专利名称：涉及改变的硝酸盐吸收效率的新的Atlg67330基因的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及分子生物学领域。
背景技术：
许多植物的驯化与产量的极大提高相关。自然群体中存在的大多数表型变异是持续的并且受到多基因影响的作用。负责驯化的植物中产量的极大差异的特定基因的鉴定已经成为农业研究的重要焦点。影响产量的基因的一个群是氮利用效率(NUE)基因。这些基因用于提高作物植物，尤其是玉米中的氮的利用。提高的氮应用效率可以起因于氮肥的增强的吸收和同化和/ 或积聚的氮储备的后来的再流通和再利用。所述基因可以用于改变植物的遗传组成，使得它们以目前的施肥标准可以更多产，或者以显著减少的肥料输入维持它们的生产率。因此包含这些基因的植物可以用于提高产量。在氮肥的获得受限的发展中国家中和在氮利用的水平维持较高的发达国家中，提高玉米中的NUE将提高每个单位的输入氮肥的玉米可收获的产量。氮利用的提高还允许降低农场上的输入成本(on-farm input costs)、降低对氮肥生产所需的不可再生能源的利用和依赖、以及降低氮肥制造和农业应用对环境的影响。发明概述本发明提供了已经表明涉及植物氮吸收的新基因，Atlg67330的多核苷酸、相关多肽和所有保守修饰的变体。本发明介绍了改变作物植物，尤其是玉米的遗传组成的方法，以便这样的作物可以以目前的施肥更多产和/或以显著减少的肥料输入同样多产。因而本发明的这类效用是产量提高和降低的肥料成本，以及相应的对环境减小的影响。过去还未由科学家实现任何商业可行意义上的为了提高NUE的作物植物的内在遗传的遗传增强。本发明涉及植物中的新的氮吸收基因的发现与表征。按照本发明，申请人鉴定出基因，Atlg67330，其通过PH指示剂染色和硝酸盐吸收测定显示增强硝酸盐吸收效率。所述基因已经表现出在低氮水平时增加植物的鲜重和在蔗糖存在时增加根和叶质量。因此，所述基因呈现了影响氮吸收和伴随的氮利用效率的能力。所述基因编码包含预测的跨膜结构域的蛋白(Rastogi et al. Plant Molecular Biology, Vol. 34 (3), 465-476, June 1997)且优先在根毛区、侧根区和伸长区的根中表达(Zimmermann et al. Plant Physiology，Vol. 136，2621-2632， September 2004)，所述跨膜结构域是5 ‘ UTR和3 ‘ UTR中的推定的硝酸盐诱导的序列。因此，在一个方面，本发明涉及包含编码氮吸收相关基因的分离的多核苷酸序列的分离的核酸。本发明的一个实施方案是包含选自以下核苷酸序列的分离的多核苷酸(a) 包含SEQ ID NO 1的核苷酸序列(b)编码包含SEQ ID NO 2的氨基酸序列的核苷酸序列， 和(c)包含与SEQ ID NO :1具有至少70%序列同一性的核苷酸序列，其中所述多核苷酸编码影响NUE活性的多肽。本发明的组合物包含分离的多肽，所述分离的多肽包含选自以下的氨基酸序列 (a)包含SEQ ID NO 2的氨基酸序列，和(b)包含与SEQ ID NO 2具有至少70%序列同一性的氨基酸序列，其中所述多肽对NUE有影响。表权利要求
1.分离的多核苷酸，其选自a.通过默认参数下的GAP算法所确定的、与SEQID NO :1或17的全长序列具有至少 70%序列同一性的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码功能为氮利用效率调节剂的多肽；b.编码由SEQID NO :2或8组成的多肽的多核苷酸；c.由SEQID NO :1或17组成的多核苷酸；和d.与(a)、(b)或(c)的多核苷酸互补的多核苷酸。
2.包含权利要求1的多核苷酸的重组表达盒，其中所述多核苷酸以有义或反义方向可操作地连接于启动子。
3.包含权利要求2的表达盒的宿主细胞。
