤其增加的种子产量的植物。根据一个实施方案,提供了用于相对于对照植物改善植物中产量相关性状的方法,所述方法包括调节植物中编码ExbB多肽的核酸表达。
概述烟酰胺磷酸核糖基转移酶(NMPRT)多肽出人意料地,现在已经发现,调节编码如本文定义的NMPRT或其同源物的核酸表达产生了相对于对照植物具有增强的产量相关性状,尤其增加的产量,更尤其增加的种子产量的植物。根据一个实施方案,提供了用于相对于对照植物改善植物中如本文提供的产量相关性状的方法,所述方法包括调节植物中编码如本文定义的NMPRT多肽的核酸表达。在其他实施方案中,本发明也提供了核酸和多肽,及其尤其用于相对于对照植物改善植物中如本文提供的产量相关性状的用途;构建体;细胞;和转基因生物,如转基因植物。概述AP2-26样多肽出人意料地,现在已经发现,调节编码如本文定义的AP2-26样多肽的核酸表达产生了相对于对照植物具有增强的产量相关性状,尤其早期萌发势和/或增加的种子产量的植物。也已经发现,调节编码如本文定义的HD8样多肽的核酸表达产生了相对于对照植物具有增强的产量相关性状,尤其增加的种子产量的植物。根据一个实施方案,提供了用于相对于对照植物改善植物中如本文提供的产量相关性状的方法,所述方法包括调节植物中编码如本文定义的AP2-26样多肽的核酸表达。概述HD8样多肽根据另一实施方案,提供了用于相对于对照植物改善植物中如本文提供的产量相关性状的方法,所述方法包括调节植物中编码如本文定义的HD8样多肽的核酸表达。该说明书的部分题注和标题仅为方便和参考目的,并不会以任何方式影响该说明书的意思或解释。定义将在本说明书中自始至终使用以下定义。多肽/蛋白质术语“多肽”和“蛋白质”在本文中可互换使用并且指由肽键连接在一起的任意长度的聚合形式的氨基酸。多核苷酸/核酸/核酸序列/核苷酸序列术语“多核苷酸”、“核酸序列”、“核苷酸序列”、“核酸”、“核酸分子”在本文中可互换地使用并且指任意长度的聚合非分支形式的核苷酸:核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸或这二者的组合。同源物蛋白质的“同源物”包括这样的肽、寡肽、多肽、蛋白质及酶,它们相对于非修饰的上述蛋白质具有氨基酸取代、缺失和/或插入并且与所述肽、寡肽、多肽、蛋白质及酶来源的非修饰蛋白质具有相似生物学活性和功能活性。缺失指从蛋白质 中移除一个或多个氨基酸。插入指一个或多个氨基酸残基在蛋白质中预定位点内的导入。插入可以包含单个或多个氨基酸的氨基端融合和/或羧基端融合以及序列内插入。通常,在氨基酸序列内部的插入会比氨基端融合或羧基端融合更小,约1-10个残基级别。氨基端或羧基端融合蛋白或融合肽的实例包括如酵母双杂交系统中所用转录激活物的结合结构域或激活结构域、噬菌体外壳蛋白、(组氨酸)-6-标签、谷胱甘肽S-转移酶-标签、蛋白A、麦芽糖结合蛋白、二氢叶酸还原酶、Tag 100表位、c-myc表位、FLAG _表位、lacZ、CMP (1 调蛋白结合肽)、HA表位、蛋白C表位和VSV表位。取代指以具有相似特性(如相似疏水性、亲水性、抗原性、形成或破坏a -螺旋结构或¢-折叠结构的倾向)的其它氨基酸替换蛋白质的氨基酸。氨基酸取代一般是单个残基的,不过可以是簇集性的,这取决于置于多肽的功能性约束并且可以为I到10个氨基酸;插入通常会是约1-10个氨基酸残基级别。氨基酸取代优选地是保守性氨基酸取代。保守性取代表是本领域众所周知的(见例如Creighton (1984)Proteins.W.H.Freeman andCompany (编著)和下表I)。表1:保守性氨基酸取代的实例
权利要求
1.用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法,所述方法包括调节植物中编码LEJl多肽的核酸的表达,其中所述LEJl多肽包含至少一个,优选两个CBS结构域(SMART条目 SMOOl 16)。
2.权利要求1的方法,其中所述受调节的表达通过在植物中导入并表达编码所述LEJl多肽的所述核酸实现。
3.权利要求1或2的方法,其中所述增强的产量相关性状包含相对于对照植物增加的产量,并优选包含相对于对照植物增加的生物量和/或增加的种子产量。
4.权利要求1至3 任何一项的方法,其中所述增强的产量相关性状在非胁迫条件下获得。
5.权利要求1至3任何一项的方法,其中所述增强的产量相关性状在干旱胁迫、盐胁迫或缺氮条件下获得。
6.权利要求1至5任何一项的方法,其中所述LEJl多肽包含基序I至6(SEQ ID NO: 205至SEQ ID N0:210)中的一个或多个。
7.权利要求1至6任何一项的方法,其中编码LEJl的所述核酸是植物来源的,优选来自双子叶植物,进一步优选来自十字花科家族,更优选来自拟南芥属,最优选来自拟南芥。
