过表达accdp基因的植物中的产量增加的制作方法

专利名称：：过表达accdp基因的植物中的产量增加的制作方法
技术领域：
：本发明普遍涉及编码与根发育相关的多肽的核酸序列，其有助于植物生长，并且最终影响在非生物胁迫或无胁迫条件下植物的生产(即产量)。具体地，本发明涉及编码多肽的分离的核酸序列，该多肽使植物的根生长增强、产量增加，和/或增强植物对干旱、寒冷和/或盐的耐受性，并且涉及此类分离的核酸的用途。
背景技术：
：农作物植物的产量对于人类是很重要的，而且其受自然环境下植物生长的直接影响。非生物环境胁迫是植物生长和繁殖的主要限制因素，例如干旱胁迫、盐度胁迫、热胁迫和冷胁迫。由这些胁迫引起的农作物损失和主要农作物(例如大豆、稻、玉米、棉花和小麦)产量降低，代表显著的经济和政治因素，并且使许多未发展国家的食物匱乏。植物生物量是铜料作物的总产量，例如苜蓿、青贮饲料玉米和干草。谷类作物中采用许多产量的替代物。这些之中主要是对植物大小的评价。依赖于种属和发育阶段，可以通过许多方式测量植物大小，包括全植物的干重、地上部分的干重、地上部分的新鲜重量、叶的面积、茎的体积、植物的高度、丛生枝条(rosette)的直径、叶的长度、根的长度、根块、分蘖的数目和叶的数目。许多种属在给定发育阶段，其植物的不同部分的大小之间维持保守的比率。这些异速生长的关系可用于从一个所测量的大小推测出另外一个。早期发育阶段植物的大小通常与发育晚期植物的大小相关。具有较大叶面积的较大植物通常能够比较小植物吸收更多的光和二氧化碳，因此有可能在相同时期增加更多的重量。除此之外，还有微环境的潜在连续性或植物在最初必须达到更大尺寸的遗传优势。植物大小和生长速率具有^f艮强的遗传成分，因此不同基因型的植物在一个环境条件下的大小与在另一个环境条件下的大小可能相关联。因此使用标准环境来代替田地中农作物在不同位置和时间所遇到的不同和动态的环境。收获指数(种子产量与地上部分干重的比例)在许多环境条件下相对稳定，因此通常可获得植物大小和颗粒产量之间的强相关性。这些过程在本质上是相连系的，因为多数颗粒产量依赖于植物的叶和茎的流通或储存的光合生产率。因此，可以在早期发育阶段选择植物的大小来指示未来的可能性。当测试遗传差异对胁迫耐受性的影响时，温室或植物生长室与田地相比较的本质优势在于使土壤性质、温度、水和营养素利用率和光强度标准化的能力。然而，产量的人为限制是由于缺少风或昆虫从而难以授粉，或缺乏根成熟或冠生长的空间，这些限制了可控制环境在测试产量差异中的使用。因此，在发育早期在生长室或温室中的标准条件下测量植物的大小是提供可能的遗传产量优势指示的标准实践方法。在生命周期过程中，植物通常暴露于环境水含量减少的条件下。多数植物具有进化策略以保护自身对抗这些干燥条件。然而，如果干旱条件的严重程度太大和持续时间太长，其对多数农作物植物的发育、生长、植物大小和产量的影响是极深的。连续暴露于干旱条件会引起植物代谢的很大改变，最终导致细胞死亡和因而产量降低。因此发展胁迫耐受性植物作为一种策略具有解决或调节至少某些此类问题的可能性。然而，传统发展对这类胁迫有抗性和/或耐受性的新植物品系的植物育种策略相对緩慢，且需要特定抗性品系与所希望的品系进行杂交。在常规育种过程中遇到的严重问题是对于胁迫耐受性的有限种质资源和在关系较远的才直物种之间杂交的不相容性。另外，天然的导致干旱、寒冷和/或盐耐受性植物模型能够耐受干早、寒冷和/或盐的细胞过程是复杂的，并且涉及多种机制的细胞适应性和许多代谢途径。这种胁迫耐受性的多组分本性不仅使很多耐受性育种不成功，而且限制用生物技术方法产生遗传工程胁迫耐受性植物的能力。因此，需要鉴定在这些导致生长增加和/或胁迫耐受性增强的多组分过程中涉及的基因和蛋白质。阐明胁迫耐受性植物中表达基因的功能不但会增加我们对植物适应性和对环境胁迫耐受性的理解，而且可以为设计农作物改良的新策略提供重要信息。根是高等植物的重要器官。植物根系统对于所有陆生植物种本身的生长和发育很重要。除摄入水和营养素以及提供物理支撑之外，根还介导与土壤微生物和其他植物之间的复杂而未知的沟通交流。在农艺学系统中，产品受土壤中水和营养素可利用率的影响根的生长对空气中器官的生长和产量具有直接或非直接的影响，尤其在营养素有限的条件下。根也与次级植物产物的产生有关，例如防御化合物和植物激素。适当的根结构的建立是植物有效利用环境中可获得的水和营养素的重要因素，而且使植物最大程度的生长和生产。另外，在干旱条件下，根能够持续生长，但是同时产生并向枝条发出早期警告信号从而抑制植物地上部分的生长。而且，农作物植物的改良的根生长也会通过增强水的趋近和摄取，从而增强与杂草植物的竟争力，并且会促进其在干旱区域的生长。改良的根生长也与生态学目的相关，例如生物除污和预防/阻止土壤侵蚀。较长的根不但可以减緩土壤缺水的影响，而且可以促进植物固着和直立从而减少倒伏。而且，较长的根具有覆盖较大体积土壤的能力从而促进营养素的摄取。因此，改变4艮生物量，尤其是增加根的长度，会促进植物生长和增加农作物产量。在许多主要农作物中根也是贮藏器官，例如在甜菜、马铃薯、树薯(木薯)、薯蓣和甘薯(batate)中。在许多蔬菜(例如胡萝卜、萝卜)、草本植物(姜、kukuma)和药用植物(例如人参)中，根也是与消耗有关的器官。另外，一些根的次级植物产品对于化学和医药工业具有经济上的重要性，例如在薯蓣中发现合成类固醇激素的基本分子，而且紫草(Zi幼o印mM"/Me^;幼fw/^柳)的根产生紫草素，由于其抗炎、抗肿瘤和创伤愈合的性质而-陂广泛应用。根结构是经典育种中尚未大量研究的领域，因为在该领域中很难评价其性状。因此，生物技术可能对改良其性状有极大的影响。遗传倾向和自然环境的組合影响根系统的结构。另外，土壤微生物也通过减少其他病原微生物的有害作用，或者通过产生促进植物生长的化合物，或者通过增加从环境摄取营养素的效率，而对植物生长具有有益的作用。在植物生命周期的不同阶段，一种微生物可以使用这些机制之一或全部。植物激素乙烯广泛涉及植物生长和发育过程。在植物中，1-氨基环丙烷-l-羧酸盐(ACC)是乙烯的主要生物合成前体。70年代末期的研究揭示表达ACC脱氨酶的土壤细菌能够减少植物中乙烯的水平，从而导致根延长(Biwn，1974，Ann.Rev.Phytopathol.12:181-197;Honma和Shimomura，1978,Agric.Biol.Chem.42:1825-1831)。也有实验支持这些结果，即将编码ACC脱氨酶的基因转移到非生长促进型的细菌中，会使该细菌获得生长促进的作用(Shah等人，1998，Can.J.Microbiol.44:833-843)。最近，将编码ACC脱氨酶的微生物基因直接在转基因植物中表达，其促进根的延长(Klee等人，1991,PlantCell3(11):1187画93;Reed等人，1996，J.Ag.FoodChem.44(l):388-394)。尽管某些与植物胁迫应答相关的基因已被表征，但是赋予植物胁迫耐受性的基因的表征和克隆仍然很不完全。例如，某些研究表明在一些植物中干旱和盐胁迫是由于累积的基因作用，相反另外一些研究表明在渗透性胁迫条件下植物的营养组织中特定基因被转录激活。尽管通常假定胁迫诱导的蛋白质在耐受性中有作用，但是仍然缺乏直接的证据，并且许多胁迫反应基因的功能仍然未知。因此，需要鉴定在胁迫耐受性植物中表达的附加基因，这些基因具有使其宿主植物和其他植物种的根生长增加、和/或产量增加和/或有胁迫耐受性的能力。新产生的胁迫耐受性植物具有许多优势，例如通过减少植物种的需水量从而使农作物的种植范围增大。发明概述本发明涉及编码多肽的分离的核酸，该多肽在正常或胁迫条件下与野生型品种植物相比具有调节根生长、和/或植物生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性的能力。具体地，本发明涉及编码l-氨基环丙烷-l-羧酸盐脱氨酶类多肽(ACCDP)的分离的核酸，该多肽对调节植物的根生长、产量、和/或对环境胁迫的反应很重要。更具体地，在农作物植物中过表达此类编码ACCDP的核酸导致根生长增加、和/或在正常或胁迫条件下的产量增加、和/或对环境胁迫的耐受性增加。因此，在第一个实施方案中，本发明涉及用分离的核酸转化的转基因农作物植物，其中核酸包含选自如下类的多核苷酸a)具有表1和表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸；b)编码具有表1和表2的第4列提供的任意SEQIDNO序列的多肽的多核苷酸；c)与表1和表2的第3列提供的任意SEQIDNO多核苷酸序列有至少70%序列同一性的多核苷酸；d)编码与表1和表2的第4列提供的任意SEQIDNO多肽序列有至少70%序列同一性的多肽的多核苦酸；e)在严格性条件下与上述a)到d)中任意多核苷酸互补序列杂交的多核苷酸。优选地，转基因农作物植物表达此类分离的核酸，从而优选改变与非转化野生型植物相关的植物表型。具体地，转基因农作物植物在正常或胁迫条件下与野生型品种植物相比具有改变的根生长(优选增加的根生长)、和/或植物生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性。优选地，ACCDP来自拟南芥(J/"fl^Vfo/wZs幼aft'awfl)、油菜、大豆、稻、小麦、亚麻子、大麦、向日葵或玉米。在另一个实施方案中，本发明涉及过表达编码ACCDP的核酸的转基因农作物植物，并证明根的生长有所增加，而且更优选地，证明在正常或胁迫条件下与野生型品种植物相比根的长度增加。在一个实施方案中，过表达编码ACCDP的核酸的植物与野生型品种植物相比对环境胁迫的耐受性增强。还有另一个实施方案，过表达编码ACCDP的核酸的植物与野生型品种植物相比产量增加。环境胁迫可以是盐度、干旱、温度、金属、化学、病原和氧化胁迫，或其组合。优选的环境胁迫是干旱胁迫。在另一个实施方案中，本发明还涉及以编码ACCDP的基因转化的转基因农作物植物产生的种子，其中植物对于与野生型品种植物相比增加的根生长、和/或增加的产量、和/或增强的对环境胁迫的耐受性是纯种的。在另一实施方案中，本发明涉及在农业场所种植农作物植物的方法，另一方面，本发明还涉及通过或从转基因植物、它们的植物部分、或它们的种子产生的产品，例如食品、饲料、食品添加物、祠料添加物、化妆品或药物。在另一实施方案中，本发明涉及在正常或胁迫条件下与野生型品种植物相比增加根生长和/或产量、和/或增加农作物植物对环境胁迫的耐受性的方法，其中方法包含获得上述转基因农作物植物和在表达分离的核酸的条件下培养植物。在另一实施方案中，本发明还涉及产生上述转基因农作物植物的方法，其中方法包含(a)用含编码ACCDP的核酸的表达载体转化植物细胞，和(b)从植物细胞产生表达其编码的多肽的转基因农作物植物。优选地，多核苷酸有效连接于一个或多个调控序列，且多核苷酸在植物中的表达导致在正常或胁迫条件下与野生型品种植物相比根的生长增加、和/或产量增加、和/或对环境胁迫的耐受性增加。优选一个或多个调控序列包括启动子。更优选启动子是组织特异型或发育调控型启动子。在另一实施方案中，本发明涉及分离的、编码ACCDP的新型核酸，其中核酸包含的多核苷酸选自以下组成的组a)具有表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸；b)编码具有表2的第4列提供的任意SEQIDNO序列的多肽的多核苷酸；c)与表2的第3列提供的任意SEQIDNO多核苷酸序列有至少80%序列同一性的多核苷酸；d)编码与表2的第4列提供的任意SEQIDNO多肽序列有至少80%序列同一性的多肽的多核苷酸；e)在严格性条件下与上述a)到d)中任意多核苷酸互补序列杂交的多核苷酸；f)与上述a)到d)中任意多核苷酸互补的多核苷酸。在另一实施方案中，本发明涉及用此类分离的核酸转化的转基因植物，和此类转基因植物产生的种子。优选地，转基因植物表达此类分离的核酸，从而优选改变与非转化野生型品种植物相关的植物表型。具体地，转基因植物在正常或胁迫条件下与野生型品种植物相比具有改变的(优选增加的)根生长、和/或植物生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性。在另一实施方案中，本发明涉及包含编码ACCDP的分离的核酸的重组表达载体，其中该核酸包含的多核苷酸选自如下组成的组a)具有表1和表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸；b)编码具有表1和表2的第4列提供的任意SEQIDNO序列的多肽的多核苷酸；c)与表1和表2的第3列提供的任意SEQIDNO多核苷酸序列有至少80%序列同一性的多核苷酸；d)编码与表1和表2的第4列提供的任意SEQIDNO多肽序列有至少80%序列同一性的多肽的多核苷酸；e)在严格性条件下与上述a)到d)中任意多核苷酸的互补序列杂交的多核苷酸；f)与上述a)到d)中任意多核苷酸互补的多核苷酸。优选地，多核苷酸有效连接于一个或多个调控序列。更优选地，一个或多个调控序列包括启动子。还优选启动子是组织特异型或发育调控型启动子。在另一实施方案中，本发明涉及包含此类重组载体的转基因植物。优选地，编码ACCDP的核酸在植物中表达导致在正常或胁迫条件下与野生型品种植物相比根的生长增加、和/或产量增加、和/或对环境胁迫的耐受'性i曾力口。在另一实施方案中，本发明还涉及鉴定新型ACCDP的方法，其包括(a)按下面的描述制备与ACCDP或其片段特异性反应的抗体；(b)用抗体篩选假定的ACCDP材料，其中抗体与材料的特异性结合表示存在可能的新型ACCDP;和(c)与已知ACCDP相比较从结合的材料中鉴定新型ACCDP。可选择地，如下所述用与核酸探针的杂交来鉴定新型ACCDP核酸。在另一实施方案中，本发明也涉及改变植物根的生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性的方法，其包含改变植物中编码ACCDP的基因的表达。优选地，此类改变导致与野生型品种植物相比根的生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性增加或减少。优选地，通过增加编码ACCDP的核酸的表M而使植物中根的生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性增加。图1显示用于转化拟南芥的AtACCD基因(SEQIDNO:l;Atlg48420)的核苷酸序列，其长度为1246bp。基因的编码区长度为1203bp,加下划线的序列为起始密码子(即ATG)和终止密码子(即TAG)。图2显示用于转化拟南芥的预测的AtACCD基因的401个氨基酸序列(SEQIDNO:2)。图3显示转化AtACCD基因(SEQIDNO:l)所4吏用的双载体T-DNA的示意图。LB表示左侧边界；pAHAS表示拟南芥AHAS启动子；3，AHAS表示AHAS终止信号；SP表示超级启动子；AtACCD表示AtACCD的cDNA;3，NOS表示终止信号；RB表示右侧边界。图4A和4B显示拟南芥AtACCD(SEQIDNO:l)转基因植物的平板测定。图4A证明所有品系都显示根长度增加的表型。2、3、5、6和9品系与野生型品种对照相比显示更显著的根长度增加。图4B显示AtACCD转基因植物的基因水平分析，证实AtACCD植物呈现根长度增加的表型。基于此分析，AtACCD转基因植物表现为13.8%的根长度增加。在图4A和4B中，附表显示用于产生直方图的实际平均值。图5显示AtACCD(SEQIDNO:l)植物的根在土壤中的测定，其中测量AtACCD拟南芥品系的根的长度。图6显示AtACCD(SEQIDNO:l)转基因植物的基因水平方差分析。将所有转基因品系的分析数据组合在一起来确定全部基因表现。图7显示在AtACCD(SEQIDNO:l)转基因植物中丛生枝条干重的基因水平方差分析。图8显示AtACCD(SEQIDNO:2)对专门的农作物序列数据库的tblastn分析结果。该表显示AtACCD(SEQIDNO:2)和GmACCD-1(SEQIDNO:355)、OsACCD(SEQIDNO:353)、ZmACCD-1(SEQIDNO:351)或TaACCD(SEQIDNO:357)之间的序列同一性百分比。图9显示AtACCD(SEQIDNO:2，"Query")和GmACCD(SEQIDNO:355，"Sbjct")的氨基酸序列之间的Blast比对。图10显示AtACCD(SEQIDNO:2，"Query，，)和OsACCD(SEQIDNO:353，"Sbjct")的氨基酸序列之间的Blast比对。图11显示AtACCD(SEQIDNO:2，"Query，，)和ZmACCD(SEQIDNO:351，"Sbjct")的氨基酸序列之间的Blast比对。图12显示AtACCD(SEQIDNO:2，"Query，，)和TaACCD(SEQIDNO:357，"Sbjct")的氨基酸序列之间的Blast比对。发明详述参考如下详细描述的本发明的优选实施方案和本发明所包括的实施例更易于理解本发明。然而，在公开和描述本发明的化合物、组分和方法之前，应该理解本发明并不受限于特定核酸、特定多肽、特定细胞类型、特定宿主细胞、特定条件或特定方法等等，因为这些当然可以改变，并且其中许多修饰和改变是对于本领域技术人员显而易见的。也应该理解本发明所用的术语仅为描述特定实施方案的目的使用，而并非意在限制。特别是，命名为"l-氨基环丙烷-l-羧酸盐脱氨酶类多肽"(ACCDP)的氨基酸序列决非限制那些序列的功能。本发明涉及对于增加植物根生长、和/或产量、和/或调控植物对环境胁迫的反应很重要的ACCDP和编码ACCDP的核酸。更具体地，在农作物植物中过表达这些编码ACCDP的核酸导致调控(增加或减少，优选增加)根生长、和/或增加产量、和/或增加对环境胁迫的耐受性。ACCDP属的代表成员有AtACCD、ZmACCD、OsACCD、GmACCD和TaACCD。在优选实施方案中，所有该属的成员都是能将ACC转换为a-丁酮酸和氨的有生物学活性的酶。相应地，本发明包括含有ACCDP多核苷酸和多肽序列的转基因农作物植物，和产生此类转基因农作物植物的方法，其中在植物中表达ACCDP多肽导致根生长、和/或产量、和/或对环境胁迫的耐受性增加。