来自玉米的次生壁形成基因及其用途的制作方法

专利名称：：来自玉米的次生壁形成基因及其用途的制作方法
技术领域：
：本发明--般地涉及分子生物学领域。
背景技术：
：在过去的100年中在玉米中，收获指数(谷物与地上总生物量的比例)己经保持恒定在大约50%(Sinclair,(1998)"Historicalchangesinharvestindexandcropnitrogenaccumulation";CropScience38:638-643);(TollenaarandWu.(1999)"Yieldimprovementintemperatemaizeisattributabletogreaterstresstolerance";CropScience39:1597-1604)。因此，在过去50-60年中谷物产量的四倍化是由于每单位土地面积总生物量生产的增加，其由增加的种植密度来完成(DuvickandCassman，(1999)"Post-greenrevolutiontrendsinyieldpotentialoftemperatemaizeinthenorth-centralUnitedStates";CropScience39:1622-1630)。在渐增的种植密度下选择更高谷物产量导致了植物结构的显著构造变化(architecturalchange),即相对直立和窄的叶子以最小化遮蔽。更密集的种植的不期望的结果是增加了茎倒伏的频率。种植密度和生物量生产之间关系显著地偏离线性关系，因为对于每单位土地面积的最大生物量产量获得最佳密度。这反映在个体植物生物量的成比例的更高下降中，其显示为更弱的茎并因此增加的倒伏的形式。单位长度的玉米茎中的纤维素已被发现是机械强度的最佳指示物(Appenzeller，etal.，(2004)"Cellulosesynthesisinmaize-isolationandexpressionanalysisofthecellulosesynthase(CesA)genefamily";Cellulose11:287-299;Ching，etal.，(2006)"Brittlestalk2encodes邻utativeglycosylphosphatidylinositol-anchoredproteinthataffectsmechanicalstrengthofmaizetissuesbyalteringthecompositionandstructureofsecondarycellwalls，，；Planta224:1174-1184)。纤维素构成了成熟的茎千物质的大约50%(Dhugga，未出版)。尽管在种质中玉米茎壁中纤维素浓度可发生相当大的改变，而对于木质素其基本上是不变的(Dhugga，未出版)。这暗示了纤维素浓度的改变是以其它细胞壁成分例如半纤维素和可溶成分为代价的。在干物质中增加的纤维素浓度应该允许改善收获指数，而不会不利地影响茎机械强度。因此最优选的改善茎强度的手段是通过增加的纤维素浓度和次生壁成分。本发明涉及涉及细胞壁形成，特别是次生壁形成(SCW)的一组玉米基因。纤维素可占例如玉米的植物的次生细胞壁的最多6()%。作为本发明主题的基因被揭示是与次生壁形成有关的，这是基于它们的表达模式与先前己经显示涉及次生细胞壁形成的ZmCesA10，ZmCesAll，ZmCesA12，ZmCesA13，禾RBk2基因(Appenzeller，etal.，(2004)"Cellulosesynthesisinmaize-isolationandexpressionanalysisofthecellulosesynthase(CesA)genefamily";Cel丄ulose11:287—299;Ching，etal.，(2006)"Brittlestalk2encodesaputetiveglycosylphosphatidylinositol-anchoredproteinthataffectsmechanicalstrengthofmaizetissuesbyalteringthecompositionandstructureofsecondarycellwalls，，？Planta224:1丄74—1丄84^Dhugga，5未出版)的表达模式的强相关性。本发明中的许多这些基因除了这些专有分析之外没有已知与细胞壁形成相关。这些基因可被用于在几个领域增强作物植物性能和价值l)植物站立性(standability)，收获指数，和产量潜力；2)作为用于乙醇或用于其它可再生生物产品的原料的植物干物质；和3)青贮饲料。除了它作为组织强度(一种在构造中令人非常兴趣的性状)的主要决定因子的作用之外，纤维素构成了地球上最过剩的可再生能量资源。每年仅仅在美国从玉米中就生产大约2.75亿公吨的秸秆。大约三分之二的秸秆可潜在地被用于乙醇，丁醇和来自一些玉米生长区域的其它燃料或生物产品(Graham,etal.，(2007)"CurrentandpotentialU.S.cornstoversupplies";AgronomyJournal99:1-11)。世界范围内来自谷物秸秆和稻草的木质纤维素废料的生产预期是每年30亿吨(KuhadandSingh(1993)"Lignocellulosebiotechnology:Currentandfutur印rospects，，；Critic.Rev.Biotechnol.13:151-172)。次生壁占了地球植物的植物生物量的大部分，并且因此是用于处理以改善用于能量生产的生物量的数量和质量的适当的靶标。为了改善的青贮饲料质量而改变次生壁可通过改变木质素浓度而完成。木质素的类型和数量都长久已知会影响青贮饲料可消化性。木质素也是用于乙醇生产的细胞壁多糖消化中的障碍。我们的列表中的几种基因扩大了我们可以用于改变用于改善的青贮饲料质量的细胞壁组成的候选物数量。本发明提供了至少三个领域的农业问题的解决途径1)植物站立性，收获指数，和产量潜能；2)作为用于乙醇或用于其它可再生生物产品的原料的植物干物质；和3)青贮饲料可消化性。发明简述本发明提供了控制植物生长和次生细胞壁形成以增加产量的组成和方法。该组成包括来自玉米的SCW序列。本发明组成包括选自SEQIDN0:1-456及其变体和片段的氨基酸序列和核苷酸序列。在相关植物中表达的DNA构建体中提供编码SCW序列的多核苷酸。进一步提供了包含本发明序列的表达盒、植物、植物细胞、植物部分和种子。在具体的实施方案中，该多核苷酸与组成性启动子可操作地相连。本文提供了在植物或植物部分中调节SCW序列水平的方法。该方法包括向植物或植物部分导入包含本发明SCW序列的异源多核苷酸。SCW多肽的水平可被增加或降低。这类方法可用于增加植物的产量，在一个实施方案中，该方法被用于增加谷类的谷粒产量。附图简述图1:玉米茎外皮和内部组织对不同茎特征和机械强度的相对贡献。图2:在玉米杂种的干物质中的纤维素浓度。从来源于三块田地复本的每块的两株植物收集数据。纤维素在获自成熟的穗下的第三节间的粉末化千物质上通过Updegraff方法(Updegraff(1969)"Semimicrodeterminationofcelluloseinbiologicalmaterials";Ana:[.Biochem.32:120-124)确定。图3:对于4种参考次生细胞壁基因和38种已发现基因的横跨十二种玉米组织的转录物分布。四种参考次生细胞壁基因(Bk2，CesA10，CesAll，CesA12)和具有相关表达模式的38种己发现基因的信使RNA分布。组织表达水平代表了代表参考和己发现组的基因的MPSS17-mer标签组的平均(和SE)值。总体基因表达模式在这些组之间非常类似，显示了在茎中的峰表达，在根和叶中的更微弱的表达，和在其它组织中的很少的表达，特别是顶端分生组织，其缺少次生细胞壁。平均表达强度没有组织表达模式的对应重要，因为基因之间转录物和标签水平将天然地和由于技术原因而改变。发明详述在下文中参考附图更全面描述本发明，其中显示了本发明的一些而不是全部实施方案。的确，这些发明可以许多不同形式实施并不应限制于本文列出的实施方案；而本文提供这些实施方案以使本公开满足适用的法律要求。全文中同样的数字表示同样的要素。本文列出的本发明许多变体和其他实施方案(利用之前的说明书和相关附图中的教导)对于本发明所属领域的技术人员而言是熟知的。因此应当理解的是本发明不限于公开的具体实施方案并且所述修改和其他实施方案均包含于附加权利要求的范围。虽然本文应用了具体的术语，但是它们仅用于通用和描述性意义并不具有限制性。除非另外说明，本发明的实施将应用植物学、微生物学、组织培养、分子生物学、化学、生物化学和重组DNA技术的传统技术，其均属于本
技术领域：
。该类技术在文献中有详细说明。见例如Langenheim和Thimann,植物学植物生物学及其与人类事务的关系(BOTANY:PLANTBIOLOGYANDITSRELATIONTOHUMANAFFAIRS),JohnWiley(1982);植物细胞培养和体细胞遗传学(CELLCULTUREANDSOMATICCELLGENETICSOFPLANTS),第1巻，Vasil编辑.(1984);Stanier等，微生物世界(THEMICROBIALWORLD)，第5版，Prentice-Hall(1986);Dhringra和Sinclair,基础植物病理学方法(BASICPLANTPATHOLOGYMETHODS),CRCPress(1985);Maniatis等，分子克隆实验室手册(MOLECULARCLONING:ALABORATORYMANUAL)(1982);DNA克隆(DNACLONING)，第I和II巻，Glover编辑，(1985);寡聚核苷酸合成(OLIGONUCLEOTIDESYNTHESIS)，Gait编辑，(1984);核酸杂交(NUCLEICACIDHYBRIDIZATION)，Hames和Higgins编辑，(1984);及酶学方法(METHODSINENZYM()L()GY)系列，Co固ck禾口Kaplan编辑，AcademicPress,Inc.,SanDiego,CA。[酬单位、字首和符号表示为SI接受形式。除非另外指明，分别地,核酸由左向右以5'至3'方向书写；氨基酸序列由左向右从氨基至羧基的方向书写。数字范围包括限定该范围的数值。本文中提及的氨基酸可为它们普遍使用的三字母符号或IUPAC-IUB生物化学命名委员会建议使用的单字母符号。同样，核苷酸以它们被普遍接受的单字母编码表示。通过整体引用详细说明更加全面定义下文中定义的术语。在描述本发明中可应用下列术语，其定义如F所示。术语"微生物"指任何微生物(包括真核和原核微生物)，例如真菌、酵母、细菌、放线菌、藻类和原生动物以及其他单细胞结构。术语"扩增"指使用至少该核酸序列之-作为模板构建核酸序列的多个拷贝或与该核酸序列互补的多个拷贝。扩增体系包括聚合酶链式反应(PCR)系统、连接酶链反应(LCR)系统、核酸序列为基础的扩增(NASBA,Cangene,Mississauga,Ontario)、QP复制酶7系统、转录为基础的扩增系统(TAS)和链置换扩增(SM)。例如见诊断分子生物学原理和应用(DIAGNOSTICMOLECULARMICROBIOLOGY-PRINCIPLESANDAPPLICATIONS)，Persing等编辑，AmericanSocietyforMicrobiology,Washington,DC(1993)。扩增产物被称作扩增子。术语"保守修饰变异体"应用于氨基酸和核酸序列。就具体核酸序列而言，保守修饰变异体指编码该氨基酸序列相同或保守修饰变异体的核酸。由于遗传密码的简并性，许多功能相同的核酸编码任何给定的蛋白质。例如，密码子GCA、GCC、GCG和GCU均编码氨基酸丙氨酸。因此在任何用密码子规定丙氨酸的位置，该密码子可被改变成任何所述相应密码子而不会改变被编码的多肽。这种核酸变异为"沉默变异"并代表了一类保守修饰变异。本文的每一个编码多肽的核酸序列也描述了该核酸每个可能的沉默变异。本领域普通技术人员可认识到，核酸中每一个密码子(除了AUG,其为甲硫氨酸的唯一密码子;一个例外是红色微球菌(Micrococcusrubens),它的甲硫氨酸密码子为GTG(]:shizuka等.，(1993)J.Gen.Microbiol.139:425-32))均可以被修饰以产生功能相同的分子。因此，编码本文多肽的核酸的每一个沉默变异都内含在每个所述多肽序列并以引用形式并于本文。对于氨基酸序列而言，技术人员应认识到当该变化引起用化学相似的氨基酸置换氨基酸时，改变、添加或缺失被编码序列中的单个氨基酸或一小部分氨基酸的对核酸、肽、多肽或蛋白质序列的单个置换、缺失或添加为"保守修饰变异体"。因此，可改变选自1至15的整数的任何数量的氨基酸残基。因此，例如，可进行1、2、3、4、5、7或10个改变。保守修饰变异体通常与它们所来源自的未修饰多肽序列具有相似的生物活性。例如,对天然底物的底物特异性、酶活力、或配体/受体结合通常至少为天然蛋白的30%、40%、50%，、60%、70%、80%或90%，优选60-90%。保守取代表提供了本领域熟知的功能相似氨基酸。下列六组均包含可相互保守替换的氨基酸1)丙氨酸(A)，丝氨酸(S)，苏氨酸(T);2)天冬氨酸(D)，谷氨酸(E);3)天冬酰胺(N)，谷氨酰胺(Q);4)精氨酸(R)，赖氨酸(K);5)异亮氨酸(I)，亮氨酸(L)，蛋氨酸(M),缬氨酸(V);及6)苯丙氨酸(F)，酪氨酸(Y)，色氨酸(W)。还参见Creighton，PROTEINS,W.H.FreemanandCo.(1984)。如本文所使用，"基本上由…组成"意指在目标多核苷酸中包含附加序列，其中在严格杂交条件下该附加序列不会与相同于该多核苷酸的cDNA选择性杂交并且其中该杂交条件包括在65。C().IXSSC和O.1%十二烷基硫酸钠中的洗涤步骤。"编码"或"被编码"，对于特定核酸而言，意指包含翻译成特定蛋白质的信息。编码蛋白质的核酸可能在该核酸的翻译区内含有非翻译序列(例如，内含子)，或者可能缺少这些插入的非翻译序列(例如，在cDNA中)。编码蛋白质的信息由密码子的使用来确定。通常，核酸编码氨基酸序列采用"通用"遗传密码。但是,例如在一些植物、动物、真菌线粒体、细菌山羊支原体细菌(Mycoplasmacapricolum)(Yamao等，(1985)Proc.Natl.Acad.Sci.USA82:2306-2309)或纤毛虫Macro皿cleus中，当使用这些生物体表达核酸时可使用通用密码的变异体。当以合成方式制备或改变核酸时,可利用表达该核酸的预期宿主的已知密码子偏好。例如，虽然本发明的核酸序列可在单子叶和双子叶植物种二者中表达，但是由于这些偏好已显示出不同所以可修饰序列以满足单子叶植物或双子叶植物的具体密码子偏好和GC含量偏好(Murray等，(1989)NucleicAcidsRes.17:477-98,此处通过引用并入)。因此，对特定氨基酸的玉米偏好密码子可来源自已知玉米基因序列。来自玉米植物中28个基因的玉米密码子使用列于上文中Murray等的表4。如本文所使用，提及核酸的"异源"指源自外来物种的核酸,或者如果来自同一物种则通过刻意的人为干预使相对于其天然形式在组成和/或基因组基因座上发生实质性改变。例如，与异源结构基因上可操作地连接的启动子是来自与该结构基因所来源自的物种不同的物种，或者，如果来自相同物种，则其中之一或二者均从其天然形式发生实质性改变。异源蛋白质可来自外来物种，或者，如果来自同一物种，则被刻意的人为干预相对于其天然形式发生实质性改变。"宿主细胞"意指含有载体并支持该表达载体复制和/或表达的细胞。宿主细胞可以是原核细胞例如大肠杆菌，或真核细胞例如酵母、昆虫、植物、两栖动物或哺乳动物细胞。宿主细胞优选地为单子叶或双子叶植物细胞,包括但不限于玉米、高粱、向日葵、大豆、小麦、苜蓿、稻、棉花、油菜、大麦、黍和番茄。尤其优选的单子叶植物宿主细胞为玉米宿主细胞。术语"杂交复合物"包括由两条单链核酸序列选择性相互杂交形成的双链核酸结构。在向细胞插入核酸的上下文中，术语"导入"意指"转染"或"转化"或"转导"并包括将核酸整合入真核或原核细胞，其中该核酸可被整合入细胞基因组(例如，染色体、质粒、质体或线粒体DNA)，转化成自主复制子或者被瞬时表达(例如，转染的mRNA)。术语"己分离"指实质上或基本上没有在自然存在环境中通常与其伴随或相互作用的组分中的物质(例如核酸或蛋白质)。已分离物质任选包含在其天然环境中未发现伴随该物质的物质。如本文定义，"已分离"核酸也指"异源"核酸。除非另外说明，术语"SCW核酸"意指包含编码SCW多肽的多核苷酸("SCW多核苷酸")的核酸。如本文所使用，"核酸"包括单链形式或双链形式的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸聚合物，除非另外限定，涵盖已知的具有天然核苷酸基本特性即能与单链核酸以类似天然核苷酸的方式杂交的类似物(例如，肽核酸)。"核酸文库"意指分离的DNA或RNA分子的集合，其包含并实质上代表了特定生物基因组的全部转录部分。在标准分子生物学参考文献中教导了构建示例核酸文库(例如基因组和c廳文库)的方法，例如Berger和Kimrael，分子克隆技术指南(GUIDETOM0LECULARCL0NINGTECHNIQUES)，来自酶学方法丛书(theseriesMETHODSINENZYM0L0GY)，第152巻，AcademicPress,Inc.，SanDiego，CA(1987);Sambrook等，分子克隆实验室手册(MOLECULARCLONING:ALABORATORYMANUAL)，第2版，卜3巻，(1989);以及分子生物学通用规程(CURRENTPROTOCOLSINMOLECULARBIOLOGY),Ausubel等编辑，通用规禾呈(CurrentProtocols)，GreenePublishing-Associates,Inc.禾卩JohnWiley&Sons,Inc合资企业(1994增刊)。如本文所使用，"可操作地连接"包括第一个序列(例如启动子)和第二个序列之9间的功能性连接，其中该启动子序列起始并介导对应于第二个序列的DNA序列的转录。一般而言，可操作地连接意指被连接的核酸序列是邻近的，在需要连接两个蛋白质编码区时是邻近的并且在同一阅读框内。如本文使用的，术语"植物"包括完整植物、植物器官(例如，叶、茎、根等)、种子和植物细胞及其后代。如本文使用的，植物细胞包括但不限于种子悬浮培养物、胚、分生组织区域、愈伤组织、叶、根、枝条、配子体、孢子体、花粉以及小孢子。