专利名称：产量增加的植物(nue)的制作方法
技术领域：
本文公开的本发明提供了产生与相应的野生型植物相比产量增加的植物的方法， 所述方法包括在植物或其部分中增加或产生一种或多种活性。本发明还涉及增强或改善转基因植物以及源自此类植物或部分的细胞、子代、种子和花粉的一种或多种性状的核酸，以及制备此类植物细胞或植物、子代、种子或花粉的方法，和利用此类植物细胞或植物、子代、 种子或花粉的方法。特别是，所述改善的性状表现为增加的产量，优选通过改善一种或多种产量相关性状实现。
背景技术：
在田间条件下，植物表现，例如就生长、发育、生物量累积和种子生成而言，取决于植物对众多环境条件、变化和胁迫的耐受性和适应能力。自农业和园艺开始以来就存在提高作物栽培方面的植物性状的需求。育种策略培育作物性能，以抵抗生物和非生物胁迫、提高养分利用效率以及改变其他固有的作物特定产量参数，即，通过应用技术进步来增加产量。植物为固着生物，因此需要对付多种环境胁迫。一方面生物胁迫例如植物害虫和病原体，另一方面非生物环境胁迫，是植物生长和生产力的主要限速因子，从而限制了植物的栽培和地理分布。接触不同胁迫的植物一般具有低产量的植物材料，像种子、果实或其他产出。因非生物和生物胁迫造成的作物损失和作物产量损失构成重要的经济和政治因素，并造成粮食短缺，在许多不发达国家尤为如此。现今作物和园艺改善的常规方法是利用选育技术来鉴定具有期望特征的植物。分子生物学进展已经允许以特定的方式修饰植物的种质。例如，修饰单个基因在多种情况下导致例如胁迫耐受性以及其他产量相关性状的显著增加。农业生物技术已经尝试通过能够增加作物产量的植物遗传修饰，例如通过对非生物胁迫反应赋予更佳的耐受性，或通过增加生物量，来满足人类不断增长的需求。农业生物技术学家应用指示转基因对作物产量的潜在影响的其他参数来量度。对于饲料作物像苜蓿、青贮谷物和干草，植物生物量与总产量相关。然而，对于籽粒作物，已经应用其他参数来估计产量，例如植物大小，测量为植物总干重、地上干重、地上鲜重、叶面积、茎体积、植物高度、莲座(rosette)直径、叶长、根长、根质量、分蘖数和叶数。早期发育阶段的植物大小通常与发育后期的植物大小相关。具有更大叶面积的较大植物通常能够比较小的植物吸收更多的光和二氧化碳，因此很可能在同期增重更多。植物大小和生长速率存在着强遗传因素，因此对于一系列各种各样的基因型而言，植物在一种环境条件下的大小很可能与另一种环境条件下的大小相关。这样，可以使用标准环境来模拟田间作物在不同地点和时间所遭遇到的多样化动态环境。已经表征了植物中一些参与胁迫应答、水利用和/或生物量的基因，但是迄今在开发产量提高的转基因作物植物方面取得的成功有限，且尚未有这样的植物被商业化。因此，需要鉴定赋予对多种胁迫组合的抗性的基因或赋予在最佳和/或次佳生长条件下改良的产量的基因。因此仍需要鉴定有能力增加作物植物产量的其他基因。
因此，在一个实施方案中，本发明提供了产生与相应的野生型植物相比产量增加的植物的方法，所述方法包括至少如下步骤在植物中于本文所述(如表I所示)的亚细胞区室和组织中增加或产生选自以下的一种或多种活性(在下文称为一种或多种“活性”， 或一种或多种“所述活性”，或对于一种选择的活性，称为“所述活性” ):17. 6kDa第I类热休克蛋白、26. 5kDa第I类小分子量热休克蛋白，26S蛋白酶亚单位、2_Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎尼酸合成酶，5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶，天冬酰胺合成酶A，天冬氨酸 1-脱羧酶前体，ATP-依赖性RNA解旋酶，B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、BU89-蛋白质、 B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物(同系物，h0m0l0g)、CDS5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶，甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白，酮脱氧葡糖酸激酶，硫辛酰合酶，低分子量热休克蛋白， 微粒体细胞色素b还原酶，线粒体核糖体蛋白质，有丝分裂关卡蛋白，单脱氢抗坏血酸还原酶，百草枯诱导性蛋白质B，磷酸酶，磷酸葡糖胺变位酶，蛋白质解聚蛋白伴侣，蛋白激酶，丙酮酸脱羧酶，recA家族蛋白，硫氰酸酶相关的硫转移酶，核糖核酸酶P蛋白质组分，核糖体调节因子，感应组氨酸激酶，丝氨酸羟基甲基转移酶，SLLU80-蛋白质，SLL1797-蛋白质， 膜小脂蛋白，核仁小核糖核蛋白复合体亚基，硫酸酯酶，转录起始因子亚基，四旋蛋白，tRNA 连接酶，木葡聚糖半乳糖基转移酶，YKL130C-蛋白质，YLR443W-蛋白质，YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质。从而在另一实施方案中，本发明提供了在本文所示的亚细胞区室和组织中过量表达表I所示分离的多核苷酸的转基因植物。本发明的转基因植物与该植物的野生型品种相比表现出提高的产量或增加的产量。术语“提高的产量”或“增加的产量”可互换使用。如本文所用的术语“产量”通常定义为植物、尤其是作物可测量的产出。产量和产量增加(与未转化的起始或野生型植物相比)可通过多种方法量度，且可以理解本领域技术人员能够根据具体的实施方案、涉及的具体作物以及涉及的具体目的或用途来应用正确的含义。如本文所用，术语“提高的产量”或术语“增加的产量”表示任何所测量的植物产物例如粮谷、水果或纤维产量上的提高。根据本发明，不同表型性状的变化可以提高产量。 例如，但非限制性地，诸如花器官发育、根发生、根生物量、种子数、种子重量、收获指数、对非生物环境胁迫的耐受性、叶形成、趋光性、顶端优势和果实发育等参数为产量提高的适宜量度。产量上的任何增加都是根据本发明的提高的产量。例如，产量上的提高可以包括任何测量参数的 0. 1%,0. 5%,1%>3%,5%,10%,15%,20%,30%,40%,50%,60%,70%, 80%、90%或更高的增加。例如，与相同条件下栽培的未处理大豆或玉米的蒲式耳/英亩产量相比，源自表I核苷酸和多肽的转基因植物作物的大豆或玉米的蒲式耳/英亩产量的增加，是根据本发明的提高的产量。增加或提高的产量可在不存在或存在胁迫条件下实现。例如，增强的或增加的“产量”是指选自以下的一个或多个产量参数生物量产量、 干生物量产量、地上干生物量产量、地下干生物量产量、鲜重生物量产量、地上鲜重生物量产量、地下鲜重生物量产量；增强的可收获部分产量，干重或鲜重或两者，地上或地下或两者；增强的作物果实产量，干重或鲜重或两者，地上或地下或两者；和优选地增强的种子产量，干重或鲜重或两者，地上或地下或两者。例如，本发明提供了通过增加或产生上文所述的一种或多种所述活性而产生转基
9因植物细胞或植物的方法，与相应(例如未转化)的野生型或起始植物相比，所述转基因植物细胞或植物能够表现出增加的产量相关性状，例如增加的环境胁迫耐受性和/或增加的
固有产量和/或生物量产量。在一个实施方案中，产量增加是指增加或提高的作物产量或可收获产量。作物产量在本文定义为每英亩收获的相应农产品(如粮谷(grains)、饲料或种子)的蒲式耳数。作物产量受非生物胁迫例如干旱、热、盐度和寒冷胁迫的影响，并受植物大小(生物量)的影响。传统植物育种策略相对缓慢，且在赋予增加的非生物胁迫耐受性方面一般是不成功的。对于玉蜀黍，通过常规育种实现的粮谷产量提高几乎已经达到了一个平台。因此，植物的产量可取决于在每种具体情况下具体的目的植物/作物以及感兴趣的目的应用(例如粮食生产、饲料生产、加工的粮食产品、生物燃料、生物气体或酒精生产等等)。因而，在一个实施方案中，产量计算为收获指数(表达为相应可收获部分的重量除以总生物量的比值)、单位面积(英亩、平方米等)的可收获部分重量等等。玉蜀黍的收获指数，即收获时的产量生物量与总累积生物量的比值，在过去百年中在粮谷产量的选育过程中已经基本上保持不变。因此，近年来所出现的玉蜀黍产量提高是每单位土地面积上总生物量产量增加的结果。这种总生物量的增加通过增加植物种植密度实现，这已经引起适应性表型的改变，例如叶角度的减小(这可以减小对下方叶子的遮光)和穗大小的减小(这可以增加收获指数)。收获指数在许多环境条件下相对稳定，故而植物大小和粮谷产量之间可以是强相关的。植物大小和粮谷产量固有地联系，因为大多数粮谷生物量取决于植物叶和茎当前或贮存的光合生产力。如同非生物胁迫耐受性一样，在生长箱或温室标准条件下测量早期发育阶段的植物大小，是测量转基因存在所赋予的潜在产量优势的标准实践。例如，产量是指生物量产量，例如干重生物量产量和/或鲜重生物量产量。生物量产量是指植物的地上或地下部分，这取决于具体的情况(测试条件、具体的目的作物、目的应用等等)。在一个实施方案中，生物量产量是指地上和地下部分。生物量产量可以计算为鲜重、干重或基于水分调整来计算。生物量产量可以基于每株植物或相对于具体的面积 (例如，每英亩/平方米等的生物量产量)来计算。在其他实施方案中，“产量”是指可通过一个或多个如下参数衡量的种子产量种子数量或饱满种子数量(每株植物或单位面积(英亩/平方米等))；种子充实率(饱满种子数量和种子总数量之间的比值)；每株植物的花朵数量；种子生物量或种子总重量(每株植物或单位面积(英亩/平方米等))；千粒重(TKW ；通过计数的饱满种子数量及其总重量外推得到；TKW的增加可以因种子大小增加、种子重量增加、胚大小增加和/或胚乳增加所致)。允许衡量种子产量的其他参数在本领域也已知。种子产量可以基于干重或鲜重，或者一般地基于水分调整，例如在15. 5%水分，确定。在一个实施方案中中，术语“增加的产量”表示植物与相应的野生型光合活性生物 (photosynthetic active organism)相比，在非生物环境胁迫条件下呈现出增加的生长速率。增加的生长速率可以例如反映为或者赋予整株植物增加的生物量产量，或植物地上部分增加的生物量产量，或植物地下部分增加的生物量产量，或植物部分像茎、叶、花、果实、和/或种子增加的生物量产量。
在其一个实施方案中，增加的产量包括更高的果实产量、更高的种子产量、更高的鲜物质产量、和/或更高的干物质产量。在其另一实施方案中，术语“增加的产量”表示，与相应例如未转化的野生型生物相比，植物在非生物环境胁迫条件下呈现出延长的生长。延长的生长包括植物在未转化野生型生物显示出缺陷和/或死亡的可视症状的时候仍存活和/或持续生长。例如，在一个实施方案中，本发明方法中使用的植物是谷物植物。谷物植物增加的产量在一个实施方案中是指增加的种子产量，特别是用作饲料或粮食的谷物品种。谷物增加的种子产量在一个实施方案中是指增加的籽粒大小或重量、增加的每角粒数，或增加的单株角果(Pod)数。此外，在一个实施方案中，穗轴产量增加，这对于饲料用谷物植物品种尤其有用。此外，例如，穗轴的长度或大小增加。在一个实施方案中，谷物植物增加的产量涉及提高的穗轴与籽粒比。例如，在一个实施方案中，本发明方法中使用的植物是大豆植物。大豆植物增加的产量在一个实施方案中是指增加的种子产量，特别是用作饲料或粮食的大豆品种。大豆增加的种子产量在一个实施方案中是指增加的籽粒大小和重量、增加的每角粒数，或增加的单株角果数。例如，在一个实施方案中，本发明方法中使用的植物是油菜籽油菜(OSR)植物。 OSR植物增加的产量在一个实施方案中是指增加的种子产量，特别是用作饲料或粮食的 OSR品种。OSR增加的种子产量在一个实施方案中是指增加的籽粒大小和重量、增加的每角粒数，或增加的单株角果数。例如，在一个实施方案中，本发明方法中使用的植物是棉花植物。棉花植物增加的产量在一个实施方案中是指增加的棉绒(lint)产量。棉花增加的棉产量在一个实施方案中是指增加的棉绒长度。根据本发明所述的增加的产量一般可通过与起源或野生型植物相比增强或提高植物的一种或多种产量相关性状而实现。其提高可以导致增加的产量的此类植物产量相关性状包括，但不限于增加的植物固有生产力，提高的养分利用效率，和/或增加的胁迫耐受性，尤其是增加的非生物胁迫耐受性。根据本发明，通过提高如本文所定义的一种或多种产量相关性状来增加产量。植物的固有生产力可以例如通过提高特定(固有)种子产量(例如，就增加的种子大小/籽粒大小、增加的穗数量、增加的每穗种子数量、种子充实改善、种子组成改善、胚和/或胚乳改善等等而言)；调节和改善植物固有的生长和发育机制(例如植物高度、植物生长速率、角果数量、植物的角果位置、节间数量、角果脱落的发生、结瘤和固氮效率、碳同化效率、幼苗活力/早期活力改善、萌发效率的增强(在胁迫或非胁迫条件下)、植物构造改善、细胞周期调节、光合作用调节、多种信号传递通路调节、转录调控调节、翻译调控调节、 酶活性调节等等)；和/或类似方面而显现。植物胁迫耐受性的提高或增加可以例如通过提高或增加植物对胁迫、尤其是非生物胁迫的耐受性而显现。在本发明中，非生物胁迫一般是指植物通常会面对的非生物环境条件，包括一般称为“非生物胁迫”条件的条件，包括但不限于干旱(干旱耐受性可以因为水利用效率提高而实现)、热、低温和冷条件(例如冰冻和寒冷条件)、盐度、渗透胁迫、遮光、高植物密度、机械胁迫、氧化胁迫等等。