在一个实施方案中，ACCDP序列来自植物，优选拟南芥、油菜、大豆、稻、大麦、向曰葵、亚麻子、小麦或玉米植物。在另一实施方案中，ACCDP序列是在表1和表2中概括的基因。优选地，公开的ACCDP序列与已知的ACCDP酶具有显著的同一性百分比。表lACCDP基因、它们的来源、核苷酸序列和相应的M酸序列，和它们在氨基酸水平与AtACCD(SEQIDNO:2)的同一性百分比(Needleman-Wunschalgorithmforglobalsequencealignment,J.Mol.Biol.48(3):443-53;矩阵Blosum62;空位开放罚分10.0;空位延伸罚分2.0)。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>表2新型ACCDP基因、它们的来源、核苷酸序列和相应的氨基^列、和它们在氨基酸水平上与AtACCD(SEQIDNO:2)的同一性百分比(Needleman画Wunschalgorithmforglobalsequencealignment,J.Mol.Biol.48(3):443-53;矩阵Blosum62;空位开放罚分10.0;空位延伸罚分2.0)。第l列第2列第3列第4列第5列基因名称生物核香酸SEQ氨基酸SEQ与AtACCD的IDNO:IDNO:同一性(％)GmACCD-2(48982441—单大豆(Glycine34234372克隆)—max)BnACCD(49287365—单克欧洲油菜34434586隆)(Brassicanapus)ZmACCD-2(62053108一单克隆)玉米34634768ZmACCD-3(62053108—单玉米34834957克隆DLM)ZmACCD-1玉米35035169OsACCD稻35235369GmACCD-1大豆35435574TaACCD小麦35635767本发明还包含新型ACCDP多核苷酸和多肽序列，和它们用于增加植物根生长、和/或产量、和/或对环境胁迫的耐受性的用途。在该实施方案中，ACCDP序列来自油菜、大豆、稻、小麦和玉米，或其同源植物。优选在该实施方案中，ACCDP多核苷酸和多肽序列是来自油菜、大豆、稻、小麦或玉米的具有表2的第3和第4列提供的任意SEQIDNO的序列。本发明提供以编码ACCDP的核酸转化的转基因植物，其中核酸序列在植物中表达导致与野生型品种植物相比根生长增加、和/或产量增加、和/或对环境胁迫的耐受性增加。具体地，根生长增加指根长度增加。依赖于本发明，此处所用的术语"植物，，应理解为指整个植物、植物细胞、和植物的部分(包括种子)。术语"植物"也指任意植物，尤其指种子植物，也可以包括(但不限于)农作物植物。植物的部分包括(但不限于)茎、根、胚珠、雄蕊、叶、胚、分生区域、愈伤组织、配子体、孢子体、花粉、小孢子等等。在一个实施方案中，转基因植物是雄性不育的。本发明也提供用编码ACCDP的核酸转化的转基因植物产生的植物种子，其中种子含有编码ACCDP的核酸，并且其中植物对于与野生型品种植物相比增加的根生长、和/或增加的产量、和/或增加的对环境胁迫的耐受性是纯种的。本发明还提供由表达ACCDP的转基因植物产生的种子，其中种子含有ACCDP，并且其中植物对于与野生型品种植物相比增加的根生长、和/或增加的产量、和/或增加的对环境胁迫的耐受性是纯种的。本发明也提供由或从表达编码ACCDP的核酸的转基因植物产生的产品，它们的植物部分或它们的种子。可以用本领域内熟知的多种方法获得产品。此处所用的术语"产品"包括(但不限于)食品、饲料、食品添加剂、飼料添加剂、化妆品或药物。食品指用于营养物的组分。其也包括用于添加到营养物的组分。动物祠料和动物祠料添加剂具体指食物。本发明还提供由任意转基因植物、植物的部分和植物种子产生的农产品。农产品包括(但不限于)植物提取物、蛋白质、氨基酸、碳水化合物、脂肪、油脂、聚合物、维生素等等。此处所用术语"品种，，指在一个物种内的一组植物，它们具有恒定的特性从而将它们与一般形式和物种内其他可能的品种分离开。除具有至少一种特定性状以外，品种的特征也在于品种内的个体之间有某些变异，主要基于传代的子代中性状的孟德尔分离。如果品种的性状是遗传上纯合的，那么该品种被认为对于特定性状是"纯种的"，在某种程度上当纯种的品种是自花授粉时，不能观察到子代中性状有显著量的独立分离。在本发明中，性状来自于一个或多个引入植物品种的DNA序列的转基因表达。根据本发明的农作物植物应理解为包括双子叶农作物植物，例如来自豆科,如豌豆、苜蓿和大豆；伞形科(Umbelliferae)，尤其胡萝卜(Daucus)属(特别尤其胡萝卜种)和芹菜(Apium)属(特别尤其graveolensvar.dulce(旱芹))和许多其他属；茄科(Solanaceae)，尤其番茄(Lycopersicon)属，特别尤其esculentum(番茄)种，和茄(Solanum)属，特别尤其tuberosum(马铃薯)种和茄子(melongena)(茄子aubergine)种，烟草属和许多其他属；和辣椒(Capsicum)属,特别尤其annum(胡椒)种和许多其他种；豆科(Leguminosae)，尤其大豆(Glycine)属，特别尤其max(大豆)属和许多其他属；和十字花科(Crueiferae)，尤其芸苔(Brassica)属，特别尤其napus(oilseedrape)、campestris(甜菜)、oleraceacvTastie(甘蓝)、oleraceacvSnowballY(花椰菜)和oleraceacvEmperor(嫩茎花椰茱)种；和拟南芥属，特别尤其thaliana种和许多其他种；菊(Compositae)科，尤其莴苣(Lactuca)属，特别尤其sativa(莴苣)种和许多其他种；和锦葵科(Malvaceae),尤其棉花(Gossypium)属，特别尤其棉花种；和豆科(Fabaceae)，尤其花生(Arachis)属，特别尤其hypogaea(花生)种。根据本发明的农作物植物也包括单子叶农作物植物，例如谷类，如小麦、大麦、高粱和粟、黑麦、黑小麦、玉米、稻或燕麦，和甘蔗。还优选是树，例如苹果、梨、柑橘、李子、樱桃、桃、油桃、杏、木瓜、芒果，和其他木本物种，包括松柏和落叶树，例如白杨、+>树、红杉、雪松、橡树等。尤其优选的是拟南芥、烟草(Nicotianatabacum)、oilseedrape、大豆、玉米、小麦、亚麻子、马铃薯和万寿菊。本发明首次描述ACCDP用于增加农作物植物的根生长、和/或产量、和/或对环境胁迫的耐受性。此处所用术语多肽指至少4个氩基酸通过肽键连接而成的链。该链可以是线性的、分枝的、环状的或其组合。相应地，本发明提供分离的ACCDP和其同系物在农作物植物中的用途，其中ACCDP选自任意表1和表2的第2列提供的生物。在优选实施方案中，ACCDP选自1)任意表1和表2的第4列提供的ACCDP多肽；和2)其同系物和直向同源物。氨基酸序列的同系物和直向同源物在下面定义。本发明的ACCDP优选通过重组DNA技术产生。例如将编码多肽的核酸分子克隆到表达载体中(如下所述)，表达载体被引入宿主细胞(如下所述)，并在宿主细胞中表达ACCDP。然后通过使用标准多肽纯化技术的合适纯化方案将ACCDP从细胞中分离出来。为本发明的目的，术语"重组多核苷酸"指通过基因工程而改变、重排或修饰的多核苷酸。其实例包括任意克隆的多核苷酸和连接或结合异源序列的多核苷酸。术语"重组"指并非由天然发生的事件导致的多核苷酸改变，例如自发突变。除重组表达夕卜，ACCDP或其肽可以用标准肽合成技术化学合成。而且，可以从细胞(例如拟南芥细胞)中分离天然的ACCDP，例如使用抗ACCDP抗体，其可以通过标准技术用ACCDP或其片段产生。此处所用术语"环境胁迫"指关于盐度、干旱、温度、金属、化学、病原和氧化的胁迫、或其组合的亚最适条件。在优选实施方案中，环境胁迫可以是选自盐度、干旱、或温度、或其组合中的一个或多个，尤其可以是选自高盐度、低水含量(干旱)或低温中的一个或多个。在更优选的实施方案中，环境胁迫是干旱胁迫。此处所用术语"水利用率"也指用植物产生的有机物质的量除以植物生产过程中所使用的水量，即植物干重与植物所用水的比值。此处所用术语"干重"指植物中除水以外的每种物质，包括例如碳水化合物、蛋白质、油脂和矿物质营养素。也应该理解说明书和权利要求中所用的单数形式依据其使用的上下文可以指一个或多个。因此，例如参考"细胞"可以指可利用的至少一个细胞。此处所用术语"核酸"和"多核苷酸"指线性或分枝的、单链或双链的RNA或DNA,或其杂合物。术语也包含RNA/DNA杂合物。这些术语也包含位于基因编码区3，和5，端的非翻译序列基因编码区5'端上游的至少约1000个核苷酸序列和编码区3，端下游的至少约200个核苷酸序列。较小的共用碱基(例如肌苷、5-甲基胞嘧啶、6-曱基腺嘌呤、次黄嘌呤)和其它也可以用于反义、dsRNA和核酶配对。例如含有尿苷和胞苷的C-5丙炔类似物的多核苷酸显示结合RNA的高亲和力，并且其为基因表达可能的反义抑制剂。也可以有其他修饰，例如磷酸二酯键骨架的修饰或RNA核糖基团的2，-羟基修饰。反义多核苷酸和核酶可以全部由核糖核苷酸组成，或者可以含有混合的核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸。本发明的多核苷酸可以由任意方法产生，包括基因组制备、cDNA制备、体外合成、RT-PCR、和体夕卜或体内转录。"分离的"核酸分子是基本上与其他核酸分子分离的核酸，其存在于核酸的天然来源(即编码其他多肽的序列)。优选地，"分离的"核酸没有某些通常在该核酸天然存在的复制子两侧的序列(即位于该核酸5，和3，端的序列)。例如认为克隆的核酸是分离的。在多种实施方案中，编码ACCDP的分离的核酸分子包含小于约5kb、4kb、3kb、2kb、1kb、0.5kb或0.1kb的在核酸来源的细胞(例如拟南芥细胞)的基因组DNA中天然存在于该核酸分子两侧的核苷酸序列。如果核酸由人为干预而改变、或被置于非天然位点、或通过农杆菌感染被引入到细胞中，那么也认为其是分离的。而且"分离的"核酸分子(例如cDNA分子)可能与某些其他天然结合的细胞材料、或通过重组技术产生时的培养基、或化学合成时的化学前体或其他化学品分离开。"分离的核酸"定义中特别排除的是天然存在的染色体(例如染色体排列)、人工染色体库、基因组库和cDNA库，它们作为体外核酸制品或转染/转化的宿主细胞制品而存在，其中宿主细胞是体外异源制品或涂板的单克隆的异源群体。也特别排除上述文库，其中特定核酸组成小于5%的载体分子中的插入核酸数。还特别排除全细胞基因组DNA或全细胞RNA制品(包括机械剪切或酶消化的全细胞制品)。甚至还特别排除作为体外制品或作为异种混合物以电泳分离的全细胞制品，其中本发明的核酸不被进一步从电泳介质中的异源核酸中分离出来(例如，在琼脂糖凝胶或尼龙印迹上的异源条带群中切出单一条带而进一步分离)。可以用标准分子生物学技术和此处提供的序列信息来分离根据本发明的核酸分子，例如具有任意表1和表2的第3列中提供的SEQIDNO核苷酸序列的核酸分子、或其部分。例如，可以用任意表1和表2的第3列中提供的SEQIDNO的所有或部分从任意农作物文库中分离出ACCDPcDNA。而且，包含任意表1和表2的第3列中提供的SEQIDNO的所有或部分的核酸分子可以通过聚合酶链式反应用基于该序列设计的寡核苷酸亏1物来分离。例如，可以从植物细胞中分离mRNA(例如通过Chirgwin等人，1979，Biochemistry18:5294-5299的硫氰酸胍提取操作)，而且可以用逆转录酶制备cDNA(例如从Gibco/BRL，Bethesda,MD获得的MoloneyMLV逆转录酶；或从SeikagakuAmerica,Inc.,St.Petersburg,FL获得的AMV逆转录酶)。用于聚合酶链式反应扩增的合成的寡核苷酸引物是基于任意表1和表2的第3列中所示的SEQIDNO序列的核苷酸所设计的。本发明的核酸分子可以用cDNA或可逸的基因组DNA作为才莫板和合适的引物根据标准PCR扩增技术来扩增。这样扩增的核酸分子可以克隆到合适的载体中，并且通过DNA测序分析来表征。此外，相应于ACCDP核苷酸序列的寡核苷酸可以通过标准合成技术来制备，例如用DNA自动合成仪。在优选的实施方案中，根据本发明的分离的核酸包含任意表1和表2的第3列中所示序列的核苷酸序列。这些cDNA可以包含编码ACCDP的序列(即"编码区")，和5，非翻译序列和3，非翻译序列。可选择地，根据本发明的核酸分子可以只包含任意表l和表2的第3列中所提供序列的编码区，或可以包含从基因组DNA分离的全部基因组片段。本发明也包括此处所述的编码ACCDP的核酸。优选的是编码任意表1和表2的第4列中提供的SEQIDNO所示ACCDP的核酸。而且，根据本发明的核酸分子可以包含任意表1和表2的第3列中所提供序列的编码区的部分，例如可以用作探针或引物的片段、或编码ACCDP生物学活性部分的片段。通过克隆来自任意表l和表2提供生物的ACCDP基因而确定的核酸序列，可以产生用作在其他细胞类型和生物中、以及从农作物和相关物种中为鉴定和/或克隆ACCDP同系物而设计的探针和引物。编码区的部分也编码ACCDP的有生物活性的片段。此处所用的术语ACCDP的"生物活性片段"预期包括参与调节植物的根生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性(更优选干旱耐受性)的ACCDP的部分(例如结构域/基序)。出于本发明的目的，根生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性的调节指与非转基因对照植物的根生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性相比，含ACCDP表达盒(或表达载体)的转基因植物的根生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性增加或减少至少10%。生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性的定量方法至少在下面的实施例5、6和17-19中提供。在优选的实施方案中，ACCDP的生物活性部分优选通过增加才艮的长度增加植物的根生长。ACCDP的生物活性部分包括含从ACCDP的氨基酸序列衍生而来的氨基酸序列的肽，例如任意表1和表2的第4列中提供的SEQIDNO的氨基酸序列，或与ACCDP—致的多肽的氨基酸序列，该序列包括比ACCDP全长短的氨基酸或与ACCDP—致的全长多肽，并且至少呈现ACCDP的一种活性。通常，生物活性部分(例如长度为5、10、15、20、30、35、36、37、38、39、40、50、100个氨基酸或更长的肽)包含具有至少有一种ACCDP活性的结构域或基序。而且，多肽其他区域被删除的其他生物活性部分可以通过重组技术来制备，并且以此处所述的一个或多个活性来评估。优选地，ACCDP的生物活性部分包括一个或多个所选的结构域/基序，或其具有使ACC转换为a-丁酮酸和氨的功能的部分。本发明也提供ACCDP嵌合或融合多肽。此处所用的ACCDP"嵌合多肽，，或"融合多肽，，包含与ACCDP有效连接的非ACCDP。ACCDP指具有相应ACCDP氨基酸序列的多肽，而非ACCDP指具有相应于与ACCDP基本不一致的多肽的氨基酸序列的多肽，例如与ACCDP不同的多肽，并且其由相同或不同生物衍生而来。关于融合多肽，术语"有效连接"表示ACCDP和非ACCDP彼此融合从而使两序列都能实现所用序列的预计功能。非ACCDP可以融合于ACCDP的N-末端或C-末端。例如，在一个实施方案中，融合多肽是GST-ACCDP融合多肽，其中ACCDP序列与GST序列的C末端融合。此类融合多肽有利于重组ACCDP的纯化。在另一个实施方案中，融合多肽是在其N末端含有异源信号的ACCDP。在某些宿主细胞(例如哺乳动物宿主细胞)中，可以通过使用异源信号序列来增加ACCDP的表达和Z或分泌。优选地，本发明的ACCDP嵌合或融合多肽通过标准DNA重组技术产生。例如以常用技术将编码不同多肽序列的DNA片段按读码框连接在一起，例如通过使用平末端或粘末端连接、限制性内切酶消化从而提供合适的末端、适当的粘末端补平、碱性磷酸酶处理从而避免不希望的连接、和酶催化连接。在另一实施方案中，通过常规技术(包括DNA自动合成仪)来合成融合基因。可选择地，可以使用锚式引物进行基因片段的PCR扩增，该引物在两个连接的基因片段之间产生互补的突出部分，其可以在随编辑，Ausubel等人JohnWiley&Sons:1992)。而且，许多已经编码融合部分(例如GST多肽)的表达载体是可商业获得的。编码ACCDP的核酸可以克隆到此类表达载体中，从而使融合部分按读码框连接于ACCDP。除此处所述的ACCDP片段和融合多肽以外，本发明包括植物中天然存在的ACCDP和编码ACCDP的核酸的同系物和类似物。此处"同系物"定义为分别具有相似或"同一"的核苷酸或氨基酸序列的两个核酸或多肽。同系物包括下述定义的ACCDP的等位变体、直向同源物、种内同源基因、激动剂和拮抗物。术语"同系物"还包含由于遗传密码的筒并性与任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO核苷酸序列不同的核酸分子(和其部分)，而其与表1和表2的第3列提供的SEQIDNO核苷酸序列编码一样的ACCDP。此处所用的"天然存在"的ACCDP指天然存在的ACCDP氨基酸序列。优选地，天然存在的ACCDP包含任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO氨基酸序列。ACCDP的激动剂与ACCDP的生物活性保持基本一致或是其子集。ACCDP的拮抗剂能抑制天然形式存在的ACCDP的一种或多种活性。相应于ACCDPcDNA的天然等位变体和类似物、直向同源物、和种内同源基因的核酸分子可以基于它们与此处所述ACCDP核酸的同一性，使用ACCDPcDNA或其部分作为杂交探针，根据标准杂交技术在严格性杂交条件下分离。在可选择的实施方案中，ACCDP同系物通过筛选具有激动或拮抗活性的ACCDP突变体(例如截短突变)组合库来鉴定。在一个实施方案中，ACCDP变体的杂合文库通过在核酸水平上的组合诱变来产生，并且由杂合基因文库编码。