8.权利要求1至7任何一项的方法,其中编码LEJl的所述核酸编码表Al中列出的任一多肽或是该核酸的一部分,或能够与该核酸杂交的核酸。
9.权利要求1至7任何一项的方法,其中所述核酸序列编码表A中给出的任一多肽的直向同源物或旁系同源物。
10.权利要求1至7任何一项的方法,其中编码所述LEJl多肽的所述核酸对应于SEQID NO:2。
11.权利要求1至10任何一项的方法,其中所述核酸有效连接组成型启动子,优选中等强度的组成型启动子,优选植物启动子,更优选GOS2启动子,最优选来自稻的GOS2启动子。
12.通过权利要求1至11任何一项的方法可获得的植物、其植物部分,包括种子,或植物细胞,其中所述植物、植物部分或植物细胞包含编码如权利要求1和6至10任一项中定义的LEJl多肽的重组核酸。
13.构建体,其包含: (i)编码如权利要求1和6至10任一项中定义的LEJl的核酸; (ii)能够驱动(i)的核酸序列表达的一个或多个控制序列;和任选地 (iii)转录终止序列。
14.权利要求13的构建体,其中所述控制序列之一是组成型启动子,优选中等强度的组成型启动子,优选植物启动子,更优选GOS2启动子,最优选来自稻的GOS2启动子。
15.权利要求13或14的构建体在用于产生这样的植物的方法中的用途,所述植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状,优选增加的产量,并更优选相对于对照植物具有增加的种子产量和/或增加的生物量。
16.用权利要求13或14的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
17.用于产生转基因植物的方法,所述转基因植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状,优选相对于对照植物具有增加的产量,并更优选相对于对照植物具有增加的种子产量和/或增加的生物量,所述方法包括:(i)在植物细胞或植物中导入并表达编码如权利要求1和6至10任一项中定义的LEJl多肽的核酸;并且 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培育所述植物细胞或植物。
18.相对于对照植物具有增强的产量相关性状,优选相对于对照植物具有增加的产量,并更优选具有增加的种子产量和/或增加的生物量的转基因植物,其来自于编码如权利要求I和6至10任一项中定义的LEJl多肽的核酸的受调节表达,或源自所述转基因植物的转基因植物细胞。
19.权利要求12、16或18的转基因植物,或源自所述转基因植物的转基因植物细胞,其中所述植物是作物植物,如甜菜根、甜菜或苜蓿;或单子叶植物,如甘蔗;或谷类植物,如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黑麦、黑小麦、高粱、二粒小麦、斯佩尔特小麦、黑麦、单粒小麦、画眉草、蜀黍或燕麦。
20.权利要求19的植物 的可收获部分,其中所述可收获部分优选为苗生物量和/或种子。
21.源自权利要求19的植物和/或源自权利要求20的植物的可收获部分的产品。
22.编码如权利要求1和6至10任一项中定义的LEJl多肽的核酸用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状,优选相对于对照植物增加植物中产量,并更优选增加种子产量和/或增加生物量的用途。
23.用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法,所述方法包括调节植物中编码ExbB多肽的核酸的表达,其中所述ExbB多肽包含InterPro登录IPR002898MotA/TolQ/ExbB质子通道结构域,对应于PFAM登录号PR)1618MotA_ExbB结构域。
24.权利要求23的方法,其中所述ExbB多肽包含至少一个额外的跨膜结构域。
25.权利要求23或24的方法,其中所述受调节的表达通过在植物中导入并表达编码ExbB多肽的核酸实现。
26.权利要求23至25任何一项的方法,其中编码ExbB多肽的所述核酸编码表A2中列出的任一蛋白质或是该核酸的一部分,或能够与该核酸杂交的核酸。
27.权利要求23至26任何一项的方法,其中所述核酸序列编码表A2中给出的任一蛋白质的直向同源物或旁系同源物。
28.权利要求23至27任何一项的方法,其中所述增强的产量相关性状包含相对于对照植物增加的产量,优选增加的种子产量。
29.权利要求23至28任何一项的方法,其中所述增强的产量相关性状在非胁迫条件下获得。
30.权利要求23至28任何一项的方法,其中所述增强的产量相关性状在干旱胁迫、盐胁迫或缺氮条件下获得。
31.权利要求25至30任何一项的方法,其中所述核酸有效连接组成型启动子,优选G0S2启动子,最优选来自稻的G0S2启动子。