本发明方法中可用的植物种类通常宽泛至适用转化技术的高等植物种类，包括单子叶植物和双子叶植物，包括以下属的物种南瓜属(Cucurbita)、蔷薇属(Rosa)、葡萄属(Vitis)、核桃属(Juglans)、草莓属(Fragaria)、百脉根属(Lotus)、苜蓿属(Medicago)、驴食豆属(Onobrychis)、车轴草属(Trifolium)、胡卢巴属(Trigonella)、豇豆属(Vigna)、柑桔属(Citrus)、亚麻属(Li誦)、老鹳草属(Geranium)、木薯属(Manihot)、胡萝卜属(D塞us)、拟南芥属(Arabidopsis)、芸苔属(Brassica)、萝卜属(Raphanus)、白芥属(Si卿is)、颠茄属(At.ropa)、辣椒属(Capsicum)、曼陀罗属(Datura)、天仙子属(Hyoscyamus)、番茄属(Lycopersi固)、烟草属(Nicotiana)、茄属(Sola誦)、碧冬茄属(Petunia)、毛地黄属(Digitalis)、Majorana、Ciahorium、向曰葵属(Helianthus)、莴苣属(Lactuca)、雀麦属(Broraus)、天门冬属(Asparagus)、金鱼草属(Antirrhinum)、Heterocallis、Neraesis、天竺葵属(Pelargonium)、Panieum、狼尾草属(Pennisetum)、毛茛属(Ranunculus)、千里光属(Senecio)、Salpiglossis、黄瓜属(Cucumis)、Browaalia、大豆属(Glycine)、豌豆属(Pisum)、菜豆属(Phaseolus)、黑麦草属(Lolium)、稻属(0ryza)、燕麦属(Avena)、大麦属(Hordeuni)、黑麦属(Secale)、葱属(A:1.1i，)、及小麦属(Triti固)。尤其优选的植物为玉米(Zeamays)。如本文使用的，"产量"包括指收获时每英亩谷类作物的蒲式耳(bushel)，对于谷物水分校正(通常为15%)。收获时测定谷物水分。测定校正后的谷物测试重量作为每蒲式耳重量(以磅计算)，对于收获时的谷物水分水平校正。如本文使用的，"多核苷酸"包括脱氧核糖多核苷酸、核糖多核苷酸或其类似物，所述类似物具有天然核糖核苷酸的基本性质，即可在严格杂交条件下和与天然存在核苷酸实质相同的核苷酸序列杂交和/或者允许翻译成与天然存在核苷酸相同的氨基酸。多核苷酸可为天然或异源结构基因或调节基因的全长序列或子序列。除非另外指明，该术语包括特定序列及其互补序列。因此，为稳定性或其它原因而主链被修饰的DNA或RNA为该术语在本文中所指的"多核苷酸"。此外，含有罕见碱基(例如肌苷)或修饰碱基(例如三苯甲基化碱基)(仅举两例)的DNA或RNA为该术语在本文所指的多核苷酸。应该理解已经对可达到本领域技术人员已知的许多有用目的的DNA和:RM进行了许多修饰。本文使用的术语多核苷酸涵盖多核苷酸的化学、酶或代谢修饰形式，以及病毒和细胞(尤其包括单细胞和复杂细胞)特有DNA和RNA的化学形式。术语"多肽"、"肽"和"蛋白质"在本文中可互换使用，指氨基酸残基的聚合物。该术语用于其中一个或更多个氨基酸残基为对应天然氨基酸的人工化学类似物的氨基酸聚合物以及天然氨基酸聚合物。如本文所使用，"启动子"包括从转录起点的上游DNA区域并涉及识别和结合RNA聚合酶和其它起始转录的蛋白质。"植物启动子"为可在植物细胞中起始转录的启动子。示例植物启动子包括但不限于从植物、植物病毒以及包含在植物细胞表达的基因的细菌(例如农杆菌(Agrobact.erium)或根瘤菌(Rhizobium))中获得的启动子。启动子实例优选起始特定组织的转录，例如叶、根、种子、纤维、木质部管、管胞或厚壁组织。这些启动子被称为"组织优选的"。"细胞类型"特异启动子主要驱动一个或更多个器官中特定细胞类型的表达，例如,根或叶的维管细胞。"诱导型"或"调节型"启动子为受环境调控的启动子。可通过诱导型启动子影响转录的环境条件的实例包括缺氧条件或光照存在。另一类启动子是发育调控型启动子，例如,驱动花粉发育过程中表达的启动子。组织优选、细胞类型特异性、发育调节型以及诱导型启动子构成了"非组成型"类启动子。"组成型"启动子为在大多数环境条件下处于活性形式的启动子。术语"SCW多肽"指一个或更多个氨基酸序列。该术语也包括其片段、变异体、同系物、等位基因或前体(例如，前蛋白原或蛋白原)。"scw蛋白"含有scw多肽。除非另外说明，术语"scw核酸"意指包含编码scw多肽的多核苷酸("scw多核苷酸")的核酸。如本文所使用，"重组体"包括通过导入外源核酸而修饰的细胞或载体，或该细胞来源自这样修饰获得的细胞。因此，例如，作为刻意人为介入的结果，重组细胞可表达未发现在天然(非重组体)形式的细胞内以相同形式存在的基因，或者表达或被异常表达、低表达(underexpressed)或根本不表达的天然基因。本文所用术语"重组体"不包含通过天然事件对细胞或载体的改变(例如，自发性突变、自然转化Z转导/转座)，例如在没有刻意人为介入下发生的事件。如本文所使用，"重组表达盒"为具有一系列特定核酸元件由重组或合成产生的核酸构建体，其可在靶细胞中转录特定核酸。重组表达盒可整合入质粒、染色体、线粒体DNA、质体DNA、病毒或核酸片段。通常，表达载体的重组表达盒部分包括将要转录的核酸以及启动子等等。术语"残基"或"氨基酸残基"或"氨基酸"在本文中可互换使用，指整合入蛋白质、多肽或肽(统称为"蛋白质")的氨基酸。氨基酸可以是天然氨基酸，除非另外限制，也可涵盖已知的与天然氨基酸以相似形式发挥功能的天然氨基酸类似物。术语"选择性杂交"包括核酸序列与特定核酸目标序列在严格杂交条件下以比其与非目标核酸序列的杂交具有更高的可检测程度(例如，至少为背景的两倍)并实质上排除了非目标核酸的杂交。选择性杂交序列相互间通常具有约至少4()%的序列同一性,优选60_90%的序列同一性，且最优选100%序列同-一性(即互补)。术语"严格条件"或"严格杂交条件"包括探针以比与其它序列更高可检测程度(例如,至少为背景的两倍)与其目标序列杂交的条件。严格条件依赖于序列并随环境不同而不同。通过调控杂交和/或洗涤条件的严格程度，可鉴定与探针最高l()O%互补的目标序列(同源探测)。或者，可调节严格度使序列中得以存在-些错配以检测较低相似度(异源探测)。探针的最佳长度为约500个核苷酸，但其长度也可从少于500个核苷酸到等于目标序列全长的范围内随意变化。严格条件通常为盐浓度小于约1.5M钠离子的条件，通常约0.01到1.()M钠离子浓度(或其它盐)，pH为7.0至8.3,用于短探针(例如，10到50个核苷酸)的温度至少为约3(TC，用于长探针(例如，大于50个核苷酸)的温度至少为约6(TC。也可通过加入去稳定剂例如甲酰胺或Denhardt's以达到严格条件。示例性低严格度条件包括在37°C、含30至35%甲酰胺、1MNaCl、l%SDS(十二烷基硫酸钠)的缓冲液中杂交，在50至55。C用IX至2XSSC(20XSSC=3.OMNaCl/0.3M柠檬酸三钠)洗涤。示例性中等严格度条件包括在37°C、40至45%甲酰胺、1MNaCl、1%SDS中杂交，在55至6(TC用0.5X至1XSSC洗涤。示例性高严格度条件包括在37°C、50%甲酰胺、1MNaCl、1%SDS杂交，在60至65。C用0.1XSSC洗涤。特异性通常为杂交后洗涤的函数,关键因素为终洗涤溶液的离子强度和温度。对于DNA-DNA杂交体，可通过Meinkoth和Wahl，(1984)Anal.Biochem.138:267-84的方程估计Tm:Tm=81.5°C+16.6(logM)+0.41(%GC)-0.61(%甲酰胺)-500/L;其中，M为一价阳离子的摩尔浓度，^GC为DNA中鸟嘌呤核苷和胞嘧啶核苷酸百分比，％甲酰胺为杂交溶液中甲酰胺百分比，L为杂交体的碱基对长度。Tm为在给定离子强度和pH下50%互补目标序列与完全匹配探针杂交时的温度。每1%的错配会使Tra下降约1°C;因此，可调节T,u、杂交条件和/或洗涤条件使其与具有期望同一性的序列杂交。例如，如果要找寻同一性》9()%的序列，可将Tni降低l(rC。通常，所选严格条件比给定离子强度和pH:下特异序列和其互补序列的热熔点(Tm)约低5t:。但是，非常严格条件可使用低于热熔点(TJ1、2、3或(C的杂交和/或洗涤；中等严格条件可使用低于热熔点(T,》6、7、8、9或l(TC的杂交和/或洗涤；低严格条件可使用低于热熔点(Tm)11、12、13、14、15或20°C的杂交和/或洗涤。通过使用方程、杂交和洗涤组合以及期望Tm，一般专业人员即可理解杂交严格度和/或洗涤溶液的变化已阐述在内。如果错配结果的期望程度为低于45t:(水溶液)或32t:(甲酰胺溶液)的Tra，那么优选提高SSC浓度以使用更高的温度。核酸杂交的广泛指导参见Tiis线生物化学和分子生物学实验室技术一核酸探针杂交(LABORATORYTECHNIQUESINBIOCHEMISTRYANDM()LECULA:RBIOLOGY—HYBRIDIZATIONWITHNUCLEICACII)P腿ES)，第]:部分，第2章，杂交原理及核酸探针分析策略综述("Overviewofprinciplesofhybridizationandthestrategyof皿cleicacidprobeassays,，，)Elsevier,NewYork(1993);以及分子生物学通用规程(CURRENTPROTOCOLSINMOLECULARBIOLOGY)，第2章，Ausubel等编辑，GreenePublishing禾口Wi:[ey—:[nterscience，NewYork(1995)。除非另夕卜说明，本申i青中高严格度定义为在65。C、4XSSC、5XDenhardt.'s(500ml水中含5gFicoll、5g聚乙烯吡咯烷酮、5g牛血清白蛋白)、0.lmg/ml煮沸过的鲑精DNA以及25mM磷酸钠中杂交，以及在65t:、0.1XSSC、0.1%SDS中洗涤。如本文所使用，"转基因植物"包括基因组中包含异源多核苷酸的植物。通常，异源多核苷酸可稳定地整合在基因组中，这样该多核苷酸传递至连续世代。异源多核苷酸可单独或者作为重组表达盒的一部分整合入基因组。本文中使用的"转基因"包括因异源核酸的存在而使基因型被改变的任何细胞、细胞系、愈伤组织、组织、植物部分或植物，包括起始被如此改变的转基因以及由起始转基因的有性杂交或无性繁殖产生者。本文所用术语"转基因"不包括因常规植物育种方法或自然发生事件例如随机异体受精、非重组病毒感染、非重组细菌转化、非重组转座或自发突变引起的基因组(染色体或染色体外)的改变。如本文所使用，"载体"包括用于宿主细胞转染并可在其中插入多核苷酸的核酸。载体通常为复制子。表达载体允许插入其中的核酸转录。以下术语用于描述两个或更多个核酸或多核苷酸或多肽之间的序列关系(a)"参比序列"，(b)"对比窗口"，(c)"序列同一性"，(d)"序列同一性百分比"，以及(e)"实质同一性"。12如本文所使用，"参比序列"为用作序列对比基准的已定义序列。参比序列可以是特定序列的子序列或全部；例如，为全长cDNA或基因序列、或完整cDNA或基因序列的片段。如本文所使用,"对比窗口"指包括多核苷酸序列的连续和特定片段,其中该多核苷酸序列可与参比序列对比并且其中对比窗口中的多核苷酸序列部分可含有相对于参比序列(不含添加或缺失)用于优化两个序列比对的添加或缺失(即缺口)。通常，对比窗口长度至少为20个连续核苷酸，任选30、40、50、100或更长。本领域技术人员应理解通常引入缺口罚分并将其从匹配数值中减去以避免由于在多核苷酸序列中包含缺口而引起的与参比序列的高度相似。用于对比核苷酸和氨基酸序列的比对方法为本领域人员熟知。Smith和Waterman，(1981)Adv.A卯l.Math2:482中的局部同源性算法(BESTFIT)可优化比较序列的比对；也可通过Needleman和Wunsch,(1970)J.Mol.Biol.48:443-53中的同源比对算法(GAP);还可通过Pearson和Lipman,(1988)Proc.Nat1.Acad.Sci.USA85:2444的相似性检索方法(Tfasta和Fast.a);通过这些算法的计算机实施，包括但不限于PC/Geneprogram中的CLUSTAL，(Intelligenet.ics，MountainView，California)禾口WisconsinGeneticsSoftwarePackage第8片反(可购自GeneticsComputerGroup(GCGprograms(Accelrys，Inc.，SanDiego，CA))中的GAP、BESTF]:T、BLAST、FASTA和TFASTA。下列文献详细地阐述了CLUSTAL程序Higgins禾卩Sharp,(1988)Gene73:237-44;Higgins禾PSharp,(1989)CABIOS5:15卜3;Corpet等，(1988)NucleicAcidsRes.16:1088卜90;Huang等，(1992)ComputerApplicationsintheBiosciences8:155-65;以及Pearson等，(1994)Meth.Mol.Biol.24:307-31。用于优化多序列总体比对的优选程序为Pi:l.eUp(Feng和I)oolittle，(1987)J.Mol.Evol.，25:35卜60，且其与Higgins和Sharp，(1989)CABI0S5:151-53描述的方法相似，以引用形式并于本文)。用于数据库相似性检索的BLAST家族程序包括在核苷酸数据库序列中进行核苷酸查询序列的BLASTN;在蛋白质数据库序列中进行核苷酸查询序列的BLASTX;在蛋白质数据库序列中进行蛋白质查询序列的BLASTP;在核苷酸数据库序列中进行蛋白质查询序列的TBLASTN和在核苷酸数据库序列中进行核苷酸查询序列的TBLASTX。参见分子生物学通用规程(CURRENTPROTOCOLSI雨OLECULARBIOLOGY)，第19章，Ausubel等编车茸,GreenePublishing禾卩Wiley-Interscience，NewYork(1995)。GAP使用了Needleman和Wunsch，上文的算法以寻找既能最大化匹配数量又能最小化缺口数量的两个完整序列的比对。GAP考虑所有可能的比对及缺口位置，并创建最多匹配碱基数目和最少缺口的比对。这使得能够在匹配碱基单元中提供缺口生成罚分和缺口延伸罚分。GAP必须为其插入的每一个缺口利用匹配的缺口生成罚分数量。如果选择缺口延伸罚分大于()，GAP必须额外为每个被插入的缺口利用缺口长度与缺口延伸罚分的乘积。WisconsinGeneticsSoftwarePackage第10版本中的默认缺口生成罚分值和缺口延伸罚分值分别为8和2。缺口生成和缺口延伸罚分可表示为选自0至100的整数。因此，例如，缺口生成和缺口延伸罚分可以为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50或更多。GAP代表了是最佳比对家族的一员。虽然这一家族中有很多成员，但是其它成员均没有更好的质量。GAP显示四个比对品质因数(figureofmerit):质量、比率、同一性和相似性。质量是为了比对序列而最大化的度量。比率是将质量除以较短片段的碱基数目。同一性百分比是实际匹配符号的百分比。相似性百分比是相似符号的百分比。忽略从缺口13跨越的符号。当一对符号的评分矩阵数值大于或等于O.50(相似性阈值)时会给出相似性评分。WisconsinGeneticsSoftwarePackage第10版本中用的评分矩阵为BL0SUM62(参见，Henikoff和Ifenikoff，(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA89:10915)。除非另外说明，本文提及的序列同一性/相似性数值指使用默认参数的BLAST2.0程序组件获得的数值(Altschul等，(1997)NucleicAcidsRes.25:3389-402)。正如本领域普通技术人员所理解，BLAST检索假设可将蛋白质建模为随机序列。但是,很多真实的蛋白质包含非随机序列区域(如同聚物段(tract)、短周期重复)或富含一个或更多个氨基酸的区域。尽管蛋白质的其它区域完全不类似,这些低复杂度区域仍可在非相关蛋白质之间比对。可使用很多低复杂度过滤程序减少这样的低复杂度比对。例如，可单独或联合使用SEG(Woot.en和Federhen，(1993)Comput.Chem.17:149-63)和XNU(Claverie和States,(1993)Comput.Chem.17:19卜201)低复杂度过滤器。如本文所使用，两个核酸或多肽序列的"序列同一性"或"同一性"包括指在特定对比窗口下比对最大相应性时相同的两个序列中的残基。当序列同--'性百分比用于指蛋白质时，人们认识到不相同的残基位置通常由于保守氨基酸替换而不同，其中氨基酸残基被其它具有相似化学性质(例如，电荷或疏水性)的氨基酸残基替换并因此不改变该分子的功能性质。在序列区别在于保守替换时，可上调序列同一性百分比以校正该替换的保守性质。由于这些保守替换而不同的序列被称为具有"序列相似性"或"相似性"。进行这一调整的方法为本领域技术人员所熟知。通常其中涉及将保守置换作为部分错配而非全部错配进行评分,藉此提高序列同一性百分比。因此,例如，当相同氨基酸评分为1且非保守替换评分为()时，保守替换评分介于0和1之间。例如，根据Meyers和Miller,(1988)ComputerApplic.Biol.Sci.4:1卜17的算法计算保守替换的评分，例如，如程序PC/GENE所实施(Intelligenetics，MountainView，California,USA)。如本文所使用，"序列同一性百分比"指通过在对比窗口下比较两个优化比对序列得到的数值,其中对比窗口中的多核苷酸序列部分可包含与参比序列(其不包含增加或缺失)相比用于两个序列最佳比对的添加或缺失(即，缺口)。百分比如下计算通过测定两序列中出现的相同核酸碱基或氨基酸残基的位置数量以得到匹配位置的数量，将匹配位置的数量除以对比窗口中总位置数量并将该结果乘以100即得到序列同一性百分比。术语多核苷酸序列的"实质同一性"指用所述采用标准参数的比对程序之一与参比序列对比时，含有介于50_100%序列同一性的序列的多核苷酸，优选至少50%序列同-性，优选至少60%序列同一性，优选至少70%，更优选至少80%，更优选至少90%，最优选至少95%。本领域技术人员应理解可通过考虑密码子简并性、氨基酸相似性、阅读框定位等适当调整这些数值来测定由两条核苷酸序列编码的蛋白质的对应同一性。用于这些目的的氨基酸序列实质同一性通常指介于55-100%的序列同一性，优选至少55%，优选至少60%，更优选至少70%、80%、90%，且最优选至少95%的序列同一性。核苷酸序列实质同一的另一个指征为两个分子是否在严格条件下相互杂交。遗传密码的简并性允许很多可引起编码相同氨基酸的核苷酸序列变化的氨基酸替换，因此可能编码相同多肽的DNA序列在严格条件下并不会相互杂交。例如当使用遗传密码许可的最大密码子简并性产生核酸拷贝时就可能发生这种情况。两个核酸序列实质同一的一个指征为由第一个核酸编码的多肽与第二个核酸编码的多肽有免疫交叉反应性。肽的上下文中的术语"实质同--'性"表明肽包含在特定对比窗口中与参比序列的序列同一性介于55-100%的序列，优选至少55%序列同一性，优选60%，优选70%，更优选80%，最优选至少90%或95%的序列同一性。优选采用Needleman和Wunsch,上文的同源性比对算法进行最佳比对。两个肽序列实质同一的一个指征是第一个肽与抗第二多肽的抗体有免疫反应性。因此,例如当两个肽仅是由于保守替换而不同时第一个肽与第二个肽实质同一。此外，当两个肽因非保守改变而不同时，如果抗体识别的表位实质同一，那么第一个多肽与第二个多肽是实质同一的。"实质类似"的肽共有如上所述的序列，除了不相同的残基位置可由于保守氨基酸变化而不同。本发明公开SCW多核苷酸和多肽。本发明的新颖核苷酸和蛋白质的表达形式表明它们改变细胞壁形成并因此在植物发育中发挥重要作用。该多核苷酸可在多种植物组织中表达。因此该多核苷酸和多肽可为操纵植物发育以改变种子和营养组织发育、时间安排(timing)或组成提供机会。