ACCDP变体的杂合文库的产生是通过例如将合成的寡核苷酸混合物与基因序列进行酶催化连接，从而使可能的ACCDP序列的简并组表现为单个多肽、或可选地表现为包含ACCDP序列的更大的融合多肽组(例如用于噬菌体展示)。可以使用多种方法从简并寡核苷酸序列产生可能的ACCDP同系物的文库。简并基因序列的化学合成可以在DNA自动合成仪上完成，且随后将合成的基因连接到合适的表达载体上。基因的筒并组的使用使所有编码可能ACCDP序列组的序列提供在同一混合物中。合成简并寡核苷酸的方法是本领域公知的。另外，ACCDP编码区的片段文库可以用于产生筛选和随后选择ACCDP同系物的ACCDP片段杂合群。在一个实施方案中，通过在每个分子只出现一次切口的条件下用核酸酶处理ACCDP编码序列的双链PCR片段、双链DNA变性、DNA复性形成双链DNA(包括不同切割产物的正义/反义配对)、用核酸酶S1处理从重形成的双链中除去单链部分、和将得到的片段文库连接到表达载体中，从而产生编码序列片段的文库。通过此方法，可以衍生编码多种大小的ACCDP的N末端、C末端和内部片段的表达文库。篩选通过点突变或平截形成的组合库的基因产物，和在cDNA文库中筛选具有所选特性的基因产物的几种技术是本领域公知的。此类技术适于对ACCDP同系物组合诱变产生的基因文库进行快速筛选。用于筛选大型基因文库的最广泛使用的高通量分析技术通常包括将基因文库克隆到可复制的表达载体中、用获得的载体文库转化合适的细胞、和在所希望活性的检测有利于分离载体(其编码的基因产物被检测)的条件下表达组合基因。回归总体诱变(REM)是提高文库中功能性突变频率的技术，其可与鉴定ACCDP同系物的筛选分析结合使用(Arkin和Yourvan，1992,PNAS89:7811-7815;Delgr3ve等人，1993，PolypeptideEngineering6(3):327-331)。在另一实施方案中，利用基于细胞的测定，用本领域内熟知的方法来分析杂合的ACCDP文库。本发明还提供鉴定新型ACCDP的方法，包含(a)如这里所述，制备与ACCDP或其片段反应的特异性抗体；(b)用该抗体筛选假定的ACCDP材料，其中抗体与材料的特异性结合表明存在可能的新型ACCDP;和(c)与已知的ACCDP比较来分析结合的材料，以确定其是否为新型ACCDP。如上所述，本发明涉及ACCDP和其同系物。为确定两个氨基^列的序列同一性百分比(例如任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO序列，和其突变形式)，出于最适比较目的来比对序列(例如可以在一个多肽的序列与其它多肽或核^列的最适比对中引入空位)。然后比较在相应氨基酸位点的氨基酸残基。当一个序列(例如任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO序列)的位点在另一序列(例如任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO的相应突变形式的序列)的相应位点被相同氨基酸残基占据时，那么在该位点的分子是同一的。可以在两个核^列之间进行相同类型的比较。两序列之间的序列同一性百分比M列间共享同一位点的数目的函数(即序列同一性百分比-同一位点勿总位点数x100)。优选地，本发明包括的分离的氨基酸同系物与任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO所示全部氨基酸序列具有至少约50-60%，优选至少约60-70%，和更优选至少约70-75%、75-80%、80-85%、85-90%或卯-95%，和最优选至少96%、97%、98%、99%或更高的同一性。在另一实施方案中，本发明包括的分离的氨基酸同系物与任意表l和表2的第3列提供的SEQIDNO核酸序列所编码的全部氨基酸序列具有至少约50-60%，优选至少约60-70%，和更优选至少约70-75%、75-80%、80-85%、85-卯％或卯-95%,和最优选至少96%、97%、98%、99%或更高的同一性。在另一优选实施方案中，本发明的分离的核酸同系物包含与任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO核苷酸序列或至少包含其60个连续核苷酸的部分具有至少约40-60%，优选至少约60-70%，更优选至少约70-75%、75-80%、80-85%、85-90%或90-95%,和甚至更优选至少约95%、96%、97%、98%、99%或更高同一性的核苷酸序列。核酸比较的优选序列长度为至少75个核苷酸，更优选至少100个核苷酸，和最优选编码区的全长。甚至更优选核酸同系物，其编码与任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO具有同源性的蛋白质。还优选本发明的分离的核酸同系物编码ACCDP或其部分，即与任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO氨基酸序列同一性至少为80%的序列，并且其功能为在植物中调节根的生长、和/或产量、和/或对环境胁迫的反应。在更优选的实施方案中，在植物中过表达核酸同系物增加植物的根生长、和/或产量、和/或植物对环境胁迫的耐受性。在更优选的实施方案中，核酸同系物编码能使ACC转换为a-丁酮酸和氨的ACCDP。为本发明的目的，两核酸或多肽序列之间的序列同一性百分比用载体NTI9.0(PC)软件包(Invitrogen，1600FaradayAve"Carlsbad,CA92008)来确定。确定两核酸的同一性百分比所使用的空位开放罚分为15，空位延伸罚分为6.66。确定两多肽的同一性百分比所使用的空位开放罚分为10，空位延伸罚分为0.1。所有其他参数为缺省设置。以多重比对(ClustalW算法)为目的，矩阵blosum62，空位开放罚分为10，空位延伸罚分为0.05。应该理解当DNA序列与RNA序列进行比较时，为确定序列同一性的目的，胸腺嘧啶脱氧核苷酸等同于尿嘧咬核苷酸。另一方面，本发明涉及含有在严格性条件下与任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO多核苷酸杂交的分离的核酸。更具体地，根据本发明的分离的核酸分子长度至少为15个核苷酸，并且在严格性条件下与含有任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO核苷酸序列的核酸分子杂交。在另一实施方案中，核酸的长度至少为30、50、100、250个或更多核苷酸。优选地，本发明的分离的核酸同系物包含在高度严格性条件下与任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO所示核苷酸序列杂交的核苷酸序列，并且其功能为调节植物根生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性。在更优选的实施方案中，在植物中过表达分离的核酸同系物增加植物的根生长、和/或产量、和/或对环境胁迫的耐受性。在甚至更优选的实施方案中，分离的核酸同系物编码能使ACC转换为a-丁酮酸和氨的ACCDP。此处所用的关于DNA与DNA印迹杂交的术语"严格性条件"指在10xDenhardt溶液、6xSSC、0.5。/。SDS和100pg/ml变性鮭精DNA中于60。C杂交过夜。随后在62。C用3xSSC/0.1。/。SDS清洗印迹30分钟，然后用1xSSC/0.1。/。SDS洗一次，最后用0.1xSSC/0.1%SDS洗一次。在优选的实施方案中，术语"严格性条件"指在6xSSC溶液中在65。C杂交。此处所用"高度严格性条件，，也指在10xDenhardt溶液、6xSSC、0.5%SDS和100ng/ml变性鲑精DNA中于65。C杂交过夜。随后在65'C用3xSSC/0.1。/。SDS清洗印迹30分钟，然后用lxSSC/0.1。/oSDS洗一次，最后用0.1xSSC/0.1%SDS洗一次。核酸杂交的方法在Meinkoth和Wahl，1984，Anal.Biochem.138:267-284;现代分子生物学方法，第2章，Ausubel等人编辑,GreenePublishingandWiley-Interscience,NewYork,1995;和Tijssen，1993，生物化学与分子生物学实验室技术与核酸探针杂交，第I部分，第2章，Elsevier,NewYork,1993中描述。优选地，本发明的分离的核酸分子在严格性或高度严格性条件下与相应于天然存在的核酸分子的任意表1和表2的笫3列提供的SEQIDNO序列杂交。此处所用的"天然存在的，，核酸分子指具有天然存在的核苷酸序列的RNA或DNA分子(例如编码天然多肽的序列)。在一个实施方案中，该核酸编码天然存在的ACCDP。使用上述方法和其他本领域技术人员已知的方法，本领域内的普通技术人员可以分离含有表1和表2的第4列提供的SEQIDNO所示氨基酸序列的ACCDP的同系物。这些同系物的一个子集是等位变体。此处所用术语"等位变体"指含多态性的核苷酸序列，其使ACCDP的氨基酸序列改变，并存在于天然种群中(例如植物物种或品种)。此类天然等位变体通常能导致ACCDP核酸中1-5%的变异。等位变体可以通过在多种不同植物中对目的核酸序列的测序来鉴定，其可以通过使用在那些植物中鉴定相同ACCDP基因位点所用的杂交探针来进行。任意和所有此类核酸变体以及得到的ACCDP中的氨基酸多态性或变异是天然等位变异的结果，并且不改变ACCDP的功能性活性，这些都涵盖在本发明的范围之内。而且，本发明的范围内涵盖来源于相同或其他物种的编码ACCDP的核酸分子，例如ACCDP类似物、直向同源物和种内同源基因。此处所用术语"类似物"指具有相同或相似功能的两个核酸，但是它们在不相关的生物中分别发育。此处所用术语"直向同源物"指来自不同物种的两个核酸，但是它们通过物种形成从共同的祖先基因发育而来。正常的直向同源物编码具有相同或相似功能的多肽。此处所用术语"种内同源基因"指在基因组内通过复制相关联的两个核酸。种内同源基因通常具有不同功能，但是这些功肯&可能相关(Tatusov，R丄.等人，1997，Science278(5338):631-637)。天然存在的ACCDP的类似物、直向同源物和种内同源基因可以由于翻译后修饰、或氨基酸序列差异、或两者同时而与天然存在的ACCDP不同。翻译后修饰包括体内和体外多肽的化学衍生作用，例如乙酰化、羧基化、磷酸化或糖基化，而且此类修饰可以存在于多肽合成或加工或随后以分离的修饰酶处理的过程中。具体地，本发明的直向同源物通常与全部或部分天然存在的ACCDP具有至少80-85%,更优选85-90%或卯-95%，和最优选95%、96%、97%、98%或甚至99%,或100。/。的序列同一性，并且呈现与ACCDP相似的功能。优选地，本发明的ACCDP直向同源物的功能是调节植物生长和/或对环境胁迫的应答、和/或使ACC转换为a-丁酮酸和氨。更优选地，ACCDP直向同源物增加植物的生长和/或胁迫耐受性。在一个实施方案中，ACCDP直向同源物能使ACC转换为a-丁酮酸和氨。除在种群中天然存在的ACCDP序列变体以外，熟练的技术人员还可以通过突变向表1和表2的第4列提供的SEQIDNO核苷酸序列中引入改变，从而改变编码的ACCDP的氨基酸序列，但是不改变ACCDP的功能性活性。例如核苷酸取代导致任意表l和表2的第3列提供的SEQIDNO序列中"非必需"氨基酸残基的取代。"非必需"氨基酸残基是在ACCDP野生型序列中可以改变而不影响所述ACCDP活性的残基，而"必需"氨基酸残基对于ACCDP活性是必需的。然而，其他氨基酸残基(例如在有ACCDP活性的结构域中不保守或仅半保守的残基)对活性不必需，因此可能改变它们并不会影响ACCDP的活性。相应地，本发明的另一部分涉及编码ACCDP的核酸分子，该ACCDP含有对其活性非必需的氨基酸残基的改变。此类ACCDP的氨基酸序列与任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO所包含的序列不同，但是仍保留至少一个此处所述的ACCDP活性。在一个实施方案中，分离的核酸分子包含编码多肽的核苷酸序列，其中多肽包含与任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO序列具有至少约50-60%,更优选至少约60-70%，甚至更优选至少约70-75%、75-80%、80-85%、85-卯％或卯-95%，和最优选至少约96%、97%、98%或99%同一性的氨基酸序列。优选的本发明的ACCDP同系物优选参与植物的根生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性反应，或更具体地能使ACC转换为a-丁酮酸和氨。编码与任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO多肽序列具有序列同一性的ACCDP的分离的核酸分子，可以通过向任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO核苷酸序列中引入一个或多个核苷酸取代、添加或缺失，从而向所编码的多肽中引入一个或多个氨基酸取代、添加或缺失而产生。可以通过标准技术向任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO序列中引入突变，例如通过定向诱变和PCR介导的诱变。优选地，在一个或多个预测的非必需氨基酸残基位点进行保守氨基酸取代。"保守氨基酸取代"是其中氨基酸残基被具有相似侧链的氨基酸残基所取代。在本领域中已经对具有相似侧链的氨基酸残基的家族进行定义。这些家族包括有碱性侧链的氨基酸(例如赖氨酸、精氨酸、组氨酸)、有酸性侧链的氨基酸(例如天门冬氨酸、谷氨酸)、有不带电的极性侧链的氨基酸(例如甘氨酸、天门冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、半胱氨酸)、有非极性側链的氨基酸(例如丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、色氨酸)、有p-分枝侧链的氨基酸(例如苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸)、和有芳香族侧链的氨基酸(例如酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、组氨酸)。因此，ACCDP中预测的非必需氨基酸残基优选被另一个来自相同側链家族的氨基酸残基所取代。可选择地，在另一实施方案中，随机地沿所有或部分编码ACCDP的序列引入突变，例如通过饱和i秀变，在得到的突变体中篩选此处所述的ACCDP活性从而鉴定保留ACCDP活性的突变体。对任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO序列进行诱变，然后重组的表达所编码的多肽，并且通过至少在实施例5、6和17-19中描述的方法测定表达多肽的植物的根生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性，从而确定多肽的活性。另外可以产生最佳的ACCDP核酸。优选的最佳ACCDP核酸编码调节植物的根生长、和/或产量、和/或对环境胁迫的耐受性的ACCDP，和更优选由于其在植物中过表达从而增加植物的根生长、和/或产量、和/或对环境胁迫的耐受性的ACCDP。此处所用"最佳"指通过基因工程在给定植物或动物中增强表达的核酸。为了给植物提供最佳ACCDP核酸，基因的DNA序列可被修饰为1)包含高表达植物基因所优选的密码子；2)核苷酸碱基组成包含一般在植物中找到的A+T含量；3)形成植物起始序列；或4)除去引起RNA去稳定化、不适当的多腺苷酸化、降解和终止的序列，或形成二级结构发夹或RNA剪切位点的序列。可以通过利用通常或特定植物的密码子使用的分布频率来增加植物中ACCDP核酸的表达。在植物中使核酸表达最佳化的方法可以在EPA0359472;EPA0385962;PCT申请No.WO91/16432;美国专利号5,380,831;美国专利号5,436,391;Perlack等人，1991，Proc.Natl.Acad.Sci.USA88:3324-3328;和Murray等人，1989.NucleicAcidsRes.17:477-498中找到。此处所用"优选密码子使用频率"指特定宿主细胞在使用核苷酸密码子以指定给定的氨基酸时所呈现的优选性。为了确定基因中特定密码子使用的频率，用基因中该密码子出现的数目除以基因中相同氨基酸使用的所有密码子出现的总数。同样，宿主细胞呈现的优选密码子使用的频率可以通过计算宿主细胞所表达的大量基因的优选密码子使用频率的平均值而得到。该分析优选限定于宿主细胞高度表达的基因。宿主细胞所使用的合成基因的优选密码子使用频率的百分比偏差首先通过确定宿主细胞中单个密码子使用频率的百分比偏差，然后获得所有密码子的平均偏差来计算。如此处定义的，该计算包括独特密码子(即ATG和TGG)。总之，宿主细胞中最佳基因的密码子使用的总体平均偏差使用公式1A=n=1ZXn-YnXnxl00Z,其中Xn-宿主细胞中密码子n的使用频率；Yn^成基因中密码子n的使用频率；n代表指定氨基酸的单个密码子；且密码子总数为Z。密码子使用频率的总体偏差A，对于所有氨基酸而言，优选小于约25%，和更优选小于约10%。因此，可以优化ACCDP核酸从而使其密码子使用偏差的分布频率与高度表达的植物基因偏差优选不超过25%，和更优选不超过约10%。另外，应该考虑到简并的第三碱基的G+C含量百分比(在该位点单子叶植物优选出现G+C,而双子叶植物则不然)。也公认XCG(其中X是A、T、C或G)核苷酸是双子叶植物中最不优选的，而在单子叶和双子叶植物中都避免XTA密码子。本发明的最佳ACCDP核酸也优选具有近似宿主植物(例如拟南芥、稻等)所选的CG和TA二联体回避指数。更优选这些指数与宿主中的指数偏离不超过约10-15%。除上述编码ACCDP的核酸分子以外，本发明另一方面涉及与反义的分离的核酸分子。