增加的植物产量还可以通过增加“植物的养分利用效率”来介导，例如提高对养分，包括但不限于钾、磷和氮，的利用效率。例如，需要能够更有效地利用氮从而生长需要更少氮并由此导致在氮缺乏条件下提高的产量水平的植物。此外，可以使用当前或标准的氮利用水平来获得更高的产量。因此，可以通过增加植物或其部分的氮利用效率(NUE)JIW 植物产量。由于相对于农业产品收入而言氮肥成本高昂，另外还由于其对环境的有害影响， 期望开发策略以减小氮投入，和/或优化给定氮供应下的氮吸收和/或利用而同时维持植物，优选栽培植物例如作物的最佳产量、生产力和品质。还期望以更低的化肥投入来维持作物产量和/或在相似或甚至更差品质的土壤上维持更高产量。在一个实施方案中，氮利用效率根据本文所述的方法来确定。从而，在一个实施方案中，本发明涉及增加产量的方法，其包括如下步骤(a)测量土壤中的氮含量，和(b)确定土壤中的氮含量对于原始或野生型植物例如作物的生长是最佳还是次佳的，和(Cl)如果氮含量对于原始或野生型植物生长是次佳的，则在所述土壤中培养本发明的植物，或(c2)如果氮含量对于原始或野生型植物是最佳的，则在所述土壤中培养本发明的植物，就其产量与标准、原始或野生型植物的产量进行比较，选择和培养显示出更高或最高产量的植物。例如，植物增强的氮利用效率可根据如下方法来确定和定量转化的植物在生长室的花盆中生长(SvalSf W^eibull，SvalSv,瑞典)。在植物为拟南芥(Arabidopsis thaliana)的情况下，其种子播种在含1 1 (ν ν)养分耗竭土壤(”Einheitserde Typ 0“，30%粘土，Tantau,Wansdorf德国)和沙子混合物的花盆中。通过在4°C暗中为期4天诱导萌发。随后植物在标准生长条件下生长。在植物为拟南芥的情况下，标准生长条件是 光周期为I^i光照和他黑暗，20°C，60%相对湿度，光子通量密度200 μ E。在植物为拟南芥的情况下，每隔一天用N耗竭的营养液浇水，且在9-10天后，植物被个体化。总计四-31天后，收获植物，并通过植物地上部分，优选莲座的鲜重来定级。因此，改变植物的遗传组成可以按照当前的施肥标准获得更大生产力，或者以显著减小的肥料投入而维持其生产量。增加的氮利用效率可因氮肥吸收和同化增强、和/或随后积累的氮储备物的再动员和再利用而导致。含有提高氮利用效率的基因的植物因此能够用于增强产量。提高植物的氮利用效率将会增加每单位投入氮肥的可收获产量，在可及氮肥有限的发展中国家和氮利用保持高水平的发达国际皆如此。氮利用提高还允许降低农场的投入成本，降低对氮肥生产所必需的不可再生能源的使用和依赖性，和降低氮肥生产和农业应用的环境影响。在本发明的另一实施方案中，植物产量通过增加植物的胁迫耐受性而增加。一般而言，术语“增加的胁迫耐受性”可定义为与未转化的野生型或起始植物相比，在胁迫条件下植物存活和/或产量更高例如，本发明的植物或根据本发明方法产生的植物更好地适应于胁迫条件。对环境胁迫例如像干旱、热、养分耗竭、冰冻和/或寒冷温度的“适应性提高”在本文是指植物性能提高，导致产量增加，尤其是就上文更详细定义的一种或多种产量相关性状而言。
在其生命周期中，植物一般要面对多种环境条件。可以在某些情况下影响植物产量的任何此类条件在本文均称为“胁迫”条件。一般，环境胁迫可以分为生物和非生物(环境)胁迫。不利的养分条件有时也称为“环境胁迫”。本发明确实也考虑用于这类环境胁迫的技术方案，例如，涉及增加养分利用效率。例如，在本发明的一个实施方案中，植物产量通过增加植物的非生物胁迫耐受性而增加。出于说明本发明的目的，术语“增强的非生物胁迫耐受性”、“增强的非生物环境胁迫抗性”、“增强的环境胁迫耐受性”、“提高的环境胁迫适应性”及意义上相似的其他变化形式和表达方式可互换使用，是指但不限于与相应的原始或野生型植物或其部分相比，对本文所述的一种或多种非生物环境胁迫的耐受性提高。术语非生物胁迫耐受性是指例如低温耐受性、干旱耐受性或提高的水利用效率 (WUE)、热耐受性、盐胁迫耐受性等。也可以通过研究植物对干燥、渗压休克和极端温度的应答，确定植物对非生物胁迫的耐受性或抗性。植物的胁迫耐受性像低温、干旱、热和盐胁迫耐受性可具有对植物生长重要的共同主题，即水利用度。植物在其生命周期中一般会接触环境水分减小的条件。该保护策略类似于寒冷耐受性的保护策略。因此，在本发明的一个实施方案中，该产量相关性状涉及本发明植物提高的水利用效率和/或本发明植物对干旱条件提高的耐受性。水利用效率(WUE)是通常与干旱耐受性相关联的参数。低水利用度时生物量的增加可以由生长效率相对提高或水耗减小而引起。在选择性状用于改良作物时，水利用降低而生长不变，在水投入成本高的灌溉农业系统中将会具有特别的价值。生长增加而没有相应的水利用暴涨将会在所有农业系统中具有实用性。在许多水供应不受限的农业系统中，生长增加，即便是以水利用增加为代价，也会增加产量。当土壤水耗竭时或者在干旱期无水可用时，作物产量会受限。如果自叶的蒸腾超过自根的水供应，则出现植物缺水。可用的水供应量与土壤持水量和植物通过其根系获取该水的能力相关。叶子的水蒸腾与通过气孔进行的二氧化碳光合作用固定相关。这两个过程正相关，因而通过光合作用的高二氧化碳流入与通过蒸腾的水丧失密切相关。当水从叶子蒸发时，叶子的水势减小，气孔在水压过程中倾向于闭合，限制光合作用量。由于作物产量取决于光合作用中的二氧化碳固定，水吸收和蒸腾是对作物产量起作用的因素。能够利用更少的水固定相同量的二氧化碳，或能够在较低的水势下正常行使功能的植物有潜力进行更多的光合作用，由此在许多农业系统中产生更多的生物量和经济产量。干旱胁迫是指导致植物缺水或向植物的水供应减小的任何环境胁迫，包括因低温和/或盐引起的次级胁迫，和/或干旱或热期间的初级胁迫，例如脱水等。增加的干旱条件耐受性可例如，根据如下方法确定和定量转化的植物按个体在生长室的花盆中生长(York IndUStriekMte GmbH，Mannheim，德国)。诱导萌发。在植物为拟南芥的情况下，播种的种子在4°C黑暗中保持3天以诱导萌发。随后3天条件改成 20°C/6°C的日间/夜间温度，16/ 日夜周期，150yE/m2s。随后植物在标准生长条件下生长。在植物为拟南芥的情况下，标准生长条件是光周期为16h白昼和他黑夜，20°C，60% 相对湿度，光子通量密度200 μ Ε。植物生长并培养直至长出叶子。在植物为拟南芥的情况
13下，每天浇水直至约3周龄。自那时起，通过限水来造成干旱。在未转化的野生型植物显示出可视的损伤症状后，开始评价，连续5-6天与野生型邻近植物相比，对植物的干旱症状和生物量产量进行计分。在一个实施方案中，干旱耐受性例如周期性干旱耐受性根据实施例中所述的方法来确定。在一个实施方案中，干旱耐受性是周期性干旱耐受性。从而，在一个实施方案中，本发明涉及增加产量的方法，其包括如下步骤(a)确定种植地区的水供应对于原始或野生型植物例如作物的生长是最佳还是次佳的，和/或确定种植地区生长的植物的可视损伤症状；和(bl)如果水供应对于原始或野生型植物生长是次佳的，或者干旱的可视症状可见于该地区生长的标准、原始或野生型植物，则在所述土壤中培养本发明的植物，或(b2)如果水供应对于原始或野生型植物是最佳的，则在所述土壤中培养本发明的植物，就其产量与标准、原始或野生型植物的产量进行比较，选择和培养显示出更高产量或
最高产量的植物。损伤的可视症状是指如下特征之一或其两个、三个或更多个的任何组合枯萎； 叶子褐化；膨胀丧失，这引起叶子或针叶、茎以及花低垂；叶子或针叶低垂和/或脱落；叶子绿色但是与对照相比叶子角度稍稍偏向地面；叶片已经开始朝里翻卷(卷曲)；叶子或针叶早熟性衰老；叶子或针叶丧失叶绿素和/或黄化。在本发明的另一实施方案中，本发明植物的所述产量相关性状是所述植物增加的对热条件的耐受性。在本发明的另一实施方案中，本发明植物的所述产量相关性状是所述植物增加的低温耐受性，例如包括冰冻耐受性和/或寒冷耐受性。低温影响很多生物学过程。其阻碍或抑制几乎所有的代谢和细胞过程。植物对低温的反应是其生态范围的重要决定因素。对付低温的问题由于需要延长生长季超越高纬度或海拔所见的短夏季而加剧。大多数植物已经进化出适应策略以保护自身抗低温。一般而言，低温适应性可以划分为寒冷耐受性和冰冻耐受性。寒冷耐受性天然见于温带或北温带的物种，允许在低温但非冰冻温度时的存活和增强的生长。热带或亚热带的物种是寒冷敏感型的，并且在一个或多个发育阶段中在10°c 左右的温度时，往往表现出枯萎、褪绿或坏死、生长减慢甚至是死亡。从而，提高或增强的 “寒冷耐受性”或其变化形式在本文是指对10°c左右的低温但非冰冻温度的适应性提高，优选l-18°c的温度，更优选4-14°C，最优选8-12°C ；下文称作“寒冷温度”。冰冻耐受性允许在接近零度至特别是零度以下的温度存活。据信其由称为冷适应的过程促成，该过程在低温但非冰冻温度时发生，并提供在零度以下的温度时增加的冰冻耐受性。另外，温带地区的大多数物种都具有适应温度季节性变化的生命周期。对于那些植物，低温还可以通过成层和春化过程在植物发育方面起重要作用。显而易见的是难以对寒冷耐受性和冰冻耐受性进行截然的区分和定义，所述过程可以是重叠的或相互关联的。提高或增强的“冰冻耐受性”或其变化形式在本文是指对接近零度或低于零度的温度的适应性提高，即优选4°C或更低的温度，更优选3°C或2°C或更低温度，尤其优选 O0C (零度)或_4°C或更低，或者甚至下至-10°C或更低的极端低温；下文称作“冰冻温度”。从而，本发明的植物在一个实施方案中与寒冷敏感型野生型或原始植物相比在接触低温后可以表现出早期幼苗生长，在另一实施方案中提高种子发芽率。种子萌发过程强烈取决于环境温度，种子的性质在萌发和幼苗出土期间接触低温时决定活性和性能的水平。本发明的方法在一个实施方案中还提供了在寒冷条件下表现出叶子发育延迟减少的植物。增强的低温耐受性可以例如根据如下方法来确定转化的植物在生长室的花盆中生长(例如，York, Mannheim，德国)。在植物为拟南芥的情况下，将其种子播种在含 3.5 l(v ν)养分富集土壤(GS90, Tantau, Wansdorf，德国)和沙子混合物的花盆中。 植物在标准生长条件下生长。在植物为拟南芥的情况下，标准生长条件是光周期为16h白昼和他黑夜，20°C，60%相对湿度，光子通量密度200μπιΟ1/πι28。长出并培养植物。在植物为拟南芥的情况下，每隔一天浇水。9-10天后，植物个体化。播种14天后施加冷处理(例如11-12°C的寒冷)，直至试验结束。在总计四-31天的生长周期后，收获植物，并通过植物地上部分，在拟南芥的情况下优选莲座，的鲜重来定级。从而，在一个实施方案中，本发明涉及增加产量的方法，其包括如下步骤(a)确定种植地区的温度对于原始或野生型植物例如作物的生长是最佳还是次佳的；和(bl)如果温度对于原始或野生型植物生长是次佳的，则在所述土壤中培养本发明的植物；或(b2)如果温度对于原始或野生型植物是最佳的，则在所述土壤中培养本发明的植物，就其产量与标准、原始或野生型植物的产量进行比较，选择和培养显示出更高或最高产量的植物。在本发明的另一实施方案中，产量相关性状还可以是增加的盐度耐受性(盐耐受性)、渗透胁迫耐受性、增加的遮光耐受性、增加的高植物密度耐受性、增加的机械胁迫耐受性、和/或增加的氧化胁迫耐受性。在其一个实施方案中，术语光合活性生物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述光合活性生物优选植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型光合活性生物如植物相比，呈现出增强的干生物量产量。在其一个实施方案中，术语光合活性生物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述光合活性生物优选植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型光合活性生物相比呈现出增强的地上干生物量产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的地下干生
物量产量。在其另一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的鲜重生
物量产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的地上鲜重
生物量产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的地下鲜重