32.权利要求23至31任何一项的方法,其中编码ExbB多肽的所述核酸是蓝细菌来源,优选来自集胞藻属种,更优选来自集胞藻PCC6803。
33.通过权利要求23至32任何一项的方法可获得的植物或其部分,包括种子,其中所述植物或其部分包含编码ExbB多肽的重组核酸。
34.构建体,其包含: (i)编码如权利要求23或24中定义的ExbB多肽的核酸; (ii)能够驱动(i)的核酸序列表达的一个或多个控制序列;和任选地 (iii)转录终止序列。
35.权利要求34的构建体,其中所述控制序列之一是组成型启动子,优选G0S2启动子,最优选来自稻的G0S2启动子。
36.权利要求34的构建体,其中所述控制序列之一是根特异性启动子,优选稻根特异性启动子。
37.权利要求34、35或36的构建体在用于产生植物的方法中的用途,所述植物相对于对照植物具有增加的产量,尤其增加的生物量和/或增加的种子产量。
38.用权利要求34、35或36的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
39.用于产生转基因植物的方法,所述转基因植物相对于对照植物具有增加的产量,尤其增加的生物量和/或增加的种子产量,所述方法包括: (i)在植物中导入并表达编码如权利要求23或24中定义的ExbB多肽的核酸;并且 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培育所述植物细胞。
40.相对于对照植物具有增加的产量,尤其增加的生物量和/或增加的种子产量的转基因植物,其来自于编码如权利要求23或24中定义的ExbB多肽的核酸的受调节表达,或源自所述转基因植物的转基因 植物细胞。
41.权利要求33、38或40的转基因植物,或源自所述转基因植物的转基因植物细胞,其中所述植物是作物植物,如甜菜根、甜菜或苜蓿;或单子叶植物,如甘蔗;或谷类植物,如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黑麦、黑小麦、高粱、二粒小麦、斯佩尔特小麦、黑麦、单粒小麦、画眉草、蜀黍和燕麦。
42.权利要求41的植物的可收获部分,其中所述可收获部分优选为苗生物量和/或种子。
43.源自权利要求41的植物和/或源自权利要求42的植物的可收获部分的产品。
44.编码ExbB多肽的核酸用于相对于对照植物增加植物中产量,尤其增加种子产量和/或苗生物量的用途。
45.用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法,所述方法包括调节植物中编码烟酰胺磷酸核糖基转移酶(NMPRT)的核酸的表达,其中所述NMPRT是非脊椎动物来源的并且包含 (i)具有InterPro登录IPR016471的结构域,和 (ii)与SEQID N0:315代表的结构域具有至少50%氨基酸序列同一性,并优选以递增优选顺序至少 51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98% 或 99% 或更高的氨基酸序列同一性。
46.权利要求45的方法,其中所述受调节的表达通过在所述植物中导入并表达编码所述NMPRT的所述核酸完成。
47.权利要求45或46的方法,其中所述增强的产量相关性状包含相对于对照植物增加的产量,并优选包含相对于对照植物增加的种子产量。
48.权利要求45至47任何一项的方法,其中所述增强的产量相关性状在非胁迫条件下获得。
49.权利要求45至47任何一项的方法,其中所述增强的产量相关性状在干旱胁迫、盐胁迫或缺氮条件下获得。
50.权利要求45至49任何一项的方法,其中所述NMPRT包含与一个或多个以下基序至少 64% 的氨基酸序列同一性,例如至少 65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或更高的氨基酸序列同一性:(i)基序7:FKLHDFGARGVSSGESSGIGGLAHLVNFQGSDTV(SEQ ID NO:318),(ii)基序8:AAYSIPAAEHSTITAWG(SEQ ID NO:319),(iii)基序9:AVVSDSYDL(SEQ ID NO: 320)。(iv)基序10:VIRPDS⑶P(SEQ ID NO:321),(V)基序 11:VRVIQGDGV(SEQ ID NO:322),(vi)基序 12:NLAFGMGGALLQKVNRDT(SEQ ID NO:323)
51.权利要求45至50任何一项的方法,其中编码NMPRT的所述核酸是原核来源,优选来自蓝细菌来源,更优选来自集胞藻属,最优选来自集胞藻种。
52.权利要求45至51任何一项的方法,其中编码NMPRT的所述核酸编码表A3中列出的任一多肽或是该核酸的一部分,或能够与该核酸优选在高严格条件下杂交的核酸。