可利用这一点产生不育植株、无种子植物或改变胚乳组成的植物。核酸本发明提供，特别是含有SCW多核苷酸的RNA、DNA的已分离核酸及其类似物和./或嵌合体。本发明也包括在不同组织中被优化表达的多核苷酸。例如，对于在玉米植物中多核苷酸的表达，可改变序列以符合特异密码子偏好并可依据Murray等....匕文所述改变GC含量。玉米植物中28个基因的玉米密码子的使用列于如Murray等上文所述表4。本发明的SCW核酸包含已分离的SCW多核苷酸，其包括(a)编码SCW多肽及其保守修饰的和多态变异体的多核苷酸；(b)与(a)或(b)的多核苷酸具有至少70%序列同一性的多核苷酸；(c)(a)或(b)的多核苷酸的互补序列。下表(表1)列出了本文公开的玉米序列的的特定同一性。另外的表，表2，列出了本文公开的稻(0ryzasat.iva(0s))，拟南芥菜(Arabidopsisthaliana(At))，Populustrichocarpa(Pt)，Medicagotrimcatula(Mt)，禾口两色蜀黍(Sorghumbicolor(Sb))中的SCW序列直向同源物的特定同一性。表1SCW组玉米序列身份SEQIDNO:SCW01多核苷酸0RF多肽多核苷酸转录物启动子SEQIDNO:1SEQIDNO:2SEQIDNO:77SEQIDNO:42515<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>一些实施方案中，本发明的多核苷酸被克隆、扩增或另外地构建自真菌或细菌。该核酸可方便地包含除本发明多核苷酸之外的序列。例如，可将包含一个或更多个核酸内切酶限制位点的多克隆位点插入该核酸以辅助该多核苷酸的分离。也可插入可翻译序列辅助分离本发明已翻译的多核苷酸。例如，六-组氨酸标记序列提供了纯化本发明蛋白质的便利方法。本发明核酸-不包括多核苷酸序列-任选为载体、接合体(adapter)或接头以克隆和/或表达本发明多核苷酸。可向该克隆和/或表达序列加入其它序列优化它们在克隆和./或表达中的功能、辅助分离该多核苷酸或促进将该多核苷酸导入细胞。通常，本发明核酸的长度小于本发明其多核苷酸的长度，小于2()K碱基对，通常小于15Kb,经常小于10Kb。克隆载体、表达载体、接合体和接头的使用为本领域已知。示例性核酸包括该类载体，例如M13、入ZAPExpress、入ZAPII、入gt10、入gtll、pBK-CMV、pBK-RSV、pBluescriptII、ADASHII、AEMBL3、AEMBL4、pWE15、S叩erCos1、SurfZap、Uni-ZAP、pBC、pBS+/-、pSG5、pBK、pCR-Script、pET、pS:PUTK、p3，SS、pGEM、pSK十/-、pGEX、pSP()RTI和11、pOPRSVICAT、p0PI3CA、pXTl、pSG5、pPbac、pMbac、pMClneo、pOG44、pOG45、pFRTPGAL、pNEOPGAL、pRS403、pRS404、pRS405、pRS406、pRS413、pRS414、pRS415、pRS416、入MOSSlox和AMOSElox。本发明的任选载体包括但不限于入ZAPII和pGEX。各种核酸的描述参见，例如，StratageneCloningSystems，Catalogs1995，1996，1997(LaJolla，CA)禾卩AmershamLifeSciences，Inc，Catalog'97(ArlingtonHeights,IL)。构建核酸的合成方法可通过直接化学合成得到本发明己分离的核酸，通过如下方法如Narang等，(1979)Meth.Enzymo:[.68:90-9的磷酸三酯法;:Brown等，(1979)Meth.Enzymo:[.68:109-51的磷酸二酯法；Beaucage等，(1981)Tetra.Letts.22(20):1859-62的二乙基亚磷酰胺法；Beaucage等上文中描述的固相亚磷酰胺三酯法，例如使用自动合成仪(例如Needham-VanDevanter，等.,(1984)NucleicAcidsRes.12:6159-68所述)和美国专利第4，458，066号的固体载体方法。化学合成通常产生单链寡聚核苷酸。这可通过与互补序列杂交或使用单链作为模板通过DNA聚合酶的聚合作用转化成双链DNA。技术人员可认识到虽然化学合成DNA限制于约100个碱基的序列，但是可通过连接较短序列得到更长的序列。UTRs和密码子偏好—般而言，已发现翻译效率受RNA5'非编码或非翻译区(5'UTR)特异序列元件的调控。阳性序列基序包括翻译起始共有序列(Kozak，(1987)NucleicAcidsRes.15:8125)和5〈G〉7甲基GpppGRNA帽结构(Dru咖ond等.，(1985)NucleicAcidsRes.13:7375)。阴性元件包括稳定的分子内5，UTR茎-环结构(Muesing等，(1987)Cell48:691)和AUG序列或在5，UTR中位于适当AUG之后的短开放阅读框(Kozak,上文，Rao等，(1988)Mol.andCell.Biol.8:284)。因此本发明提供用于调节异源编码序列翻译的5'和Z或3'UTR区。[O訓]此外，可修饰本发明多核苷酸的多肽编码区段以改变密码子使用。被改变的密码子使用可用于改变翻译效率和/或优化在期望宿主中表达的编码序列或优化在玉米中表达的异源序列的密码子使用。可使用商业购买的软件包例如购自UniversityofWisconsinGenet.icsComputerGroup的"密码子偏好"分析本发明多核苷酸编码区的密码子使用。参见Devereaux等，(1984)NucleicAcidsRes.12:387_395;或MacVector4.1(EastmanKodakCo.,NewHaven,Conn.)。因此，本发明提供了至少一种本发明多核苷酸编码区特有的密码子使用频率。可用于测定密码子使用频率的多核苷酸数量(每个氨基酸3个核苷酸)可为从3至本文提供的本发明多核苷酸数量之间的任何整数。任选地，该多核苷酸为全长序列。用于统计分析的示例性序列数量可为至少1、5、10、20、50或100个。序列改组本发明提供了使用本发明多核苷酸进行序列改组的方法和藉此得到的组成。序列改组阐述于PCT出版物第96/19256号。也可参见Zhang等.，(1997)Proc.Natl.Acad.Sci.USA94:4504-9;和Zhao等.，(1998)NatureBiotech16:258-61。一般而言，序列改组可提供产生具有期望特性的多核苷酸文库，其可供选择或用于筛选。重组多核苷酸文库产生自相关序列多核苷酸群，其包含序列区，其具有实质序列同-"性并可体外或体内同源重组。序列重组多核苷酸群包含具有期望或有利特性并可通过适当选择或筛选方法选择的多核苷酸亚群。该特性可为可用于在筛选系统中选择或检测的任何性质或特性,可包括下列的性质被编码蛋白、转录元件、基因或转基因的序列控制转录、:RM加工、RNA稳定性、染色质构象、翻译或其它表达性质、复制元件、蛋白质-结合元件等，例如任何可赋予可选择或可检测性质的特性。在一些实施方案中，该所选择特性为与本文提供的野生型蛋白质相比改变的K。,和/或K^t。在其它实施方案中，产生自序列改组的蛋白质或多核苷酸比非改组野生型多核苷酸的配体结合亲和性更强。在又一实施方案中，产生自序列改组的蛋白质或多核苷酸与非改组野生型多核苷酸相比其最优PH改变。该类性质的增加可至少为野生型数值的110%、120%、130%、140%或大于150%。重组表达盒本发明进一步提供包含本发明核酸的重组表达盒。可使用编码本发明期望多核苷酸的核酸(例如编码足够长的多肽以编码本发明活性蛋白质的基因组序列的cDNA)构建可导入期望宿主细胞的重组表达盒。重组表达盒通常包含与翻译起始调节序列可操作地连接的本发明多核苷酸，所述翻译起始调节序列可引导该多核苷酸在预期宿主细胞中(例如被转化植物的组织)的转录。例如，植物表达载体可包括(1)5，和3'调节序列转录控制下的克隆植物基因和(2)显性选择标记。需要时该类植物表达载体也可包含启动子调节区(例如，赋予诱导型或组成型、环境或发育调节型或细胞或组织特异性/选择性表达)、转录起始位点、核糖体结合位点、:RM加工信号、转录终止位点和/或多腺苷酸化信号。可使用可在再生植物的所有组织中引导本发明多核苷酸表达的植物启动子片段。该类启动子在本文中被称作"组成型"启动子，其在大多数环境条件下和发育或细胞分化状态下是活性的。组成型启动子的实例包括来自根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)的T-I)NA的1'或2'启动子、Smas启动子、肉桂醇脱氢酶启动子(美国专利第5，683，439号)、Nos启动子、rubisco启动子、GRP卜8启动子、来自花椰菜花斑病毒(CaMV)的35S启动子(如0dell等，(1985)Nature313:810-2所述)；稻肌动蛋白(McElroy等，(1990)PlantCell163-171);泛素(Christensen等,(1992)PlantMol.Biol.12:619-632和Christensen等，(1992)PlantMo:1.Biol.18:675-89);pEMU(Last等，(1991)Theor.Appl.Genet.81:58卜8);MAS(Velten，等，(1984)EMB0J.3:2723-30);玉米H3组蛋白(L印et.it等，(1992)Mol.Gen.Genet.231:276-85;和At.anassvoa等，(1992)PlantJournal2(3):291-300);ALS启动子如PCT申请第W096/30530号所述；G0S2(美国专利第6，504，083号)32和其它本领域技术人员已知的来自各种植物基因的转录起始区。就本发明而言泛素为单子叶植物表达的优选启动子。或者，该植物启动子可引导本发明多核苷酸在特异性组织中或在更精确的环境或发育控制条件下表达。该类启动子被称作"诱导型"启动子(Rab17，RAD29)。可通过诱导型启动子影响转录的环境条件包括病原体攻击、厌氧环境或存在光照。诱导型启动子的实例为Adhl启动子，其可被缺氧或冷应激诱导，Hsp70启动子，其可被热应激诱导，PPDK启动子，其可被光诱导。发育控制下的启动子实例包括仅在或优选在某些组织例如叶、根、果实、种子或花中起始转录的启动子。启动子的操作也可根据其在基因组中的位置而变化。因此，诱导型启动可在某些位点成为完全或部分组成型的。如果需要多肽表达，通常期望在多核苷酸编码区的3'-端包含多腺苷酸化区。该多腺苷酸化区可来自各种植物基因或来自T-DNA。被加入的3'端序列可来源自例如胭脂碱合酶或章鱼碱合酶基因或来自另--植物基因或较少优选地来自任何其它真核基因。该类调节元件的实例包括但不限于3'终止和/或多腺苷酸化区例如来自根癌农杆菌胭脂碱合酶(nos)基因者(Bevan等,(1983)NucleicAcidsRes.12:369-85);马铃薯蛋白水解酶抑制剂II:(P皿]:)基因(Keil等，(1986)NucleicAcidsRes.14:5641-50;禾卩An等，(1989)PlantCell1:115-22);以及CaMV19S基因(Mogen等，(1990)PlantCell2:126卜72)的那些。可在部分编码序列的5'非翻译区或编码序列加入内含子序列以增加在胞质溶胶中积累的成熟信号的量。在植物和动物表达构建体二者的转录单元中包含可剪接内含子已显示可在mRNA和蛋白质二者水平上增加基因表达至1000-倍(Buchman和Berg，(1988)Mol.CellBiol.8:4395-4405;Callis等，(1987)GenesDev.1:1183-200)。当置于转录单位的5'端附近时该基因表达的内含子增强作用通常最强。使用玉米内含子Adh卜S内含子1、2和6，Bronze-1内含子为本领域已知。一般地，可参见THEMAIZEHANDBOOK(玉米手册)，第116章，Freeling和Wal.bo(编辑)，Springer,NewYork(1994)。本发明可用植物信号序列包括但不限于将蛋白质靶向于植物细胞胞外基质的编码信号肽的DNA/RNA序列(Dratewka-Kos等，(1989)J.Biol.Chem.264:4896-900)，例如白花丹叶烟草(Nicotianaplumbaginifolia)扩展基因(DeLoose等，(1991)Gene99:95-100);将蛋白质耙向于液泡的信号肽，例如甘薯储藏蛋白(sporaniin)基因(Matsuka等，(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA88:834)和大麦凝集素基因(Wilkins等，(1990)PlantCell，2:30H3);可引起蛋白质分泌的信号肽，例如PRIb(Lind等，(1992)PlantMol.Biol.18:47-53)或大麦a淀粉酶(BAA)信号肽(Rahmatullah等.，(1989)PlantMol.Biol.12:119，以引用形式并于本文)或将蛋白质靶向于质体的信号肽，例如油菜籽烯酰基ACP还原酶信号肽(Verwaert等，(1994)PlantMol.Biol.26:189-202)。与SCW多核苷酸融合的大麦a淀粉酶信号序列为本发明用于在玉米中表达的优选构建体。包含来自本发明多核苷酸序列的载体通常包含标记基因，其赋予植物细胞的选择性表型。通常该选择性标记基因编码抗生素抗性，适当的基因包括编码抗生素大观霉素抗性的基因(例如，aada基因)、编码链霉素抗性的链霉素磷酸转移酶(SPT)基因、编码卡那霉素或遗传霉素抗性的新霉素磷酸转移酶(NPTII)基因、编码潮霉素抗性的潮霉素磷酸转移酶(HPT)基因、编码可抑制乙酰乳酸合酶(ALS)作用的除草剂(尤其是磺酰脲类除草33剂)抗性的基因(例如含有引起该抗性的突变的乙酰乳酸合成酶(ALS)基因，尤其是S4和/或Hra突变)、编码可抑制谷氨酰胺合成酶作用的除草剂抗性的基因，例如膦丝菌素或basta(例如bar基因)或其它本领域己知基因。该bar基因编码对除草剂basta的抗性，ALS基因编码对除草剂氯磺隆的抗性。可用于高等植物中基因表达的常用载体为本领域已知并包括来源自如Rogers等，(1987)Meth.Enzymol.153:253-77所描述的根癌农杆菌的肿瘤-诱导(Ti)质粒。这些载体为植物整合型载体，因为在转化时该载体将载体DM的一部分整合入宿主植物的基因组中。可用于本文的示例性根癌农杆菌载体为Schardl等，(1987)Gene61:1-ll和Berger等，(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA，86:8402-6描述的质粒pKYLX6和pKYLX7。本文另一可用载体为购自CLONTECHLaboratories，Inc.(PaloAlto，CA)的质粒pBI101.2。宿主细胞中的蛋白质表达使用本发明的核酸可在重组工程细胞例如细菌、酵母、昆虫、哺乳动物或优选植物细胞中表达本发明蛋白质。该细胞在非-天然条件(例如，数量、组成、位置和/或时间)下生产该蛋白质，因为它们已通过人为介入发生遗传学改变以做到这一点。预期本领域技术人员熟知可用于表达编码本发明蛋白质的核酸的很多表达系统。本文不详细描述在原核细胞或真核细胞中表达蛋白质的各种方法。简略而言，可通过例如将DNA或cDNA与启动子(可为组成型或诱导型)可操作地连接然后将其并入表达载体以完成编码本发明蛋白质的已分离核酸的表达。该载体适用于原核细胞或真核细胞中的复制和整合。典型的表达载体包含可用于调节编码本发明蛋白质的DNA表达的转录和翻译终止子、起始序列和启动子。为了得到已克隆基因的高水平表达，需要构建至少包含引导转录的强启动子(例如泛素)、用于翻译起始的核糖体结合位点和转录/翻译终止子的表达载体。将组成型启动子分类为提供一定范围的表达。因此，有些为弱组成型启动子，其它为强组成型启动子。通常,"弱启动子"意指驱动编码序列低水平表达的启动子。"低水平"意指约1/10000转录物至约1/100000转录物至约1/500，000转录物的水平。相反，"强启动子"可驱动编码序列"高水平"表达，或约1Z10转录物至约1/100转录物至约1/1000转录物。技术人员将认识到可修饰本发明蛋白质而不降低其生物学活性。一些修饰可促进分子的克隆、表达或靶向并入融合蛋白。该类修饰为本领域技术人员熟知并包括，例如，在氨基端加入甲硫氨酸以提供起始位点，或在两端之一放置附加氨基酸(例如聚组氨酸)以产生方便定位的限制酶切位点或终止密码子或纯化序列。原核细胞中的表达原核细胞可用作表达宿主。原核细胞最普遍的代表为各种大肠杆菌株(E.coli);但是也可使用其它微生物株。通常使用的原核控制序列(本文定义为包括转录起始启动子，任选含有操作子，还有核糖体结合位点序列)包括这些通常使用的启动子例如P-内酰胺酶(青霉素酶)和乳糖(lac)启动子系统(Chang等，(1977)Nature198:1056)、色氨酸(trp)启动子系统(Goedde:l.,等，(1980)NucleicAcidsRes.8:4057)和来源自A的PL启动子和N-基因核糖体结合位点(Shimat.ake等，(1981)Nature292:128)。也可在在转染大肠杆菌的DNA载体中包含选择标记。该类标记的实例包括指定对氨苄青霉素、四环素或氯霉素抗性的基因。所选择载体允许将相关基因导入适当的宿主细胞中。细菌载体通常为质粒或噬菌体来源。用噬菌体载体颗粒感染或用裸露的噬菌体载体DNA转染适当的细菌细胞。如果使用质粒载体，用该质粒载体DNA转染细菌细胞。可使用芽孢杆菌属物种(Bacillussp.)和沙门氏茵属(Salmonella)获得用于表达本发明蛋白的表达系统(Palva等，(1983)Gene22:229-35;Mosbach等，(1983)Nature302:543-5)。Pharmacia的pGEX_4T_l质粒载体为本发明优选的大肠杆菌表达载体。真核细胞中的表达许多真核表达系统例如酵母、昆虫细胞系、植物和哺乳动物细胞为本领域技术人员已知。如下简述,本发明可在这些真核系统中表达。在一些实施方案中，将如下文所讨论的转化/转染植物细胞作为生产本发明蛋白质的表达系统。在酵母中合成异源蛋白质已广为人知。Sherman等，(1982)METH0DSINYEASTGENETICS,ColdSpringHarborLaboratory为广为认可的描述可用于在酵母中生产蛋白质的各种方法的专著。用于生产真核蛋白质的两种广泛使用的酵母为酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和巴斯德毕赤酵母(Pichiapastoris)。用于在酵母属和毕赤酵母属中表达的载体、菌株和方案为本领域已知并可从供应商购买(例如，Invitrogen)。期望时，适当的载体通常具有表达控制序列，例如启动子，包括3…磷酸甘油酸酯激酶或醇氧化酶，和复制起点、终止序列等。本发明蛋白质一旦表达即可通过裂解细胞并将标准蛋白质分离技术应用于该裂解产物或沉淀从酵母中分离。可通过使用Western印迹技术或其它标准免疫测定技术的放射免疫测定法监控纯化过程。也可将编码本发明蛋白质的序列与各种表达载体连接用于转染例如哺乳动物、昆虫或植物来源的细胞培养物。哺乳动物细胞系统常为单层细胞形式虽然也可使用哺乳动物细胞悬液。