生物量产量。在其另一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的植物可收获部分的产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的干植物可收获部分的产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的干植物地上可收获部分的产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的干植物地下可收获部分的产量。在其另一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的植物鲜重可收获部分的产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的植物地上鲜重可收获部分的产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的植物地下鲜重可收获部分的产量。在另一实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的作物果实产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型光合活性生物相比呈现出增强的鲜作物果实产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的干作物果
实产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的粮谷干重。在另一实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的种子产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的鲜重种子
16产量。在其一个实施方案中，术语植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示所述植物在遭遇非生物环境胁迫条件时，与相应例如未转化的野生型生物相比呈现出增强的干种子产量。不过，例如，植物遭遇的非生物环境胁迫条件可以是本文提及的任何非生物环境胁迫。优选产生或使用的植物是下文所述的植物。根据本发明产生的植物可为作物植物， 例如玉米、大豆、稻、棉花、小麦或油菜籽油菜(例如卡诺拉油菜(canola))或如下所列。所产生的谷物的增加氮利用效率在一个实施方案中是指谷物种子尤其是用作为饲料的谷物种子提高或增加的蛋白质含量。增加的氮利用效率在另一实施方案中是指每株植物增加的籽粒大小或更高的粒数。所产生的谷物的增加水利用效率在一个实施方案中是指与野生型植物相比增加的籽粒大小或粒数。此外，增加的低温耐受性在一个实施方案中是指早期活力，并允许早期种植和播种根据本发明方法产生的谷物植物。所产生的大豆植物的增加氮利用效率在一个实施方案中是指大豆种子尤其是用作为饲料的大豆种子提高或增加的蛋白质含量。增加的氮利用效率在另一实施方案中是指增加的籽粒大小或粒数。所产生的大豆植物的增加水利用效率在一个实施方案中是指增加的籽粒大小或粒数。此外，增加的低温耐受性在一个实施方案中是指早期活力，并允许早期种植和播种根据本发明方法产生的大豆植物。所产生的OSR植物的增加氮利用效率在一个实施方案中是指OSR种子尤其是用作为饲料的OSR种子提高或增加的蛋白质含量。增加的氮利用效率在另一实施方案中是指每株植物增加的籽粒大小或粒数。所产生的OSR植物的增加水利用效率在一个实施方案中是指增加的籽粒大小或每株植物的粒数。此外，增加的低温耐受性在一个实施方案中是指早期活力，并允许早期种植和播种根据本发明方法产生的OSR植物。在一个实施方案中，本发明涉及产生耐寒油菜籽油菜(具有耐冬性的0SR)的方法，其包括在上述本发明的方法中应用耐寒油菜籽油菜植物。所产生的棉花植物的增加氮利用效率在一个实施方案中是指棉花种子尤其是用作为饲料的棉花种子提高或增加的蛋白质含量。增加的氮利用效率在另一实施方案中是指增加的籽粒大小或粒数。所产生的棉花植物的增加水利用效率在一个实施方案中是指增加的籽粒大小或粒数。此外，增加的低温耐受性在一个实施方案中是指早期活力，并允许早期种植和播种根据本发明方法产生的棉花植物。从而，本发明提供了产生产量增加的转基因植物的方法，所述转基因植物与相应的原始或野生型植物相比表现出一种或多种提高的产量相关性状，通过在本文所述如表I 所示的所述植物的亚细胞区室和/或组织中增加或产生选自以下的一种或多种活性实现 17. 6kDa I类热休克蛋白、26. 5kDa I类小热休克蛋白、26S蛋白酶亚基、2_Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸 1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、BU89-蛋白质、 B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、⑶S5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b 还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA 家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、SLLU80-蛋白质、SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶JKL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质。因而，在一个实施方案中，本发明提供了产生表现出养分利用效率增加的植物的方法。根据本发明方法实现的、由本发明转基因植物所表现出的养分利用效率是例如氮利用效率。在另一实施方案中，根据本发明方法实现的、本发明如实施例中如表VIII-B中所示的转基因植物所表现出的非生物胁迫抗性是增加的低温耐受性，尤其是增加的寒冷耐受性。从而，本发明提供了产生植物的方法，所述植物与相应的原始或野生型植物相比表现出增加的固有产量或增加的生物量，所述方法通过增加或产生一种或多种如实施例中表VIII-D所示的活性实现。从而，本发明提供了产生植物的方法，所述植物与相应的原始或野生型植物相比表现出增加的每株植物的总种子重量，所述方法通过增加或产生一种或多种如实施例中表 IX所示的活性实现。因而，根据本发明方法实现的、本发明转基因植物所表现出的非生物胁迫抗性还是增加的氮利用效率和低温耐受性，尤其是增加的寒冷耐受性，如实施例中所述的表 VIII-A 和 VIII-B 的组合。从而，本发明提供了产生植物的方法，所述植物与相应的原始或野生型植物相比表现出提高的氮使用效率和固有产量或提高的生物量，所述方法通过增加或产生一种或多种如实施例中所述的表VIII-A和VIII-D的组合所示的活性实现。从而，本发明提供了产生植物的方法，所述植物与相应的原始或野生型植物相比表现出提高的低温耐受性、尤其提高的冷冻耐受性和固有产量或提高的生物量，所述方法通过增加或产生一种或多种如实施例中所述的表VIII-B和VIII-D的组合所示的活性实现。在另一实施方案中，根据本发明方法实现的、本发明转基因植物所表现出的非生物胁迫抗性是增加的氮利用效率和低温耐受性，尤其是增加的冷冻耐受性和固有产量，如实施例中所述的表VIII-A和VIII-B和VIII-C的组合。因而，在本发明的另一实施方案中，提供了产生转基因植物、来自此植物或用于产生此类植物的子代、种子和/或花粉的方法；每个植物与相应例如未转化的野生型植物细胞或植物相比还可表现出增加的低温耐受性、尤其是增加的寒冷耐受性，所述方法通过在所述植物中增加或产生一种或多种所述“活性”来实现。因而，在本发明的另一实施方案中，提供了产生转基因植物、来自此类植物或用于产生此类植物的子代、种子和/或花粉的方法；每个植物与相应例如未转化的野生型植物细胞或植物相比可表现出氮利用效率(NUE)以及低温耐受性和/或固有产量的增加，所述方法通过在所述植物中增加或产生一种或多种所述“活性”来实现。因而，在本发明的另一实施方案中，提供了产生转基因植物、来自此类植物或用于
18产生此类植物的子代、种子和/或花粉的方法；每个植物与相应例如未转化的野生型植物细胞或植物相比可表现出提高的氮利用效率(NUE)以及低温耐受性和/或提高的固有产量、尤其冷冻耐受性和提高的生物量，所述方法通过在所述植物的本文所述亚细胞区室和/ 或组织中增加或产生一种或多种所述“活性”来实现。因而，在本发明的另一实施方案中，提供了产生转基因植物、来自此类植物或用于产生此类植物的子代、种子和/或花粉的方法；每个植物与相应例如未转化的野生型植物细胞或植物相比可表现出增加的氮利用效率(NUE)以及低温耐受性和增加的固有产量，所述方法通过在所述植物的本文所述亚细胞区室和/或组织中增加或产生一种或多种所述 “活性”来实现。而且，在一个实施方案中，本发明提供了转基因植物，其与相应例如未转化的原始或野生型植物细胞或植物相比表现出一种或多种增加的产量相关性状，在所述植物的本文所述亚细胞区室和组织中具有增加的或新生成的一种或多种选自上文所述“活性”组的“活性”。因而，在本发明的另一实施方案中，提供了产生转基因植物、来自此类植物或用于产生此类植物的子代、种子和/或花粉的方法；每种与相应例如未转化的野生型植物细胞或植物相比表现出增加的低温耐受性和氮利用效率(NUE)，所述方法通过增加或产生一种或多种所述“活性”实现。因而，在本发明的另一实施方案中，提供了产生转基因植物、来自此类植物或用于产生此类植物的子代、种子和/或花粉的方法；每种与相应例如未转化的野生型植物细胞或植物相比表现出增加的低温耐受性和增加的固有产量，所述方法通过增加或产生一种或多种所述“活性”实现。因而，在本发明的另一实施方案中，提供了产生转基因植物、来自此类植物或用于产生此类植物的子代、种子和/或花粉的方法；每种与相应例如未转化的野生型植物细胞或植物相比表现出改良的氮利用效率和增加的循环干旱耐受性，所述方法通过增加或产生一种或多种所述“活性”实现。因而，在本发明的另一实施方案中，提供了产生转基因植物、来自此类植物或用于产生此类植物的子代、种子和/或花粉的方法；每种与相应例如未转化的野生型植物细胞或植物相比表现出增加的氮利用效率和增加的固有产量，所述方法通过增加或产生一种或多种所述“活性”实现。因而，在本发明的另一实施方案中，提供了产生转基因植物、来自此类植物或用于产生此类植物的子代、种子和/或花粉的方法；每种表现出较早开花和增加的产量、尤其增加的总种子重量。抽薹(bolting)差比较在转基因与非转基因对照间抽薹日期的相对差， 且显示转基因株系较早开花且产量增加，尤其是总种子重量增加。从而，所提供的用于产生显示早开花和产量增加，尤其是总种子重量增加的转基因植物、来自此类植物或用于产生此类植物的子代、种子和/或花粉，或本发明的植物的方法，产生较早开花效果和改进的每株植物总种子重，提供如表IX所示的一套非常有用的趋向增强产量的性状。因此，选自以下的活性在细胞或植物的一个或多个特定区室或细胞器中增加 17. 6kDa I类热休克蛋白、26.5kDa I类小热休克蛋白、26S蛋白酶亚基、2_Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸 1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、B1289-蛋白质、B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、⑶S5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b 还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA 家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、SLLU80-蛋白质、SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶JKL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质， 并赋予增加的产量，例如植物表现出一种或更多增加的或改良的所述产量相关性状。例如， 如表I或II第6栏所示在细胞区室中增加所述活性，导致相应植物产量增加。例如，如表 VIIIA、B和/或D所示，所述活性的特定定位赋予增加或提高的产量相关性状。例如，如表 VIIIA、B和/或D或表IX所示，所述活性可在植物细胞的质体或线粒体中增加，因而赋予相应植物的产量增加，例如赋予提高或增加的产量相关性状。