反义多核苷酸被认为通过特异结合于靶多核苷酸从而抑制其基因表达，并干涉靶多核苷酸的转录、剪接、运输、翻译和/或稳定性。现有技术中描述了反义多核苷酸靼向染色体DNA、初级RNA转录本或加工的mRNA的方法。优选地，靶区域包括剪接位点、翻译起始密码子、翻译终止密码子和开放读码框中的其他序列。出于本发明的目的，术语"反义"指包含与所有或部分基因、初级转录本或加工的mRNA充分互补的多核苷酸的核酸，从而干涉内源基因的表达。"互补的"多核苷酸是那些能够根据标准Watson-Crick互补原则碱基配对的核苦酸。特别是噤呤与嘧咬碱基配对而形成鸟噤呤与胞嘧啶配对的组合(G:C)，和在DNA中的腺噤呤与胸腺嘧咬的组合(A:T)或RNA中的腺噤呤与尿嘧啶的组合(A:U)。应该理解两个多核苷酸即使不是完全彼此互补的也可以彼此杂交，只要每个多核苷酸具有与另一个基本互补的至少一个区域。术语"反义核酸"包括可以转录产生反义RNA的单链RNA和双链DNA表达盒。"活性"反义核酸是反义RNA分子，其能够选择性地与初级转录本或编码与任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO多肽至少具有80%序列同一性的多肽的mRNA杂交。反义核酸可以与全部ACCDP编码链或仅仅与其部分互补。在一个实施方案中，反义核酸分子与编码ACCDP的核苷酸序列编码链的"编码区"反义。术语"编码区"指包含翻译为氨基酸残基的密码子的核苷酸序列区域。在另一实施方案中，反义核酸分子与编码ACCDP的核苷酸序列编码链的"非编码区"反义。"非编码区"指编码区两侧的不翻译为氨基酸的5，和3，序列(即也指5，和3，非翻译区)。反义核酸分子可以与ACCDPmRNA的全部编码区互补，但是更优选为只与ACCDPmRNA的部分编码区或非编码区反义的寡核苷酸。例如，反义寡核普酸可以与ACCDPmRNA的翻译起始位点周围的区域互补。反义寡核苷酸的长度例如可以是约5、10、15、20、25、30、35、40、45或50个核苷酸。通常，本发明的反义分子包含与任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO至少14个连续核苷酸具有60-100%序列同一性的RNA，或编码任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO多肽的多核苷酸。优选地，序列同一性至少为70%，更优选至少为75%、80%、85%、卯％、95%或98%，和最优选99%。接反应来构建。例如，反义核酸(例如反义寡核苷酸)可以用天然存在的核苷酸、或用设计为增加分子的生物学稳定性或增加反义和正义核酸之间形成双链的物理稳定性的修饰核苷酸来进行化学合成，例如可以使用磷硫酰衍生物和吖咬取代的核苷酸。用于产生反义核酸的纟务饰核苷酸的实例包括5-氟尿嘧啶、5-溴尿嘧啶、5-氯尿嘧，定、5-碘尿嘧啶、次黄嘌呤、黄嘌呤、4-乙酰胞嘧啶、5-(羧基羟甲基)尿嘧啶、5-羧曱基氨曱基-2-硫尿苷、5-羧曱基氨曱基尿嘧"定、二氩尿嘧咬、p誦右旋-galactosylqueosine、肌苷、N6國异戊烯腺噤呤、1-甲基鸟噤呤、l-曱基肌苷、2，2-二甲基鸟嘌呤、2-甲基腺嘌呤、2-曱基鸟嘌呤、3-甲基胞嘧啶、5-甲基胞嘧啶、N6-腺噤呤、7-曱基鸟噤呤、5-曱基氨甲基尿嘧啶、5-甲氧基氨甲基-2-硫尿嘧啶、p-右旋-mannosylqueosine、5，-甲氧基羧曱基尿嘧咬、5-曱氧基尿嘧啶、2-曱硫基-N6-异戊烯腺噤呤、尿嘧啶-5-羟乙酸(v)、怀丁苷(wybutoxosine)、假尿嘧淀、queosine、2-巯基胞嗜啶、5-甲基-2-硫尿嘧啶、2-硫尿嗜啶、4-硫尿嘧啶、5-甲尿嘧啶、尿嘧啶-5-羟乙酸甲酯、尿嘧啶-5-羟乙酸(v)、5-甲基-2-硫尿嘧啶、3-(3-氨基-3-N-2-羧丙基)尿嘧啶、(acp3)w和2，6-二氨基嘌呤。可选择地，可以使用表达载体用生物学方法产生反义核酸，核酸以反义方向亚克隆到该载体中(即以目的靶核酸的反义方向插入核酸的RNA转录本，在下面的部分进一步描述)。在另一实施方案中，本发明的反义核酸分子是a-异头核酸分子。a-异头核酸分子与互补RNA形成特异的双链杂交杂交体，其中与通常的p-单位不同，其链是彼此平行的(Gaultier等人，1987，NucleicAcids.Res.15:6625-6641)。反义核酸分子也包括2，-0-曱基核糖核苷(Inoue等人，1987，NucleicAcidsRes.15:6131-6148)或嵌合的RNA-DNA类似物(Inoue等人，1987，FEBSLett.215:327-330)。本发明的反义核酸分子通常施用于细胞或原位产生，从而与细胞编码ACCDP的mRNA和/或基因组DNA杂交或结合，因而例如通过抑制转录和/或翻译来抑制多肽的表达。通过常规核苷酸互补进行杂交，从而形成稳定的双链，或者例如在反义核酸分子结合于DNA双链的情况下，在双螺旋大沟中通过特异相互作用而进行杂交。可以修饰反义分子从而使其特异性结合于在所选细胞表面表达的受体或抗原，例如通过将结合于细胞表面受体或抗原的肽或抗体连接在反义核酸分子上。用此处所述载体可以将反义核酸分子转移到细胞中。为了使反义分子在细胞内达到充足的浓度，优选在构建载体时将反义核酸分子置于强的原核、病毒、或真核(包括;fet物)启动子的控制下。作为反义多核苷酸的替代，可以使用核酶、正义多核苷酸或双链RNA(dsRNA)来减少ACCDP多肽的表达。此处所用术语"核酶，，指具有核糖核酸酶活性的基于RNA的催化性酶，其能够剪切具有与其互补区域的单链核酸(例如mRNA)。核酶(例如Haselhoff和Gerlach，1988，Nature334:585-591中描述的锤头状核酶)可以用于催化剪切ACCDPmRNA转录本，因而抑制ACCDPmRNA的翻译。对编码ACCDP的核酸有特异性的核酶可以基于ACCDPcDNA的核苷酸序列而设计，正如此处公开的序列(即任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO)，或基于根据本发明的方法分离的异源序列而设计。例如，构建rWm/^iMewflL-19IVSRNA衍生物，其中活性位点的核普酸序列与编码ACCDP的mRNA中被剪切的核苷酸序列互补。见例如Cech等人的美国专利号4,987,071和5，116，742。可选择地，ACCDPmRNA可用于从RNA分子库中选择具有特异核糖核酸酶活性的催化性RNA。见例如Bartel，D.和Szostak，J.W,1993，Science261:1411-1418。在优选的实施方案中，核酶包含至少7、8、9、10、12、14、16、18或20个核苷酸的部分，和更优选7或8个核苷酸，其与靶RNA的部分100%互补。产生核酶的方法是本领域技术人员所公知的。见例如美国专利号6,025,167;5，773,260;和5,496,698。此处所用术语"dsRNA"指含有两条RNA链的RNA杂合物。dsRNA的结构可以是线形或环状的。在优选实施方案中，dsRNA为特异的编码任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO多肽或与任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO多肽具有80%序列同一性的多肽的多核苷酸。杂交的RNA可以基本或完全互补。"基本互补"指当两个杂交的RNA如上所述用BLAST程序最优比对时，其杂交的部分至少有95%互补。优选地，该dsRNA长度至少为100个碱基对。通常，杂交的RNA的长度一致，没有5，或3，末端突出，也没有空位。然而，在本发明的方法中也可以使用含有至多100个核苷酸的5'或3，末端突出的dsRNA。dsRNA可以包含核糖核苷酸、核糖核苷酸类似物(例如2'-0-甲基核糖残基)或其组合。见例如美国专利号4，130，641和4,024,222。多核糖肌苷酸dsRNA:多核糖胞啶酸在美国专利4,283,393中描述。产生和使用dsRNA的方法是本领域7〉知的。一种方法包含两个互补DNA链在体内或在单个体外反应混合物中同时转录。见例如美国专利号5，795，715。在一个实施方案中，可以将dsRNA通过标准转化过程直接引入到植物或植物细胞中。可选择地，可以通过两个互补RNA的转录在植物中表达dsRNA。4卬制内源基因表达的其他方法，例如形成三股虫累旋结构(Moser等人，1987，Science238:645-650和Cooney等人，1988，Science241:456-459)和共抑制(Napoli等人，19卯，ThePlantCell2:279-289)是本领域内公知的。部分或全长cDNA用于共抑制内源植物基因。见例如美国专利号4,801,340、5,034,323、5,231,020和5,283,184;VanderKroll等人，19卯，ThePlantCell2:291-299;Smith等人，19卯，Mol.Gen.Genetics224:477-481;和Napoli等人，19卯，ThePlantCell2:279-289。对于正义抑制，认为引入正义多核普酸阻断相应靶基因的转录。正义多核苷酸与耙植物基因或RNA具有至少65%的序列同一性。优选地，同一性百分比至少为80%、卯％、95%或更高。引入的正义多核苷酸不需全长相应于靶基因或转录本。优选地，正义多核苷酸与任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO至少100个连续核苷酸具有65%的序列同一性。同一性区域可以包含内含子和/或外显子和非翻译区。引入的正义多核苷酸可以在植物细胞中瞬时存在，或稳定整合到植物染色体或染色体外复制子中。可选择地，可以通过靶向与ACCDP核苷酸序列的调控区域(例如ACCDP启动子和/或增强子)互补的核苷酸序列，形成三股螺旋结构来阻止靼细胞中ACCDP基因的转录，从而抑制ACCDP基因的表达。通常见Helene，C.，1991，AnticancerDrugDes.6(6):569隱84;Helene，C.等人，1992，Ann.N.Y.Acad.ScL660:27-36;和Maher,L.J.，1992，Bioassays14(12):807-15。除上述ACCDP核酸和多肽以外，本发明包含有附加部分的这些核酸和多肽。这些部分包括(但不限于)检测部分、杂交部分、纯化部分、传递部分、反应部分、结合部分等等。通常具有附加部分的核酸组是探针和引物。探针和引物通常由基本分离的寡核苷酸组成。寡核苷酸通常包含在严格性条件下与任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO序列的正义链至少约12个，优选约25个，更优选约40、50或75个连续的核苷酸杂交的核苷酸序列区域；任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO的反义序列；或其天然存在的突变体。基于任意表1和表2的第3列提供的SEQIDNO核苷酸序列的引物可以在克隆ACCDP同系物的PCR反应中使用。基于ACCDP核苷酸序列的探针可以用于检测编码相同或基本一致多肽的转录本或基因组序列。在优选的实施方案中，探针还包含附加的标签，例如标签可以是放射性同位素、荧光化合物、酶或酶辅助因子。此类探针可以作为基因组标记检测试剂盒的部分用于鉴定表达ACCDP的细胞，例如通过测量细胞样品中编码ACCDP的核酸的水平，例如检测ACCDPmRNA的水平或确定基因组中ACCDP基因是否突变或缺失。具体地，进行Northern印迹是评价基因转录水平(翻译为基因产物的可利用mRNA量的指示剂)的有用方法(参考文献见例如Ausubel等人,1988，现代分子生物学实验方法，Wiley:NewYork)。来自Northern印迹的信息至少部分证明转化的基因的转录程度。可以通过几种方法从细胞、组织、或器官制备总细胞RNA，这些方法都是本领域内熟知的，例如在Bo函nn,E.R.等人，1992，Mol.Microbiol.6:317-326中描述。使用例如Western印迹的标准技术评价从此类mRNA翻译的多肽的存在或对其相对定量，。这些技术是本领域普通技术人员所熟知的。(见例如Ausubel等人，1988，现代分子生物学实验方法，Wiley:NewYork)。本发明还提供包含ACCDP核酸的分离的重组表达载体，其中载体在宿主细胞中表达导致其与野生型品种宿主细胞相比具有增加的根生长、和/或产量、和/或对环境胁迫的耐受性。此处所用术语"载体"指能够运输与其连接的另一核酸的核酸分子。载体的一种类型是"质粒"，其指能够连接附加DNA片段的环形双链DNA环。载体的另一种类型是病毒载体，其中附加DNA片段可以连接到病毒基因组中。某些载体能够在它们被引入的宿主细胞中自主复制(例如具有细菌复制起始区的细菌载体和游离型哺乳动物载体)。其他载体(例如非游离型哺乳动物载体)在引入到宿主细胞以后整合到宿主细胞基因组中，从而与宿主基因组一起复制。而且，某些载体能够指导与其有效连接的基因的表达。此类载体在此处指"表达载体"。一般而言，在重组DNA技术中使用的表达载体通常是质粒形式。由于质粒是最常用的载体形式，因此在本说明书中"质粒，，和"载体"可以相互替换。然而，本发明预期包括表达载体的其他形式，例如行使同等功能的病毒载体(例如复制缺陷型逆转录病毒、腺病毒和腺病毒相关病毒)。本发明的重组表达载体包含适合在宿主细胞中表达形式的本发明核酸，其含意为重組表达载体包括基于宿主细胞选择而用于表达的一个或多个调控序列，其有效连接于表达的核酸序列。此处所用的关于重组表达载体部分的"有效连接"指目的核苷酸序列连接于调控序列从而使核苷^列表达(例如在体外转录/翻译系统或在引入载体的宿主细胞中)。术语"调控序列，，包括启动子、增强子和其他表达控制元件(例如多腺苷酸化信号)。此类调控序列在例如Goeddel，基因表达技术酶学方法185，学术出版社，SanDiego，CA(19卯)和Gruber和Crosby,in:植物分子生物学和生物技术方法，编辑Glick和Thompson,第7章，89-108，CRCPress:BocaRatcm，Florida,包括其中的参考文献中描述。调控序列包括在许多类型的宿主细胞中指导核苷酸序列组成型表达的那些序列，和仅在确定宿主细胞中或在确定条件下指导核苷^列表达的那些序列。本领域技术人员应该理解表达载体的设计可以依赖于此类因素来选择所转化的宿主细胞、所希望的多肽表达水平等等。本发明的表达载体可以引入到宿主细胞中从而产生由此处所述的核酸编码的多肽或肽、包括融合多肽或肽(例如ACCDP、ACCDP的突变形式、融合多肽等等)。本发明的重组表载体可以设计为在原核或真核细胞中表达ACCDP。例如ACCDP基因可以在细菌细胞(例如谷氨酸棒杆菌(C:g/"/"/w/c"w))，昆虫细胞(使用杆状病毒表达载体)，酵母和其他真菌细胞(见Romanos，M.A.等人,1992，Foreigngeneexpressioninyeast:areview,Yeast8:423-488;vandenHondel，C.A.M.J.J.等人，1991，丝状真菌(filamentousfungi)中的异源基因表达，在真菌中更多基因操作，J.W.Bemiet&L丄.Lasiire，编辑，第396-428页学术出版社SanDiego;和vandenHondel，C.A.M.J.J.&Pimt，P.J.，1991，丝状真菌的基因转移系统和载体发展，在真菌中的分子遗传学应用，Peberdy,J.F.等人编辑，第1-28页，剑桥大学出版社Cambridge)，藻类(Falciatore等人,1999,MarineBiotechnology1(3):239-251)，如下类型的纤毛虫全毛亚纲、缘毛亚纲、旋毛亚纲、吸管亚纲、四膜虫属、草履虫、豆形虫属、Glaucoma、Platyophrya、Potomacus、Pseudocohnilembus、游仆虫属、Engelmaniella和Stylonychia，尤其是使用PCT申请号WO98/01572所述转化方法的Stylonychialemnae属载体，和多细胞植物的细胞(见Schmidt,R.和Willmitzer,L.，1988，Highefficiency々n綠cteWw附似膨/鎖'ms-mediatedtransformationof爿尸fl6/^fo戸'sleafandcotyledonexplants,PlantCellRep.583-586;植物分子生物学和生物技术，CPress,BocaRaton,Florida,第6/7章，S.71-119(1993);F.F.White,B.Jenes等人，基因转移技术，在转基因植物，第1巻，EngineeringandUtilization,KungundR.Wu编辑，128-43，学术出版社1993;Potrykus，1991,Annu.Rev.PlantPhysiol.PlantMolec.Biol.42:205-225和其中引用的参考文献)，或哺乳动物细胞中表达。合适的宿主细胞还在Goeddel，基因表达技术酶学方法185，学术出版社SanDiego，CA(19卯)中讨论。可选择地，重组表达载体可以在体外转录和翻译，例如使用T7启动子调控序列和T7聚合酶。多肽在原核生物中的表达最常用含有指导融合或非融合多肽表达的组成型或诱导型启动子的载体进行。融合载体在编码的多肽中加入许多氨基酸，通常在重组多肽的氨基末端而不是C-末端加入，或者融合到多肽中合适区域。此类融合载体通常用作三种目的1)增加重组多肽的表达；2)增加重组多肽的可溶性；和3)作为亲和纯化的配体来辅助重组多肽纯化。通常，在融合表达载体中，在融合部分和重组多肽的连接点引入蛋白酶切割位点，从而使重组多肽能够与融合部分分离开来，随后纯化融合多肽。此类酶和它们的同种识别序列包括凝血因子Xa、凝血酶和肠激酶。通常融合表达载体包括pGEX(PharmaciaBiotechInc;Smith,D.B.和Johnson,K.S.，1988，Gene67:31-40)、pMAL(NewEnglandBiolabs，Beverly,MA)、和pRIT5(Pharmacia,Piscataway,NJ),分别在乾重组多肽上融合谷胱甘肽S-转移酶(GST)、麦芽糖E结合多肽、或多肽A。