4.包含权利要求2的重组表达盒的转基因植物。
5.如权利要求4所述的转基因植物，其中所述植物是单子叶植物。
6.如权利要求4所述的转基因植物，其中所述植物是双子叶植物。
7.如权利要求4所述的转基因植物，其中所述植物选自玉米、大豆、向日葵、高粱、卡诺拉、小麦、苜蓿、棉花、水稻、大麦、黍、落花生及可可。
8.来自权利要求4所述的转基因植物的转基因种子。
9.调节植物中硝酸盐吸收的方法，其包括a.将含有可操作地连接于启动子的权利要求1的多核苷酸的重组表达盒引入植物细胞；b.在所述植物细胞生长条件下培养所述植物；其中所述细胞中的氮利用受到调节。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述硝酸盐吸收活性比非转化的植物的硝酸盐吸收活性增强。
11.如权利要求9所述的转基因植物，其中所述植物具有增强的根生长。
12.如权利要求9所述的转基因植物，其中所述植物具有增强的保持绿度。
13.如权利要求9所述的转基因植物，其中所述植物具有增大的穗尺寸。
14.如权利要求9所述的转基因植物，其中所述植物具有增强的根构型。
15.如权利要求8所述的方法，其中所述植物细胞来自选自以下的植物玉米、大豆、向日葵、高粱、卡诺拉、小麦、苜蓿、棉花、水稻、大麦、黍、落花生及可可。
16.具有调节的植物硝酸盐吸收的植物，其通过以下方法产生a.将含有可操作地连接于启动子的权利要求1的多核苷酸的重组表达盒引入植物细胞；b.在所述植物细胞生长条件下培养所述植物细胞；和c.从所述植物细胞再生植物；其中所述植物的硝酸盐吸收受到调节。
17.如权利要求16所述的方法，其中其中所述植物选自玉米、大豆、高粱、卡诺拉、小麦、苜蓿、棉花、水稻、大麦、黍、落花生及可可。
18.降低植物细胞硝酸盐吸收活性的方法，其包括a.提供含有SEQID NO :1或17互补体的至少15个保守核苷酸的核苷酸序列；b.提供包含具有SEQID NO :1或17所示序列的mRNA的植物细胞；和c.将步骤(a)的核苷酸序列引入步骤(b)的植物细胞，其中所述核苷酸序列抑制所述植物细胞中所述mRNA的表达。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述植物细胞来自单子叶植物。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述单子叶植物是玉米、小麦、水稻、大麦、高粱或黒ο
21.如权利要求18所述的方法，其中所述植物细胞来自双子叶植物。
22.分离的多核苷酸，其选自a.由SEQID NO :1或17组成的多核苷酸；b.编码由SEQID NO :2或8组成的多肽的多核苷酸；和c.与(a)或(b)的全长多核苷酸互补的多核苷酸。
23.分离的多肽，其包括选自以下的成员a.来自选自SEQID NO :2或8的多肽的至少20个连续氨基酸的多肽；b.SEQ ID NO :2 或 8 的多肽；c.与SEQID NO :2或8的多肽具有至少80%序列同一性、并且与SEQ ID N0:2或8的多肽具有至少一个共同的线性表位的多肽，其中所述序列同一性用BLAST 2. 0在默认参数下确定；和d.至少一条由权利要求1的多核苷酸所编码的多肽。
24.SEQ ID NO :2或8的分离的多肽。
25.如权利要求9所述的转基因植物，其中所述植物具有增加的产量。
全文摘要
本发明提供了分离的氮吸收相关核酸和它们编码的用于调节植物氮吸收效率的蛋白质。本发明包括涉及改变植物中的氮利用和/或吸收的方法和组合物。本发明进一步提供了重组表达盒、宿主细胞、和转基因植物。
文档编号C12N15/82GK102202497SQ200980144055
公开日2011年9月28日 申请日期2009年11月2日 优先权日2008年11月4日
发明者卡尔·R·西蒙斯, 玛丽·J·弗兰克 申请人:先锋国际良种公司