本领域已开发了许多可表达完整蛋白质的适当宿主细胞系，包括HEK293、BHK21和CH()细胞系。这些细胞的表达载体可包括表达控制序列，例如复制起点、启动子(例如，CMV启动子、HSVtk启动子或pgk(磷酸甘油酸激酶)启动子)、增强子(Queen等，(1986)Immunol.Rev.89:49)和必要的加工信息位点，例如核糖体结合位点、RNA剪接位点、多腺苷酸化位点(例如，SV40大TAgpolyA附加位点)和转录终止子序列。用于生产本发明蛋白质的其它动物细胞可来自例如美国典型培养物保藏中心细胞系和杂交瘤目录(第7版，1992)。用于在昆虫细胞中表达本发明蛋白质的适当载体通常来源自SF9杆状病毒。适当的昆虫细胞系包括蚊幼虫、蚕、粘虫、蛾和果蝇(Drosophia)细胞系，例如Schneider细胞系(参见，例如，Schneider,(1987)J.Erabryol.Exp.Morphol.27:353-65)。对于酵母而言，当使用更高级的动物或植物宿主细胞时通常将多腺苷酸化或转录终止子序列并入载体中。终止子序列的一个实例为来自牛生长激素基因的多腺苷酸化序列。也可包括用于准确剪接转录物的序列。剪接序列的一个实例为来自SV40的VP1内含子(Sprague等，(1983)J.Virol.45:773-81)。此外，可将在宿主细胞中控制复制的基因序列并于载体中例如存在于牛乳头状瘤病毒类型_载体中者(S辜ia-C卿o，"BovinePapillomaVirusDNAaEukaryoticCloningVect.or，，，DNACLONING:APRACTICALAPPROACH,第二巻，Glover(编辑),IRL出版社，Arlington,VA,第213—38页(1985))。此外，可使用置于适当植物表达载体中的SCW基因转化植物细胞。然后可从植物愈伤组织中分离该多肽或用转化细胞再生转基因植物。可收获该转基因植物，并可对适当的组织(例如，种子或叶)运用大规模蛋白质提取和纯化技术。植物转化方法已知很多向植物中导入外源基因的方法并可用于向植物宿主中插入SCW多核苷酸，包括生物学和物理学植物转化方案。参见，例如，Miki，等，"ProcedureforIntroducingForeignDNAintoPlants,"METHODSINPLANTMOLECULARBIOLOGYANDBIOTECIINOLOGY,GlickandThompson(编辑)，CRCPress,Inc.,Boca:Raton，第67-88页(1993)。所选方法随宿主植物而变化，包括化学转染方法例如磷酸钙、微生物介导的基因转移例如农杆菌属(Horsch，等，(1985)Science227:1229-31)、电穿孔、显微注射和生物射弹轰击。植物细胞或组织转化和植物再生的表达盒和载体以及体外培养方法为已知并可获得。参见，例如，Gruber,等.，"Vectorsfor:P:l.antTransformation."METHODSINPLANTMOLECULARBIOLOGYANDBIOTECHNOLOGY,上文，第89-119页。可通过一种或更多种通常使用的直接导入细胞的技术将已分离多核苷酸或多肽导入植物。该类方案可根据靶向用于基因修饰的生物体、细胞、植物或植物细胞的类型(即单子叶或双子叶)而变化。用于转化植物细胞的适当方法包括显微注射(Crossway等，(1986)Biot.echniques4:320-334;美国专利第6300543号)、电穿孔(Riggs等，(1986)Proc.Natl.Acad.Sci.USA83:5602-5606)、直接基因转移(Paszkowski等，(1984)EMB0J.3:2717-2722)和生物射弹颗粒加速(参见，例如，Sanford等，美国专利第4945050号；W091/10725;和McCabe等，(1988)Biotechnology6:923-926)。也可参见Tomes,等，通过微粒轰击直接向完整植物细胞转移DNA(DirectDNATransferintolntactPlantCellsViaMicroprojectileBombardment).第197-213页，PlantCell,TissueandOrganCulture,FundamentalMethods.0丄Gamborg&G.C.Phillips(编辑)，Springer-VerlagBerlinHeidelbergNewYork，1995;美国专利第5736369号(分生组织);Weissinger等，(1988)Ann.Rev.Genet.22:421-477;Sanford,等，(1987)ParticulateScienceandTechnology5:27-37(洋葱)；Christ.ou等，(1988)PlantPhysiol.87:671-674(大豆)；Datt.a等.，(1990)Biotechnology8:736-740(稻);Klein等，(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA85:4305-4309(玉米);Klein等，(1988)Biotechnology6:559-563(玉米);W()91/10725(玉米)；Klein等，(1988)Plant.Physiol.91:440-444(玉米)；Fromm等，(1990)Biotechnology8:833-839;和Gordon-Kamm等，(1990)PlantCell2:603-618(玉米)；Hooydaas-VanSlogteren&Hooykaas(1984)Nature(London)311:763-764;Bytebier等，(1987)Proc.Natl.Acad.Sci.USA84:5345-5349(百合科(Li:1.iaceae));DeWet等，(1985)TheExperimentalManipulationofOvuleTissues,G.P.Chapman等(编车lj;)，第197-209页；Longman，NY(花粉)；Ka印pler等，(1990)PlantCellR印orts9:415-418;以及Ka印pler等，(1992)Theor.A卯l.Genet.84:560-566(颈须—介导转化);美国专利第5693512号(超声);1)，Hal:l.uin等，(1992)PlantCell4:1495-1505(电穿孔)；Li等，(1993)PlantCellR印ortsl2:250-255;Christou禾口Ford(1995)A丽lsofBotany75:407-413(稻);0sjoda等，(1996)NatureBiotech.14:745-750;农杆菌介导的玉米转化(美国专利第5981840号);碳化硅颈须方法(Frame等，(1994)PlantJ.6:941-948);激光方法(Guo等，(1995)PhysiologiaPlanta進93:19-24);超声方法(Bao等，(1997)UltrasoundinMedicine&Biology23:953-959;FinerandFiner(2000)LettApplMicrobiol.30:406-10;Amoah等，(2001)JExpBot52:1135-42);聚乙二醇方法(Krens等，(1982)Nature296:72-77);可使用电穿孔(Froram等，(1985)Proc.Natl.Acad.Sci.USA82:5824-5828)和显微注射(Crossway等，(1986)Mol.Gen.Genet.202:179-185)转化单子叶和双子叶细胞的原生质体；均以引用形式并于本文。农杆菌介导的转化将表达载体导入植物最普遍使用的方法是基于农杆菌的天然转化系统。根癌农杆菌(A.tumefaciens)和发根农杆菌(A.rhizogenes)为植物致病性土壤细菌，其可遗传转化植物细胞。根癌农杆菌和发根农杆菌的Ti和Ri质粒分别携带用于遗传转化植物的基因。参见，例如，Kado,(1991)Crit.Rev.PlantSci.10:1。农杆菌属载体系统和农杆菌属介导的基因转移方法阐述于Gruber等，上文；Miki等，上文；和Moloney等，(1989)PlantCe:l.1R印ort.s8:238。相似的，该基因可插入分别来自根癌农杆菌或发根农杆菌的Ti和Ri质粒的T-DNA区。因此,可使用这些质粒如上所述构建表达盒。己知许多控制序列，当其与异源编码序列偶联并转化入宿主有机体时就原始编码序列的组织/器官特异性而言呈现出保真基因表达。参见，例如，Benfey和Chua，(1989)Science244:174-81。尤其适用于这些质粒的控制序列为该基因在各种靶植物中组成型叶-特异性表达的启动子。其它可用的控制序列包括来自胭脂碱合酶(N0S)基因的启动子和终止子。N0S启动子和终止子存在于质粒pARC2，可购自美国典型培养物保藏中心，编号为ATCC67238。如果使用该体系则来自Ti或Ri质粒之--的毒性(vir)基因也必须存在，或与T-DNA部分一起或通过二元系统(其中vir基因存在于另一独立的载体中)。该类系统，其中使用的载体以及转化植物细胞的方法阐述于美国专利第4658082号，美国专利申请第913914号，申请日期1986年10月1日，如美国专利第5262306号中引用，授权于1993年11月16日;禾口Simpson等，(1986)PlantMol.Biol.6:403-15(也被'306专利引用)；其完整内容均以引用形式并于本文。构建之后可将这些质粒置于发根农杆菌或根癌农杆菌并将这些载体用于转化植物种细胞，其对镰孢茵属(Fusarium)或链格孢属(Alternaria)的感染敏感。本发明也涵盖几种其它转基因植物包括但不限于大豆、玉米、高粱、苜蓿、稻、三叶草、巻心菜、香蕉、咖啡、芹菜、烟草、豇豆、棉花、甜瓜和胡椒。选择发根农杆菌还是根癌农杆菌取决于藉此转化的植物。通常根癌农杆菌为转化优选的生物体。大多数双子叶植物、一些裸子植物和少数单子叶植物(例如，Liliales和Arales的某些成员)对根癌农杆菌感染敏感。发根农杆菌的宿主范围也较宽，包括大多数双子叶植物和一些裸子植物，其包括豆科(Leguminosae)、菊科(Compositae)和藜科(Chenopodiaceae)的成员。单子叶植物的转化现在取得一些成功。欧洲专利申请第604662A1号公开了用农杆菌转化单子叶植物的方法。欧洲专利第672752A1公开了用未成熟胚的盾片以农杆菌转化单子叶植物的方法。Ishida等讨论了通过将根癌农杆菌与未成熟胚接触转化玉米的方法(NatureBiotechnology14:745-50(1996))。-一经转化，这些细胞可用于再生转基因植物。例如，可用这些载体通过损伤植物并将载体引入伤口位点从而感染整个植物。可损伤植物的任何部分，包括叶、茎和根。或者可用这些载体接种外植体形式的植物组织,例如子叶组织或叶盘并在促进植物再生的条件下培养。用发根农杆菌和根癌农杆菌(包含编码烟曲霉毒素降解酶的基因)接种植物组织转化的根或枝条可作为植物组织来源，或通过体细胞胚胎发生或器官发生再生烟曲霉毒素抗性转基因植物。该类再生植物组织的方法的实例公开于Shahin,Theor.Appl.Genet.69:235-40(1985);美国专利第4658082号;Sirapson，等，上文；美国专利申请第913913号和913914号，均申请于1986年10月1日，如美国专利申请第5262306号(授权于1993年11月16日)所引用，完整公开内容以引用形式并于本文。直接基因转移虽然农杆菌介导转化的宿主范围很广，一些主要的谷类作物种和裸子植物通常对该基因转移模式具有抗性，尽管最近已在稻中取得一些成功(Hiei，等，(1994)ThePlantJournal6:271-82)。已研发了数种植物转化的方法(总称为直接基因转化)作为农杆菌介导转化的另一选择。一种广泛适用的植物转化方法为微粒介导转化，其中将DNA载于约1-4ura微粒的表面。用可将微粒加速至300至600m,Zs速度足以穿透植物细胞壁和膜的生物射弹设备将该表达载体导入植物组织(Sanford等，(1987)Part.Sci.Technol.5:27;Sanford，(1988)TrendsBiotech6:299;Sanford，(1990)Physiol.Plant79:206;和Klein等，(1992)Biotechnology10:268)。另一种向植物物理传递DNA的方法为如Zang，等，(1991)BioTechnology9:996中阐述的靶细胞超声。或者，使用脂质体或原生质球融合体向植物中导入表达载体。参见，Deshayes等，(1985)EMB0J.4:2731;和Christou等，(1987)Proc.Natl.Acad.Sci.USA84:3962。也有报导使用CaCl2沉淀,聚乙烯醇或聚L-鸟氨酸可直接摄取DM至原生质体。参见，例如，Hain，等，(1985)Mol.Gen.Genet.199:161;andDraper,etal.，(1982)PlantCellPhysiol.23:451。已阐述了原生质体、完整细胞和组织的电穿孔。参见，例如，Donn等，(1990)，AbstractsoftheV]:]:th]:nt'1.CongressonPlantCellandTissueCultureI:A:PTC，A2-38，第53页；D，Halluin，等，(1992)PlantCel14:1495-505;和Spence等，(1994)PlantMol.Biol.24:5卜61。增加SCW多肽的活性和/或水平提供了增加本发明SCW多肽活性和/或水平的方法。可通过向植物提供SCW多肽增加本发明scw多肽的水平和/或活性。可通过向植物中导入编码scw多肽的氨基酸序列、向植物中导入编码scw多肽的核苷酸序列或通过选择编码本发明scw多肽的基因组基因座不同基因组变体提供SCW多肽。如本文其它部分所述,本领域已知许多向植物提供多肽的方法，包括但不限于向植物中直接导入多肽，向植物中导入(瞬时或稳定)编码具有次生细胞壁发育活性的多肽的多核苷酸构建体。也应该认识到本发明方法可应用不可在已转化植物中引导蛋白质或RNA表达的多核苷酸。因此，可通过改变编码SCW多肽或其启动子的基因增加SCW多肽的水平和/或活性。参见，例如，Kniiec，美国专利第5565350号；Zarling等，PCT/US93/03868。因此提供了携带SCW基因突变的诱变植物，其中该突变可增加SCW基因的表达或增加被编码SCW多肽的植物生长和/或次生细胞壁发育活性。降低SCW多肽的活性和/或水平38提供了通过用表达抑制SCW多肽表达的多核苷酸的表达盒转化植物细胞降低或消除本发明SCW多肽活性的方法。该多核苷酸可通过防止SCW信使RNA的翻译直接地或通过编码抑制编码SCW多肽的SCW基因的转录或翻译的多肽间接地抑制SCW多肽的表达。抑制或消除植物细胞基因表达的方法为本领域已知，本发明中可使用任何这种方法抑制SCW多肽的表达。根据本发明，如果SCW多肽的蛋白水平低于未经基因修饰或诱变以抑制该SCW多肽表达的植物中相同SCW多肽蛋白水平的70%，则SCW多肽的表达被抑制。在本发明的具体实施方案中，根据本发明被修饰的植物中SCW多肽的蛋白水平低于不是突变体或未经基因修饰以抑制该SCW多肽表达的植物中相同SCW多肽蛋白水平的60%、低于50%、低于40%、低于30%、低于20%、低于10%、低于5%或低于2%。可通过例如检测植物细胞或植物中SCW多肽的表达水平直接地或例如通过测定植物细胞或植物中SCW多肽的植物生长和/或次生细胞壁发育活性或通过测定植物的生物量间接地测定scw多肽的表达水平。进行该类检测的方法阐述于本文其它部分。在本发明的其它实施方案中，通过用包含编码抑制SCW多肽活性的多肽的多核苷酸的表达盒转化植物细胞降低或消除SCW多肽活性。根据本发明如果SCW多肽的植物生长和/或次生细胞壁发育活性小于未经修饰以抑制该SCW多肽的植物生长和/或次生细胞壁发育活性的植物中相同SCW多肽的植物生长和/或次生细胞壁发育活性的70%，则该SCW多肽的植物生长和/或次生细胞壁发育活性被抑制。在本发明的具体实施方案中，根据本发明被修饰的植物中该scw多肽的植物生长和/或次生细胞壁发育活性小于未经修饰以抑制该SCW多肽表达的植物中该相同SCW多肽的植物生长和/或次生细胞壁发育活性的60%、小于50%、小于40%、小于30%、小于20%、小于10%或小于5%。当通过本文别处描述的检测方法不可检测时则根据本发明SCW多肽的植物生长和/或次生细胞壁发育活性被"消除"。测定SCW多肽植物生长和/或次生细胞壁发育活性的方法阐述本文其它部分。在其它实施方案中，可通过破坏SCW多肽的编码基因降低或消除SCW多肽的活性。本发明涵盖具有SCW基因突变的诱变植物，其中该突变降低SCW基因的表达或抑制被编码的scw多肽的植物生长和/或次生细胞壁发育活性。因此，很多方法可用于降低或消除SCW多肽的活性。此外，不止一种方法可用于降低单个scw多肽的活性。降低或消除scw多肽表达的非限制性实例见以下内容。1.基于多核苷酸的方法在本发明的一些实施方案中，用可表达抑制本发明SCW多肽表达的多核苷酸的表达盒转化植物。本文使用的术语"表达"指基因产物的生物合成，包括所述基因产物的转录和/或翻译。例如，为达到本发明目的，可表达抑制至少一种scw多肽表达的多核苷酸的表达盒为可产生抑制至少一种本发明SCW多肽转录和/或翻译的RNA分子的表达盒。从DNA分子"表达"或"生产"蛋白质或多肽指转录或翻译该编码序列以产生该蛋白或多肽，而从RNA分子"表达"或"生产"蛋白质或多肽指翻译RNA编码序列以产生该蛋白质或多肽。抑制SCW多肽表达的多核苷酸实例如下所示i.有义抑制/共抑制在本发明的一些实施方案中，可通过有义抑制或共抑制抑制SCW多肽的表达。对于共抑制而言，设计一个表达盒表达相应于全部或部分以"有义"方向编码scw多肽的信使RNA的RNA分子。该RNA分子的过度表达可导致天然基因表达降低。因此，筛选经共抑制表达盒转化的多种植物系以鉴定呈现SCW多肽表达最大抑制者。用于共抑制的多核苷酸可对应于全部或部分编码SCW多肽的序列，全部或部分SCW多肽转录物的5'和/或3'非翻译区，或全部或部分编码SCW多肽转录物的编码序列和非翻译区两者。在一些实施方案中多核苷酸包含部分或全部SCW多肽的编码区，将该表达盒设计成消除该多核苷酸的起始密码子这样就不会翻译任何蛋白质产品。共抑制可用于抑制植物基因表达以产生具有不可检测蛋白水平的由这些基因编码的蛋白质的植物。例如，参见，Broin等.，(20()2)PlantCel:[14:1417-1432。共抑制也可用于抑制相同植物中的多种蛋白质的表达。例如，参见，美国专利第5942657号。使用共抑制抑制植物内源基因表达的方法阐述于Flavell等.，(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA91:3490-3496;Jorgensen等，(1996)PlantMol.Biol.31:957-973;Johansen和Carrington(2001)PlantPhysiol.126:930-938;Broin等，(2002)PlantCell.14:1417-1432;Stout.jesdijk等，(2002)PlantPhysiol.129:1723-1731;Yu等，(2003)Phytochemistry63:753-763;和美国专利第5034323号、5283184号和5942657号，均以引用形式并于本文。