53.权利要求45至52任何一项的方法,其中所述核酸序列编码表A3中给出的任一多肽的直向同源物或旁系同源物。
54.权利要求45至53任何一项的方法,其中编码所述NMPRT的所述核酸由SEQIDNO:281代表或由SEQ ID NO:309代表。
55.权利要求45至54任何一项的方法,其中所述核酸有效连接组成型启动子,优选中等强度的组成型启动子,优选植物启动子,更优选GOS2启动子,最优选来自稻的GOS2启动子。
56.通过权利要求45至55任何一项的方法可获得的植物、其植物部分,包括种子,或植物细胞,其中所述植物、植物部分或植物细胞包含编码如权利要求45和50至54任一项中定义的NMPRT多肽的重组核酸。
57.构建体,其包含: (i)编码如权利要求45和50至54任一项中定义的NMPRT的核酸; (ii)能够驱动(i)的核酸序列表达的一个或多个控制序列;和任选地 (iii)转录终止序列。
58.权利要求57的构建体,其中所述控制序列之一是组成型启动子,优选中等强度的组成型启动子,优选植物启动子,更优选GOS2启动子,最优选来自稻的GOS2启动子。
59.权利要求57或58的构建体在用于产生植物的方法中的用途,所述植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状,优选增加的产量,并更优选相对于对照植物具有增加的种 子产量。
60.用权利要求57或58的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
61.用于产生转基因植物的方法,所述转基因植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状,优选相对于对照植物具有增加的产量,并更优选相对于对照植物具有增加的种子产量,所述方法包括: (i)在植物细胞或植物中导入并表达编码如权利要求45和50至54任一项中定义的NMPRT的核酸;并且 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培育所述植物细胞或植物。
62.相对于对照植物具有增强的产量相关性状,优选相对于对照植物具有增加的产量,并更优选具有增加的种子产量的转基因植物,其来自于编码如权利要求45和50至54任一项中定义的NMPRT多肽的核酸的受调节表达,或源自所述转基因植物的转基因植物细胞。
63.权利要求56、60或62的转基因植物,或源自所述转基因植物的转基因植物细胞,其中所述植物是作物植物,如甜菜根、甜菜或苜蓿;或单子叶植物,如甘蔗;或谷类植物,如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黑麦、黑小麦、高粱、二粒小麦、斯佩尔特小麦、黑麦、单粒小麦、画眉草、蜀黍或燕麦。
64.权利要求63的植物的可收获部分,其中所述可收获部分优选为苗生物量和/或种 子。
65.源自权利要求63的植物和/或源自权利要求64的植物的可收获部分的产品。
66.编码如权利要求45和50至54任一项中定义的NMPRT多肽的核酸用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状,优选相对于对照植物增加植物中产量,并更优选增加种子产量的用途。
67.用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法,所述方法包括调节植物中编码AP2-26样多肽的核酸的表达,其中所述AP2-26样多肽包含Pfam PF00847结构域。
68.权利要求67的方法,其中所述受调节的表达通过在植物中导入并表达编码所述AP2-26样多肽的所述核酸完成。
69.权利要求67或68的方法,其中所述增强的产量相关性状包含相对于对照植物增加的产量和/或早期萌发势,并优选包含相对于对照植物增加的种子产量。
70.权利要求67至69任何一项的方法,其中所述增强的产量相关性状在非胁迫条件下获得。
71.权利要求67至70任何一项的方法,其中所述AP2-26样多肽包含一个或多个以下基序: ⑴基序13:KLYRGVRQRHffGKffVAEIRLP[RK]NRTRLffLGTFDTAE[ED]AAL[TA]YD[KQ]AA[YF][RK]LR(SEQID NO:378),(ii)基序14: [GHA] [ELS] [YRA] [GKP]PL[DH] [AS] [SAT]VDAKL[QE]AIC[DQ] [TSN] [ILM](SEQ ID NO:379),(iii)基序15:PS[YVWL]EIDW(SEQ ID NO:380)
72.权利要求67至71任何一项的方法,其中编码AP2-26样的所述核酸是植物来源的,优选来自双子叶植物,进一步优选来自禾本科,更优选来自稻属,最优选来自稻。