在一个实施方案中，将编码ACCDP的序列克隆到pGEX表达载体中从而产生编码融合多肽的载体，从其N-末端到C-末端包含GST-凝血酶切割位点-X多肽。可以通过亲和层析用谷胱甘肽琼脂糖树脂纯化融合多肽。通过用凝血酶切割融合多肽从而恢复不融合GST的重组ACCDP。合适的可诱导的非融合大肠杆菌表达载体的实例包括pTrc(Amann等人，1988，Gene69:301-315)和pETlid(Studier等人，基因表达技术:酶学方法185，学术出版社，SanDiego，California(19卯)60-89)。pTrc载体的靶基因表达依赖于宿主RNA聚合酶从杂合的trp-lac融合启动子转录。pETlid载体的靶基因表达依赖于从T7gnl(Mac融合启动子由共表达的病毒RNA聚合酶(T7gnl)介导的转录。该病毒聚合酶由来自在lacUV5启动子的转录控制下含有T7gnl基因的固有原噬菌体的宿主菌林BL21(DE3)或HMS174(DE3)提供。使重组多肽表达最大化的一个策略是用蛋白水解切割重组多肽能力受损的宿主细菌表达该多肽(Gottesman，S.，基因表达技术酶学方法185,学术出版社，SanDiego，California(1990)119-128)。另一个策略是改变插入表达载体的核酸序列从而使每个氨基酸的单个密码子都是在所选细菌，例如谷氨酸棒杆菌表达中优选使用的密码子(Wada等人，1992，NucleicAcidsRes.20:2111-2118)。此类本发明核酸序列的改变可以通过标准DNA合成技术进行。在另一实施方案中，ACCDP表达载体是酵母表达载体。在啤酒酵母(X.""v/57V^)中表达载体的实例包括pYepSecl(Baldari，等人，1987，EMBOJ.6:229-234)、pMFa(Kurjan和Herskowitz，1982，Cell30:933-943)、pJRY88(Schultz等人，1987，Gene54:113-123)、和pYES2(InvitrogenCorporation,SanDiego，CA)。构建适合用于其他真菌(例如丝状真菌)载体的载体和方法包括在vandenHondel，C.A.M.J.J.&Punt,P.J.,1991，"丝状真菌中的异源基因表达，"在真菌中更多基因操作，J，F.Peberdy等人编辑，第1-28页，剑桥大学出版社Cambridge中所描述。在本发明的优选实施方案中，ACCDPs在植物和植物细胞中表达，例如单细胞植物的细胞(例如藻类)(见Falciatore等人，1999，MarineBiotechnology1(3):239-251和其中的参考文献)，和高等植物的细胞(例如种子植物，如农作物植物)。ACCDP可以通过任意方法"引入"到植物细胞中，包括转染、转化或转导、电穿孔、粒子轰击、农杆菌感染等等。本领域技术人员公知的一种转化方法是将开花的植物浸渍到农杆菌G4gra6acfenVi)溶液中，其中农杆菌包含ACCDP核酸，然后将转化的配子进行育种。其他合适的转化或转染宿主细胞(包括植物细胞)的方法可以在Sambrook等人(分子克隆实验室操作手册.最近版，ColdSpringHarborLaboratory,ColdSpringHarborLaboratoryPress,ColdSpringHarbor,NY,1989)和其他实验室操作手册例如分子生物学方法，1995，第44巻，々n6a"m'w附protocols,Gartland和Davey编辑，HumanaPress,Totowa，NewJersey中找到。由于增加的生长和增加的生物和无生命胁迫耐受性是希望遗传到广泛品种植物(如玉米、小麦、黑麦、燕麦、黑小麦、稻、大麦、高粱、粟、甘蔗、大豆、花生、棉花、油菜籽和油菜、木薯、胡椒、向曰葵和万寿菊；茄科植物像马铃薯、烟草、茄子和番茄；蚕豆属、豌豆、苜蓿、灌木植物(咖啡、可可、茶)、柳属物种、树(油棕榈树、椰子)、多年生草和饲料作物)中的一般性状，因此作为本发明的另一实施方案，这些农作物植物也是基因工程的优选靶植物。饲料作物包括(但是不限于)芽草、Canarygrass、Bromegrass、野麦草、每系牧草、Orchardgrass、苜蓿、Salfoin、牛角花、车轴草、阿尔色三叶草、红色三叶草和甜的草木犀。在本发明的一个实施方案中，通过农杆菌介导的基因转移将ACCDP转染到植物中。农杆菌介导的植物转化可以用例如GV3101(pMP90)(Koncz和Schell，1986，Mol.Gen.Genet.204:383-396)或LBA4404(Clontech)根瘤农杆菌菌株。可以通过标准转化和再生技术进行转化(Deblaere等人，1994,Nucl.Acids.Res.13:4777-4788;Gelvin，StantonB.和Schilperoort，RobertA，植物分子生物学手册，第2版.-Dordrecht:KluwerAcademicPubl"1995.-inSect"RingbucZentraleSignatur:BTll画PISBN0-7923画2731-4;Glick，BernardR.;Thompson,JohnE.，植物分子生物学和生物技术方法，BocaRaton:CRCPress,1993360S.，ISBN0-8493-5164-2)。例如油菜籽可以经由子叶和胚轴进行转化(Moloney等人，1989，PlantCellReport8:238-242;DeBlock等人，1989，PlantPhysiol.91:694-701)。农杆菌和植物筛选中4吏用的抗生素依赖于转化所用的双载体和农杆菌菌林。通常用卡那霉素作为可篩选植物标记来篩选油菜籽。农杆菌介导的基因转移到亚麻中可以用例如Mlynarova等人，1994，PlantCellReporU3:282-285中描述的技术进行。另外，大豆的转化可以用例如欧洲专利号0424047、美国专利号5,322,783、欧洲专利号0397687、美国专利号5，376，543或美国专利号5,169,770中描述的技术进行。玉米的转化可以通过粒子轰击、聚乙烯乙二醇介导的DNA摄取、或通过碳化硅纤维技术来实现。(见例如Freeling和Walbot"玉米手册，，SpringerVerlag:NewYork(1993)ISBN3-540-97826-7)。玉米转化的特殊实例可以在美国专利号5,9卯，387中找到，且小麦转化的特殊实例可以在PCT申请号WO93/07256中找到。根据本发明，如果引入的ACCDP整合到非染色体的自主复制子中或者整合到植物染色体中，那么其可以在植物细胞中维持稳定。可选择地，引入的ACCDP可以在染色体外的非复制型载体上存在，并且可以瞬时表达或有瞬时活性。在一个实施方案中，可以产生同源重组的微生物，其中ACCDP被整合到染色体中，制备包含至少一部分ACCDP基因的载体，该ACCDP基因中引入缺失、添加或取代从而改变(例如功能性破坏)ACCDP基因。优选地，ACCDP基因是任意表1和表2提供的ACCDP基因，但是其可以是来自相关植物或酵母的同系物，或甚至来自哺乳动物或昆虫来源。在一个实施方案中，栽体的设计是依据同源重组使内源ACCDP基因的功能被破坏(即不再编码功能性多肽；也称为敲除载体)。可选择地，载体的设计是依据同源重组而使内源ACGDP基因突变或有其他改变，但是仍然编码功能性多肽(例如改变上游调控区域从而改变内源ACCDP的表达)。为了通过同源重组产生点突变，在已知的chimeraplasty4支术中使用DNA-RNA杂合物(Cole-Strauss等人，1999，NucleicAcidsResearch27(5):1323画1330和Kmiec，1999，GeneTherapyAmericanScientist87(3):240-247)。例如在拟南芥中的同源重组操作是本领域内熟知的，并可在此处使用。然而在同源重组载体中，在ACCDP基因改变部分的5，和3，侧翼添加ACCDP基因的核酸分子从而使载体携带的外源ACCDP基因和微生物或植物中的内源ACCDP基因发生同源重组。添加的侧翼ACCDP核酸分子具有足够的长度以使其与内源基因成功进行同源重组。通常载体中包括几百至多上千个碱基对的侧翼DNA(5，和3，端)(见例如Thomas,K.R.，和Capecchi，M.R.，1987，Cell51:503所描述的同源重组载体)。将载体引入孩史生物或植物细胞中(例如通过聚乙二醇介导的DNA)，并且用背景已知的技术来筛选引入的ACCDP基因与内源ACCDP基因同源重组的细胞。在另一实施方案中，产生的重组微生物包含调控引入基因表达的所选系统。例如载体中所包含的ACCDP基因置于lac操纵子的控制下从而使ACCDP基因仅在IPTG存在时表达。此类调控系统是本领域内熟知的。不论存在于染色体外非复制型载体中还是存在于整合到染色体的载体中，ACCDP多核苷酸优选位于植物表达盒中。植物表达盒优选包含能驱动植物细胞中基因表达的调控序列，该调控序列是有效连接的从而使每个序列都能实现其功能，例如多聚腺苷酸化的转录终止信号。优选的多聚腺苷酸化信号是来源于根瘤农杆菌t-DNA，例如Ti质粒pTiACH5的称为章鱼碱合成酶的基因3(Giden等人，l卵4，EMBOJ.3:835),或其功能性等同物，而且合适的还有植物中所有其他有功能活性的终止子。由于植物基因表达通常不受限于转录水平，因此植物表达盒优选包含其他有效连接的序列，如翻译增强子，例如含有来自烟草花叶病毒的5，非翻译前导序列的超驱动序列，其增强多肽与RNA的比率(Gallie等人，1987，Nucl.AcidsResearch15:8693-8711)。植物表达载体的实例包括在Becker,D.，Kemper,E.，Schell，J.和Masterson，R.，1992，Newplantbinaryvectorswithselectablemarkerslocatedproximaltotheleftborder,PlantMol.Biol.20:1195-1197;和Bevan,M.W"1984,Binary々lY6flcteri7iiwvectorsforplanttransformation,Nucl.Acid.Res.12:8711-8721;高等植物中基因转移载体;转基因植物，第1巻，工程和利用，编辑Kung和R.Wu，学术出版社，1993，S.15-38详细描述的载体。植物基因表达应有效连接于合适启动子从而使基因以适时的、细胞特异的或组织特异的方式表达。在本发明的表达盒中有用的启动子包括能够在植物细胞中起始转录的任意启动子。此类启动子包括(但不限于)从包含植物表达基因的植物、植物病毒和细菌中获得的启动子，例如农杆菌和根瘤菌(Rhizobium)。启动子可以是组成型、诱导型、发育阶段优选型、细胞类型优选型、组织优选型或器官优选型。组成型启动子在多数条件下有活性。组成型启动子的实例包括CaMV19S和35S启动子(Odell等人，1985，Nature313:810-812)、sXCaMV35S启动子(Kay等人，1987，Science236:1299-1302)、Sepl启动子、稻肌动蛋白启动子(McElroy等人，19卯，PlantCell2:163-171)、拟南芥肌动蛋白启动子、ubiquitan启动子(Christensen等人,1989，PlantMolec.Biol.18:675-689)、pEmu(Last等人，1991，Theor.Appl.Genet.81:581-588)、玄参花叶病毒35S启动子、Smas启动子(Velten等人，1984,EMBOJ3:2723-2730)、超级启动子(美国专利号5,955,646)、GRP1-8启动子、肉桂醇乙醇脱氢酶启动子(美国专利号5,683,439)、农杆菌T-DNA启动子、例如甘露碱合酶、胆脂碱合酶和章鱼碱合酶、核酮糖磷酸羧化酶(ssuRUBISCO)的小亚基启动子等等。诱导型启动子优选在特定环境条件下有活性，例如存在或不存在营养素或代谢产物、热或冷、光、病原体攻击、缺氧情况等等。例如来自芸苔的hsp80启动子由热激诱导；PPDK启动子由光诱导；来自烟草、拟南芥和玉米的PR-l启动子用病原感染诱导；和Adhl启动子由低氧和冷胁迫诱导。通过诱导型启动子可以容易地表达植物基因(综述见Gatz，1997，Annu.Rev.PlantPhysiol.PlantMol.Biol.48:89-108)。化学谦导启动子尤其适合于希望基因表达以时间特异的方式出现的情况。此类启动子的实例是水杨酸诱导型启动子(PCT申请号WO95/19443)、四环素诱导型启动子(Gatz等人，1992，PlantJ.2:397-404)和乙醇诱导型启动子(PCT申请号WO93/21334)。在本发明的一个实施方案中，诱导型启动子是胁迫诱导型启动子。为本发明的目的，胁迫诱导型启动子优选在一种或多种如下胁迫的条件下有活性与盐度、干旱、温度、金属、化学、病原和氧化胁迫相关的亚最适条件。胁迫谦导型启动子包括(但不限于)Cor78(Chak等人，2000，Planta210:875-883;Hovath等人，1993,PlantPhysiol.103:1047-1053)、Corl5a(Artus等人，1996，PNAS93(23):13404-09)、Rci2A(Medina等人，2001，PlantPhysiol.125:1655-66;Nylander等人，2001,PlantMol.Biol.45:341-52;Navarre和Goffeau，2000，EMBOJ.19:2515-24;Capel等人，1997，PlantPhysiol.115:569-76)、Rd22(Xiong等人，2001，PlantCell13:2063-83;Abe等人，1997，PlantCell9:1859-68;Iwasaki等人，1995，Mol.Gen.Genet.247:391-8)、cDet6(Lang和Palve，1992，PlantMol.Biol.20:951-62)、ADH1(Hoeren等人，1998，Genetics149:479-卯)、KAT1(Nakamura等人，1995，PlantPhysiol.109:371-4)、KST1(Mtiller-R6ber等人，1995，EMBO14:2409-16)、Rhal(Terryn等人，1993，PlantCell5:1761-9;Terryn等人，1992，FEBSLett.299(3):287-90)、ARSK1(Atkinson等人，1997，GenBankAccession#L22302,和PCT申请号WO97/20057)、PtxA(Plesch等人，GenBankAccession#X67427)、SbHRGP3(Ahn等人，1996，PlantCell8:1477-卯)、GH3(Liu等人，1994，PlantCell6:645-57)、病原豫导型PRP1基因启动子(Ward等人，1993，Plant.Mol.Biol.22:361-366)、来自番茄的热诱导型hsp80启动子(美国专利号5187267)、来自马铃薯的冷诱导型a-淀粉酶启动子(PCT申请号WO96/12814)或创伤诱导型pinII-启动子(欧洲专利号375091)。其他干旱、冷和盐诱导型启动子的实例，例如RD29A启动子，见Yamaguchi-Shinozalei等人，1993，Mol.Gen.Genet.236:331-340。发育阶段优选型启动子优选在某发育阶段表达。组织和器官优选型启动子包括优选在某组织或器官中表达的启动子，例如在叶、根、种子或木质部。组织和器官优选型启动子的实例包括(但不限于)果实优选型、胚珠优选型、雄性组织优选型、种子优选型、珠被优选型、块茎优选型、茎优选型、果皮优选型和叶优选型、柱头优选型、花粉优选型、花药优选型、花瓣优选型、萼片优选型、花梗优选型、长角果优选型、茎优选型、才艮优选型启动子等等。种子优选型启动子优选在种子发育和/或萌发过程中表达。例如，种子优选型启动子可以是胚优选型、胚乳优选型和种皮优选型。见Thompson等人，1989，BioEssays10:108。种子优选型启动子的实例包括(但不限于)纤维素合酶(celA)、Ciml、，玉米醇溶蛋白、球蛋白-1、玉米19kD玉米醇溶蛋白(cZ19Bl)等等。其他合适的组织优选或器官优选型启动子包括来自油菜籽的napin-基因启动子(美国专利号5,608,152)、来自蚕豆的USP-启动子(Baeumlein等人，1991，Mol.Gen.Genet.225(3):459-67)、来自拟南芥的油质蛋白-启动子(PCT申请号W098M5461)、来自菜豆(尸/^^o/"srWgw^)的菜豆球蛋白國启动子(美国专利号5,504,200)、来自芸苔的Bce4-启动子(PCT申请号WO91/13980)、或豆球蛋白B4启动子(LeB4;Baeumlein等人，1992，PlantJournal,2(2):233-9)，还有在单子叶植物中种子特异性表达的启动子，如玉米、大麦、小麦、黑麦、稻等等。合适的启动子是来自大麦的lpt2或lptl基因启动子(PCT申请号WO95/15389和PCT申请号WO95/23230)，或在PCT申请号WO99/16890中描述的启动子(来自大麦的大麦醇溶蛋白基因、稻的谷蛋白基因、稻的oryzin基因、稻的醇溶蛋白基因、小麦的小麦醇溶蛋白基因、小麦的谷蛋白基因、燕麦的谷蛋白基因、高粱的kasirin基因和黑麦的黑麦醇溶蛋白基因的启动子)。其他在本发明的表达盒中有用的启动子包括(但不限于)主要叶绿素a/b结合蛋白启动子、组蛋白启动子、Ap3启动子、(5-conglycin启动子、napin启动子、大豆植物凝血素启动子、玉米15kD玉米醇溶蛋白启动子、22kD玉米醇溶蛋白启动子、27kD玉米醇溶蛋白启动子、g-玉米醇溶蛋白启动子、waxy、shrunkenl、shrunken2和bronze启动子、Zml3启动子(美国专利号5,086,169)、玉米多聚半乳糖醛酸酶启动子(PG)(美国专利号5,412,085和5,545,546)、和SGB6启动子(美国专利号5，470，359)，还有合成的或其他天然的启动子。