可通过在表达盒于有义序列的3'位置和多腺苷酸化信号的5'位置导入多聚-dT区增加共抑制效率。参见，美国专利申请公开第20020048814号，以引用形式并于本文。通常这种核苷酸序列与内源基因的转录物序列具有实质同--'性，优选大于约65%序列同一性，更优选大于约85%序列同一性，最优选大于约95%序列同一性。参见，美国专利第5283184号和5034323号，以引用形式并于本文。ii.反义抑制在一些实施方案中，可通过反义抑制获得对SCW多肽表达的抑制。对于反义抑制而言，将该表达盒设计为表达与编码SCW多肽的信使RNA的全部或部分互补的RNA分子。该反义RNA分子的过度表达可导致原始基因的表达降低。因此,筛选用该反义抑制表达盒转化的多种植物系以识别呈现SCW多肽表达最大抑制者。用于反义抑制的多核苷酸可对应于编码SCW多肽的序列的互补体的全部或部分，SCW转录物5'和/或3'非翻译区的全部或部分，或编码SCW多肽的转录物的编码序列和非翻译区二者的互补体的全部或部分。此外，该反义多核苷酸可与目标序列完全互补(即与目标序列的互补物同一性为1()()%)或部分互补(即与目标序列的互补物同一性小于100%)。反义抑制可用于抑制相同植物中多种蛋白质的表达。例如，参见美国专利第5942657号。而且，反义核苷酸的部分可用于破坏目标基因的表达。一般而言，可使用至少50个核苷酸、100个核苷酸、200个核苷酸，300、400、450、500、550或更多的核苷酸的序列。使用反义抑制来抑制植物中内源基因表达的方法阐述于，例如Liu等，(2()()2)PlantPhysiol.129:1732-1743和美国专利第5759829号和第5942657号，均以引用形式并于本文。通过在表达盒于反义序列的3'位置和多腺苷酸化信号的5'位置包含多聚-dT区可增加反义抑制的效率。参见美国专利申请公开第20020048814号，以引用形式并于本文。iii.双链RNA干扰在本发明的一些实施方案中，可通过双链RNA(dsRNA)干扰获得对SCW多肽表达的抑制。对于dsRNA千扰而言，将如....匕所述用于共抑制的有义RNA分子和与有义RNA分子完全或部分互补的反义RNA分子表达在相同的细胞中，从而抑制了对应内源信使RNA的表达。通过设计包含有义序列和反义序列两者的表达盒完成该有义和反义分子的表达。或者，对有义和反义序列可使用单独的表达盒。然后筛选用单个dsRNA千扰表达盒或复数个表达盒转化的多种植物系以鉴别呈现SCW多肽表达最大抑制的植物系。使用dsRNA干扰抑制内源植物基因表达的方法阐述于Waterhouse等.，(1998):Proc.Natl.Acad.Sci.USA95:13959-13964，Liu等，(2002)PlantPhysiol.129:1732-1743，以及WO99/49029、WO99/53050、WO99/61631和WO00/49035，均以引用形式并于本文。iv.发夹RNA干扰和含内含子发夹RNA干扰在本发明的一些实施方案中，可通过发夹RNA(hpRNA)干扰或含内含子发夹RNA(ihpRNA)干扰抑制SCW多肽的表达。这些方法可高效抑制内源基因的表达。参见Waterhouse和Helliwell(2003)Nat.Rev.Genet.4:29-38，及其中引用的文献。对于hpRNA干扰,将表达盒设计为表达可与其自身杂交以形成包含单链环区和碱基配对茎的发夹结构的:rm分子。该碱基配对茎区包含对应于全部或部分编码表达被抑制的基因的内源信使RNA的有义序列，和与该有义序列完全或部分互补的反义序列。因此，该分子的碱基配对茎区通常决定了该RNA千扰的特异性。hpRNA分子可高效抑制内源基因的表达，它们所诱导的RNA干扰可遗传至植物后代中。参见，例如Chuang和Meyerowitz(2000)Proc.Natl.Acad.Sci.USA97:4985-4990;Stoutjesdijk等，(2002)PlantPhysiol.129:1723-1731;Waterhouse和Helliwell(2003)Nat.Rev.Genet.4:29-38。用于hpRNA干扰抑制或沉默基因表达的方法阐述于例如，Chuang和Meyerowitz(2000)Proc.Natl.Acad.Sci.USA97:4985-4990;Stoutjesdijk等,(2002)PlantPhysiol.129:1723-1731;Waterhouse和Helliwell(2003)Nat.Rev.Genet.4:29-38;Pandolfini等，:BMCBiotechnology3:7，美国专利申请公开第20030175965号；均以引用形式并于本文。hpRNA构建体沉默体内基因表达的有效性的瞬时分析阐述于Panstruga，et.al.，(2003)Mol.Biol.R印.30:135-140，通过引用并于本文。对于ihp:RM而言，该干扰分子具有与hp:RM相同的通用结构，但是该RNA分子还包含可在表达该ihpRNA的细胞内被剪接的内含子。使用内含子可在剪接后最小化发夹RNA分子环的大小并且增加千扰效率。参见，例如，Smith等，(2000)Nature407:319-320。事实上Smith等人证实了使用ihpRNA介导干扰100%抑制内源基因的表达。使用ihpRNA干扰抑制内源植物基因表达的方法阐述于，例如，Smith等，(2000)Nature407:319-320;Wesley等，(2001)PlantJ.27:58卜590;Wang和Wat.erhouse(2001)Curr.Opin.PlantBiol.5:146-150;Waterhouse和Helliwell(2003)Nat..Rev.Genet.4:29-38;Helliwell和Waterhouse(2003)Methods30:289-295,以及美国专利申请公开第20030180945号，均以引用形式并于本文。用于hpRNA干扰的表达盒还可设计为该有义序列和反义序列不对应于内源RNA的形式。在这一实施方案中，该有义序列和反义序列在环序列侧翼，其包含对应于目标基因的全部或部分内源信使RNA的核苷酸序列。因此,是该环区决定了RNA干扰的特异性。参见，例如，WO02/00904，以引用形式并于本文。v.扩增子介导的干扰扩增子表达盒包含植物病毒来源序列，其包含全部或部分目标基因但一般不是该天然病毒的全部基因。存在于该表达盒转录产物中的该病毒序列允许转录产物引导自身的复制。由扩增子产生的转录物相对于目标序列(即该SCW多肽的信使RNA)可为有义或反义。使用扩增子抑制内源植物基因表达的方法阐述于，例如，Angell和Baulcombe(1997)EMBOJ.16:3675-3684，Angell和Baulcombe(1999)PlantJ.20:357-362，及美国专利第6646805号，均以引用形式并于本文。vi.核酶在一些实施方案中，由本发明表达盒表达的多核苷酸为催化性RNA或具有对SCW多肽的信使RNA特异的核酶活性。因此，该多核苷酸引起该内源信使RNA的降解,导致SCW多肽表达降低。这一方法阐述于，例如，美国专利第4987071号，以引用形式并于本文。vii.小干扰RNA或微小RNA在本发明的一些实施方案中，可通过表达编码微小RNA(miRNA)的基因进行RNA千扰从而抑制SCW多肽的表达。miRNA为由约22个核糖核苷酸组成的调节剂。miRNA高效抑制内源基因的表达。参见，例如，Javier等，(2003)Nature425:257-263，以引用形式并于本文。对于miRNA千扰而言，将该表达盒设计为表达建模于内源miRNA基因上的RNA分子。该miRNA基因编码形成含有与另一内源基因(目标基因)互补的22-核苷酸序列的发夹结构的RNA。对于SCW表达抑制而言，该22-核苷酸序列选自SCW转录物序列并含有所述SCW序列有义方向的22个核苷酸和与该有义序列互补的对应反义序列的21个核苷酸。miRNA分子可高效抑制内源基因的表达并且它们诱导的RNA千扰可遗传至植物后代。2.基于多肽的基因表达抑制在一个实施方案中，多核苷酸编码与编码SCW多肽基因结合的锌指蛋白，导致该基因表达降低。在具体的实施方案中，该锌指蛋白与scw的调控区结合。在其它实施方案中，该锌指蛋白与编码SCW多肽的信使RNA结合并防止其翻译。筛选锌指蛋白靶向位点的方法阐述于,例如，美国专利第6453242号，使用锌指蛋白抑制植物基因表达的方法阐述于，例如，美国专利申请公开第20030037355号，均以引用形式并于本文。3.基于多肽的蛋白活性抑制在本发明的一些实施方案中，所述多核苷酸编码与至少一种SCW多肽结合的抗体并减少scw多肽的次生细胞壁形成活性。在另一个实施方案中，抗体的结合通过细胞数量控制机制导致抗体-SCW复合物周转增加。在植物细胞中表达抗体和通过抗体的表达和与植物细胞蛋白结合来抑制分子途径为本
技术领域：
已知。参见，例如，Conrad和Sonnewald(2003)NatureBiotech.21:35-36，以引用形式并于本文。4.基因破坏(disruption)在本发明的一些实施方案中，通过破坏编码SCW多肽的基因降低或消除SCW多肽的活性。可通过本
技术领域：
已知的任何方法破坏编码scw多肽的基因。例如，在一个实施方案中，通过转座子标记技术阻断该基因。在另一个实施方案中，通过使用随机或靶向诱变诱变植物并筛选次生细胞壁发育活性降低的植物以破坏该基因。i.转座子标记技术在本发明的一个实施方案中，使用转座子标记技术降低或消除一个或更多个SCW多肽的SCW活性。转座子标记技术包括将转座子插入内源SCW基因以降低或消除SCW多肽的表达。"SCW基因"意指编码依据本发明的SCW多肽的基因。42在该实施方案中，通过将转座子插入编码SCW多肽基因的调控区或编码区降低或消除一个或更多个SCW多肽的表达。可使用位于SCW基因的外显子、内含子、5'或3'非翻译序列、启动子或任何其它调控序列内的转座子降低或消除被编码的SCW多肽的表达和/或活性。用于转座子标记植物中特异基因的方法为本
技术领域：
熟知。参见，例如，Maes等.，(1999)TrendsPlantSci.4:90-96;Dharmapuri和Sonti(1999)FEMSMicrobiol.Lett.179:53-59;Meissner等，(2000)PlantJ.22:265-274;Phoga等，(2000)J.Biosci.25:57-63;Walbot(2000)Curr.()pin.PlantBiol.2:103-107;Gai等，(2000)NucleicAcidsRes.28:94-96;Fitzmaurice等，(1999)Genetics153:1919-1928)。此夕卜，用于在已选择基因中筛选Mu插入的TUSC步骤已阐述于Bensen等，(1995)PlantCell7:75-84;Mena等，(1996)Science274:1537-1540;和美国专利第5962764号；均以引用形式并于本文。ii.活性降低的突变植物降低或去除植物内源基因表达的其它方法也为本领域已知并可相似的应用于本发明。这些方法包括其它形式的诱变作用，例如反求遗传学意义(用PCR)上使用的用于鉴别内源基因缺失植物系的甲磺酸乙酯诱导的诱变作用、缺失诱变和快中子缺失诱变。这些方法的实例见0hshima等.，(1998)Virology243:472-481;0kubara等，(1994)Genetics137:867-874;以及Quesada等，(2000)Genetics154:42卜436;均以引用形式并于本文。此外,筛选化学诱导突变的快速和自动方法-TILLING(靶向基因组中诱导的局部损害(TargetingInducedLocalLesionsInGenomes))，(使用变性:HPLC或选择性核酸内切酶消化已选择的PCR产物)也可用于本发明。见McCallum等，(2000)Nat.Biotechnol.18:455-457，以引用形式并于本文。可影响被编码蛋白的基因表达或干扰其功能(次生细胞壁形成活性)的突变为本领域已知。基因外显子中的插入突变通常形成无效突变体。保守残基的突变在抑制被编码蛋白的次生细胞壁形成活性中是特别有效的。已阐述了适于以消除次生细胞壁发育活性为目标的诱变作用的植物scw多肽的保守残基。可根据本领域熟知的步骤分离该类突变体，并可通过遗传杂交堆叠(stack)不同SCW基因座中的突变。参见，例如，Gruis等，(2002)PlantCe:l114:2863-2882。在本发明的另一实施方案中，由于基因倒置和重复基因座重组显性突变体可用于引起RNA沉默。参见，例如，Kusaba等，(2003)PlantCell15:1455-1467。本发明涵盖降低或去除一个或更多个SCW多肽活性的其它方法。改变或突变植物基因组核苷酸序列其它方法的实例为本领域已知并包括但不限于使用RNA:DNA载体、RNA:DNA突变载体、RNA:DNA修复载体、杂双链寡核苷酸、自身互补RNA:DNA寡聚核苷酸和重组剂(re固bino卿ic)寡核苷碱基。所使用的该类载体和方法为本领域已知。参见，例如，美国专利第5565350号；5731181号；5756325号;5760012号；5795972号和5871984号，均以引用形式并于本文。也可参见W()98/49350、WO99/07865、WO99/25821,以及Beetham等，(1999)Proc.Natl.Acad.Sci.USA96:8774-8778;均以引用形式并于本文。iii.调节植物生长和/或次生细胞壁发育活性在具体方法中，通过增加植物中SCW多肽的水平或活性增加植物中次生细胞壁发43育基因的水平和/活性。增加植物中SCW多肽的水平和/或活性的方法阐述于本文其它部分。简略而言，该类方法包括向植物提供本发明SCW多肽并藉此增加SCW多肽的水平和/或活性。在其它实施方案中，可通过将包含本发明SCW核苷酸序列的多核苷酸导入植物中从而提供编码SCW多肽的SCW核苷酸序列、表达该SCW序列、增加该SCW多肽的活性并藉此增加植物或植物部分的次生细胞壁形成。在其它实施方案中，导入植物中的该sew核苷酸构建体被稳定整合入该植物的基因组中。在其它方法中，可通过增加植物中SCW多肽的水平和./或活性增加植物组织的细胞数量和生物量。该类方法详细阐述于本文其它部分。在一个该类方法中，将scw核苷酸序列导入植物中，该SCW核苷酸序列的表达降低SCW多肽的活性并藉此增加植物生长和/或植物或植物部分的次生细胞壁发育。在其它实施方案中，该导入植物的scw核苷酸构建体被稳定整合入该植物的基因组中。如上文所述，本领域技术人员可识别用于调节植物生长和/或植物中次生细胞壁发育多核苷酸和多肽的水平/活性的适当启动子。本实施方案的示例性启动子阐述于本文其它部分。因此，本发明进一步提供了相对于对照植物组织的植物生长和/或次生细胞壁发育具有被修饰的植物生长和/或次生细胞壁发育的植物。在一个实施方案中，本发明植物中本发明sew多肽的水平/活性增加并因此植物生长和/或该植物组织中的次生细胞壁发育增加。在其它实施方案中，本发明植物中本发明scw多肽水平被降低或消除并因此植物生长和/或该植物组织中次生细胞壁发育降低。在其它实施方案中，该类植物具有被稳定整合入它们基因组的核酸分子，该分子包含与驱动该植物细胞中表达的启动子可操作地连接的本发明的SCW核苷酸序列。iv.调节根发育本文提供了调节根发育的方法。通过"调节根发育"预期达到与对照植物相比植物根发育的任何改变。这些根发育的改变包括但不限于初生根的生长速率、新生根重量、侧根和不定根形成的范围、维管系统、分生组织发育或径向膨胀的改变。特别地,最期望的结果是具有更强维管系统的根，所述更强的维管系统改善了植物的站立性并因此降低根倒伏以及对害虫的敏感性更低。本文提供了调节根发育的方法。该方法包含调节植物中SCW多肽的水平和/或活性。在一个方法中，向植物提供本发明的scw序列。在另--个方法中，通过向植物中导入包含本发明SCW核苷酸序列的多核苷酸从而提供SCW核苷酸序列、表达该SCW序列并藉此修饰根发育。在又另一个方法中，导入该植物的SCW核苷酸构建体被稳定整合入该植物的基因组中。在其它方法中，通过改变植物中SCW多肽的水平或活性调节根发育。SCW活性的增加可导致根发育的至少一种或更多种以下改变，包括但不限于相对于对照植物根分生组织更大、根生长增加、径向膨胀增强、维管系统增强、根分枝增加、不定根更多和/或新生根重量增加。如本文所使用，术语"根生长"涵盖单子叶和双子叶植物中组成其发育不同阶段根体系的不同部分生长的所有方面。也应该理解的是根生长增强可由其一个或更多个部分包括初生根、侧根、不定根等的生长增强引起。测量根体系中该发育改变的方法为本领域已知。参见，例如，美国专利申请第2003/0074698号和Werner等，(2001)PNAS18:10487-10492，二者均以引用形式并于本文。如上所述,本领域技术人员可识别用于调节植物中根发育的适当启动子。这一实施方案的示例性启动子包括组成型启动子和根优选启动子。示例性根优选启动子阐述于本文其它部分。通过增加SCW多肽的活性和/或水平刺激根生长并增加根质量也可用于提高植物的站立稳定性。术语"倒伏抗性"或"站立稳定性"指植物将其自身固定于土壤中的能力。对于具有直立或半直立生长习惯的植物而言，该术语也指在不利(环境的)条件下保持立式位置的能力。这一'性状与根系统的大小、深度和形态学有关。此外,通过增加SCW多肽的水平和/或活性刺激根生长并增加根质量也可用于促进外植体的体外繁殖。而且，由SCW活性的水平和./或活性增加引起的更高根生物量的产生对产量具有直接作用并对由根细胞或转基因根细胞或所述转基因根细胞的细胞培养物生产的化合物的生产具有间接作用。由根培养物生产的一种相关化合物的实例为紫草素，通过该方法可有利增强其产量。因此本发明进一步提供与对照植物的根发育相比根发育被调节的植物。在一些实施方案中，本发明植物的本发明sew多肽的水平/活性增强并且根生长和/或根生物量增加。在其它实施方案中，该类植物将包含与驱动该植物细胞中表达的启动子可操作地连接的本发明SCW核苷酸序列的核酸分子稳定整合入它们的基因组。v.调节枝条和叶发育本发明也提供调节植物中枝条和叶发育的方法。"调节枝条和/或叶发育"意指植物枝条和/或叶发育中的任何改变。这些枝条和/或叶发育的改变包括但不限于根分生组织发育、叶数量、叶大小、叶和茎维管、节间长度和叶衰老的改变。如本文所使用，"叶发育"和"枝条发育"涵盖单子叶和双子叶植物中在其发育不同阶段分别组成叶体系和枝条体系的不同部分的生长的所有方面。测量枝条和叶体系中这些发育改变的方法为本领域已知。参见，例如Werner等，(2001)PNAS98:10487-10492和美国专利申请第2003/0074698号，均以引用形式并于本文。调节植物中枝条和/或叶发育的方法包括调节本发明SCW多肽的活性和/或水平。在一个实施方案中提供了本发明的scw序列。在其它实施方案中，可通过向植物中导入包含本发明scw核苷酸序列的多核苷酸以提供本发明scw核苷酸序列、表达该scw序列并藉此修饰根和/或叶发育。在其它实施方案中，导入植物的该SCW核苷酸构建体被稳定整合入该植物的基因组中。在具体的实施方案中，通过降低植物中SCW多肽的水平和/或活性调节枝条和/或叶发育。sew活性的降低可引起与对照植物相比至少一种或更多种以下枝条和Z或叶发育的改变，包括但不限于叶数量减少、叶表面减少、维管减少、节间变短和生长矮小以及叶衰老推迟。