此外，本发明涉及产生与相应野生型植物相比产量增加的植物的方法，其包括选自以下的至少一个步骤(i)增加或产生包含分别如表II或表IV第5栏或第7栏所示的多肽，或共有序列或至少一种多肽基序的多肽的活性；(ii)增加或产生包含一种或多种表I第5栏或第7栏所示多核苷酸的一种或多种核酸分子的表达产物的活性，和(iii)增加或产生⑴或( )的功能等同物的活性。从而，增加或产生一种或多种所述“活性”可以例如由增加所述核酸分子的一种或多种表达产物例如蛋白质的活性或数量，或由从头表达即由植物中所述“活性”的产生而赋予。因此，在本文所述的本发明中，增加或产生一种或多种所述“活性”可以例如由分别包含选自表II第5和7栏所示多肽的一种或多种蛋白质的表达而赋予。因此，在一个实施方案中本发明的方法包括如下步骤(i)增加或产生至少一种核酸分子的表达；和/或(ii)增加或产生至少一种核酸分子编码的表达产物的表达；和/或(iii)增加或产生至少一种核酸分子编码的表达产物的一种或多种活性，其中所述至少一种核酸分子(以下称作“产量相关蛋白质(YRP) ”编码基因或“YRP”基因)包含选自以下的核酸分子(a)编码表II第5栏或第7栏所示多肽的核酸分子；(b)表I第5栏或第7栏所示的核酸分子；(c)核酸分子，其由于遗传密码简并性衍生自表II第5栏或第7栏所示的多肽序列，且赋予转基因植物或其部分与相应例如未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(d)核酸分子，其与包含表I第5栏或第7栏所示核酸分子的多核苷酸的核酸分子序列具有30或更高、例如50、60、70、80、85、90、95、97、98或99%或更高的同一性，且赋予转基因植物或其部分与相应例如未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(e)核酸分子，其编码的多肽与(a)至(C)中核酸分子所编码多肽的氨基酸序列具有30或更高、例如50、60、70、80、85、90、95、97、98或99%或更高的同一性，并具有包含表I
第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性，且赋予转基因植物或其部分与相应例如未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(f)核酸分子，其与(a)至(c)中的核酸分子在严格杂交条件下杂交，且赋予转基因植物或其部分与相应例如未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(g)核酸分子，其编码的多肽可借助于针对(a)至(e)中核酸分子之一所编码的多肽制备的单克隆或多克隆抗体分离，并具有包含表I第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性；(h)核酸分子，其编码的多肽包含表IV第7栏所示的共有序列或一种或多种多肽基序，且优选具有包含表II或IV第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性；(i)核酸分子，其编码的多肽具有表II第5栏所示蛋白质所呈现的活性，且赋予转基因植物或其部分与相应例如未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(j)核酸分子，其包含通过利用表III第7栏的引物扩增cDNA文库或基因组文库而获得的多核苷酸，且优选具有包含表II或IV第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性；和k)核酸分子，其可通过在严格杂交条件下，用包含(a)或(b)中核酸分子的互补序列的探针或用其片段来筛选适宜的核酸文库而获得，且编码具有包含表II第5栏所示多肽的蛋白质所呈现的活性的多肽，其中所述片段具有(a)至(e)中所表征的核酸分子序列的互补核酸分子的15nt或更高，优选20nt、30nt、50nt、100nt、200nt或500nt、lOOOnt、 1500nt、2000nt 或 3000nt 或更高。因此，本发明的基因或根据本发明使用的基因，当其编码的蛋白质具有选自 17. 6kDa I类热休克蛋白、26.5kDa I类小热休克蛋白、26S蛋白酶亚基、2_Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸 1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、BU89-蛋白质、 B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、⑶S5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b 还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA 家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、SLLU80-蛋白质、SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶、YKL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质的活性时；编码的蛋白质包含表I第5栏或第7栏所示核酸序列编码的多肽时；和/或编码的蛋白质包含表II第5和7栏所示的多肽时；或其可用表III第7栏所示的引物组扩增时，也都称作“YRP基因”。由“YRP基因”编码的蛋白质或多肽称作“产量相关蛋白质”或“YRP”。出于说明本发明的目的，具有(i)选自17.6kDa I类热休克蛋白、26.5kDa I类小热休克蛋白、26S 蛋白酶亚基、2-Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐_5_还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、B1289-蛋白质、B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、CDS5399-蛋白质、 染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、 单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P 蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、SLL1280-蛋白质、 SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶JKL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、 YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质的活性的多肽，(ii)包含表I第5栏或第7栏所示一种或多种核酸序列编码的多肽的多肽，或(iii)包含表II第5和7栏所示的多肽的多肽，或 (iv)包含表IV第7栏所示共有序列的多肽，或(ν)或包含表IV第7栏所示一种或多种基序的多肽，也都称作“产量相关蛋白质”或“YRP”。因而，本发明满足了鉴定当表达或过量表达内源和/或外源基因时，能够赋予光合活性生物优选植物增加的产量的新的独特基因的需求，该增加的产量例如增加的产量相关性状，例如增强的非生物环境胁迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低温耐受性和/ 或增加的养分利用效率，固有产量和/或其他增加的产量相关性状。因此，本发明提供了 YRP和TOP基因。因此，本发明满足了鉴定当表达或过量表达内源基因时，能够赋予光合活性生物优选植物增加的产量的新的独特基因的需求，该增加的产量例如增加的产量相关性状，例如增强的非生物环境胁迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低温耐受性和/或增加的养分利用效率，固有产量和/或其他增加的产量相关性状。因此，本发明提供了衍生自植物的YRP和YRP基因。尤其，如表I或II的第5栏及第7栏所述的来自植物的基因。因此，本发明满足了鉴定当表达或过量表达内源基因时，能够赋予光合活性生物优选植物增加的产量的新的独特基因的需求，该增加的产量例如增加的产量相关性状，例如增强的非生物环境胁迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低温耐受性和/或增加的养分利用效率，固有产量和/或其他增加的产量相关性状。因此，本发明提供了衍生自植物和表I或II的第5栏及第7栏的其他生物的YRP和YRP基因。进而，本发明满足了鉴定当表达或过量表达内源和/或外源基因时，能够赋予光合活性生物优选植物与增加的产量组合的增强的非生物环境胁迫耐受性的新的独特基因的需求。因而，在一个实施方案中，本发明提供了产生植物的方法，其与相应的原始或野生型植物相比表现出增加或提高的产量，所述方法通过增加或产生选自以下的一种或多种活性实现17. 6kDa I类热休克蛋白、26. 5kDaI类小热休克蛋白、26S蛋白酶亚基、2_Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、B1289-蛋白质、B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、⑶S5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、 D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、SLLU80-蛋白质、SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶JKL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质，所述活性由一种或多种YRP或一种或多种YRP基因的基因产物赋予，例如由包含选自表I第5栏或第7栏所示组的多核苷酸的核酸序列的基因产物赋予；或由分别包含选自表I第5栏或第7栏所示组的一种或多种核酸序列所编码的多肽的一种或多种蛋白质赋予；或者由分别包含选自表II第5和7栏所示组的多肽的一种或多种蛋白质赋予；或者由具有与表IV第7栏所示共有序列相对应的序列的蛋白质赋予，且(b)任选地在允许植物细胞、植物或其部分发育的条件下培育植物细胞、植物或其部分，且(c)再生与相应例如未转化的野生型植物细胞或其部分相比具有增加的产量的植物，例如增加的产量相关性状， 例如增强的非生物环境胁迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低温耐受性和/或增加的养分利用效率，固有产量和/或其他增加的产量相关性状。在实施方案中，该植物在出现或不出现养分不足和/或非生物胁迫条件下生长， 且选择与相应例如未转化的野生型植物相比表现出增加的产量的植物。因此，在另一实施方案中，产生显示产量增加的植物或其用于再生所述植物的部分的所述方法，所述方法包括(i)在非生物胁迫或缺陷(deficiency)下，与未转化的野生型光合活性生物一起培养该植物或其部分；和(ii)选择与相应例如未转化野生型植物相比例如在例如未转化野生型植物表现出缺陷和/或死亡可视症状后具有增加的产量的植物。如所述及的那样，增加的产量可以通过一种或多种产量相关性状来介导。因而，本发明的方法涉及产生表现出所述一种或多种提高的产量相关性状的植物。因而，本发明提供了产生表现出选自以下的一种或多种提高的产量相关性状的植物的方法增加的养分利用效率例如氮利用效率(NUE)，增加的胁迫抗性例如非生物胁迫抗性，增加的养分利用效率，增加的水利用效率，增加的胁迫抗性例如非生物胁迫抗性，尤其是低温耐受性、干旱耐受性和增加的固有产量。在一个实施方案中，一种或多种所述“活性”通过在植物细胞或其部分如区室中增加具有所述“活性”的一种或多种蛋白质的量和/或比活而增加，例如在细胞或细胞区室中增加一种或多种YRP的量和/或比活。此外，本发明涉及产生与相应的原始或野生型植物相比产量增加的植物例如转基因植物的方法，所述方法包括(a)在植物细胞核、植物细胞、植物或其部分中增加或产生选自以下的一种或多种活性17. 