用异源DNA结合结构域和相应元件(即非植物来源的DNA结合结构域)可以获得在植物中异源基因表达控制的额外的灵活性。此类异源DNA结合结构域的实例是LexADNA结合结构域(Brent和Ptashne，1985，Cell43:729-736)。本发明还提供含有以反义方向克隆进表达载体的本发明的ACCDPDNA分子的重组表达载体。即DNA分子有效连接于调控序列从而使与ACCDPmRNA反义的RNA分子表达(通过DNA分子转录)。选择与反义方向克隆的核酸分子有效连接的调控序列从而使反义RNA分子在多种细胞类型中持续表达。例如，可以选择病毒启动子和/或增强子、或调控序列，其指导反义RNA的组成性、组织特异性或细胞类型特异性的表达。反义表达载体可以以重组质粒、噬菌粒或弱化病毒的形式，其中反义核酸在高效调控区控制下产生。通过载体所引入的细胞类型来确定调控区的活性。关于使用反义基因调控基因表达的讨论见Weintraub，H.等人，1986,反义RNA作为遗传分析的分子工具，综述-TrendsinGenetics，巻1(1)，和Mol等人，1990，FEBSLetters268:427-430。本发明的另一方面涉及本发明的重组表达载体所引入的宿主细胞。术语"宿主细胞，，和"重组宿主细胞"在此处可替换^f吏用。应该理解此术语不仅指特定细胞，而且也适用于此类细胞的子代或可能的子代。由于突变或环境影响可能使传代过程中出现某些修饰，因此此类子代事实上可能与亲本细胞不一致，但是它们仍然包含在此处所用术语的范围内。宿主细胞可能是任意原核或真核细胞。例如可以在细菌细胞(例如谷氨酸棒杆菌)、昆虫细胞、真菌细胞或哺乳动物细胞(例如中国仓鼠卵巢细胞(CHO)或COS细胞)、藻类、纤毛虫、植物细胞、真菌、或其他孩史生物(如谷氨酸棒杆菌)中表达ACCDP。其他合适的宿主细胞是本领域技术人员所公知的。本发明的宿主细胞，例如培养的原核或真核宿主细胞，可以用于产生(即表达)ACCDP。相应地，本发明还提供用本发明宿主细胞产生ACCDP的方法。在一个实施方案中，该方法包括在合适培养基中培养本发明宿主细胞(将编码ACCDP的重组表达载体引入其中，或将编码野生型或改变的ACCDP的基因引入其基因组)直到产生ACCDP。在另一实施方案中，该方法还包含从培养基或宿主细胞中分离ACCDP。本发明的另一方面涉及分离的ACCDP和其生物学活性部分。当通过重组DNA^^支术产生时，或者当由化学前体或其他化学试剂通过化学方法合成时，"分离的，，或"纯化的"多肽或其生物学活性部分不含细胞材料。"基本不含细胞材料"包括在天然或重组产生ACCDP的细胞中所制备的ACCDP多肽与某些细胞组分分离开。在一个实施方案中，"基本不含细胞材料"包括ACCDP制品，其含有少于约30%(按干重量计)的非ACCDP材料(在此处也称为"污染的多肽")，更优选小于约20%的非ACCDP材料、仍然更优选小于约10%的非ACCDP材料、和最优选小于约5%的非ACCDP材料。此处所述的核酸分子、多肽、多肽同系物、融合多肽、引物、载体和宿主细胞可以用于一个或多个如下方法中鉴定任意表1和表2的第2列提供的生物和相关生物；绘制与任意表l和表2的第2列提供的生物相关的生物基因组图谱；鉴定和定位任意表1和表2的第2列提供的生物的目的序列；进化研究；确定ACCDP的功能区域；调节ACCDP活性；调节一个或多个细胞功能的代谢作用；调节一个或多个化合物的跨膜转运；调节胁迫抵抗力；和调节ACCDP核酸的表达。在这些方法的一个实施例中，ACCDP可以使ACC转换为a-丁酮酸和氨。根据本发明的ACCDP核酸分子具有多种用途。最重要的，本发明的核酸和氨基酸序列可以用于转化植物，尤其是农作物植物，从而诱导对例如干旱、高盐度和寒冷胁迫的耐受性。本发明因此提供以ACCDP核酸转化的转基因植物，其中植物中核酸序列的表达导致与野生型品种植物相比其根的生长和/或对环境胁迫的耐受性增加。转基因植物可以是单子叶植物或双子叶植物。本发明还提供例如选自玉米、小麦、黑麦、燕麦、黑小麦、稻、大麦、高粱、粟、甘蔗、大豆、花生、棉花、油菜籽、油菜、木薯、胡椒、向日葵、万寿菊、茄科植物、马铃薯、烟草、茄子、番茄、蚕豆、豌豆、苜蓿、咖啡、可可、茶、柳属物种、油棕榈树、椰子、多年生草和饲料作物的转基因植物。具体地，本发明描述使用表达编码ACCDP的核酸从而使植物具有增加的根生长、和/或增加的产量、和/或干旱耐受性、盐耐受性、和/或寒冷耐受性。此处证明这些策略使用拟南芥和玉米中的AtACCD(SEQIDNO:l),但是本申请不限制于该基因或这些植物。相应地，本发明提供含任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO中定义的ACCDP的转基因农作物植物，其中植物具有增加的根生长、和/或增加的产量、和/或增加的对环境胁迫的耐受性，耐受性选自干旱、增加盐度、或降低或增加的温度组成的组中的一个或多个。在优选的实施方案中，环境胁迫是干旱。在其他优选实施方案中，增加的根生长是根长度增加，优选在水有限的条件下。本发明也提供产生含编码ACCDP的核酸的转基因农作物植物的方法，其中在植物中表达核酸会导致与野生型品种植物相比根生长增加、和/或产量增加、和/或对环境胁迫的耐受性增加，该方法包含a)向植物细胞中引入含ACCDP核酸的表达载体，和b)从植物细胞产生与野生型品种植物相比具有增加的根生长、和/或增加的产量、和/或对环境胁迫的耐受性增加的转基因植物。植物细胞包括(但不限于)原生质体、产生配体的细胞、和重生为整个植物的细胞。此处所用术语"转基因"指任意植物、植物细胞、愈伤组织、才直物组织或含有至少一个重组多肽的全部或部分的植物部分。在许多情况中，重组多肽的全部或部分被稳定整合到染色体或稳定的染色体外元件中，从而使其可以传代。在优选实施方案中，ACCDP核酸编码包含任意表l和表2的第4列提供的SEQIDNO多肽的蛋白质。本发明也提供调节根生长、和/或产量、和/或对环境胁迫的耐受性的方法，其包含调节植物中编码ACCDP的核酸的表达。通过增加或减少ACCDP的表达，分别可以增加或减少植物的根生长、和/或产量、和/或对环境胁迫的耐受性。优选地，通过增加ACCDP的表达从而使植物的根生长、和/或产量、和/或对环境胁迫的耐受性增加。可以通过本领域技术人员公知的任意方法来修饰ACCDP的表达。在植物中增加ACCDP表达的方法有转基因或非转基因的方法。当植物是转基因植物时，例如可以用含任意上述编码ACCDP核酸的载体转化植物，或用植物中指导天然ACCDP表达的启动子转化植物。本发明提供的此类启动子可以是组织优选型、发育调控型、胁迫诱导型或其组合。可选择地，非转基因植物可以通过诱导型天然启动子来4务饰天然ACCDP的表达。在靶植物中表达任意表1和表2的第4列提供的SEQIDNO中定义的ACCDP，可以通过(但不限于)如下实例之一来实现(a)组成型启动子，(b)胁迫诱导型启动子，(c)化学诱导型启动子，和(d)过表达例如锌指衍生转录因子的工程型启动子(Greisman和Pabo，1997，Science275:657)。在优选实施方案中，ACCDP的转录用锌指衍生转录因子(ZFP)来调节,如在Greisman和Pabo,1997，Science275:657和manufacturedbySangamoBiosciences,Inc中描述的。这些ZFP包含DNA识别结构域和引起靼核酸(例如ACCDP核酸)激活或抑制的功能性结构域。因此，可以产生特异性识别上述ACCDP启动子的激活型和抑制型ZFP,并用于增加或减少植物中ACCDP的表达，从而调节植物的产量和/或胁迫耐受性。本发明也包括在靶植物中鉴定任意表1和表2的笫3列提供的SEQIDNO中定义的编码ACCDP核酸的同系物，以及同系物的启动子。本发明也提供与野生型品种宿主细胞相比，在宿主细胞中增加目的基因表达的方法，其中目的基因响应ACCDP而转录，该方法包含(a)用含编码ACCDP的核酸的表达载体转化宿主细胞，和(b)在宿主细胞中表达ACCDP,从而与野生型品种宿主细胞相比增加响应ACCDP而转录的基因表达。除向转基因植物中引入ACCDP核,列以外，这些序列也用于鉴定任意表1和表2的第2列提供的生物，或其近亲。而且，它们可以用于鉴定在混合的生物种群中任意表1和表2的第2列提供的生物或其近亲的存在。本发明涉及许多来自表1和表2的第2列提供的生物基因的核酸序列；将培养的单一或混合种群生物所提取的基因组DNA在严格性条件下与覆盖相应于根据表1和表2的生物唯一特定基因区域的探针进行杂交，可以确定是否存在此种生物。此外，根据本发明的核酸和多肽分子可以作为基因组特异性区域的标记。其不仅在绘制基因组图i普中使用，而且也在此类基因组编码的多肽的功能研究中使用。例如，为鉴定特定生物的DNA结合多肽所结合的基因组区域，将该生物基因组消化，将该片段与DNA结合多肽共同培育。那些结合多肽的片段可能作为本发明核酸的探针，优选具有容易检测的标记。此类核酸分子结合于基因组片段能使片段在此类生物的基因组图谱中定位，并且当用不同的酶进行多次消化时，可以快速确定多肽结合的核^列。此外，本发明的核酸分子足以用于鉴定相关种的序列，因而这些核酸分子可以用作构建相关植物基因组图谱的标记。本发明的ACCDP核酸分子可以用于进化和多肽结构的研究。本发明的分子参与的氨基酸转换过程被多种原核和真核细胞所利用；通过将本发明核酸分子的序列与编码其他生物中相似酶的序列进行比较，可以评价生物的进化关系。同样，此类比较能够判定哪些序列区域是保守的和哪些区域是不保守的，其可以辅助确定那些对于酶功能主要的多肽区域。此类确定对于多肽工程研究是有价值的，而且可以为不损失功能的多肽诱变提供指示。本发明的ACCDP核酸分子的操作可能产生具有与野生型ACCDP不同功能的ACCDP。这些多肽可以具有改良的效力或活性，可以在细胞中以比通常更多的数量存在，或可以具有减少的效力或活性。本发明ACCDP的改变通过许多机制而直接影响根生长、和/或产量、和/或胁迫反应和/或胁迫耐受性。在表达ACCDP的植物中，该酶可能从萌发的种子中分离和水解ACC、由此降低ACC水平和因此降低种子中的乙烯水平，从而刺激根的延长。乙烯刺激许多植物的萌发。值得注意的是如果在萌发后残余高浓度的乙烯，那么会抑制根的延伸(Jackson(1991)，p.159-181.InA.K.Matoo和J.C'Suttle(编辑)，植物激素乙烯，CRCPress,BocaRaton,FL)。因此，在萌发后降低种子中的乙烯浓度导致根长度增加和促进植物对水的利用效率。在植物、谷氨酸棒杆菌、真菌、藻类或纤毛虫中，遗传修饰对于根生长和/或胁迫耐受性的影响，可以通过在低于合适条件下培养修饰的微生物或植物，然后测定植物生长特征和/或代谢作用来评估。此类测定技术是本领域技术人员所熟知的，并且包括干重、湿重、多肽合成、碳水化合物合成、脂类合成、蒸腾速率、一般植物和/或农作物产量、开花、繁殖、结籽、根生长、呼吸速率、光合作用速率等等。(ApplicationsofHPLCinBiochemistryin:生物化学和分子生物学实验室技术，第17巻；Rehm等人，1993生物技术，第3巻，第III章Productrecoveryandpurification,page469-714，VCH:Weinheim;Belter,P.A.等人，1988，生物分离技术生物技术下游加工，JohnWiley和Sons;Kennedy,J.F.和Cabral，J.M.S.，1992，生物材料的恢复方法，JohnWiley和Sons;Shaehyitz，J.A.和Henry,丄D.，1988，生物化学分离，in:Ulmann，s工业化学百科全书，B3巻，第11章，page1-27，VCH:Weinheim;和Dechow，F.J"1989，生物技术中的分离和纯化技术，NoyesPublications)。例如，可以构建包含此处公开的核酸或其片段的酵母表达载体，并通过标准方法用其转化酿酒酵母(Stfa^wwi^c^ce"WwV^)。随后测定得到的转基因细胞是否具有增加的生长和/或对干旱、盐和温度胁迫的耐受性。同样，可以构建包含此处公开的核酸或其片段的植物表达载体，并通过标准方法用其转化合适的植物细胞(例如拟南芥、大豆、rape、玉米、小麦、MW/cflgo,r"wcW"/fl等等)。随后测定得到的转基因细胞和/或植物是否具有增加的根生长和/或对干旱、盐和温度胁迫的耐受性。另夕卜，此处公开的序列或其片段可以用于在多种生物(例如细菌、哺乳动物细胞、酵母细胞和植物细胞)的基因组中产生敲除突变(Girke，T.，1998，ThePlantJournal15:39-48)。然后评估得到的敲除细胞耐受多种胁迫条件的能力、它们对多种胁迫条件的反应和对突变表型和/或基因型的影响。基因失活的其他方法见美国专利号6,004,804"非嵌合突变载体"和Puttaraju等人，1999，Spliceosome-mediatedRNA^Yms-splicingasatoolforgenetherapy,NatureBiotechnology17:246-252。上述导致^t艮生长、和/或产量、和/或胁迫耐受性增加的ACCDP诱变策略并不受到限制；对于这些策略的改变是对本领域技术人员而言显而易见的。使用此类策略和结合此处公开的机制，本发明的核酸和多肽分子可以用于产生表达突变ACCDP核酸和多肽分子的藻类、纤毛虫、真菌或其他微生物(例如谷氨酸棒杆菌)，从而促进根的生长和/或胁迫耐受性。的抗体。可以通过许多熟知的方法制备抗体(见例如Harlow和Lane，"抗体;1.RNA序列用于制备适于降低肺瘤细胞中半乳凝素-1表达的RNAi分子的用途，所述RNA序列含有SEQIDNO:2、3、4、1或者5至33中的任何序列、优选SEQIDNO:2、3或4的序列、其片段或衍生物。2.适用于降低肿瘤细胞中半乳凝素-1表达的RNAi分子，其含有SEQIDNO:2、3、4、1或者5至33中的任何序列、优选SEQIDNO:2、3或4的序列、其片段或衍生物。3.DNA序列用于制备适于降低肿瘤细胞中半乳凝素-1表达的RNAi分子的用途，所述DNA序列含有SEQIDNO:35、36、37、34或者38至66中的任何序列、优选SEQIDNO:35、36或37的序列、其片段或衍生物。4.根据权利要求3的用途，其中所述DNA序列插入到适于产生dsRNA的表达栽体中。5.表达载体，其含有SEQIDNO:35、36、37、34或者38至66中的任何序列、优选SEQIDNO:35、36或37的序列、其片段或矛汴生物。6.权利要求2所述RNAi分子或权利要求5所述载体作为药物的用途，所述药物用于治疗癌症，优选神经胶质瘤、胰腺癌、头颈癌、黑色素瘤、非小细胞肺癌或非霍奇金淋巴瘤。7.权利要求2所述RNAi分子或权利要求5所述载体作为药物的用途，所述药物用于延迟癌症的t艮，所述癌症优选为神经胶质瘤、胰腺癌、头颈癌、黑色素瘤、非小细,癌或非霍奇金淋巴瘤。8.权利要求2所述RNAi分子或权利要求5所述载体用于制造药物的用途，所述药物用于治疗癌症，优选用于治疗神经胶质瘤、胰腺癌、头颈癌、黑色素瘤、非小细胞肺癌或非霍奇金淋巴瘤。9.权利要求2所述RNAi分子或权利要求5所述载体用于制造药物的用途，所述药物用于延迟癌症的t艮，所述癌症优选为神经胶质瘤、胰腺癌、头颈癌、黑色素瘤、非小细胞肺癌或非霍奇金淋巴瘤。10.根据权利要求6-9中任一项的用途，其中所述RNAi分子和/或所实施例实施例1从植物材料中分离总DNA用1克重的新鲜植物材料分离总DNA。所用材料包括如下緩沖液:CTAB緩冲液2%(w/v(重量体积比))N-cethyl-N，N，N-三甲基溴化铵(CTAB);100mMTrisHC1pH8.0;1.4MNaCl;20mMEDTA;N-十二烷基肌氨酸(laurylsarcosine)緩沖液10%(w/v)N-十二烷基肌氨酸；100mMTrisHClpH8.0;和20mMEDTA。将植物材料在研钵中液氮下研磨成细粉，转移到2mlEppendorf管中。然后将冰冻的植物覆盖一层1ml的分解緩冲液(lmlCTAB緩冲液，100jilofN-十二烷基肌氨酸緩冲液，20jil的p-巯基乙醇，和10jU蛋白酶K溶液，10mg/ml)，在60。C连续振荡培育1小时。获得的匀浆分到两个Eppendorf管(2ml)中，以等体积的氯仿/异戊醇(24:l)振荡抽提两次。8000xg室温离心15分钟来分离各相。然后用冰冷异丙醇在-70。C沉淀DNA30分钟。沉淀的DNA以10,000g在4°C离心30分钟，并重悬于180jilTE緩冲液中(Sambrook等人，1989，ColdSpringHarborLaboratoryPress:ISBN0-87969-309-6)。为了进一步纯化，用NaCl(终浓度为1.2M)处理DNA，并用两倍体积的无水乙醇在-70。C沉淀30分钟。用70%乙醇清洗以后，将DNA干燥然后加入50jil的H20+RNAse(终浓度为50mg/ml)。DNA于4'C溶解过夜，随后在37'C进行RNAse消化1小时。DNA在4'C储存。实施例2从拟南芥植物材料中制备总RNA和cDNA按制造商的建议用RNA微量分离试剂盒(Qiagenkit)从拟南芥的叶中制备RNA来分离AtACCD。反转录反应和cDNA扩增按如下描述进行。1.在10piDnase反应中使用2fil的RNA制品(0.5-2.0jig)，将管子于37。C放置15分钟，加入1jil25mMEDTA,然后加热反应体系到65。C进行15分钟。a.緩冲液(10x:200mMTris、500mMKCl、20mMMgCl2)-1jilb.RNA-2jilc.Dnase(謹1)-1pid.H20-6nl2.用1jil上述反应物在室温反应，并加热到65。C反应5分钟。a.DnasedRNA(0.025-0.1jig，依赖于起始量)-1filb.10mMdNTPs-1filc.引物(IOjiM)_1fild.H20-补足到10fil3.在分离的管中用这些试剂配制反应混合物a.SuperscriptIIRT緩冲液(10x)-2pib.25mMMgCl2-4jilc.DTT(0.1M)-2nld.无RNA酶的RNA酶抑制剂(40U/jil)4.向变性RNA溶液中加入9nl反应混合液，在42X:反应2分钟。5.加入1piSuperscriptIIRT(50U/jil)，在42。C培育50分钟。6.在70。