如上文所述，本领域技术人员可识别用于调节植物枝条和叶发育的适当启动子。该实施方案的示例性启动子包括组成型启动子、枝条-优选启动子、枝条分生组织-优选启动子和叶-优选启动子。示例性启动子已阐述于本文其它部分。降低植物中SCW活性和/或水平可引起节间变短和生长矮小。因此，本发明方法可45用于生产矮生植物。此外,如上文所述，调节植物中SCW活性可调节根和枝条二者的生长。因此本发明进一步提供了改变根/枝条比例的方法。可通过降低植物中SCW多肽的水平和Z或活性进一步调节枝条或叶的发育。因此，本发明进一步提供与对照植物相比根和/或叶发育被调节的植物。在一些实施方案中，本发明植物中本发明sew多肽水平/活性增强，枝条和Z或叶发育被改变。这些改变包括但不限于与对照植物相比叶数量增加、叶表面增加、维管形成增加、节间变长和植物增高以及叶衰老的改变。在其它实施方案中，本发明植物具有水平/活性降低的本发明sew多肽。vi.调节生殖组织发育本文提供了调节生殖组织的方法。在一个实施方案中提供了调节植物中花发育的方法。"调节花发育"意指与其中sew活性或水平未被调节的对照植物相比植物生殖组织结构的任何改变。"调节花发育"进一步包括与其中scw活性或水平未被调节的对照植物相比植物生殖组织发育时间安排的任何改变(即花发育时间的推迟或加速)。肉眼可见的改变包括生殖组织大小、形状、数量或位置，这些结构形成的发育时间段或在环境压力下维持或进行开花过程的能力的变化。微观改变可包括组成该生殖组织的细胞类型或形状的改变。调节植物花发育的方法包括调节植物中的SCW活性。在一种方法中提供了本发明的scw序列。可通过向植物中导入包含本发明scw核苷酸序列的多核苷酸以提供scw核苷酸序列、表达该scw序列并藉此调节花发育。在其它实施方案中，该导入植物的scw核苷酸构建体被稳定整合入该植物的基因组中。在具体方法中，通过降低植物中SCW多肽的水平或活性调节花发育。SCW活性的降低可引起与对照植物相比至少--种或更多种以下花发育的改变，包括但不限于开花推迟、花数量减少、部分雄株不育和结实率(seedset)降低。诱导开花推迟或抑制开花可用于提高饲料作物例如苜蓿的产量。测量这些花发育的发育改变的方法为本领域已知。参见，例如，Mouradov等，(2()02)ThePlantCell—SI11-S130,以引用形式并于本文。如上所述,本领域技术人员可识别用于调节植物花发育的启动子。用于该实施方案的示例性启动子包括组成型启动子、诱导型启动子、枝条-优选启动子和花序-优选启动子。在其它方法中，通过增强本发明SCW序列的水平和/或活性调节花发育。该类方法可包括将SCW核苷酸序列导入植物并增强该SCW多肽的活性。在其它方法中，导入植物的scw核苷酸构建体被稳定整合入植物的基因组中。增强本发明scw序列的表达可调节应激期间的花发育。该类方法阐述于本文其它部分。因此，本发明进一步提供了与对照植物的花发育相比花发育被调节的植物。组成包括本发明scw多肽水平或活性被增强并且花发育被改变的植物。组成也包括本发明SCW多肽水平/活性被增强的植物，其中该植物可在应激期间维持或进行开花过程。也提供可使用本发明SCW序列增加种子大小和/或重量的方法。该方法包括增强植物或植物部分例如种子中scw序列的活性。种子大小和/或重量的增加包括该种子大小或重量的增加和/或一个或更多个种子部分包括例如胚、胚乳、种皮、糊粉层或子叶的大小或重量的增加。如上所述，本领域技术人员可识别用于增加种子大小和/或种子重量的启动子。用于该实施方案的示例性启动子包括组成型启动子、诱导型启动子、种子-优选启动子、胚_优选启动子和胚乳_优选启动子。用于降低植物中种子大小和/或种子重量的方法包括降低植物中的SCW活性。在一个实施方案中，可通过向植物中导入包含本发明SCW核苷酸序列的多核苷酸以提供SCW核苷酸序列、表达该SCW序列并藉此提高种子重量和/或大小。在其它实施方案中，导入植物的SCW核苷酸构建体被稳定整合入该植物的基因组中。应进一步认识到也可通过增加幼苗的生长速度或增强早期活力来增加种子大小和/或重量。如本文所使用，术语"早期活力"指植物在早期发育阶段快速生长的能力并与发芽后成功建立良好发育的根体系和良好发育的光合器官相关。此外，与对照相比，种子大小和/或重量的增加也可引起植物产量的增加。因此,本发明进一步提供与对照植物相比种子重量和./或种子大小增加的植物。在其它实施方案中还提供了活力和植物产量增加的植物。在一些实施方案中，本发明植物中本发明scw多肽的水平/活性增强并且种子重量和/或种子大小增加。在其它实施方案中该类植物具有被稳定整合入它们的基因组中的包含与驱动该植物细胞中表达的启动子可操作地连接的scw核苷酸序列的核酸分子。Vii.用于SCW启动子多核苷酸的使用方法包含本发明公开的SCW启动子及其变异体和片段的多核苷酸当与DNA构建体装配在一起(这样该启动子序列可与包含相关多核苷酸的核苷酸序列可操作地连接)时可用于任何宿主细胞的基因操作，优选植物细胞。以这一方式，在表达盒中与在相关宿主细胞中表达的相关多核苷酸序列一起提供本发明scw启动子多核苷酸。本发明scw启动子序列可在包含具有次生壁的细胞的多种组织中表达，因此该启动子序列可用于特别是在包含次生壁细胞中调节相关多核苷酸的时间和/或空间表达。合成杂合启动子区为本领域已知。该区包含与其它多核苷酸启动子元件可操作地连接的多核苷酸的上游启动子元件。在本发明的一个实施方案中，通过包含本发明scw启动子序列的合成杂合启动子或其变异体或片段(与异源启动子的上游启动子元件可操作地连接)控制异源序列的表达。已鉴定出参与植物防御系统的--匕游启动子元件，其可用于产生合成启动子。参见，例如，Rushton等，(1998)Curr.0pin.PlantBiol.1:311-315。或者，合成SCW启动子序列可包含存在于SCW启动子序列中的上游启动子元件的副本。应认识到本发明启动子序列可与其天然SCW编码序列-一起使用。包含与其天然SCW基因可操作地连接的SCW启动子的DNA构建体可用于转化任何相关植物以得到期望的表型改变,例如调节细胞数量、调节根、枝条、叶、花和胚的发育、应激耐受力和本文其他部分阐述的任何其他表型的改变。本文公开的启动子核苷酸序列和方法可用于调节宿主植物中任何异源核苷酸序列的表达以改变该植物的表型。人们感兴趣的各种表型改变包括改变植物的脂肪酸组成、改变植物的氨基酸含量、改变植物的病原体防御机制等。可通过提供植物中异源产物的表达或增加内源产物的表达得到这些结果。或者，可通过提供一种或更多种内源产物(尤其是植物中的酶或辅因子)表达的降低得到这些结果。这些变化可引起被转化植物表型的改变。相关基因反映商业市场和参与农作物研发者的兴趣。相关农作物和市场发生变化，发展中国家开放世界市场,新的农作物和技术就会出现。此外，随着我们对于农作物性状和特性例如产量和杂交优势认识的增加，用于转化的基因选择随之变化。相关基因的大致分类包括，例如，参与信息的基因，例如锌指，参与通信的基因，例如激酶以及参与管家的基因，例如热休克蛋白。更具体的转基因分类，例如，包括编码农作物重要性状、昆虫抗性、疾病抗性、除草剂抗性、不育性、谷粒特性和商业产品的基因。相关基因一般包括涉及油、淀粉、糖或营养物代谢以及影响核仁大小、蔗糖载量等的基因。在某些实施方案中，本发明核苷酸序列可与其他相关多核苷酸序列组合(堆叠)以产生具有期望表型的植物。该产生的组合可包括任何一种或更多种相关多核苷酸的多拷贝。本发明多核苷酸可与任何基因或基因组合堆叠以生产具有多种期望性状组合的植物，包括但不限于动物饲料需要的性状例如高油基因(例如，美国专利第6232529号)；平衡的氨基酸(例如，hordothionins(美国专利第5990389号、5885801号、5885802号和5703409号);大麦高赖氨酸(Williamson等，(1987)Eur.J.Biochera.165:99-106;和WO98/20122);高甲硫氨酸蛋白(Pedersen等，(1986)J.Biol.Chem.261:6279;Kirihara等，(1988)Gene71:359;Musumura等，(1989)PlantMol.Biol.12:123));消化性增强(例如，被修饰的贮存蛋白(美国专利申请序列号10/053410,2001年11月7日申请)；硫氧还蛋白(美国专利申请序列号10/005429，2001年12月3日申请))，其公开内容均以引用方式并于本文。本发明的多核苷酸也可与下列性状堆叠有利于昆虫、疾病或除草剂抗性的性状(例如，苏云金芽孢杆菌(Bacillust.huringiensis)毒性蛋白(美国专利第5366892号;5747450号;5737514号;5723756号;5593881号;Geiser等.，(1986)Gene48:109);凝集素(VanI)arame等.，(1994)PlantMol.Biol.24:825);烟曲霉毒素解毒基因(美国专利第5792931号);无毒和疾病抗性基因(Jones等，(1994)Science266:789-Martin等，(1993)Science262:1432;Mindrinos等，(1994)Cell78:1089);可产生除草剂抗性的乙酰乳酸合酶(ALS)突变体，例如S4和/或I--Ira突变；谷氨酰胺合酶抑制剂,例如膦丝菌素或basta(例如，bar基因)；草甘磷(glyphosate)抗性(EPSPS基因))；以及有利于加工处理或加工产品的性状，例如高油(例如，美国专利第6，232，529号)；被改良的油类(例如脂肪酸去饱和酶基因(美国专利第5952544号；W094/11516));被改良的淀粉(例如ADPG焦磷酸化酶(AGP酶)、淀粉合酶(SS)、淀粉分枝酶(SBE)和淀粉脱枝酶(SDBE));聚合物或bi邻:l.astics(例如美国专利第5602321号；P-酮硫解酶，聚羟基丁酸合酶和乙酰乙酰CoA还原酶(Schubert等，(1988)J.Bacterid.170:5837-5847)促进聚羟基链烷酸酯的表达(PHAs))，其公开以引用形式并于本文。也可将本发明的多核苷酸与影响农业性状(例如雄株不育(例如参见美国专利第5583210号)、茎强度、开花时间)或转化技术性状例如细胞周期调节或基因打靶(例如，WO99/61619;W()00/17364;WO99/25821)的多核苷酸组合，其公开以引用形式并于本文。在一个实施方案中，相关序列促进植物生长和/或农作物产量。例如，相关序列包括可改良初生根或侧根系统的农业重要基因。这些基因包括但不限于养分/水运输物和生长诱导物。该类基因的实例包括但不限于玉米细胞膜HtATP酶(M:HA2)(Frias等，(1996)PlantCell8:1533-44);AKTl,拟南芥(Arabidopsis)中的钾摄取器官的组分(Spalding等，(1999)JGenPhysiol113:909-18);可在根顶端细胞中活化细胞分裂周期的RML基因(Cheng等.，(1995)PlantPhysiol108:881);玉米谷氨酰胺合成酶基因48(Sukanya等，(1994)PlantMolBiol26:1935-46)和血红蛋白(Duff等，(1997)J.Biol.Chem27:16749-16752，Arredondo-Peter等，(1997)PlantPhysiol.115:1259-1266;Arredondo-Peter等，(1997)PlantPhysiol114:493-500及其中引用的参考文献)。相关序列也可用于表达负性影响于根发育的基因的反义核苷酸序列。此外，除了使用传统的育种方法也可遗传学改变农业上重要的性状例如油、淀粉和蛋白含量。改良包括增加油酸、饱和和不饱和油的含量、增加赖氨酸和硫的水平，提供必须氨基酸及对淀粉的改良。IIordothionin蛋白的改良阐述于美国专利第5703049号、5885801号、58858()2号核5990389号，以引用形式并于本文。另一个实例为由大豆2S白蛋白编码的富含赖氨酸和/或硫的种子蛋白(阐述于美国专利第5850016号)以及来自大麦的糜蛋白酶抑制剂(阐述于Williamson等，(1987)Eur.J.Biochem.165:99-106)，其公开内容均以引用形式并于本文。可通过定点诱变得到编码序列的衍生物以增加被编码多肽中预选定氨基酸的水平。举例而言，编码大麦高赖氨酸多肽(BHL)的基因来源自大麦糜蛋白酶抑制剂，美国专利申请序列号08/740682，1996年11月1日申请和W098/20133，其公开内容均以引用形式并于本文。其它蛋白质包括富含甲硫氨酸的植物蛋白，例如来自向日葵种子(Lilley等，(1989)ProceedingsoftheWorldCongressonVegetableProteinUtilizationinHumanFoodsandAnimalFeedst.uffs,Applewhite编车骨(AmericanOilChemistsSociety,Champaign,Illinois)，497-502页；以引用考形式并于本文)、玉米(Pedersen等，(1986)J.Biol.Chem.261:6279;Kirihara等，(1988)Gene71:359;二者均以引用形式并于本文);和稻(Musumura，等，(1989)PlantMol.Biol.12:123,以引用形式并于本文)。其它农业上重要的基因编码乳胶、Floury2、生长因子、种子贮藏因子和转录因子。昆虫抗性基因可编码对严重影响产量的害虫的抗性，例如食根虫(rootw翻)、切根虫(cutworm)、欧洲玉米螟(EuropeanCornBorer)等。该类基因包括，例如，苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)毒性蛋白基因(美国专利第5366892号、574745()号、5736514号、57237S6号、55938S1号以及Geiser等，(1986)Gene48:109);等等。编码疾病抗性性状的基因包括脱毒基因，例如对抗fumonosin(美国专利第5792931号);无毒力(avr)和疾病抗性(R)基因(Jones等，(1994)Science266:789;Martin等，(1993)Science262:1432;andMindrinos等(1994)Ce:ll78:1089);等等。除草剂抗性性状可包括编码用于抑制乙酰乳酸合酶(ALS)作用的除草剂抗性的基因，尤其是磺酰脲类除草剂(例如，包含引起该抗性的突变的乙酰乳酸合酶(ALS)基因，尤其是S4和Z或Hra突变)、编码用于抑制谷氨酰胺合酶作用的除草剂抗性的基因，例如膦丝菌素或basta(例如，bar基因)或其它本领域已知基因。bar基因编码除草剂basta抗性，nptll基因编码对抗生素卡那霉素和遗传霉素的抗性，ALS-基因突变体编码对除草剂氯磺隆的抗性。也可在表达盒中编码不育基因并提供物理去雄的另一选择。用于该方法的基因的实例包括雄株组织-优选基因和具有雄柱不育表型的基因如QM，阐述于美国专利第5583210号。其它基因包括激酶和编码对雄株或雌株配子体发育具有毒性的化合物的基因。谷粒的质量反映在性状中，例如饱和和不饱和油的水平和类型、必需氨基酸的质量和数量以及纤维素的水平。在玉米中，改良hordothionin蛋白阐述于美国专利第5703049号、5885801号、5885802号禾口5990389号。商业性状也可在一个或复数个可增加例如乙醇产生用淀粉或提供蛋白表达的基因上编码。转化植物的另一个重要的商业用途为生产聚合物和bioplastics,例如美国专利第5602321号中所述。基因例如13-酮硫解酶、PHB酶(多羟基丁酸合酶)和乙酰乙酰CoA还原酶(参见，Schubert等，(1988)J.Bacteriol.170:5837-5847)可促进聚羟基链烷酸酯(PHAs)的表达。外源产物包括植物酶和产物以及来自于包括原核细胞和其它真核细胞在内的其它来源的酶和产物。这些产物包括酶、辅因子、激素等。可增加蛋白质的水平尤其是具有改良的氨基酸分布以提高植物营养价值的改良蛋白质。这可通过表达该类氨基酸含量提高的蛋白完成。可通过参考以下非限制性实施例更好的理解本发明。本领域技术人员应理解可在不偏离如本文所公开和要求的本发明精神和范围的前提下实施本发明的其它实施方案。实施例实施例l.分离SCW序列在为涉及玉米中植物细胞壁形成而由此鉴定的基因中，纤维素合酶(CesA)基因，CesAlO，CesAll和CesA12以及另一基因，脆茎_2(Bk2)，是特别令人感兴趣的，因为它们涉及次生细胞壁形成(Appenzeller，etal.，(2004)"Cellulosesynthesisinmaize:isolationandexpressionanalysisofthecellulosesynthase(CesA)genefamily";Cellulose11:287-299;Ching，etal.，(2006)"Brittlestalk2encodesaputativeglycosylphosphat.idylinositol-anchoredproteinthatfectsmechanicalstrengthofmaizetissuesbyalteringthecompositionandstructureofsecondarycellwalls";Planta224:1174-1184)。因此，我们使用这四种基因作为参考组，以鉴定表达模式与这些参考基因的表达模式强相关的其它基因。用这种方法鉴定的基因被认为在次生细胞壁形成中起重要作用。图3显示了这四种参考基因横跨12种关键玉米组织类型的表达模式的概要。注意在茎组织中的特征性表达，其是玉米中次生细胞壁形成的关键位置。实施例2.具有与参考某因强相关表达:的某因的鉴定这些基因的管理(curation)依赖于它们的表达模式与横跨MPSS数据集中大量文库的参考组的表达模式的相似性。Pioneer-DuPont具有覆盖宽范围的植物结构和生物学的227种玉米组织/处理MPSSTM样品的广泛的专有集合。MPSS样品的数据排列在一张大表中，针对其可进行相关性分析。皮尔逊相关系数横跨227种样品而计算，所述227种样品用于以使得每对由来自参考的一个成员和来自剩余标签的第二成员组成的方式的配对。这样产生了每个受试标签命中(hit.)的四个R和R2值的列表，四种参考基因中的每种一个(特别是对于用于那些基因的标签)。这四个值然后被平均，并以降序排列。那些在列表顶端的将具有横跨玉米MPSS样品组的最类似于该四种参考基因的表达模式。为了本研究的目的，建立了大约().7的最小截断平均R值。存在具有低于它的相关性的另外的标签，但是超过该阈值的那些被选择用于继续分析。实施例3.关于相关基因的信息的管理(curation)利用专有和公共基因组和转录物序列资源将高得分MPSS标签作图到它们的相应基因或起源。一些MPSS标签证明是参考基因的替代标签,并且因此被排除。当存在模糊的标签与基因的匹配时，通过参考其它表达数据发现感兴趣的基因，所述其它表达数据例如来自ESTs的,其中茎组织的表达特别被认为是正确基因的证据。由此获得该基因和它的基因产物，鉴定启动子，转录物区域,()RFs，和概念上的翻译的最佳描述。这通常需要手动管理(curation)。然后，该基因的图谱位置也被确定，主要利用专有的PHDvl.2m邻。该基因的概念--匕的翻译被重新分析以识别它们相应的可能的功能。为本目的可使用Swiss-Prot数据库和各种计算机工具和其它资源。实施例4.