73.权利要求67至72任何一项的方法,其中编码AP2-26样的所述核酸编码表F中列出的任一多肽或是该核酸的一部分,或能够与该核酸杂交的核酸。
74.权利要求67至73任何一项的方法,其中所述核酸序列编码表F中给出的任一多肽的直向同源物或旁系同源物。
75.权利要求67至74任何一项的方法,其中编码所述多肽的所述核酸由SEQIDNO:329 代表。
76.权利要求67至75任何一项的方法,其中所述核酸有效连接根特异性启动子,优选RCc3启动子,最优选来自稻的RCc3启动子。
77.通过权利要求67至76任何一项的方法可获得的植物、其植物部分,包括种子,或植物细胞,其中所述植物、植物部分或植物细胞包含编码如权利要求67和71至75任一项中定义的AP2-26样多肽的重组核酸。
78.构建体,其包含: (i)编码如权利要求67和71至75任一项中定义的AP2-26样的核酸; (ii)能够驱动(i)的核酸序列表达的一个或多个控制序列;和任选地 (iii)转录终止序列。
79.权利要求78的构建体,其中所述控制序列之一是根特异性启动子,优选RCc3启动子,最优选来自稻的RCc3启动子。
80.权利要求78或79的构建体在用于产生植物的方法中的用途,所述植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状,优选具有增加的早期萌发势和/或增加的种子产量。
81.用权利要求78或79的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
82.用于产生转基因植物的方法,所述转基因植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状,优选具有增加的早期萌发势和/或增加的种子产量,所述方法包括: (i)在植物细胞或植物中导入并表达编码如权利要求67和71至75任一项中定义的AP2-26样多肽的核酸;并且 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培育所述植物细胞或植物。
83.相对于对照植物具有增强的产量相关性状,优选具有增加的早期萌发势和/或增加的种子产量的转基因植物,其来自于编码如权利要求67和71至75任一项中定义的AP2-26样多肽的核酸的受调节表达,或源自所述转基因植物的转基因植物细胞。
84.权利要求77、81或83的转基因植物,或源自所述转基因植物的转基因植物细胞,其中所述植物是作物植物,如甜菜根、甜菜或苜蓿;或单子叶植物,如甘蔗;或谷类植物,如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黑麦、黑小麦、高粱、二粒小麦、斯佩尔特小麦、黑麦、单粒小麦、画眉草、蜀黍或燕麦。
85.权利要求84的植物的可收获部分,其中所述可收获部分优选为种子。
86.源自权利要求84的植物和/或源自权利要求85的植物的可收获部分的产品。
87.编码如权利要求67和71至75任一项中定义的AP2-26样多肽的核酸用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状,优选相对于对照植物增加植物中早期萌发势和/或增加种子产量的用途。
88.用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法,所述方法包括调节植物中编码HD8样多肽的核酸的表达,其中所述HD8样多肽包含同源结构域(PF00046)和START结构域(PF01852)。
89.权利要求88的方法,其中所述受调节的表达通过在植物中导入并表达编码所述HD8样多肽的所述核酸实现。
90.权利要求88或89的方法,其中所述增强的产量相关性状包含相对于对照植物增加的产量,并优选包含相对于对照植物增加的种子产量。
91.权利要求88至90任何一项的方法,其中所述增强的产量相关性状在非胁迫条件下获得。
92.权利要求88至91任何一项的方法,其中所述HD8样多肽包含一个或多个以下基序:(i)基序16:[EAP][TR]Q[IV]K[YFlffFQN[CR]R[ST][KQ][MI]K[KVA][FRQ][QKSH][ENCD][RNG][AETH][DE][RN][SKNC][LAKI][LY][RQK][KRA][QE]N[EAD][EK] [LI] [RLK][KAC][TE]N[AMI][AER][LI][RKQ][NE][RQA][LMI][KR][NGK][VSMA][TI]C(SEQ IDNO:562),(ii)基序17: [KPR] [RK]RY[QH] [LR] [LH]T[MPA] [QR]Q[KI] [EQ] [ETQR] [LM] [NE] [RAS][LAYM][FD][QLK][ESA][CS][PF][NPH][FP][LD][ERLD][KNL][DLQ](SEQ ID NO:563), (iii)基序18:[DN]G[CRNHY][CS][QRK][ILMV][YVIT][AW][VLIM][DEV](SEQ IDNO:564)。