C处理15分钟以终止反应。7.可选的加入ljilRNAseH除去反应体系中的RNA。8.用1-2jil的新cDNA进行PCR。收集组织、分离RNA和构建cDNA文库在多种条件和处理下生长农作物植物，在多种发育阶段收集不同组织。以策略的方式培养和收获植物，从而使在至少一个或多个得到的文库中所有可表达基因的收获机率最大化。如上所述从每个收集的样品中分离mRNA，并构建cDNA文库。在产生文库的过程中不使用扩增步骤，从而使样品中的基因重复最小并保留表达信息。所有文库从以寡聚dT柱纯化的mRNA的3，端产生。随机挑取用cDNA文库转化的大肠杆菌产生的克隆，并将其置于微孔滴定板中。cDNA插入物的PCR扩增和斑点印迹用PCR从微孔滴定板的各个克隆扩增cDNA插入物。从大肠杆菌克隆分离质粒DNA，然后将其点印迹到膜上。在将样品点印迹到尼龙膜上之前不需要纯化步骤。实施例3v4"CCD的克隆如实施例2中所述分离的cDNA用于通过RT-PCR克隆AtACCD基因。使用如下引物正向引物5'-GGGGTCGACGAAGCAATGAGAGGACGAAGCT-3，(SEQIDNO:358)。反向引物5，隱GGGTTAATTAACAGATTTTGTTGTGCTAGAAC-3，(SEQIDNO:359)。用于扩增的PCR反应体系包括1XPCR緩沖液、0.2mMdNTP、100ng拟南芥DNA、25pmol反向引物、2.5uPfu或HerculaseDNA聚合酶。根据标准条件和制造商的试验方法来进行PCR(Sambrook等人，1989，分子克隆，实验室操作手册，第二版，ColdSpringHarborLaboratoryPress,ColdSpringHarbor,NY,BiometraT3Thermocycler)。反应参数为94°C3分钟，l个循环；随后94X:30秒，55°C30秒，和72。C1.5分钟，25个循环。然后用QIAquick凝胶提取试剂盒(Qiagen)从琼脂糖凝胶中提取扩增的片段，并按制造商说明书将其连接到TOPOpCR2.1载体(Invitrogen)中。用标准条件(Sambrook等人1989.分子克隆，实验室操作手册，第二版，ColdSpringHarborLaboratoryPress,ColdSpringHarbor,NY)将重组载体转化到ToplO细胞(Invitrogen)中。在含100|ag/ml羧苄青霉素、0.8mgX-gal(5-溴-4-氯-3-丐l哚-P-D-半乳糖苷)和0.8mgIPTG(异丙基硫代-P-D-半乳糖苷)的LB琼脂上于37。C培养过夜来筛选转化的细胞。选出白色克隆，将其接种于3ml含100|Lig/ml氨苄青霉素的液体LB中于37。C培养过夜。用QIAprepSpin小量制备试剂盒(Qiagen)依据说明书提取质粒DNA。随后根据标准分子生物学技术进行克隆和限制性内切酶图谱分析(Sambrook等人1989.分子克隆，实验室操作手册，第二版，ColdSpringHarborLaboratoryPress,ColdSpringHarbor,NY)将克隆测序，确定克隆的基因与拟南芥数据库储存的序列(SEQIDNO:l)—致。推测出的AtACCD氨基断列在SEQIDNO:2显示。然后将AtACCD基因克隆到双载体中，且在超级启动子的控制下表达(图3)。超级启动子是组成型的，但是也是根优选型(美国专利号5,428,147和5，217，卯3)。实施例4拟南芥植物的转化转基因的拟南芥(Col)植物通过浸渍渗入方法产生(Bechtold等人，1993，"InplantaAgrobacterium-mediatedgenetransferbyinfiltrationofadultArabidopsisthalianaplants,"C.R.Acad.Sci.ParisLifeSci.316:1194-1199)。用电穿孔将双载体转化到农杆菌菌抹C58C1或pMP90。培养转化的农杆菌，将细菌悬浮于浸渍渗入培养基中(1/2MS、5%蔗糖、0.5mg/mlMES，pH5.7并且加入200ppmSilwetL-77(LehleSeeds))。通过以每盆植物在重悬农杆菌培养物中浸渍5分钟使用每份培养物转化3盆约5周的ColO拟南芥植物。然后植物在标准拟南芥条件下生长到结种(日间23。C/夜间20°C，日间18小时和65%湿度)。用100nMPursuit(BASF)在MS平板上筛选Tl种子。转化植物的篩选Tl种子根据标准方法灭菌(Xiong等人，1999，PlantMolecularBiologyReporter17:159-170)。在添加1%蔗糖和2|ug/ml苯菌灵(Sigma-Aldrich)的％Murashige和Skoog培养基(MS)(Sigma-Aldrich)、0.6%琼脂中筛选种子。平板上的种子在4。C春化处理4天。种子在空气温度为22。C和光强度为40微克分子—11112(白光；PhilipsTL65W/25荧光管)的气候室萌发，周期为16小时光照和8小时黑暗。14天后选择转化的幼苗，并将其转移到添加0.6%琼脂、1。/。蔗糖的^MS培养基中，使其恢复5到7天。T2代种子用于在土壤中和在体外的植物根分析。实施例5转化的拟南芥^tt物的体外根分析对于转化植物的体外根分析，使用12cmX12cm的正方形测量平板。每个平板使用无选择性的52mlMS培养基(0.5xMS盐、0.5%蔗糖、0.5g/LMES緩冲液、1%植物琼脂)。平板在无菌罩中干燥l小时从而减少以后的浓缩。种子的等分试样在玻璃管中用乙醇灭菌5分钟，除去乙醇，种子在无菌通风厨中干燥l小时。用VacuseedDevice(Lehle)将种子点在平板上。在实验设计中，每个平板都含有野生型和AtACCD转基因植物。因此每个品系通常与生长在相同平板上的对照比较从而说明微环境的变化。种子点到平板上以后，用Ventwrap将平板包好，并将其置于垂直架上，于4。C黑暗培养4天以使种子分层。将平板转移到C5Percival生长室，垂直放置14天。生长室条件为日间23'C/夜间21°C，日间16小时/夜间8小时。用高分辨率的平板床扫描仪收集数据。用WinRhizo软件包进行根的分析。也在基因水平上分析这些实验的结果。为此，计算所有转基因品系植物的根长度的平均数，并与野生型植物的平均数进行比较。用靶向NOS终止子的实时PCR确定转基因的存在和事件的拷贝数。用于分析的NOS引物是正向引物5，-TCCCCGATCGTTCAAACATT-3，(SEQIDNO:360)，反向引物5，-CCATCTCATAAATAACGTCATGCAT-3，(SEQIDNO:361)。反应在96孔光学平板(AppliedBiosystems，4314320)中进行，而且内源对照与目的基因反应在相同平板上同时进行。用两种引物组配制主混合物。将用于测定的主混合物和96孔板置于水上。计算包括52个反应，其适合于用多通道吸量管的半个平板。使用Eurogentec试剂盒(商品号#RTSNRT032X-1)，根据制造商的建议配制反应体系。用GeneAmp5700进行反应和收集数据。结果结果显示在平板中评价的转基因AtACCD植物具有根较长的表型。图4A显示每个品系的植物在垂直平板上生长的结果。篩选出的多数AtACCD转基因品系与野生型对照植物的根相比呈现根较长的表型。该表型在2、3、5、6和9品系中更明显。AtACCD转基因植物的基因水平分析见图4B，证明AtACCD植物呈现根长度增加的表型。基于此分析，ACCDP转基因拟南芥植物的根长度呈现13.8%的增加。实施例6转化的拟南芥植物的土壤根分析对于土;裏根分析，将种子于4'C水中浸渗2天，并且不选择地直接种植于土壤中。使用以饱和泥片(Jiffy""为底的Deepots(HummertD40),并用7K饱和的Metromix充满。种植以后，用塑料将其包裹从而避免干燥。由于这些大盆内土壤中的水足够植物生长3周，并且促进根的迅速生长，使用只存在水的培养基制剂生长植物。12天以后除去盆的塑料包裹，收集形态学数据。在第17天收获植物的地上部分，在65。C干燥2天并且测量其干重。为检测根，将泥片向盆上方推从而使土壤和根作为一个单位移出。然后在盘中将根从土壤分离，测量最大根长度。为确定根表型对转基因植物的地上组织的影响，测量丛生枝条的干重，并将其与野生型植物比较。结果AtACCD品系的根也如上所述在土壤中评价。结果表明转基因植物在土壤中生长时呈现根较长的表型(图5和6)。一般而言，所有分析的AtACCD品系在基于土壤的测定中呈现增加的生长。2、4、7、10和11品系显示最大的根长度的增加(图5)。图6显示AtACCD基因的全部性能的方差，证明AtACCD转基因植物的性能显著优于野生型对照。测量丛生枝条的干重，在图7中显示结果的方差分析。在转基因植物和野生型对照之间没有观测到显著性差异。因此过表达AtACCD基因并不明显影响丛生枝条的生物量。实施例7AtACCD同系物的鉴定本发明使用的算法包括FASTA(用统计显著性评价的极灵敏序列数据库检索；Pearson,1990，用FASTP和FASTA进行的快速和灵敏序列比较，酶学方法.i83:63-98);BLAST(用统计显著性评伯、的极灵敏序列数据库检索；Altschul等人,Basiclocalalignmentsearchtool,JournalofMolecularBiology215:403-10);PREDATOR(单个和多重序列的高精确度二级结构预测；Frishman和Argos，1997，75%accuracyinproteinsecondarystructureprediction.Proteins27:329-335);CLUSTALW(多重序列比对；Thompson等人，1994，CLUSTALW(通过序列加权、位置特异的空位罚分和加权矩阵选择来促进递增多重序列比对的灵敏度)，NucleicAcidsResearch22:4673-4680);TMAP(多重比对的序列的跨膜区预测；Persson和Argos，1994，Predictionoftransmembranesegmentsinproteinsutilizingmultiplesequencealignments,J.Mol.Biol.237:182-192);ALOM2(单个序歹寸的跨膜区预观'J;Klein等人，Predictionofproteinfunctionfromsequenceproperties:Adiscriminateanalysisofadatabase.Biochim.Biophys.Acta787:221-226(1984).Version2byDr.K.Nakai);PROSEARCH(PROSITE蛋白质序列才莫式的检测；Kolakowski等人，1992，ProSearch:fastsearchingofproteinsequenceswithregularexpressionpatternsrelatedtoproteinstructureandfunction.Biotechniques13，919-921);BLIMPS(非空位模块数据库的相似性检索，Wallace和Henikoff，1992);PATMAT(asearchingandextractionprogramforsequence,patternandblockqueriesanddatabases,CABIOS8:249-254.WrittenbyBillAlford)。在公共和特有数据库中可以找到AtACCD基因的同系物。评价这些同系物从而确定它们与AtACCD的亲缘关系水平。用BLAST家族算法中的tblastn在所有6个读码框所翻译的特有农作物数据库中比较AtACCD蛋白质序列。在各农作物文库中找到具有显著同源性的序列。各序列在氨基酸水平与AtACCD相比的序列同一性百分比在表l和表2的第5列中显示。图9-12中显示AtACCD(SEQIDNO:2)和来自农作物(例如大豆、稻、玉米和小麦)的ACCDP之间在氨基酸水平的BLAST比对。图9-12中显示的来自大豆、稻、玉米和小麦的ACCDP是其全长。剩余部分序列的全长序列可以通过基于公开部分cDNA序列的引物序列使用标准分子生物学技术而获得(Sambrook等人，1989，分子克隆，实验室操作手册，第二版，ColdSpringHarborLaboratoryPress,ColdSpringHarbor,NY)。实施例8通过过表达ACCDP基因产生基因工程大豆植物将大豆的种子用70%乙醇在室温连续振荡处理4分钟使其表面灭菌，然后用添加0.05%(v/v(体积比))吐温的20%(v/v)Clorox连续振荡处理20分钟。然后将种子用蒸馏水冲洗4次，并置于培养脏中的湿润无菌滤纸上，于室温放置6-39小时。剥去种皮，将胚轴和子叶分离。检查胚轴以确定没有破坏分生区域。将切断的胚轴收集在半开放的无菌培养亚中，在空气中干燥使含水量小于20%(新鲜重量)，然后保存在封闭的培养皿中直到使用。从添加合适篩选物质的LB固体培养基中的单克隆制备根瘤农杆菌培养物，单克隆在液体LB培养基中生长到600nm吸光度为0.8。然后将细菌培养物在室温以7000rpm离心7分钟，并重悬于添加100fiM乙酰丁香酮的MS培养基中。细菌培养物在使用前在此预诱导培养基中室温培育2小时。大豆合子种子的胚轴在约15%湿度下用预诱导的农杆菌悬浮培养物在室温浸润2小时。从浸润培养物中将胚移出，并将其转移到含添加2%蔗糖的固体MS培养基的培养亚中，于室温在黑暗中培养2天。可选择地，将胚置于培养皿中的湿润(液体MS培养基)无菌滤纸上，并在上述同样条件下培养。此后，将胚转移到添加500mg/L羧节青霉素或300mg/L头孢噻將的固体或液体MS培养基中，以杀死农杆菌。用液体培养基湿润无菌滤纸。胚在25。C、150|imolnT2sec_1和12小时光周期培养4周。一旦幼苗形成根，即将它们转移到无菌metromix土壤中。在将植物转移到土:t裏中之前洗去体外植物培养基。将植物用塑料覆盖l周以利于其适应环境。然后将植物转移到生长室中在25°C、150nmolii^sec-1光强度和12小时光周期的条件下培养约80天。篩选具有改良的根生长和/或胁迫耐受性的转基因植物，证明转基因的表达使^f艮生长和胁迫耐受性增加、和/或增加水的利用率。实施例9过表达ACCDP基因产生基因工程的油菜籽/油菜植物此处描述的植物转化方法可应用于芸莒和其他农作物。油菜种子用70%乙醇在室温连续振荡处理4分钟使其表面灭菌，然后用添加0.05%(v/v)吐温的20%(v/v)Clorox在室温连续振荡处理20分钟。然后将种子用蒸馏水冲洗4次，并置于培养皿中的湿润无菌滤纸上，于室温放置18小时。然后剥去种皮，种子在半开放无菌培养亚中干燥过夜。在此过程中，种子失去其约85%的水含量。然后将种子在密闭培养皿中室温存放直至使用。DNA构建和胚的浸渗在实施例10中描述。用PCR分析初级转基因植物(TO)样品从而确定T-DNA的存在。这些结果通过Southern杂交来验证，其中DNA在1。/。琼脂糖凝胶上进行电泳，然后转移到带正电荷的尼龙膜(RocheDiagnostics)上。使用PCRDIG探针合成试剂盒(RocheDiagnostics)经PCR来制备地高辛标记的探针，并按制造商推荐来使用。以其改良的根生长和/或胁迫耐受性来筛选转基因植物，证明转基因的表达使才艮生长和胁迫耐受性增加、和/或增加水的利用率。实施例10过表达ACCDP基因产生基因工程的玉米植物按Ishida等人，1996，NatureBiotech.14745-50中所述方法用目的基因转化玉米(Ze"Ma"丄.)。未成熟胚与携带"超级双"载体的根瘤农杆菌共同培养，而且通过器官发生而恢复转基因植物。此操作提供2.5-20%的转化效率。以其改良的根生长和/或胁迫耐受性来筛选转基因植物，证明转基因的表达使根生长和胁迫耐受性增加、和/或增加水的利用率。实施例11过表达ACCDP基因产生基因工程的稻植物通过利用原生质体或粒子轰击的直接基因转移技术用目的基因转化稻。原生质体介导的转化被描述为Japonica-类型和Indica-类型(Zhang等人，1988，PlantCellRep.7:379國384;Shimamoto等人，1989，Nature338:274-277;Datta等人，19卯，Biotechnology8:736-740)。两种类型都是可用粒子轰击常规转化的(Christou等人，1991，Biotechnology9:957-962)。以其具有改良的根生长和/或胁迫耐受性来筛选转基因植物，证明转基因的表达使根生长和胁迫耐受性增加、和/或增加水的利用率。实施例12同源和异源基因的鉴定使用基因序列从cDNA或基因组文库中鉴定同源或异源基因。同源基因(例如全长cDNA克隆)可以通过使用例如cDNA文库的核酸杂交来分离。依赖于目的基因的丰度，将100,000直到1,000,000的重组噬菌体涂板并转移到尼龙膜上。用碱使其变性以后，DNA通过例如紫外交联固定到膜上。在高度严格性条件下进行杂交。在温度为68'C和离子强度为1MNaCl的水溶液中进行杂交和洗脱。通过例如放射性产P)缺口转录标记(HighPrime,Roche，Mannheim,Germany)产生杂交探针。用放射自显影来检测信号。通过与上述过程类似的方法，使用低严格性杂交和洗脱条件可以鉴定相关但不一致的部分同源或异源基因。在水中杂交的离子强度通常维持在lMNaCl,而温度从68。C到42匸逐渐下降。通过使用合成的放射性标记寡核苷酸探针来进行仅在特殊结构域(例如10-20个氨基酸)具有同源性(或序列同一性/相似性)的基因序列的分离。通过用T4多核苷酸激酶将两个互补寡核苷酸的5-引物末端磷酸化来制备放射性标记的寡核苷酸。将互补寡核苷酸退火和连接形成多联体。然后双链多联体通过例如缺口转录进行放射性标记。通常在低严格条件下使用高浓度寡核苷酸进行杂交。寡核普酸杂交溶液6XSSC0.01M磷酸钠1mMEDTA(pH8)0,5%SDS100pg/ml变性鲑精DNA0.1%脱脂干奶粉在杂交过程中，温度分段降低到低于预计寡核苷酸L值5-10。C,或低于室温，随后进行洗脱步骤和放射自显影。以低严格性条件进行洗脱，例如用4XSSC洗3次。更详细的内容在Sambrook,J.等人，1989，"分子克隆实验室操作手册"，ColdSpringHarborLaboratoryPress或Ausubel，F.M.