6kDa I类热休克蛋白、26.5kDa I类小热休克蛋白、26S 蛋白酶亚基、2-Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐_5_还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、B1289-蛋白质、B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、CDS5399-蛋白质、 染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、 单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P 蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、SLL1280-蛋白质、 SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶JKL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、 YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质，例如通过本文所述的方法实现；和(b)在允许植物细胞、植物或其部分发育的条件下培养或生长所述植物细胞、植物或其部分；和(c)由所述植物细胞核、所述植物细胞，或所述植物部分产生与相应例如未转化的原始或野生型植物相比表现出增加的产量的植物；和(d)任选地，选择与相应例如未转化的野生型植物细胞(例如表现出可视的缺陷和/或死亡症状的野生型植物细胞)相比表现出增加的产量的植物或其部分，例如表现出增加的或提高的产量相关性状，例如提高的养分利用效率和/或非生物胁迫抗性的植物或其部分。此外，本发明还涉及鉴定产量增加的植物的方法，其包括对一种或多种植物细胞核、植物细胞、植物组织或植物或其部分的群体筛选所述“活性”，就所述活性水平与参照的活性水平进行比较；鉴定与参照相比活性增加的一种或多种植物细胞核、植物细胞、植物组织或植物或其部分，任选地由所鉴定的植物细胞核、细胞或组织产生植物。在另一实施方案中，本发明还涉及鉴定产量增加的植物的方法，其包括对一种或多种植物细胞核、植物细胞、植物组织或植物或其部分的群体筛选编码赋予所述活性的多肽的核酸的表达水平，就所述表达水平与参照进行比较；鉴定与参照相比表达水平增加的一种或多种植物细胞核、植物细胞、植物组织或植物或其部分，任选地由所鉴定的植物细胞核、细胞或组织产生植物。在一个实施方案中，本发明提供了提高环境胁迫适应性的方法。此外，本发明提供了产量增强或提高的植物。如所提及的那样，根据本发明，增加或提高的产量可通过如下实现与相应例如未转化的野生型植物相比增加或提高一种或多种产量相关性状，例如养分利用效率、水利用效率、非生物环境胁迫尤其是低温或干旱耐受性。在本发明的一个实施方案中，这些性状通过在光合活性生物优选植物中与相应 (未转化的)野生型光合活性生物相比增强非生物环境胁迫耐受性的方法来实现。对环境胁迫像例如冰冻和/或寒冷温度“提高的适应性”是指在环境胁迫条件下提高的植物性能。在另一实施方案中，植物“增强的非生物环境胁迫耐受性”表示该植物在遭遇如本文所述的非生物环境胁迫条件(例如低温条件，包括寒冷和冰冻温度，或例如干旱)时，与相应(未转化的)野生型相比呈现出增强的产量，如本文所述，例如种子产量或生物量产量。从而，在优选的实施方案中，本发明提供了产生用于再生或产生与相应例如未转化的野生型植物细胞相比具有增加的产量，例如非生物环境胁迫耐受性和/或其他增加的产量相关性状的植物的转基因细胞的方法，通过增加或产生选自以下的一种或多种活性实现17.6kDa I类热休克蛋白、26.5kDa I类小热休克蛋白、26S蛋白酶亚基、2_Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、B1289-蛋白质、 B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、⑶S5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b 还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA 家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、SLLU80-蛋白质、SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶JKL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质。 该细胞例如可以是宿主细胞，例如转基因宿主细胞。宿主细胞可以是例如微生物，例如衍生自真菌或细菌，或尤其对转化有用的植物细胞。从而，在优选的实施方案中，本发明提供了产生用于再生或产生与相应例如未转化的野生型植物细胞相比具有增加的产量相关性状，例如非生物环境胁迫耐受性和/或其他增加的产量相关性状的植物的细胞的方法，通过增加或产生选自以下的一种或多种活性实现17.6kDa I类热休克蛋白、26.5kDa I类小热休克蛋白、26S蛋白酶亚基、2_Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、B1289-蛋白质、B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、⑶S5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、 D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、SLL1280-蛋白质、SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶JKL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质。所述用于植物再生或产生的细胞例如可以是宿主细胞，例如转基因宿主细胞。宿主细胞可以是例如微生物，例如衍生自真菌或细菌，或尤其对转化有用的植物细胞。在另一实施方案中，根据本发明产生的光合活性生物，特别是本发明的植物，在非生物环境胁迫条件下表现出增加的产量，并对另一非生物环境胁迫表现出增强的耐受性， 或表现出其他提高的产量相关性状。在整篇说明书的一个实施方案中，非生物环境胁迫是指氮使用效率。在另一实施方案中，本发明涉及增加植物群体的产量的方法，其包括检查种植地区的生长温度，就所述温度与考虑种植的植物物种或品种(例如本文所述的原始或野生型植物)的最佳生长温度进行比较，如果生长温度对于该考虑种植的植物物种或品种(例如原始或野生型植物)的种植和生长不是最佳的，则种植和生长本发明的植物。
所述方法可部分或全部地重复一次或多次。此外，本发明涉及产生与相应例如未转化的野生型植物相比产量增加的转基因植物的方法，用包含选自以下的核酸分子的核酸分子转化植物细胞或植物细胞核或植物组织以产生此类植物(a)编码表II第5栏或第7栏所示多肽的核酸分子；(b)表I第5栏或第7栏所示的核酸分子；(c)核酸分子，其由于遗传密码简并性衍生自表II第5栏或第7栏所示的多肽序列，且赋予转基因植物或其部分与相应例如未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(d)核酸分子，其与包含表I第5栏或第7栏所示核酸分子的多核苷酸的核酸分子序列具有30%或更多、例如50、60、70、80、85、90、95、97、98或99%或更多的同一性，且赋予转基因植物或其部分与相应例如未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(e)核酸分子，其编码的多肽与(a)至(C)中核酸分子所编码多肽的氨基酸序列具有30%或更多、例如50、60、70、80、85、90、95、97、98或99%或更多的同一性，并具有包含表I第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性，且赋予转基因植物或其部分与相应例如未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(f)核酸分子，其与(a)至(c)中的核酸分子在严格杂交条件下杂交，且赋予转基因植物或其部分与相应例如未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(g)核酸分子，其编码的多肽可借助于针对(a)至(e)中核酸分子之一所编码的多肽制备的单克隆或多克隆抗体分离，并具有包含表I第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性；(h)核酸分子，其编码的多肽包含表IV第7栏所示的共有序列或一种或多种多肽基序，且优选具有包含表II或IV第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性；(i)核酸分子，其编码的多肽具有表II第5栏所示蛋白质所呈现的活性，且赋予转基因植物或其部分与相应例如未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(j)核酸分子，其包含通过利用表III第7栏的引物扩增cDNA文库或基因组文库而获得的多核苷酸，且优选具有包含表II或IV第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性；和(k)核酸分子，其可通过在严格杂交条件下，用包含(a)或(b)中核酸分子的互补序列的探针或用其片段来筛选适宜的核酸文库而获得，且编码的多肽具有包含表II第5栏所示多肽的蛋白质所呈现的活性，其中所述片段具有(a)至(e)中所表征的核酸分子序列的互补核酸分子的至少20、30、50、100、200、300、500或1000或更多个nt，并由该转化的植物细胞核、植物细胞或植物组织再生具有增加的产量的转基因植物。调节，即增加，可因内源或外源因素引起。例如，生物或其部分中活性的增加可通过在培养基或营养液中添加基因产物或前体或激活剂或激动剂而引起，或可通过向生物体中瞬时或稳定引入所述物质而引起。此外，此类增加可通过将本发明的核酸序列或编码的蛋白质引入到正确的细胞区室中而实现，例如通过转化和/或靶向，引入到细胞核或细胞质中或引入到质体中。出于说明本发明的目的，术语“细胞质”和“非靶向的”应指在不添加非天然的转运肽编码序列的情况下表达本发明的核酸。非天然的转运肽编码序列是并非本发明核酸(例如表I第5栏或第7栏所示核酸)的天然部分的序列，而是通过分子操作步骤例如在实施例中“质体靶向表达”部分所述步骤添加的。因此，术语“细胞质”和“非靶向的”不应排除在转基因生物背景中本发明核酸序列的产物通过其天然存在的序列特性而靶向定位到任何细胞区室。由所附序列获得的成熟多肽的亚细胞定位可针对生物(植物)由技术人员利用软件工具预测，像TargetP^manuelsson等，(2000), Predicting sub-cellular localization of proteins based on their N—terminal amino acid sequence.，J. Mol. Biol. 300，1005-1016)、ChloroP (Emanuelsson 等(1999)， ChloroP， a neural network-based method for predicting chloroplast transit peptides and their cleavage sites. ,Protein Science，8 :978-984)或其他予页测软件工具(Emanuelsson ^ (2007), Locating proteins in the cell using TargetP, SignalP, and related tools. , Nature Protocols 2，953-971)。如本文所用，“植物”旨在不仅包括整株植物，而且包括其部分，即一个或多个细胞、及组织，包括例如，叶子、茎、枝条、根、花、果实和种子。在一个实施方案中，在质体中增加或产生由YI3R例如表II所示多肽赋予的如本文所公开的活性；条件是在各表I的第6栏针对所述多肽列出了术语“质体”。在一个实施方案中，在线粒体中增加或产生由YI3R例如表II所示多肽赋予的如本文所公开的活性；条件是在各表I的第6栏针对所述多肽列出了术语“线粒体”。在另一实施方案中，本发明涉及产生例如转基因植物的方法，所述植物与相应例如未转化的野生型植物相比具有增加的产量，例如具有增加的产量相关性状，例如增强的非生物环境胁迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低温耐受性和/或增加的养分利用效率，固有产量和/或其他增加的产量相关性状，所述方法包括(a)在植物细胞的细胞质中增加或产生一种或多种所述活性，和(b)在允许与相应例如未转化的野生型植物相比具有增加的产量的植物发育的条件下培养植物，例如具有增加的产量相关性状，例如增强的非生物环境胁迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低温耐受性，和/或增加的养分利用效率，固有产量和/或其他增加的产量相关性状。