利用反求遗传学确证棊冈发现候诜物次生壁形成基因(SCW)数据表还显示了通过选择的敲除(knock-out)诱变产生的用于验证的当前的优先化(prioritization)(反求遗传学)。反求遗传学资源保证了已测序的基因候选物的功能分析。Pioneer的TUSC系统是利用玉米可转座元件家族，增变基因(Mutator),M:eeleyandBriggs(1995)<<;Reversegeneticsformaize"MaizeGenet.Coop.Newsl.69:67-82，产生的插入突变体的文库。这是一种利用来鉴定用于选择的基因序列的转座子插入突变体的已有专利的方法(BriggsandMeeley，US专利号5，962，764)。为了表征候选基因，通过利用从公共和专有序列数据库可获得的玉米基因组数据，将用于每种优先化scw候选物的工作基因模型翻译为最佳的可获得的基因组序列模型。然后对于要进行TUSC筛选过程的每种候选序列设计基因特异性PCR引物。这些引物成对地对非突变基因组DNA进行验证，并且在针对来自TUSC群体的DNA的重复(iterative)插入筛选中，每种引物然后与通用的增变基因特异的引物配对。在来自选择的TUSC系的F2子代之间确认在本程序中鉴定的各个插入等位基因的遗传率，并且为了田间繁殖回收来自每种阳性系的种子。田间材料限定了分离的玉米家族，其中对于SCW基因的插入(无效)等位基因是遗传分离的。增变基因插入位置然后通过PCR和DNA测序而确定。遗传上，每种突变等位基因进行几轮的回交以清除背景突变，并且接下来自交来产生在规定的遗传背景中的分离的突变体家族和纯合SCW基因突变体储库。也可进行等位基因间杂交，只要有可能帮助增加选择的突变基因座的表型分析的速度。SCW成分的表型分析通过将无效突变体与它们的适当对照比较来进行，并且顶端的候选物对于每种候选基因对SCW形成/沉积的贡献的更详细的研究是先进的。可利用几种测试,例如节间机械强度,茎壁中的纤维素浓度，和或许扫描电子显微镜术,来确定次生壁的完整性是否已经受影响(Appenze:l.ler，etal.，(2004)"Cellulosesynthesisinmaize:isolat.ionandexpressionanalysisofthecellulosesynthase(CesA)genefamily，，；Cellulose11:287-299;Ching，et.al.，(2006)"Brittlestalk2encodesaputativeglycosylphosphatidylinositol-anchoredproteinthataffectsraechanicalstrengthofmaizetissuesbyalteringthecompositionandstructureofsecondarycellwalls";Plante224:1174-1184)。实施例5.转基因植物的转化和再生用含有与干旱诱导启动子MB17启动子(Vilardell等，(1990)PlantMolBiol14:42厂432)可操作地连接的ZmSCW序列和选择标记基因PAT(可赋予对除草剂双丙氨磷(Bialaphos)的抗性)的质粒轰击来自温室供体植物的未成熟玉米胚。或者可在分离的质粒中提供该选择标记基因。根据如下步骤进行转化。培养基配方如下所示。靶组织的制备:将穗去壳并用30%Clorox漂白剂加0.5%Micro去污剂表面灭菌20分钟，并用无菌水冲洗两遍。将未成熟的胚切开并将胚轴面朝下放置(盾片面朝上)，每个平板放置25个胚,于560Y培养基中放置4小时然后排列在2.5-cm耙区域内用于轰击。DNA的制备制备包含与泛素启动子可操作地连接的SCW序列的质粒载体。使用如下所示的氯化钙沉淀方法将该质粒DNA和含有PAT选择标记的质粒DNA—起沉淀至1.1um(平均直径)钨颗粒上100u1在水中的制备的钨颗粒TrisEDTA缓冲液中含有10u1(1iig)DNA(1ug总DNA)100u12.5MCaCl210y10.1M亚精胺按顺序将各试剂加入钨颗粒混悬液并同时置于多管漩涡混悬仪上。将最终混合物简略超声处理并在持续漩涡混悬下温育10分钟。在沉淀阶段后，将试管简单离心、移除液体，用500ml100%乙醇洗涤并离心30秒。再次移除液体，向终钨颗粒沉淀加入105u1100%乙醇。对于粒子枪轰击而言，将鸨/DM颗粒简略超声处理并将101点样于各大载体(raacrocarrier)中央并在轰击之前干燥约2分钟。粒子m处理在粒子枪#HE34_1或#HE34_2中以#4水平轰击样品板。所有样品均接受650PSI的单次轰击，总计从各已制备的颗粒/DM试管中取10个等分试样。后续处理轰击后将胚置于560Y培养基中2天，然后转移至含有3mg/L双丙氨磷的560R筛选培养基中，然后每2周传代培养。约筛选10周后，将筛选-抗性愈伤组织克隆转移至288J培养基中开始植物再生。体细胞胚成熟后(2-4周)将发育好的体细胞转移至发芽培养基并转移至光照培养室。约7-1()天后，将正在发育的小植株转移至272V无激素的培养基试管中培养7-10天直至小植株良好建立。然后将植株转移至含有罐栽土的平面中插口(insertsinflats)(相当于2.5"罐)中并在生长室里生长1周，接着在温室中继续生长卜2周，然后转移至传统的600罐(1.6加仑)并生长至成熟。监测植物并对于植物干旱抗性的增强计分。检测干旱抗性增强的测定法为本
技术领域：
常规的并包括，例如，与相同环境条件下的对照玉米植物相比在干旱条件下核-抽穗容量产量(kernel-earringcapacityyields)的增加。或者，可监测被转化植物分生组织发育的调节(即穗--匕小穗的形成减少)。参见，例如，Bruce等，(2002)JournalofExperimentalBotany53:1-13。轰击和培养基轰击培养基(560Y)包含4.0g/lN6基础盐(basalsalt)(SIGMAC-1416)、1.0ml/1Eriksson'sVitaminMix(1000XSIGMA-1511)、0.5mg/l盐酸硫胺素、120.0g/l蔗糖、1.0mg/l2,4-D和2.88g/lL-脯氨酸(用KOH调至pH5.8后用D-1H20定容);2.Og/lGelrite(用H:2()定容后加入)以及8.5mg/l硝酸银(将培养基灭菌并冷却至室温后加入)。选择培养基(560R)包含4.0g/lN6基础盐(SIGMAC-1416)、1.Oml,ZlEriksson'sVitaminMix(1000XSIGMA-1511)、0.5mg/l盐酸硫胺素、30.0g/l蔗糖、2.0mg/l2，4-D(用KOH调至pH5.8后用D-1H20定容)；3.Og/lGelrite(用D-1H20定容后加入)以及520.85mg,Zl硝酸银和3.0mg,Zl双丙氨磷(两者均在将培养基灭菌并冷却至室温后加入)。植物再生培养基(288J)包含4.3g/lMS盐(GIBCO11117-074)、5.Oml/1MS维生素贮备液(0.100g烟酸、0.02g/l盐酸硫胺素、0.10g/l盐酸吡哆醇、0.40g/l甘氨酸(用精制的(polished)D-1H2()定容)(Murashige和Skoog(1962)Physiol.Plant.15:473)、100mg/l肌醇、0.5mg/l玉米素、60g/1蔗糖和1.Oml,Zl0.ImM脱落酸(调至pH5.6之后用精制的D-IH20定容)；3.Og/1Gelrit.e(用D_IH20定容后加入)以及1.Omg/1吲哚乙酸和3.Omg/1双丙氨磷(将培养基灭菌并冷却至6(TC后加入)。无激素培养基(272V)包含4.3g/lMS盐(GIBCO11117-074)、5.Onil/lMS维生素储备液(0.l()0g/l烟酸、0.02g/:[盐酸硫胺素、0.10g,Zl盐酸吡哆醇和0.40g/l甘氨酸，用精制的D-IH20定容)、0.lg,Zl肌醇、40.Og/1蔗糖(调至pH5.6之后用精制的D-IH20定容)和6g/l细菌培养用琼脂(用精制的D-1H20定容后加入)，灭菌并冷却至60°C。实施例6.农杆茼介导的转化对于用本发明ZmSCW序列的反义序列的农杆菌介导转化玉米而言，优选使用Zhao描述的方法(美国专利第5981840号和PCT专利公开W098/32326;其内容以引用形式并于本文)。简略而言,从玉米中分离未成熟的胚并使其与农杆菌的混悬液接触，其中该细菌可将SCW序列转化至至少一个未成熟胚的至少一个细胞中(步骤l:感染步骤)。在该步骤中优选将未成熟胚浸渍于农杆菌的混悬液中以起始接种。将胚与农杆菌共培养--段时间(步骤2:共培养步骤)。在感染步骤之后优选将未成熟胚培养在固体培养基上。在共培养阶段之后可考虑任选进行"静息"步骤。在该静息步骤中，在至少存在一种已知可抑制农杆菌生长的抗生素并且不加入植物转化体筛选试剂的条件下温育胚(步骤3:静息步骤)。优选在含有抗生素(但不含筛选试剂)的固体培养基中培养未成熟胚以消除农杆菌并提供被感染细胞的静息阶段。接下来在含有筛选试剂的培养基中培养接种胚并回收生长中的已转化愈伤组织(步骤4:筛选步骤)。优选在含有筛选试剂的固体培养基中培养未成熟胚以得到转化细胞的选择性生长。然后将愈伤组织再生至植物中(步骤5:再生步骤)，优选将生长于筛选培养基中的愈伤组织培养于固体培养基中以再生植物。监控植物并对分生组织发育的调节评分。例如枝条和花分生组织的大小和外观的变化和/或叶、花和/或果实的产量增加。实施例7.表达模式下面的表3显示了横跨227种玉米MPSS文库的根据它们与表达模式参考基因的平均皮尔逊相关系数的降序的次生细胞壁形成基因的列表。另外，对于每种基因的可能的功能和它在次生细胞壁形成中的作用有概述。许多这些基因涉及碳水化合物或木质素代谢,次生细胞壁的两种主要亚成分。然而,该列表也包含了新的基因以及与碳水化合物或木质素合成或修饰目前没有直接关系的基因。表3次生细胞壁形成基因表达相关性和功能53表3.次生壁形成基因-表达相关性，描迷和可能的功能<table>tableseeoriginaldocumentpage54</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage55</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage56</column></row><table>图3显示了参考次生细胞壁形成基因以及在本研究中发现的新的次生细胞壁基因的横跨12种关键玉米组织的表达模式。注意与茎表达的显著相关，次生细胞壁形成的关键位置,而且更小程度地与根和叶表达相关,那里也形成次生细胞壁。令人感兴趣的是,在基本上只有初生细胞壁的顶部分生组织处，几乎没有这些基因的表达。实施例8.纤维素在机械强度卜.的作用纤维素是植物生物量的最大单个化学组分(图2)。它平均占据了玉米秸秆干质量的5()%。作为最大的组分，对它沉积的任何限制都可能限制生长进而限制生物量累积。玉米中的谷物产量是总生物量的函数，因为收获指数(谷物与地上总生物量的比例)在上世纪已经保持在50%左右。生物量的任何提高将导致提高的谷物产量。特异地影响纤维素形成的基因将帮助提高生物量的碳水化合物成分，使得其更适于青贮饲料以及乙醇生产。另外，具有提高的纤维素浓度的茎将具有提高的机械强度，其将使其更不可能倒伏并因此间接有助于谷物产量的提高。木质素形成和细胞壁交联基因也可能帮助提高茎强度。木质素,其为疏水性的，通过从纤维素周围排除水提高纤维素的强度。千纤维素已知比潮湿的纤维素更强。具有提高的纤维素浓度的叶，由于它们是机械上更强的，因此将能够保持更直立的表型，其将通过降低遮蔽(shading)提高每单位土地面积光合成能力。輔你l9.舊料柳鏡,肝TO雜'性細細,鍵贡M图l所示数据获自2001年以三种密度(27,43和59K每英亩)生长的七种杂种，每种一式三份。从每个复本采样两个茎。穗下的节间3和4利用:l:nstron进行3点弯曲试验。在测量引起节间断裂的负重之后，将第3节间分离为外皮和内部组织。利用外皮和内部组织作为自变量(分别为Xi和X2)并且总茎作为因变量(Y)进行Path系数分析。多重回归方程可看作Y=a+bA+b^^e，其中a是截距,b是回归系数，以及e是误差。Path系数计算如下:pYXn=bn*sXn/sY，其中n是1或2，p是path系数，以及s是标准偏差。每个自变量对总茎(Y)的贡献计算如下SY^rYxn，其中sYXn为Y和Xn的协方差，并且r是这两个变量之间的皮尔逊相关系数。直径的未解释的变异可归因于玉米茎不是理想地圆的和由此与精确地确定横截面积相关的困难。一些其它变量,例如维管束的大小和数量以及它们的密度，可解释强度上其余的变化。通过除去其编码用于催化的酶的特定步骤的限制,选择期望的等位基因或过表达其基因，可导致特定多糖(组成改变)或总细胞壁(组成未变)的百分比的提高。在后一情况中，另外的干物质可容纳于扩大的维管束中，所述扩大的维管束接着导致了提高的直径。实施例10大豆胚转化如下用含有与泛素启动子可操作地连接的SCW序列的质粒轰击大豆胚。为了诱导体细胞胚，将从表面灭菌的大豆栽培品种A2872的未成熟种子切割的长度为3-5mm的子叶在适当的琼脂培养基上于26。C光照或黑暗条件下培养六至十周。然后将产生次生胚的体细胞胚切断并置于适当的液体培养基中。在重复筛选繁殖为早期球形期胚的体细胞胚集簇之后，按照如下所述保存该混悬液。可在旋转振荡器(150rpm)上在35ml液体培养基中于26°C(荧光灯(florescentlight)，16:8小时日/夜时间表)保持大豆胚发生混悬培养物。通过约35mg组织接种入35ml液体培养基中每两周传代培养该培养物。然后通过粒子枪轰击方法转化大豆胚发生的混悬培养物(Klein等，(1987)Nature(London)327:70-73，美国专利第4945050号)。这些转化中可使用DuPont.BiolisticPDS1000/HE仪器(heliumretrofit)。57可用于促进大豆转化的选择标记基因是由来自花椰菜花叶病毒的35S启动子(0dell等，(1985)Nature313:810-812)、来自质粒pJR225的潮霉素磷酸转移酶基因(来自大肠杆菌;Gritz等，(1983)Gene25:179-188)以及来自根癌农杆菌Ti质粒T-DNA的胭脂碱合酶的3'区域组成的转基因。含有与泛素启动子可操作地连接的SCW有义序列的表达盒可作为限制性片段被分离。可将该片段插入携带该标记基因的载体的泛素限制酶切位点中。向50y160mg/ml1um金颗粒混悬液中加入(按顺序):5ii1DNA(1yg/y1)、20u1亚精胺(()1M)和50111CaCl2(2.5M)。然后将该颗粒制剂搅拌三分钟，在微型离心机上旋转IO秒中并去除上清。然后用飾l70X乙醇将DNA-包裹的颗粒洗涤一次并重悬于40ul的无水乙醇中。将DNA/颗粒混悬液超声处理三次，每次1秒钟。之后将5微升的DNA-包裹金颗粒载样于各大载体盘上。将约3(K)-4()(Mg生长了两周的混悬培养物置于空的60xl5mra培养皿中并用移液管将残余液体从组织中除去。对于每一个转化试验，常规轰击约5-10板组织。将膜破裂压力设置为1100psi并将室抽真空至28英寸汞柱。将组织置于距阻滞筛(retainingscreen)约3.5英寸远的地方并轰击三次。轰击后可将组织平均分成两份，放回至液体中并按照如上所述培养。轰击后五至七天，用新鲜培养基替换液体培养基，轰击后十-至十二天用含有50mg/ml潮霉素的新鲜培养基替换。该筛选培养基可每周更新。轰击后七至八周可观察到绿色的转化组织从未转化的坏死胚发生的集簇中生长出来。移除已分离的绿色组织并接种入单独的烧瓶中以生成新的、克隆繁殖的、转化的胚发生混悬培养物。每一新系可认为是独立的转化事件。然后将这些混悬液传代培养并保持为未成熟胚集簇或通过单个体细胞胚的成熟和萌芽再生为完整的植物。实施例ll.向日葵分生组织转化如下用含有与泛素启动子可操作地连接的SCW序列的表达盒转化向日葵分生组织(也可参见，欧洲专利号EP0486233，以引用形式并于本文，及Malone-Schoneberg.，(1994)PlantScience103:199-207)。使用单一麦穗脱粒机将成熟向日葵种子(HelianthusannuusL.)脱壳。将种子表面用20%Clorox漂白剂溶液(每50ml溶液中加入两滴吐温2())灭菌3()分钟。用无菌蒸馏水洗涤种子两遍。按照Schra咖eijer等(Schra騰ijer等.，(1990)PlantCellR印.9:55-60)所述法的变体制备分裂胚轴外植体。将种子于蒸馏水中吸胀60分钟然后进行表面灭菌歩骤。将各种子的子叶折断，在胚轴平面形成整齐的裂痕。在切除根尖之后将外植体在初叶之间纵向对切。将两半切面朝上放置于组成为Murashige和Skoog矿物元素(Murashige.,(1962)Physiol.Plant.，15:473-497)、Sh印ard's维生素添力口剂(Sh印ard(1980)，EmergentTechniquesfortheGeneticImprovementofCrops(UniversityofMinnesotaPress,St.Paul,Minnesota)、40mg/l硫酸腺嘌呤、30g/1蔗糖、0.5mg/l6-苄基-氨基嘌呤(BAP)、()25mg/l喷哚-3-乙酸(]:AA)、().lmg/1赤霉酸(GA3)，pH5.6和8g/lPhytagar的GBA培养基中。在用农杆菌处理前用微粒枪轰击该外植体(Bidney等，(1992)PlantMol.Biol.18:301-313)。在该处理中将三十至四十株外植体在60X20mm平板的中心摆放成圆58形。将约4.7mg1.8mm的鸨微粒重悬于25ml的无菌TE缓冲液(10mlTrisHCl，lmMEDTA，pH8.0)中，每次轰击使用1.5ml等分试样。穿过150mmnytex筛(放置于PDS1000(g)颗粒加速装置中的样品上方2cm)将各板轰击两次。"解除武装的"(Disarmed)根癌农杆菌株EHA105被用于所有的转化试验。将含有表达盒(包含与泛素启动子可操作地连接的SCW基因)的二元质粒载体通过如Holsters等.，(1978)Mol.Gen.Genet.163:181-187描述的冻融法导入农杆菌株EHA105。该质粒进一步包含卡那霉素选择标记基因(即nptll)。用于植物转化试验的细菌在含有维持细菌株和二元质粒的适当抗生素的液体YEP培养基(10gm/:[酵母提取物、l()gm/1细菌用蛋白胨和5gm/lNaCl，pH7.0)中生长过夜(28°C，100RPM持续搅动)。当其0D600达到约0.4至0.8时使用该混悬液。将农杆菌细胞沉淀并重悬于含有12.5mMMESpH5.7、lgm/lNH4Cl和0.3gm/lMgS04的接种培养基中至终0D6Q。为0.5。将刚轰击的外植体放置于农杆菌混悬液中、混合并静置30分钟。然后将该外植体转移至GBA培养基，切面朝下,于26°C、每天18小时的条件下共培养。共培养三天后将该外植体转移至添加了250mg/l头孢噻肟和50mg/l硫酸卡那霉素的374B中(不含生长调节物质并且蔗糖水平降至1%的GBA培养基)。将外植体在选择条件下培养二至五周，然后转移至不含卡那霉素的新鲜374B培养基中继续发育一至两周。将还未产生适合切割的枝条的具有分化中的和抗生素抗性生长区域的外植体转移至含有250mg/l头孢噻肟的GBA培养基中进行第二个为期三天的植物激素处理。通过ELISA测定来自绿色、卡那霉素抗性枝条的叶样品中是否存在NPTII以及通过检测分生组织发育的调节(即枝条和花分生组织大小和外观的改变)测定是否存在转基因表达。