等人，1994，"现代分子生物学方法"，JohnWiley&Sons中描述。实施例13用抗体筛选表达文库来鉴定同源基因可以用c-DNA克隆例如在大肠杆菌中产生重组蛋白质(例如QiagenQIAexpresspQE系统)。然后重组蛋白质通常通过M-NTA亲和层析(Qiagen)而亲和纯化。然后例如通过使用兔免疫的标准技术用重组蛋白质产生特异性抗体。用以重组抗原饱和的Ni-NTA柱亲和纯化抗体，如Gu等人，1994，BioTechniques17:257-262中所描述。可以使用抗体篩选表达cDNA文库从而通过免疫篩选来鉴定同源或异源基因(Sambrook，J.等人,1989，"分子克隆实验室操作手册"，ColdSpringHarborLaboratoryPress或Ausubel，F.M.等人，1994，"现代分子生物学方法"，JohnWiley&Soiis)。实施例14体内诱变微生物的体内诱变通过质粒(或其他载体)DNA在大肠杆菌或其他微生物(例如杆菌属或酵母如酿酒酵母)中传代而实现，这些微生物维持其遗传信息完整性的能力受损。通常突变菌林的关于DNA修复系统的基因产生突变(例如，mutHLS，mutD，mutT,等等；参考文献见Rupp，W.D"1996，DNArepairmechanisms,in:^EycAm'ctoco/iand*SW/iAie//"，p.2277-2294，ASM:Washington.)。此类菌林是本领域技术人员所熟知。此类菌林的使用在例如Greener,A.和Callahan,M.，1994，Strategies7:32-34中说明。优选在微生物中筛选和测试之后将突变的DNA分子转移到植物中。根据本发明范例中的多种实例产生转基因植物。实施例15转基因生物中拟南芥基因功能的体外分析在本领域中已确立对酶的活性和动力学参数的测定。测定任意指定的改变的酶活性的实验必须适合于野生型酶的特异活性，其为本领域技术人员所熟知。通常在如下参考文献中可以找到关于酶的综述，以及关于结构、动力学、原理、方法、应用和测定许多酶活性的实例的特殊详述Dixon,M.，和Webb,E.C.，1979,酶.Longmans:London;Fersht，1985,酶结构和机制.Freeman:NewYork;Walsh,1979，酶反应机制.Freeman:SanFrancisco;Price,N.C.，Stevens,L.，1982，酶学原理.OxfordUniv.Press:Oxford;Boyer，P.D.，ed.，1983，酶，第3版.学术出版社NewYork;Bisswanger，H.，1994，Enzymkinetik，第2版.VCH:Weinheim(ISBN3527300325);Bergmeyer，H.U"Bergmeyer，J"GraBl,M"编辑，1983-1986，酶法测定方法，第3版，第I-XII巻，VerlagChemie:Weinheim;和UUmann，s工业化学百科全书，1987，第A9巻，酶.VCH:Weinheim,第352-363页。可以通过几种已经建立的方法测量蛋白质结合DNA的活性，例如DNA条带移位测定(也称凝胶阻滞测定)。此类蛋白质对于其他分子表达的影响可以用才艮告基因测定来测量(例如在Kolmar，H.等人，1995，EMBOJ.14:3895-3904和其引用的文献中所描述)。报告基因测试系统是众所周知且确定的应用于原核和真核细胞的方法，其使用的酶例如有p-半乳糖苷酶、绿色荧光蛋白和其他几种。膜转运蛋白活性的测定根据例如在Gennis，R.B.，1989，Pores，ChannelsandTransporters,inBiomembranes,MolecularStructureandFunction,第85-137，199-234和270-322页，Springer:Heidelberg中描述的技术进行。实施例16来自转化生物的预期产物的纯化可以通过多种本领域熟知的方法，用来自这里所述核酸序列转化的植物材料、真菌、藻类、纤毛虫、谷氨酸棒杆菌细胞或其他细菌细胞，或上述培养物上清的预期产物进行恢复。如果预期产物不能从细胞中分泌出来，那么可以通过低速离心从培养物中收集细胞，并用标准技术裂解细胞，例如机械力或超声处理。可以从其他组织或器官机械地分离植物器官。匀浆以后，通过离心除去细胞碎片，并保留含可溶蛋白质的上清部分用于进一步纯化预期化合物。如果产物从预期的细胞中分泌，那么通过低速离心从培养物中移出细胞，并且保留上清部分进一步纯化。来自任一纯化方法中的上清部分以合适的树脂进行层析，其中预期分子保留在层析树脂中而样品中的许多杂质则不能，或者杂质保留在树脂中而样品不能。如需要可以用相同或不同的层析树脂重复此层析步骤。本领域的技术人员精通于选择合适的层析树脂和它们用于纯化特定分子的最有效应用。纯化的产物可以通过过滤和超滤而浓缩，并储存于室温，在室温下产物的稳定性最高。本领域内有4艮多众所周知的纯化方法，且上述的纯化方法并非意在限制。此类纯化技术在例如Bailey，J.E.&OUis，1986，D.F.生物化学工程基本原理，McGraw-Hill:NewYork中描述。另夕卜，可以通过本领域标准4支术来评估分离的化合物的鉴定和纯度。这些技术包括高效液相色谱(HPLC)、分光光度计方法、染色法、薄层层析法、NIRS、酶测定法、或微生物学方法。此类测定方法在Patek等人，1994，Appl.Environ.Microbiol.60:133-140;Malakhova等人，1996,Biotekhnologiya11:27-32;和Schmidt等人，1998，BioprocessEngineer.19:67-70;Ulmann，s工业化学百科全书，1996，vol.A27,VCH:Wdnhdm，p.89-卯，p.521-540，p.540-547，p.559-566，575-581，和p.581-587;Michal，G.，1999，生物化学途径生物化学和分子生物学图语，JohnWileyandSons;Fallon,A.等人，1987，HPLC在生物化学中的应用生物化学和分子生物学实验室技术，巻17中综述。实施例17盐耐受性筛选在MS平板上的盐测试在胁迫性筛选前的夜间将幼苗转移到浸渍了1/2MS的滤纸上，并置于添加了2ng/m苯菌灵的含y2MS、0.6%琼脂平板上。为进行胁迫性筛选，将带有幼苗的滤纸移到培养i中浸渍50mMNaCl的无菌滤纸堆上。2小时以后，将带有幼苗的滤纸移到培养亚中浸渍200mMNaCl的无菌滤纸堆上。2小时以后，将带有幼苗的滤纸移到培养脏中浸渍600mMNaCl的无菌滤纸堆上。10小时以后，将幼苗转移到添加2pg/ml苯菌灵的含V2MS、0.6%琼脂培养皿中。5天后对幼苗进行评分，证明转基因的表达使植物具有盐耐受性。盐耐受性的土;裏测试将欲测试的植物种子灭菌(100%漂白剂、0.1Q/。TritonX处理两次，每次5分钟，并用ddH20冲洗5次)。种子置于无选择性培养基中(1/2MS、0.6%植物琼脂、0.5g/LMES、1%蔗糖、2|Lig/mlbenamyl)。让种子萌发大约10天。在4-5叶阶段，将转基因植物栽入5.5cm直径的盆中，盆中充满松弛填充的土壤(Metromix360，Scotts)，并浸润1g/L20-20-20肥料(PetersProfessional,Scotts)。让植物生长(22'C,连续光照)约7天，按需要浇水。当植物刚要抽薹时，从托盘中撤去水，并开始测定。在测定开始时，在盆下面的托盘中加入3升100mMNaCl和1/8MS。向对照植物的托盘中加入3升1/8MS。10天以后，对NaCl处理的植物和对照植物浇水。10天后，将植物照相。实施例18干旱耐受性筛选将Tl和T2幼苗转移到培养i中的干燥无菌滤纸上，在80%RH(相对湿度)的三洋生长箱MLR-350H，微克分子-11112(白光；PhilipsTL65W/25荧光管)中干燥2小时。然后将RH降低到60%，并将幼苗进一步干燥8小时。然后将幼苗移出并置于添加了2jig/ml苯菌灵的含1/2MS、0.6%琼脂的平板中，并且在5天后评分。以其改良的干旱耐受性来筛选转基因植物，证明转基因的表达使植物具有干旱耐受性。实施例19水冻耐受性筛选将幼苗转移到添加了2。/。蔗糖和2ng/ml苯菌灵的含^MS、0.6。/。琼脂的培养亚中。4天后，将幼苗在+4'C培养l小时，然后覆盖冰片。随后将幼苗置于EnvironmentalSpecialistES2000环境室中培养3.5小时，从-1.0。C开始每小时降低rC。然后将幼苗在-5.0'C培养24小时，并在+5'C解冻12小时。5天后将水倒出并对幼苗评分。以其改良的寒冷耐受性来筛选转基因植物，证明转基因的表达使植物具有寒冷耐受性。权利要求1.用分离的核酸转化的转基因农作物植物，其中核酸包含选自以下组成的组的多核苷酸a)具有表1和表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸；b)多核苷酸，其编码具有表1和表2的第4列提供的任意SEQIDNO序列的多肽；c)多核苷酸，其与表1和表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸有至少70％序列同一性；d)多核苷酸，其编码与表1和表2的第4列提供的任意SEQIDNO多肽序列有至少70％序列同一性的多肽；和e)在严格性条件下与所述从a)到d)中任意多核苷酸的互补序列杂交的多核苷酸。2.权利要求l的转基因农作物植物，其中多核苷酸在植物中的表达导致在正常或胁迫条件下与植物的野生型品种相比产量增加。3.权利要求l的转基因农作物植物，其中多核苷酸在植物中的表达导致与植物的野生型品种相比对环境胁迫的耐受性增加。4.权利要求l的转基因农作物植物，其中多核苷酸在植物中的表达导致在正常或胁迫条件下与植物的野生型品种相比根的生长增加。5.权利要求l的转基因农作物植物，其中植物是单子叶植物。6.权利要求l的转基因农作物植物，其中植物是双子叶植物。7.权利要求l的转基因农作物植物，其中植物选自玉米、小麦、黑麦、燕麦、黑小麦、稻、大麦、高粱、粟、甘蔗、大豆、花生、棉花、油茱籽、油菜、木薯、胡椒、向日葵、万寿菊、茄科植物、马铃薯、烟草、茄子、番茄、蚕豆物种、豌豆、苜蓿、咖啡、可可、茶、柳属物种、油棕榈树、椰子、多年生草和饲料作物植物组成的组。8.权利要求1的转基因农作物植物，其中植物是整个植物、植物细胞、植物部分或植物种子。9.由权利要求l的转基因农作物植物产生的农作物植物种子，其中种子包含分离的核酸。10.权利要求9的种子，其中种子对于在正常或胁迫条件下与野生型品种种子相比产量增加是纯种的。11.权利要求9的种子，其中种子对于与野生型品种种子相比对环境胁迫的耐受性增加是纯种的。12.权利要求9的种子，其中种子对于在正常或胁迫条件下与野生型品种种子相比根的生长增加是纯种的。13.产生含有编码多肽的分离核酸的转基因农作物植物的方法，其中该方法包括用包含核酸的表达载体转化植物细胞，和从植物细胞产生表达多肽的转基因植物的步骤，其中核酸包含选自以下组成的组的多核苷酸a)具有表1和表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸；b)多核普酸,其编码具有表1和表2的第4列提供的任意SEQIDNO序列的多肽；c)多核苷酸，其与表1和表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸有至少70%序列同一性；d)多核苷酸，其编码与表1和表2的第4列提供的任意SEQIDNO多肽序列有至少70%序列同一性的多肽；和e)在严格性条件下与所述a)到d)中任意多核苷酸的互补序列杂交的多核苷酸。14.权利要求13的方法，其中多核苷酸在植物中的表达导致在正常或胁迫条件下与植物的野生型品种相比产量增加。15.权利要求13的方法，其中多核苷酸在植物中的表达导致与植物的野生型品种相比对环境胁迫的胁迫耐受性增加。16.权利要求13的方法，其中多核苷酸在植物中的表达导致在正常或胁迫条件下与植物的野生型品种相比根的生长增加。17.权利要求13的方法，其中植物是单子叶植物。18.权利要求13的方法，其中植物是双子叶植物。19.权利要求13的方法，其中农作物植物选自玉米、小麦、黑麦、燕麦、黑小麦、稻、大麦、高粱、粟、甘蔗、大豆、花生、棉花、油菜籽、油菜、木薯、胡椒、向日葵、万寿菊、痴科植物、马铃薯、烟草、茄子、番茄、蚕豆物种、豌豆、苜蓿、咖啡、可可、茶、柳属物种、油棕榈树、椰子、多年生草和饲料作物组成的组。20.权利要求13的方法，其中核酸包含具有表1和表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸。21.权利要求13的方法，其中核酸包含的多核苷酸与表1和表2的第4列提供的任意SEQIDNO多核苷酸序列有至少70%序列同一性。22.权利要求13的方法，其中核酸包含的多核苷酸编码具有表l和表2的笫3列提供的任意SEQIDNO序列的多肽。23，权利要求13的方法，其中核酸包含的多核苷酸编码与表1和表2的笫4列提供的任意SEQIDNO多肽序列有至少70%序列同一性的多肽。24.权利要求13的方法，其中核酸有效连接于一个或多个调控序列。25.权利要求24的方法，其中调控序列是启动子。26.权利要求25的方法，其中启动子是组织特异的。27.权利要求25的方法，其中启动子是受发育调控的。28.分离的核酸，其中核酸包含的多核苷酸选自以下组成的组a)具有表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸；b)多核苷酸，其编码具有表2的第4列提供的任意SEQIDNO序列的多肽；c)多核苷酸，其与表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸有至少80%序列同一性；d)多核苷酸，其编码与表2的第4列提供的任意SEQIDNO多肽序列有至少80%序列同一性的多肽；e)在严格性条件下与所述a)到d)中任意多核苷酸的互补序列杂交的多核苷酸；和f)与所述a)到d)中任意多核苷酸互补的多核苷酸。29.权利要求28的分离的核酸，其中核酸包含具有表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸。30.权利要求28的分离的核酸，其中核酸包含与表2的第3列提供的任意SEQIDNO多核苷酸序列有至少80%序列同一性的多核苷酸。31.权利要求28的分离的核酸，其中核酸包含的多核苷酸编码具有表2的第4列提供的任意SEQIDNO序列的多肽。32.权利要求28的分离的核酸，其中核酸包含的多核苷酸编码与表2的笫4列提供的任意SEQIDNO多肽序列有至少80%序列同一性的多肽。33.以分离的核酸转化的转基因植物，其中核酸包含选自以下组成的组的多核苷酸a)具有表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸；b)多核苷酸，其编码具有表2的第4列提供的任意SEQIDNO序列的多肽；c)多核苷酸，其与表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸有至少80%序列同一性；d)多核苷酸，其编码与表2的第4列提供的任意SEQIDNO多肽序列有至少80%序列同一性的多肽；和e)在严格性条件下与所述a)到d)中任意多核苷酸的互补序列杂交的多核苷酸。34.权利要求33的转基因植物，其中多核苷酸在植物中的表达导致在正常或胁迫条件下与植物的野生型品种相比产量增加。35.权利要求33的转基因植物，其中多核苷酸在植物中的表达导致与植物的野生型品种相比对环境胁迫的胁迫耐受性增加。36.权利要求33的转基因植物，其中多核苷酸在植物中的表达导致在正常或胁迫条件下与植物的野生型品种相比4艮的生长增加。37.权利要求33的转基因植物，其中植物是整个植物、植物细胞、植物部分、或植物种子。38.由权利要求33的转基因植物产生的植物种子，其中种子包含分离的核酸。39.权利要求38的种子，其中种子对于在正常或胁迫条件下与野生型品神种子相比的产量增加是純种的。40.权利要求38的种子，其中种子对于与野生型品种种子相比对环境胁迫的胁迫耐受性增加是纯种的。41.权利要求38的种子，其中种子对于在正常或胁迫条件下与野生型品种种子相比根的生长增加是纯种的。42.权利要求33的转基因植物，其中植物是单子叶植物。43.权利要求33的转基因植物，其中植物是双子叶植物。44.包含分离的核酸的重组表达载体，其中核酸包含选自以下组成的组的多核苷酸a)具有表1和表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸；b)多核*酸，其编码具有表1和表2的第4列提供的任意SEQIDNO序列的多肽；c)多核苷酸，其与表1和表2的第3列提供的任意SEQIDNO序列的多核苷酸有至少80%序列同一性；d)多核苷酸，其编码与表1和表2的第4列提供的任意SEQIDNO多肽序列有至少80%序列同一性的多肽；e)在严格性条件下与所述a)到d)中任意多核苷酸的互补序列杂交的多核苷酸；和f)与所述a)到d)中任意多核苷酸序列互补的多核苷酸。45.权利要求44的重组表达载体，其中栽体还包含一个或多个调控序列。46.权利要求45的重组表达载体，其中调控序列是启动子。47.权利要求46的重組表达载体，其中启动子是组织特异的。48.权利要求46的重组表达载体，其中启动子是受发育调控的。全文摘要由1-氨基环丙烷-1-羧酸盐脱氨酶类多肽(ACCDP)的编码核酸转化的转基因农作物植物，其中核酸序列在农作物植物中的表达导致与植物的野生型品种相比其根生长增加、和/或产量增加、和/或对环境胁迫的耐受性增加。也提供由转基因农作物植物产生的农产品，包括种子。也提供分离的新型ACCDP，和编码ACCDP的分离的新型核酸，和含有该核酸的载体和转基因植物。文档编号C12N15/82GK101228277SQ200680026447公开日2008年7月23日申请日期2006年7月13日优先权日2005年7月18日发明者B·麦克尔西,D·艾伦,E·R·伽尔,J·哈尔特尔,R·萨里亚-米兰申请人:巴斯福植物科学有限公司