在一个实施方案中，在细胞质中增加或产生由表II所示多肽赋予的如本文所公开的活性；条件是在各表I的第6栏针对所述多肽列出了术语“细胞质”。由于术语“细胞质”和“非靶向的”不应排除在转基因生物背景中本发明核酸序列的产物通过其天然存在的序列特性而靶向定位到任何细胞区室，在一个实施方案中，由表 II所示多肽赋予的如本文所公开的活性是增加或产生非靶向的，条件是在各表I的第6栏针对所述多肽列出了术语“细胞质”。出于说明本发明的目的，术语“细胞质”应指在不添加非天然的转运肽编码序列的情况下表达本发明的核酸。非天然的转运肽编码序列是并非本发明核酸的天然部分的序列，而是通过分子操作步骤例如在实施例中“质体靶向表达”部分所述步骤添加的。因此，术语“细胞质”不应排除本发明核酸序列的产物通过其天然存在的序列特性而靶向定位到任何细胞区室。在另一实施方案中，本发明涉及产生例如与相应例如未转化的野生型植物相比具有增加的产量的转基因植物或其部分的方法，所述方法包括(al)在植物细胞的细胞器中增加或产生一种或多种所述活性，例如所述YRP或所述YRP基因的基因产物的活性，例如选自以下的活性17. 6kDaI类热休克蛋白、26. 5kDa I类小热休克蛋白、26S蛋白酶亚基、2-Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、BU89-蛋白质、B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、 ⑶S5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、 SLLU80-蛋白质、SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶、IL130C-蛋白质、nJM43W-蛋白质、YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质，或(a2)在植物细胞中增加或产生YRP的活性，例如表II第3栏所示的蛋白质的活性，或由表I第5栏或第7栏所示核酸序列编码的蛋白质的活性，且其与编码转运肽的核酸序列相连；或(a3)在植物细胞中增加或产生YRP的活性，例如表II第3栏所示的蛋白质的活性，或由表I第5栏或第7栏所示核酸序列编码的蛋白质的活性，且其与编码细胞器定位序列、特别是叶绿体定位序列的核酸序列相连；或(a4)在植物细胞中增加或产生YRP的活性，例如表II第3栏所示的蛋白质的活性，或由表I第5栏或第7栏所示核酸序列编码的蛋白质的活性，且其与编码线粒体定位序列的核酸序列相连，和(b)由所述植物细胞再生植物；(c)在允许与相应例如未转化的野生型植物相比具有增加的产量(例如具有增加的产量相关性状，例如增强的非生物环境胁迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低温耐受性，和/或增加的养分利用效率，固有产量和/或其他增加的产量相关性状)的植物发育的条件下培养植物。因此，在另一实施方案中，在产生具有增加的产量的转基因植物的所述方法中，增加或产生所述活性通过增加或产生表II第3栏所示的、表I第5栏或第7栏所示核酸序列编码的蛋白质的活性，(al)通过细胞器转化在植物细胞器中第6栏所示的所述活性(a2)通过质体转化在植物质体或其一个或多个部分中，如果在第6栏所示为所述活性；(a3)通过叶绿体转化在植物叶绿体或其一个或多个部分中，如果在第6栏所示为所述活性；(a4)通过线粒体转化在植物线粒体或其一个或多个部分中，如果在第6栏所示为所述活性。原则上，编码转运肽的核酸序列可分离自每一种含有质体优选含有叶绿体的生物，例如微生物如藻类，或植物。“转运肽”是氨基酸序列，其编码核酸序列与相应的结构基因一起翻译。这意味着转运肽是该翻译蛋白质整体的一部分，并形成该蛋白质的氨基酸末端延伸。两者作为所谓的“前蛋白质”翻译。一般而言，转运肽在该蛋白质运输到正确的细胞器例如质体期间或刚刚运输入之后，即从前蛋白质上切割下来以产生成熟蛋白质。转运肽通过促进蛋白质跨细胞内膜运输而确保成熟蛋白质正确定位。编码转运肽的核酸序列可源自编码最终定居于质体中的蛋白质且起源于选自以下的生物的核酸序列伞藻属(Acetabularia)、拟南芥属(Arabadopsis)、卡诺拉油 3 属(Brassica) > MIR M (Capsicum) > ^ M (Chlamydomonas) > /R M (Cururbita)、 杜氏藻属(Dunaliella)、裸藻属(Euglena)、黄菊属(Flaveria)、大豆属(Glycine)、向日葵属(Helianthus)、大麦属(Hordeum)、浮萍属(Lemna)、黑麦草属(Lolium)、番茄属 (Lycopersion)、苹果属(Malus)、苜猜属(Medicago)、曰中花属(Mesembryanthemum)、 烟草属(Nicotiana)、月见草属(Oenotherea)、稻属(Oryza)、碧冬茄属(Petunia)、菜豆属(Phaseolus) > BfHjg (Physcomitrella) >(Pinus) > fSSM (Pisum) > 3 卜 M (Raphanus)、蚬子草属(Silene)、白芥属(Sinapis)、爺属(Solanum)、菠菜属(Spinacea)、 甜叶菊属Gtevia)、聚球藻属(Synechococcus)、小麦属(Triticum)和玉蜀黍属(Zea)。例如，可有益地用在本发明方法中的此类转运肽源自编码选自以下的蛋白质的核酸序列核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶、5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶、乙酰乳酸合酶、叶绿体核糖体蛋白CS17、Cs蛋白、铁氧还蛋白、质体蓝素、核酮糖二磷酸羧化酶活化酶、 色氨酸合酶、酰基载体蛋白、质体伴侣蛋白-60、细胞色素c552、22-kDA热休克蛋白、33-kDa 方文_±曾弓虽胃白 1 (oxygen-evolving enhancer protein) > ATP yATP δ M 基、叶绿素a/b结合蛋白11-1、放氧增强蛋白2、放氧增强蛋白3、光系统I :P21、光系统I P28、光系统I :P30、光系统I :P35、光系统I :P37、甘油_3_磷酸酰基转移酶、叶绿素a/b结合蛋白、CAB2蛋白、羟甲基胆色烷合酶、丙酮酸-正磷酸双激酶、CAB3蛋白、质体铁蛋白、铁蛋白、早期光诱导蛋白、谷氨酸-ι-半醛转氨酶、原叶绿素酸酯还原酶、淀粉粒结合淀粉酶合成酶、光系统II的捕光叶绿素a/b结合蛋白、主要花粉变应原Lol p5a、质体ClpB ATP 依赖性蛋白酶、超氧化物歧化酶、铁氧还蛋白NADP氧化还原酶、28-kDa核糖核蛋白、31_kDa 核糖核蛋白、33-kDa核糖核蛋白、乙酰乳酸合酶、ATP合酶CFtl亚基1、ATP合酶CFtl亚基2、 ATP合酶CFtl亚基3、ATP合酶CFtl亚基4、细胞色素f、ADP葡萄糖焦磷酸化酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酰胺合成酶2、碳酸酐酶、GapA蛋白、热休克蛋白hsp21、磷酸易位蛋白、质体ClpA ATP依赖性蛋白酶、质体核糖体蛋白CLM、质体核糖体蛋白CL9、质体核糖体蛋白I^sCLlS、质体核糖体蛋白PsCL25、DAHP合酶、淀粉磷酸化酶、根酰基载体蛋白II、甜菜碱_醛脱氢酶、 GapB蛋白、谷氨酰胺合成酶2、磷酸核酮糖激酶、亚硝酸还原酶、核糖体蛋白L12、核糖体蛋白L13、核糖体蛋白L21、核糖体蛋白L35、核糖体蛋白L40、磷酸丙糖-3-磷酸甘油酸-磷酸易位蛋白、铁氧还蛋白依赖性谷氨酸合酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶、NADP依赖性苹果酸酶和 NADP苹果酸脱氢酶。在一个实施方案中，编码转运肽的核酸序列源自编码最终位于质体中的蛋白质且起源于选自以下物种的生物的核酸序列，地中海伞藻(Acetabularia mediterranea)、 拟南芥(Arabidopsis thaliana)、油菜(Brassica campestris)、欧洲油菜(Brassica napus)> M 1 (Capsicum annuum)> W 1 ^ (Chlamydomonas reinhardtii)> /R (Cururbita moschata) > ife 1 (Dunaliella salina) > Dunaliella tertiolecta>细小裸藻(Euglena gracilis)、Flaveria trinervia、大豆(Glycine max)、向日葵 (Helianthus annuus)、大麦(Hordeum vulgare) > Lemna gibba、多年生黑麦草(Lolium perenne)(Lycopersion esculentum)、苹果(Malus domestica)、野苜猜(Medicago
falcata)、紫花苜猜(Medicago sativa)、冰叶臼中花(Mesembryanthemum crystallinum)、 白花丹叶烟草(Nicotiana plumbaginifolia)、林烟草(Nicotiana sylvestris)、烟 (Nicotiana tabacum) > Oenotherea hookeri> M (Oryza sativa) >41 (Petunia
hybrida) > 豆(Phaseolus vulgaris) > 展 Bf ^lJ Bf || (Physcomitrella patens) > H 松(Pinus tunbergii)、豌豆(Pisum sativum)、萝卜(Raphanus sativus)、白花妮子草(Silene pratensis)、白芥(Sinapis alba)、马铃薯(Solanum tuberosum)、菠菜 (Spinacea oleracea)、舌甘胃(Stevia rebaudiana)、|^ 求(Synechococcus)、_|fi_M (Synechocystis)、普通小麦(Triticum aestivum)禾口玉蜀黍(Zea mays)。IS石马$1 月太的牛亥 ；!5歹[J 由 von Heijne ^ (Plant Molecular Biology Reporter, 9(2),104, (1991))公开，在此并入作为参考。表V显示了 von Heijne等公开的转运肽序列的一些实例。根据本发明，特别是实施例的公开内容，技术人员能够将von Heijne等公开的其他核酸序列与本文公开的YRP基因或编码YRP的基因相连，例如与表I第5和7栏所示的核酸序列(例如，针对该核酸分子，表I第6栏显示术语“质体”)相连。编码转运肽的核酸序列可以源自菠菜属(Spinacia)，例如叶绿体30S核糖体蛋白 PSrp-Ι、根酰基载体蛋白II、酰基载体蛋白、ATP合酶γ亚基、ATP合酶δ亚基、细胞色素f、铁氧还蛋白I、铁氧还蛋白NADP氧化还原酶(=FNR)、亚硝酸还原酶、磷酸核酮糖激酶、质体蓝素或碳酸酐酶。技术人员将会意识到编码转运肽的多种其他核酸序列能够容易地从作为前体由核基因表达然后靶向质体的质体定位蛋白质中分离。此类转运肽编码序列可用于构建其他表达构建体。有利地用于本发明的方法中且为本发明核酸序列和蛋白质的一部分的转运肽，一般长度20-120个氨基酸，优选25-110、30-100或35-90个氨基酸，更优选40-85个氨基酸，最优选45-80个氨基酸，并在翻译后发挥作用以使蛋白质定向到质体优选叶绿体中。编码此类转运肽的核酸序列定位在编码成熟蛋白质的核酸序列的上游。为了转运肽编码核酸与待靶向蛋白质的编码核酸之间的正确分子连接，有时候需要在连接位置引入额外的碱基对，这形成可用于不同核酸分子的分子连接的限制性酶识别序列。此方法可能在成熟输出蛋白质的N-末端产生极少的额外氨基酸，其通常且优选不干扰蛋白质功能。在任何情况下，需要仔细选择连接位置处形成限制性酶识别序列的的额外碱基对，以避免形成终止密码子或编码对蛋白质折叠有强烈影响的氨基酸例如脯氨酸的密码子。优选此类额外的密码子编码结构上灵活的小氨基酸如甘氨酸或丙氨酸。如上文所述，可以将编码YRP、例如表II第3或5栏所示的蛋白质以及如表I第7 栏所公开的其同源物的核酸序列与编码转运肽的核酸序列连接，例如，如果表I第6栏针对该核酸分子显示有术语“质体”的话。编码转运肽的核酸序列确保蛋白质运输到相应的细胞器特别是质体中。待表达基因的核酸序列和编码转运肽的核酸序列有效连接。因此，转运肽与编码YRP、例如表II第3或5栏所示的蛋白质以及如表I第7栏所公开的其同源物的核酸序列(例如，如果针对该核酸分子表I第6栏显示有术语“质体”的话)符合读框融