93.权利要求88至92任何一项的方法,其中编码HD8样的所述核酸是植物来源的,优选来自单子叶植物,进一步优选来自禾本科,更优选来自稻属,最优选来自稻。
94.权利要求88至93任何一项的方法,其中编码HD8样的所述核酸编码表J中列出的任一多肽或是该核酸的一部分 ,或能够与该核酸杂交的核酸。
95.权利要求88至94任何一项的方法,其中所述核酸序列编码表J中给出的任一多肽的直向同源物或旁系同源物。
96.权利要求88至95任何一项的方法,其中编码所述多肽的所述核酸由SEQIDNO:385 代表。
97.权利要求88至96任何一项的方法,其中所述核酸有效连接根特异性启动子,更优选RCc3启动子,最优选来自稻的RCc3启动子。
98.通过权利要求88至97任何一项的方法可获得的植物、其植物部分,包括种子,或植物细胞,其中所述植物、植物部分或植物细胞包含编码如权利要求88和92至96任一项中定义的HD8样多肽的重组核酸。
99.构建体,其包含: (i)编码如权利要求88和92至96任一项中定义的HD8样的核酸; (ii)能够驱动(i)的核酸序列表达的一个或多个控制序列;和任选地 (iii)转录终止序列。
100.权利要求99的构建体,其中所述控制序列之一是根特异性启动子,更优选RCc3启动子,最优选来自稻的RCc3启动子。
101.权利要求99或100的构建体在用于产生植物的方法中的用途,所述植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状,优选具有增加的产量,并更优选相对于对照植物具有增加的种子产量。
102.用权利要求99或100的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
103.用于产生转基因植物的方法,所述转基因植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状,优选相对于对照植物具有增加的产量,并更优选相对于对照植物具有增加的种子产量,所述方法包括: (i)在植物细胞或植物中导入并表达编码如权利要求88和92至96任一项中定义的HD8样多肽的核酸;并且 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培育所述植物细胞或植物。
104.相对于对照植物具有增强的产量相关性状,优选相对于对照植物具有增加的产量,并更优选具有增加的种子产量的转基因植物,其来自于编码如权利要求88和92至96任一项中定义的HD8样多肽的核酸的受调节表达,或源自所述转基因植物的转基因植物细胞。
105.权利要求98、102或104的转基因植物,或源自所述转基因植物的转基因植物细胞,其中所述植物是作物植物 ,如甜菜根、甜菜或苜蓿;或单子叶植物,如甘蔗;或谷类植物,如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黑麦、黑小麦、高粱、二粒小麦、斯佩尔特小麦、黑麦、单粒小麦、画眉草、蜀黍或燕麦。
106.权利要求105的植物的可收获部分,其中所述可收获部分优选为苗生物量和/或种子。
107.源自权利要求105的植物和/或源自权利要求106的植物的可收获部分的产品。
108.编码如权利要求88和92至96任一项中定义的HD8样多肽的核酸用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状,优选相对于对照植物增加产量,并更优选增加种子产量的用途。
全文摘要
提供了通过调节植物中编码LEJ1(RT和JA生物合成时限丧失1)多肽、ExbB多肽、NMPRT(烟酰胺磷酸核糖基转移酶)多肽、AP2-26-样多肽或HD8-样多肽的核酸的表达增强植物中多种经济上重要的产量相关性状的方法。也提供了通过所述方法产生的植物,其相对于相应的野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。提供了包含编码LEJ1、ExbB、NMPRT、AP2-26-样或HD8-样多肽的核酸的构建体。
文档编号C12N15/29GK103119167SQ201180040314
公开日2013年5月22日 申请日期2011年6月21日 优先权日2010年6月25日
发明者J·S·申, K·W·郑, Y-Ii·朴, J-Y·宋, J·K·金, Y·D·崔, C·勒佐 申请人:巴斯夫植物科学有限公司, 植物功能基因组中心

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