将NPTII-阳性枝条嫁接至Pioneer杂种6440体外-生长的向日葵幼苗根状茎(rootstock)。表面已灭菌的种子在48-0培养基(半强度的Murashige和Skoog盐、().5X蔗糖、0.3^gelrite，pH5.6)中萌芽，并在对外植体培养所述的条件下生长。去除幼苗的上面部分，在下胚轴处做-个1cm的垂直切口，将已转化的枝条插入该切口。用石蜡膜(parafilm)包裹整个部位以固定枝条。体外培养一周后的已嫁接植物可转移至土壤中。土壤中的嫁接植物应在高湿度条件下维持，然后缓慢适应温室环境。通过NPTIIELISA和/或通过分析叶提取物的SCW活性鉴定在温室中成熟的T。植物(亲代)的已转化部分，同时通过分析干种子子叶一小部分的SCW活性鉴定从NPTII-阳性T。植物收获的转基因种子。另一种向日葵转化方案可回收转基因子代而不需使用化学选择压力。将种子去壳并在20%Clorox漂白溶液(每100ml溶液加中入两至三滴吐温20)中表面灭菌20分钟，然后用蒸馏水冲洗三遍。将已灭菌的种子在用水湿润的滤纸上于26。C在黑暗中吸胀20小时。去除子叶和根基(rootradical),将分生组织外植体于374E(由MS盐、Sh印ard维生素、40mg/1硫酸腺嘌呤、3%蔗糖、0.5mg/l6_BAP、0.25mg/lIAA、0.lmg/1GA和O.8%Phytagar组成的GBA培养基,pH5.6)中在黑暗条件下培养24小时。去除初生叶以暴露顶端分生组织，将约40株外植体顶端顶面向上放置于374M(含有1.2%Phytagar的GBA培养基)中央的2cm圆形中然后于该培养基上黑暗中培养24小时。将约18.8mg1.8um的钨颗粒重悬于150u1无水乙醇中。超声处理后将8u1滴至大载体表面中央。在第一架中以26mm汞柱氦枪真空(Hgheliumgunvacuum)用650psi破裂盘(65()psirupturediscs)对每板轰击两次。通过之前所述的冻融法将相关质粒导入根癌农杆茵株EHA105。将28t:在液体YEP培养基(10g/l酵母提取物、10g/1细菌用蛋白胨和5g/lNaCl，pH7.0)中在50ug/1卡那霉素存在下的细菌过夜生长的沉淀重悬于接种培养基(12.5mM2mM2(N-吗啉代)乙磺酸，MES，Ig/1NH4C:[和0.3g/lMgS()4，pH5.7)至终浓度为()D600=4.0。将经颗粒轰击的外植体转移至GBA培养基(374E)并将细菌混悬液小滴直接置于分生组织的顶部。在该培养基中将外植体共培养4天，之后将该外植体转移至374C培养基(含有1%蔗糖并不含BAP、IAA、GA3，并添加了250yg/ml头孢噻后的GBA)。将小植株在该培养基上在每天16小时和26。C温育条件下培养约两周。筛选在374C培养基中培养两周的外植体(约2cm长)的分生组织发育的调节(即枝条和花分生组织大小和外观的变化)。鉴定出阳性(即scw表达改变)外植体后，丢弃未呈现scw活性变化的枝条并将各阳性外植体细分为结节外植体。一个结节外植体含有至少一个潜在的结节。将结节片段在G:BA培养基上培养三至四天以促进各结节腋芽(auxiliarybud)的形成。然后将其转移至374C培养基并继续发育四周。分离正在发育的芽并于374C培养基上继续培养四周。通过适当的蛋白质活性测定再次筛选来自各新回收枝条的已汇集(pooled)的叶样品。这时，回收自单个结节的阳性枝条通常会富集于结节培养前初始分析中所检测到的转基因部分中。将所回收的具有阳性SCW表达改变的枝条嫁接至Pioneer杂种6440体外生长的向日葵幼苗根状茎(seedlingrootstock)。按照F列方式制备根状茎。将种子去壳并用20%Clorox漂白溶液(每100ml溶液加入两至三滴吐温20)表面灭菌20分钟，用蒸馏水冲洗三遍。将已灭菌的种子在用水湿润的滤器上发芽三天，然后转移至48培养基(半强度的MS盐、0.5%蔗糖、0.3%gelrite，pH5.0)并于26。C黑暗中生长三天，然后在每天16小时的培养条件下温育。去除所筛选幼苗的上部，在各下胚轴做一个垂直切口，将已转化的枝条插入该V-切口中。用石蜡膜包裹切割区域。在培养基中培养一周后将嫁接植物转移至土壤。在开始的两周内使其在高湿度条件下维持以适应温室环境。实施例12.SCW序列变体A.不改变被编码氨基酸序列的SCW变异体核苷酸序列SCW核苷酸序列用于产生含有与对应SEQIDNO的起始未改变的0RF核苷酸序列相比具有约70%、75%、80%、85%、90%和95%核苷酸序列同一性的开放阅读框的核苷酸序列的变异体核苷酸序列。使用标准的密码子表产生这些功能变异体。虽然这些变异体的核苷酸序列被改变但是由该开放阅读框编码的氨基酸序列没有变化。这些变异体与决定生物量产量和质量的成分性状相关。然后将显示相关性的那些用做选择每种成分性状的标记物。B.非编码区中的SCW变异体核苷酸序列SCW核苷酸序列用于产生变异体核苷酸序列，所述变异体核苷酸序列具有5'-非翻译区，3'-非翻译区，或启动子区的核苷酸序列，其与对应的SEQIDN0的原始核苷酸序列具有大约70%，75%,80%，85%，9()%和95%的同一性。随后，这些变异体与种质中用于生物量产量和质量相关的成分性状的天然变异关联。相关的变异体用做标记物单倍体以选择期望的性状。C.SCW多肽的变异体氨基酸序列产生SCW多肽的变异体氨基酸序列。在该实施例中改变了一个氨基酸。具体而言，检查该开放阅读框以确定适当的氨基酸改变。通过参考蛋白质比对(与其它直系同源体和来自多个物种的其它基因家族成员)筛选需要改变的氨基酸。筛选一个被认为不处于高筛选压力(不高度保守)下的氨基酸，其可被具有相似化学特性(即相似的功能侧链)的氨基酸轻易取代。使用蛋白质比对可改变一个适当的氨基酸。一旦确定了目标氨基酸，按照以下部分C列出的步骤进行。使用该方法可产生具有约70%、75%、80%、85%、90%和95%核酸序列同一性的变异体。随后,这些变异体与种质中用于生物量产量和质量相关的成分性状的天然变异相关。相关的变异体用做标记物单倍体以选择期望的性状。D.SCW多肽其它的变异体氨基酸序列在该实施例中，可产生与参比蛋白质序列相比具有80%、85%、90%和95%同一性的人工蛋白质序列。后一项工作需要从比对中鉴定出保守和可变区域，然后慎重应用氨基酸替换表。以下更加详细地讨论这些部分。整体而言，确定哪些氨基酸序列被改变是基于SCW蛋白质之间或其它SCW多肽之间的保守区域。基于序列比对，有可能被改变的scw多肽的多个区域以小写字母表示，而保守区域由大些字母表示。应该认识到可在以下保守区域进行保守替换而不改变其功能。此外，本领域技术人员应理解本发明的scw序列的功能变异体可在保守结构域中具有少数不保守氨基酸改变。然后产生人工蛋白序列，其与原始序列以80-85%、85-90%、90_95%和95-100%同一性区间而不同。将这些区间的中点作为目标，例如自由度为加减l^。通过customPerlscript完成氨基酸替换。替换表见表4。表4替换表<table>tableseeoriginaldocumentpage61</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage62</column></row><table>首先，鉴定蛋白质中不应改变的任何保守氨基酸并"划清界限"不被替换。起始甲硫氨酸当然被自动加入这一行列。接下来再进行改变。在任何情况下都不改变II、C和P。变化首先发生在异亮氨酸,从N-末端直至C-末端。然后是亮氨酸，并按照列表一直向下直至达到期望的目标。可进行中间数字替换以不引起逆转变化。该列表的顺序为1-17，因此在亮氨酸之前进行如所需--样多的异亮氨酸变化，然后直到甲硫氨酸。很明显以这种方式很多氨基酸不必变化。L、I和V涉及两个可替代最佳替换的50:50替换。写出变异体氨基酸序列作为结果。使用Perlscript计算同一性百分比。使用该程序，产生具有与SEQIDN0:1、3、5和40-71的起始未改变的0RF核苷酸序列具有约80X、85%、90%和95%氨基酸同一性的SCW多肽变异体。该说明书中的所有出版物和专利申请指明了本发明所属领域普通技术人员的水平。所有出版物和专利申请均以引用形式并于本文，与通过引用方式明确和单独指明各单独出版物或专利申请的程度相同。己通过参考多种具体和优选的实施方案和技术阐述本发明。但是应当理解的是可进行多种变化和改变但是仍属于本发明的精神和范围。权利要求分离的多核苷酸，选自a.由GAP算法在缺省参数条件下测定，与选自SEQIDNOS1，3，5，7，9，11，13，15，17，19，21，23，25，27，29，31，33，35，37，39，41，43，45，47，49，51，53，55，57，59，61，63，65，67，69，71，73，77-114，116，118，120，122，124，126，128，130，132，134，136，138，140，142，144，146，148，150，152，154，156，158，160，162，164，166，168，170，172，174，176，178，180，182，184，186，188，190，192，194，196，198，200，202，204，206，208，210，212，214，216，218，220，222，224，226，228，230，232，234，236，238，240，242，244，246，248，250，252，254，256，258，260，262，264，266，268，270，272，274，276，278，280，282，284，286，288，300，302，304，306，308，310，312，314，316，318，320，322，324，326，328，330，332，334，336，338，340，342，344，346，348，350，352，354，356，358，360，362，364，366，368，370，372，374，376，378，380，382，384，386，388，390，392，394，396，398，400，402，404，406，408和410-424的多核苷酸的全长序列具有至少70％序列同一性的多核苷酸；其中该多核苷酸编码用作次生细胞壁发育调节物的多肽；b.编码选自SEQIDNOS2，4，6，8，10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，30，32，34，36，38，40，42，44，46，48，50，52，54，56，58，60，62，64，66，68，70，72，74，76，115，117，119，121，123，125，127，129，131，133，135，137，139，141，143，145，147，149，151，153，155，157，159，161，163，165，167，169，171，173，175，177，179，181，183，185，187，189，191，193，195，197，199，201，203，205，207，209，211，213，215，217，219，221，223，225，227，229，231，233，235，237，239，241，243，245，247，249，251，253，255，257，259，261，263，265，267，269，271，273，275，277，279，281，283，285，287，289，291，293，295，297，299，301，303，305，307，309，311，313，315，317，319，321，323，325，327，329，331，333，335，337，339，341，343，345，347，349，351，353，355，357，359，361，363，365，367，369，371，373，375，377，379，381，383，385，387，389，391，393，395，397，399，401，403，405，407和409的多肽的多核苷酸；及c.选自SEQIDNOS1，3，5，7，9，11，13，15，17，19，21，23，25，27，29，31，33，35，37，39，41，43，45，47，49，51，53，55，57，59，61，63，65，67，69，71，73，77-114，116，118，120，122，124，126，128，130，132，134，136，138，140，142，144，146，148，150，152，154，156，158，160，162，164，166，168，170，172，174，176，178，180，182，184，186，188，190，192，194，196，198，200，202，204，206，208，210，212，214，216，218，220，222，224，226，228，230，232，234，236，238，240，242，244，246，248，250，252，254，256，258，260，262，264，266，268，270，272，274，276，278，280，282，284，286，288，300，302，304，306，308，310，312，314，316，318，320，322，324，326，328，330，332，334，336，338，340，342，344，346，348，350，352，354，356，358，360，362，364，366，368，370，372，374，376，378，380，382，384，386，388，390，392，394，396，398，400，402，404，406，408和410-424的多核苷酸；及d.与(a)、(b)或(c)的多核苷酸互补的多核苷酸。2.重组表达盒，其包含权利要求l的多核苷酸，其中该多核苷酸与启动子以有义或反义方向可操作地连接。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.权利要求4的转基因植物，其中所述植物为单子叶植物。6.权利要求4的转基因植物，其中所述植物为双子叶植物。7.权利要求4的转基因植物，其中所述植物选自玉米、大豆、向日葵、高粱、油菜、小麦、苜蓿、棉花、稻、大麦、黍、花生和可可。8.来自权利要求4转基因植物的转基因种子。9.-种调节植物次生细胞壁发育的方法,其包括a.向植物细胞中导入含有与启动子可操作地连接的权利要求l的多核苷酸的重组表达盒；b.在植物细胞生长的条件下培养该植物；其中所述植物细胞的次生细胞壁发育被调节。10.权利要求9的方法，其中所述植物细胞来自选自玉米、大豆、向日葵、高粱、油菜、小麦、苜蓿、棉花、稻、大麦、黍、花生和可可的植物。11.一种调节整个植物或植物中次生细胞壁发育的方法,包括a.向植物细胞中导入含有与启动子可操作地连接的权利要求1的多核苷酸的重组表达盒；b.在植物细胞生长的条件下培养所述植物细胞；及c.从所述植物细胞再生植物；其中所述植物的次生细胞壁发育被调节。12.权利要求ll的方法，其中所述植物选自玉米、大豆、高粱、油菜、小麦、苜蓿、棉花、稻、大麦、黍、花生和可可。13.来源于加工处理表达编码SCW基因的分离的多核苷酸的转基因植物组织的方法的产物，该方法包括a.用含有与选自SEQIDNO:1，3，S，7，9，11，13，15，17，19，21，23，25，27，29，31，33，35，37，39，41，43，45，47，49，51，53，55，57，59，61，63，65，67，69，71，73，77-114，116，118，120，122,124,126,128,130,132,134,136,138,140,142,144,146,148,150,152,154,156,158,160，162,164，166,168，170,172，174,176，178,180，182，184，186，188，190，192，194，196，198，200，202，204，206，208，210，212，214，216，218，220，222，224，226，228，230，232，234，236，238，240，242，244，246，248，250，252，254，256，258，260，262，264，266，268，270，272，274，276,278，280,282，284,286，288，300，302，304，306，308，310，312，314，316，318，320，322，324，326，328，330，332，334，336，338，340，342，344，346，348，350，352，354，356，358，360，362，364，366，368，370，372，374，376，378，380，382，384，386，388，390，392，394，396，398，400，402，404，406，408和410-424的多核苷酸全长序列具有至少90%序列同一性并与启动子可操作地连接的多核苷酸的重组表达盒转化植物细胞;及b.在植物细胞生长的条件下培养该已转化的植物细胞；其中所述已转化的植物细胞的生长被调节；c.使所述植物细胞在植物形成的条件下生长，以在所述植物组织中表达该多核苷酸；及d.加工处理所述植物组织得到产物。14.根据权利要求13的产物，其中所述多核苷酸进--步编码选自SEQIDNO:2，4，6，8，10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，30，32，34，36，38，40，42，44，46，48，50，52,54，56，58，60，62，64，66,68,70，72，74，76，115,117，119,121，123,125，127，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>和409的多月太。15.权利要求13的转基因植物，其中所述植物为单子叶植物。16.权利要求13的转基因植物，其中所述植物选自玉米、大豆、向日葵、高粱、油菜、小麦、苜蓿、棉花、稻、大麦和黍。17.根据权利要求13的产物，其可通过过度表达所述多核苷酸提高植物的茎强度。18.根据权利要求13的产物，其可通过增加生物量增加产量。19.根据权利要求13的产物，其是乙醇的构成物。20.权利要求9的方法,其中所述植物具有改善的株冠形状。21.权利要求9的方法，其中所述植物具有提高的叶组织中光合成能力。22.权利要求9的方法，其中所述植物具有改善的茎强度。23.权利要求9的方法，其中所述植物具有改善的植物站立性。24.权利要求9的方法，其中所述植物具有改变的维管束结构或数量。25.权利要求9的方法，其中所述植物具有提高的根生物量。26.权利要求9的方法，其中所述植物具有增强的根生长。27.权利要求9的方法，其中所述植物具有调节的枝条发育。28.权利要求9的方法，其中所述植物具有调节的叶发育。29.权利要求9的方法，其中所述植物具有改善的青贮饲料质量和可消化性。全文摘要本发明提供了涉及玉米次生壁(ZmSCW)形成的基因种类的多核苷酸和相关多肽。本发明提供了ZmSCW基因的基因组序列。ZmSCW负责控制植物生长、次生细胞壁发育和作物植物的产量。文档编号C07K14/415GK101784667SQ200880103729公开日2010年7月21日申请日期2008年6月13日优先权日2007年6月15日发明者C·R·西蒙斯,K·S·杜加,R·B·米利申请人:先锋高级育种国际公司