I=I O
30
根据本发明的术语“细胞器”应表示例如“线粒体”或“质体”。根据本发明的术语 “质体”旨在包括各种形式的质体，包括原质体、叶绿体、色质体、老质体(gerontoplast)、白色体、造粉体、油质体和黄化质体，优选叶绿体。它们均具有共同的祖先即前述原质体。其他转运肽由khmidt 等(J. Biol. Chem. 268 (36)、27447 (1993) )、Della-Cioppa 等(Plant. Physiol. 84,965 (1987)), de Castro Silva Filho 等(Plant Mol. Biol.30， 769 (1996)) ,Zhao 等(J. Biol. Chem. 270 (11) ,6081 (1995))、Riimer等(Biochem. Biophys. Res. Commun. 196(3)、1414 (1993))、Keegstra 等(Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 40,471(1989))、Lubben 等(Photosynthesis Res. 17，173 (1988))和 Lawrence 等 (J. Biol. Chem. 272 (33) ,20357 (1997))公开。有关靶向的综述由 Kermode Allison R.在 Critical Reviews in Plant Science 15 (4), 285 (1996)在标题“植物细胞中的细胞内蛋白质转运禾口革巴向机制(Mechanisms of Intracellular Protein Transport and Targeting in Plant Cells)” 中公开。用于本发明方法的、形成本发明核酸序列的一部分的有利的转运肽序列一般富含羟基化氨基酸残基(丝氨酸和苏氨酸)，其中这两个残基一般占总数的20-35%。它们往往具有不含Gly、Pro和荷电残基的氨基末端区域。此外，他们具有许多小的疏水氨基酸，例如缬氨酸和丙氨酸，并且一般缺乏酸性氨基酸。另外，它们一般具有富含kr、Thr、Lys和Arg 的中间区域。总体上它们往往具有净正电荷。备选地，编码转运肽的核酸序列可以根据现有技术中公开的转运肽序列结构而部分或完全地化学合成。所述天然或化学合成序列可与编码成熟蛋白质的序列直接相连，或借助于接头核酸序列，其可以长度一般为500个碱基对或更少，优选450、400、350、300、250 或200个碱基对或更少，更优选150、100、90、80、70、60、50、40或30个碱基对或更少，最优选25、20、15、12、9、6或3个碱基对或更少，并与编码序列符合读框。此外，编码转运肽的有利核酸序列可以包含源自一个以上生物和/或化学来源的序列，并且可以包括源自成熟蛋白质氨基末端区域的、天然状态下与转运肽相连的核酸序列。在本发明优选的实施方案中， 成熟蛋白质的所述氨基末端区域长度一般150个氨基酸或更少，优选140、130、120、110、 100或90个氨基酸或更少，更优选80、70、60、50、40、35、30、25或20个氨基酸或更少，最优选19、18、17、16、15、14、13、12、11或10个或更少氨基酸。但是甚至更短或更长的链也是可能的。另外，促进蛋白质转运至其他细胞区室如液泡、内质网、高尔基体、乙醛酸循环体、过氧物酶体或线粒体的导向序列也可以是本发明核酸序列的部分。由本发明核酸序列翻译的蛋白质可以是融合蛋白质类型，这意味着编码转运肽的核酸序列例如表V所示的那些，例如该表中的最后一个连接于YRP基因，例如表I第5和7 栏所示的核酸序列，例如，如果针对该核酸分子表I第6栏显示有术语“质体”的话。本领域技术人员能够使所述序列以有功能的方式连接。有利地，在转运(优选至质体)期间，转运肽部分自YRP例如自表II第5和7栏所示的蛋白质部分切割下来。表V末行所示的优选转运肽的所有切割产物优选在YRP例如表II第5和7栏所述蛋白质的起始甲硫氨酸之前具有N-末端氨基酸序列QIA CSS或QIA EFQLTT。在YRP例如表II第5和7栏所述蛋白质的起始甲硫氨酸之前，范围1-20个氨基酸，优选2-15个氨基酸、更优选3-10个氨基酸、 最优选4-8个氨基酸的其他短氨基酸序列也是可行的。在氨基酸序列QIA CSS的情况下， 起始甲硫氨酸之前的3个氨基酸源自于LIC(=连接不依赖性克隆)盒。在表达大肠杆菌基因的情况下优选所述短氨基酸序列。在氨基酸序列QLAEFQLTT的情况下，起始甲硫氨酸之前的6个氨基酸源自于LIC盒。在表达酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)基因的情况下优选所述短氨基酸序列。技术人员知晓其他短序列也可用于表达YRP基因，例如表I 第5和7栏所述的基因。此外，技术人员明白在表达所述基因方面此类短序列并非必需的。表V :von Heijne等公开的转运肽的实例
权利要求
1.产生与相应的野生型植物相比产量增加的植物的方法，其中所述方法包括至少如下步骤在植物或其部分中增加或产生选自以下的一种或多种活性17. 6kDa I类热休克蛋白、26. 5kDa I类小热休克蛋白、26S蛋白酶亚基、2_Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、BU89-蛋白质、B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、⑶S5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、SLL1280-蛋白质、SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶、 YKL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质活性。
2.产生与相应野生型植物相比产量增加的植物的方法，其中所述方法包括选自以下的至少一个步骤(i)增加或产生包含分别如表II或表IV第5栏或第7栏所示的多肽、共有序列或至少一种多肽基序的多肽的活性；( )增加或产生包含表I第5栏或第7栏所示多核苷酸的核酸分子编码的表达产物的活性，和(iii)增加或产生⑴或( )的功能等同物的活性。
3.权利要求1或2的方法，其包括(i)增加或产生至少一种核酸分子的表达；和/或( )增加或产生至少一种核酸分子编码的表达产物的表达；和/或(iii)增加或产生至少一种核酸分子编码的表达产物的一种或多种活性，其中所述至少一个核酸分子包含选自以下的核酸分子(a)编码表II第5栏或第7栏所示多肽的核酸分子；(b)表I第5栏或第7栏所示的核酸分子；(c)核酸分子，其由于遗传密码简并性衍生自表II第5栏或第7栏所示的多肽序列，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(d)核酸分子，其与包含表I第5栏或第7栏所示核酸分子的多核苷酸的核酸分子序列具有约80%或更高的同一性，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(e)核酸分子，其编码的多肽与(a)至(c)中核酸分子所编码多肽的氨基酸序列具有约 95%或更高的同一性，并具有包含表I第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(f)核酸分子，其与(a)至(c)中的核酸分子在严格杂交条件下杂交，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(g)核酸分子，其编码的多肽可借助于针对(a)至(e)中核酸分子之一所编码的多肽制备的单克隆或多克隆抗体分离，并具有包含表I第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性；(h)核酸分子，其编码的多肽包含表IV第7栏所示的共有序列或一种或多种多肽基序， 且优选具有包含表II或IV第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性；(i)核酸分子，其编码的多肽具有表II第5栏所示蛋白质所呈现的活性，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(j)核酸分子，其包含通过利用表III第7栏的引物扩增cDNA文库或基因组文库而获得的多核苷酸，且优选具有包含表II或IV第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性； 和k)核酸分子，其可通过在严格杂交条件下，用包含(a)或(b)中核酸分子的互补序列的探针或用其片段来筛选适宜的核酸文库而获得，且编码具有包含表II第5栏所示多肽的蛋白质所呈现的活性的多肽，其中所述探针片段具有(a)至(e)中所表征的核酸分子序列的互补核酸分子的约50nt或更多。
4.产生与相应未转化野生型植物相比产量增加的转基因植物的方法，所述方法包括用核酸分子转化植物细胞或植物细胞核或植物组织，所述核酸分子包含选自以下的核酸分子(a)编码表II第5栏或第7栏所示多肽的核酸分子；(b)表I第5栏或第7栏所示的核酸分子；(c)核酸分子，其由于遗传密码简并性衍生自表II第5栏或第7栏所示的多肽序列，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(d)核酸分子，其与包含表I第5栏或第7栏所示核酸分子的多核苷酸的核酸分子序列具有至少约95%的同一性，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(e)核酸分子，其编码的多肽与(a)至(c)中核酸分子所编码多肽的氨基酸序列具有至少约95%的同一性，并具有包含表I第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(f)核酸分子，其与(a)至(c)中的核酸分子在严格杂交条件下杂交，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(g)核酸分子，其编码的多肽可借助于针对(a)至(e)中核酸分子之一所编码的多肽制备的单克隆或多克隆抗体分离，并具有包含表I第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性；(h)核酸分子，其编码的多肽包含表IV第7栏所示的共有序列或一种或多种多肽基序， 且优选具有包含表II或IV第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性；(i)核酸分子，其编码的多肽具有表II第5栏所示蛋白质所呈现的活性，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(j)核酸分子，其包含通过利用表III第7栏的引物扩增cDNA文库或基因组文库而获得的多核苷酸，且优选具有包含表II或IV第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性； 和k)核酸分子，其可通过在严格杂交条件下，用包含(a)或(b)中核酸分子的互补序列的探针或用其片段来筛选适宜的核酸文库而获得，且编码具有包含表II第5栏所示多肽的蛋白质所呈现的活性的多肽，其中所述探针片段具有(a)至(e)中所表征的核酸分子序列的互补核酸分子的至少约400nt ；并从转化的植物细胞核、植物细胞或植物组织再生具有增加产量的转基因植物。
5.根据权利要求2至4中任一项的方法，其中增加或产生的一种或多种活性分别为 17. 6kDa I类热休克蛋白、26. 5kDa I类小热休克蛋白、26S蛋白酶亚基、2_Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸 1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、BU89-蛋白质、 B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、⑶S5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b 还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA 家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、SLLU80-蛋白质、SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶、YKL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质活性。
6.根据权利要求1至5中任一项的方法，与相应野生型植物相比在标准生长条件、低温、干旱或非生物胁迫条件下导致增加的产量。
7.分离的核酸分子，其包含选自以下的核酸分子(a)编码表IIB第5栏或第7栏所示多肽的核酸分子；(b)表IB第5栏或第7栏所示的核酸分子；(c)核酸分子，其由于遗传密码简并性衍生自表II第5栏或第7栏所示的多肽序列，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(d)核酸分子，其与包含表I第5栏或第7栏所示核酸分子的多核苷酸的核酸分子序列具有至少约95%的同一性，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(e)核酸分子，其编码的多肽与(a)至(c)中核酸分子所编码多肽的氨基酸序列具有至少约95%的同一性，并具有包含表I第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(f)核酸分子，其与(a)至(c)中的核酸分子在严格杂交条件下杂交，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(g)核酸分子，其编码的多肽可借助于针对(a)至(e)中核酸分子之一所编码的多肽制备的单克隆或多克隆抗体分离，并具有包含表I第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性；(h)核酸分子，其编码的多肽包含表IV第7栏所示的共有序列或一种或多种多肽基序， 且优选具有包含表II或IV第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性；(i)核酸分子，其编码的多肽具有表II第5栏所示蛋白质所呈现的活性，且赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量；(j)核酸分子，其包含通过利用表III第7栏的引物扩增cDNA文库或基因组文库而获得的多核苷酸，且优选具有包含表Π或IV第5栏所示多核苷酸的核酸分子所呈现的活性； 和(k)核酸分子，其可通过在严格杂交条件下，用包含(a)或(b)中核酸分子的互补序列的探针或用其片段来筛选适宜的核酸文库而获得，且编码具有包含表II第5栏所示多肽的蛋白质所呈现的活性的多肽，其中所述片段具有(a)至(e)中所表征的核酸分子序列的互补核酸分子的至少约400nt。
8.权利要求7的核酸分子，其中根据(a)至(k)的核酸分子与表IA第5栏或第7栏所示的序列具有至少一个或多个核苷酸的差异，所述核酸分子优选编码与表IIA第5栏或第 7栏所示的蛋白质序列具有至少一个或多个氨基酸差异的蛋白质。
9.赋予权利要求7或8的所述核酸分子的表达的核酸构建体，其包含一种或多种调控元件。
10.包含权利要求7或8所述的核酸分子或权利要求9的核酸构建体的载体。
11.产生多肽的方法，其中所述多肽在如权利要求11所述的宿主细胞核或宿主细胞中表达。
12.多肽，其由权利要求12所述的方法产生，或由权利要求7或8所述的核酸分子编码，或如表II B所示，其中所述多肽与表IIA所示的序列具有一个或多个氨基酸的差异。
13.抗体，其与如权利要求13所述的多肽特异性结合。
14.植物细胞核、植物细胞、植物组织、繁殖材料、花粉、子代、收获材料或植物，其包含如权利要求7或8所述的核酸分子，或如权利要求11所述的宿主细胞核或宿主细胞。
15.植物细胞核、植物细胞、植物组织、繁殖材料、种子、花粉、子代或植物部分，其再生后能够得到产量增加的植物；或产量增加的植物；或其部分；其所述与相应野生型相比增加的产量通过根据权利要求1至6中任一项的方法，或通过转化如权利要求7或8所述的核酸分子或权利要求9的核酸构建体而产生。
16.权利要求15的转基因植物细胞核、转基因植物细胞、转基因植物或其部分，来源于单子叶植物。
17.权利要求15的转基因植物细胞核、转基因植物细胞、转基因植物或其部分，来源于双子叶植物。
18.权利要求15的转基因植物细胞核、转基因植物细胞、转基因植物或其部分，其中相应的植物选自玉米(玉蜀黍)、小麦、黑麦、燕麦、黑小麦、稻、大麦、大豆、花生、棉花、油菜籽油菜、包括卡诺拉油菜和冬油菜籽油菜、木薯、胡椒、向日葵、亚麻、琉璃苣、红花、亚麻子、樱草、油菜籽、球茎甘蓝(turnip rape)、万寿菊、茄科植物、包括马铃薯、烟草、茄子、番茄；蚕豆属、豌豆、苜蓿、咖啡、可可、茶、柳属、油棕、椰子、多年生草、饲料作物和拟南芥。
19.权利要求15的转基因植物细胞核、转基因植物细胞、转基因植物或其部分，其中植物选自玉米、大豆、油菜籽油菜(包括卡诺拉油菜和冬油菜籽油菜)、棉花、小麦和稻。
20.包含权利要求14至19任一项的一种或多种植物细胞核或植物细胞、子代、种子或花粉的转基因植物，或由权利要求14至19中任一项的转基因植物产生的转基因植物。
21.包含源自权利要求6至9中任一项的转基因植物或由权利要求6至9中任一项的转基因植物产生的一种或多种所述转基因植物细胞核或植物细胞、子代、种子或花粉的转基因植物、转基因植物细胞核、转基因植物细胞、植物，其中所述包含一种或多种所述转基因植物细胞核或植物细胞、子代、种子或花粉的转基因植物、转基因植物细胞核、转基因植物细胞、植物在遗传上对于如下转基因而言是纯合的，所述转基因赋予转基因植物或其部分与相应未转化的野生型植物细胞相比增加的产量。
22.用于在植物细胞、转基因植物或其部分中鉴定在转基因植物或其部分中赋予与相应未转化的野生型植物细胞相比增加产量的化合物的方法，其包括步骤(a)培养植物细胞；表达权利要求12的多肽和读出系统的转基因植物或其部分，其中所述读出系统能够在允许所述多肽与所述读出系统在化合物或含有多种化合物的样品的存在下相互作用的适宜条件下与所述多肽相互作用，且能够在允许所述表达读出系统以及由权利要求12的核酸分子编码的多肽表达的条件下，响应化学化合物与所述多肽的结合而提供可检测的信号；(b)通过检测所述读出系统所产生的信号的存在或不存在或增加，来鉴定所述化合物是否为有效的激动剂。
23.产生农业组合物的方法，其包括权利要求22的方法的步骤，和以农业应用可接受的形式配制权利要求22的方法中所鉴定的化合物。
24.组合物，其包含权利要求7或8的核酸分子，权利要求9的核酸构建体，权利要求 10的载体，权利要求12的多肽，权利要求22的化合物，和/或权利要求13的抗体；和任选的可农业使用的载体。
25.权利要求12的多肽或核酸分子，其选自酵母或大肠杆菌。
26.权利要求7或8的核酸在制备与相应未转化野生型植物相比产量增加的植物中的用途。
27.根据权利要求7或8的核酸作为标记物在鉴定或选择与相应未转化野生型植物相比产量增加的植物中的用途。
28.根据权利要求17的核酸或其部分作为标记物在检测植物或植物细胞产量增加中的用途。
29.鉴定产量增加的植物的方法，其包括对一种或多种植物细胞核、植物细胞、植物组织或植物或其部分的群体筛选选自以下的活性17. 6kDa I类热休克蛋白、26.5kDa I类小热休克蛋白、26S蛋白酶亚基、2-Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、BU89-蛋白质、B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、 ⑶S5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、 SLLU80-蛋白质、SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶、IL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质活性，将所述活性水平与参照的活性水平进行比较；鉴定与参照相比活性增加的一种或多种植物细胞核、植物细胞、植物组织或植物或其部分，任选地由所鉴定的植物细胞核、细胞或组织产生植物。
30.鉴定产量增加的植物的方法，其包括对一种或多种植物细胞核、植物细胞、植物组织或植物或其部分的群体筛选编码赋予选自以下活性的多肽的核酸的表达水平17. 6kDa I类热休克蛋白、26. 5kDa I类小热休克蛋白、26S蛋白酶亚基、2_Cys过氧化物氧还蛋白、 3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、B1289-蛋白质、B^40_蛋白质、钙联接蛋白同源物、CDS5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ 1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、SLLU80-蛋白质、SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶、YKL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质活性，将所述表达水平与参照进行比较；鉴定与参照相比表达水平增加的一种或多种植物细胞核、植物细胞、植物组织或植物或其部分，任选地由所鉴定的植物细胞核、细胞或组织产生植物。
31.根据权利要求1至6中任一项的方法或根据权利要求14至20中任一项的植物，其中所述植物显示改进的产量相关性状。
32.根据权利要求1至6中任一项的方法或根据权利要求14或15中任一项的植物，其中所述植物显示改进的养分利用效率和/或非生物胁迫耐受性。
33.根据权利要求1至6中任一项的方法或根据权利要求14至20中任一项的植物，其中所述植物显示改进的增加的低温耐受性。
34.根据权利要求1至6中任一项的方法或根据权利要求14至20中任一项的植物，其中所述植物显示可收获产量的增加。
35.根据权利要求1至6中任一项的方法或根据权利要求14至20中任一项的植物，其中所述植物显示改进，其中产量增加基于每株植物或相对于特定的可耕作面积来计算。
36.增加植物群体产量的方法，其包含检查种植地区的生长温度，将所述温度与考虑种植的植物物种或品种的最佳生长温度进行比较，如果生长温度对于该考虑种植的植物物种或品种的种植和生长不是最佳的，则种植和生长权利要求14至20或31至35中任一项的植物。
37.前述权利所述的方法，其包含收获产生或种植的植物的植物或部分，并用收获的植物或其部分产生燃料，或从其中产生燃料。
38.前述权利所述的方法，其中所述植物是可用于淀粉生产的植物，所述方法包括收获可以用于淀粉分离的植物部分，并由该植物部分分离淀粉。
全文摘要
产生与相应的野生型植物相比产量增加的植物的方法，所述方法包括至少如下步骤在植物或其部分中增加或产生选自以下的一种或多种活性17.6kDa I类热休克蛋白、26.5kDa I类小热休克蛋白、26S蛋白酶亚基、2-Cys过氧化物氧还蛋白、3-脱氢奎宁酸合酶、5-酮-D-古洛糖酸盐-5-还原酶、天冬酰胺合成酶A、天冬氨酸1-脱羧酶前体、ATP-依赖性RNA解旋酶、B0567-蛋白质、B1088-蛋白质、B1289-蛋白质、B2940-蛋白质、钙联接蛋白同源物、CDS5399-蛋白质、染色质结构重组复合体蛋白、D-氨基酸脱氢酶、D-阿拉伯糖-1，4-内酯氧化酶、δ1-吡咯啉-5-羧酸盐还原酶、甘氨酸裂解复合体硫辛酰蛋白、酮脱氧葡糖酸激酶、硫辛酰合酶、低分子量热休克蛋白、微粒体细胞色素b还原酶、线粒体核糖体蛋白质、有丝分裂关卡蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶、百草枯诱导性蛋白质B、磷酸酶、磷酸葡糖胺变位酶、蛋白质解聚蛋白伴侣、蛋白激酶、丙酮酸脱羧酶、recA家族蛋白、硫氰酸酶相关的硫转移酶、核糖核酸酶P蛋白质组分、核糖体调节因子、感应组氨酸激酶、丝氨酸羟基甲基转移酶、SLL1280-蛋白质、SLL1797-蛋白质、膜小脂蛋白、核仁小核糖核蛋白复合体亚基、硫酸酯酶、转录起始因子亚基、四旋蛋白、tRNA连接酶、木葡聚糖半乳糖基转移酶、YKL130C-蛋白质、YLR443W-蛋白质、YML096W-蛋白质和锌指家族蛋白质活性。
文档编号A01H5/00GK102264907SQ200980151953
公开日2011年11月30日 申请日期2009年10月2日 优先权日2008年10月23日
发明者莫林纳罗 A·I·桑兹, C·勒佐, G·里特, H·舍恩, K·布鲁因希尔斯, O·布莱辛, O·蒂姆, S·范德纳比利, V·弗兰卡德, Y·海茨费尔德 申请人:巴斯夫植物科学有限公司