具有增强的产量相关性状的植物和用于制备该植物的方法_3

文档序号:8539251阅读:来源:国知局
在已经发现:在植物中调节编码ASR多肽的核酸表达产生了相对 于对照植物在非胁迫生长条件下具有增强的产量相关性状的植物。根据第一实施方案,本 发明提供了用于相对于对照植物增强非胁迫生长条件下植物中产量相关性状的方法,包括 调节植物中编码ASR多肽的核酸表达。
[0050] VII.鳞部启动子结合蛋白样Il(SPLll)
[0051] 转录因子多肽通常定义为显示序列特异性DNA结合亲和力并且能够激活和/或阻 遏转录的蛋白质。鳞部启动子结合蛋白样(SPL)转录因子多肽是共有长度约80个氨基酸 残基的高度保守性DNA结合结构域(DBD)的结构多样的蛋白质(Klein等(1996)M 〇l Gen Genet 259:7-16 ;Cardon 等(1999)Gene 237:91-104)。靶基因启动子内的 SPL 转录因子 DNA共有序列结合位点是5' -TNCGTACAA-3',其中N代表任意碱基。在SPL DBD内部存在 10个保守的半胱氨酸(Cys)或组氨酸(His)残基(见图28),其中8个残基是结合对于SPL 特异性锌指三级结构形成所必需的2个锌离子的锌配位残基(Yamasaki等人(2004) J Mol Biol 337:49-63)。SPL DBD内的第二个保守性特征是二分核定位信号。在DBD之外,在整 个植物界内大多数编码SPL转录因子多肽的核酸序列中找到一个由miRNA的miR156家族 特异性靶向的微RNA(miRNA)靶基序(在编码区中或在3' UTR) (Rhoades等人(2002)Cell 110:513-520)。miRNA通过引导编码SPL的mRNA降解或通过翻译抑制以转录后方式调控 SPL基因表达。
[0052] 拟南芥属植物基因组编码至少1533种转录调节蛋白,占其预计基因总数的约 5.9% (Riechmann 等人(2000)Science 290:2105-2109)。该文作者报道了拟南芥中的 16 种SPL转录因子多肽,它们自身之间具有很小的序列相似性(除上文提及的特点之外),推 导的SPL多肽的大小是从131至927个氨基酸。不过,在这种植物的SPL家族中检测到共 有更高序列同源性的SPL转录因子多肽对(Cardon等人(1999))。
[0053] 已经证实迄今表征的SPL转录因子多肽(仅于植物中发现)在植物发育、尤其在 花发育中发挥作用。据报道过量表达SPL3转录因子多肽的转基因植物开花更早(Cardon 等人(1997) Plant J 12:367-377)。在欧洲专利申请EP1033405中,公开了 SPLll转录因子 多肽的核酸序列和推导的多肽序列。
[0054] 出人意料地,现在已经发现:在植物中调节编码SPLll多肽的核酸表达产生了相 对于对照植物具有增强的产量相关性状、尤其提高的产量的植物。
[0055] 根据一个实施方案,提供了用于相对于对照植物增强植物的产量相关性状的方 法,包括调节植物中编码SPLll多肽的核酸表达。增强的产量相关性状包含以下一项或多 项:增加的出苗生长势(改善的籽苗早期生长势)、总种子产量(种子重量)、种子充实率 (种子充盈率)、充实种子数、每个花序的花(种子)数目、收获指数和千粒核(1000颗种 子)重,此类增加在最佳和次佳生长条件、优选在轻度干旱条件件下均发生。
[0056] 根据一个实施方案,提供了用于实施本发明方法的新SPLll核酸和SPLll多肽以 及包含编码SPLll的核酸的构建体。
[0057] 定义
[0058] 多肽/蛋白质
[0059] 术语"多肽"和"蛋白质"在本文中可相互交换地使用并且指由肽键连接起来的任 意长度聚合物形式的氨基酸。
[0060] 多核苷酸/核酸/核酸序列/核苷酸序列
[0061] 术语"多核苷酸"、"核酸序列"、"核苷酸序列"、"核酸"、"核酸分子"在本文中可相 互交换地使用并且指任意长度的聚合非分支形式的核苷酸,即核糖核苷酸或脱氧核糖核苷 酸或这二者的组合。
[0062] 对照棺物
[0063] 选择合适的对照植物是实验设计的例行部分并且可以包括相应的野生型植物或 无目的基因的相应植物。对照植物一般是相同的植物物种或甚至是与待评估植物相同的品 种。对照植物也可以是待评估植物的失效合子。失效合子是因分离而丢失转基因的个体。 如本文中所用的"对照植物"不仅指完整植物,也指植物部分,包括种子和种子部分。
[0064] 同源物
[0065] 蛋白质的"同源物"包括这样的肽、寡肽、多肽、蛋白质和酶,它们相对于非修饰的 所讨论蛋白质具有氨基酸替换、缺失和/或插入并且与从中衍生它们的非修饰蛋白质具有 相似的生物学活性和功能活性。
[0066] 缺失指从蛋白质中移除一个或多个氨基酸。
[0067] 插入指一个或多个氨基酸残基被导入蛋白质中的预定位点。插入可以包含氨基端 融合和/或羧基端融合以及序列内插入单个或多个氨基酸。通常,在氨基酸序列内部的插 入物比氨基端融合物或羧基端融合物小约1至10个残基级别。氨基端或羧基端融合蛋白 或融合肽的例子包括如酵母双杂交系统中所用的转录激活物的结合结构域或激活结构域、 噬菌体外壳蛋白、(组氨酸)-6-标签、谷胱甘肽S-转移酶-标签、蛋白A、麦芽糖结合蛋白、 二氢叶酸还原酶、Tag · 100表位、c-myc表位、JTLAG? -表位、lacZ、CMP(妈调蛋白结合 肽)、HA表位、蛋白C表位和VSV表位。
[0068] 替换指以具有相似特性(如相似的疏水性、亲水性、抗原性、形成或破坏α -螺旋 结构或β-折叠结构的倾向性)的其他氨基酸替代蛋白质的氨基酸。氨基酸替换一般是单 个残基的,不过根据给予多肽的功能性约束条件,可以是簇集的;插入通常是约1至10个 氨基酸残基级别。氨基酸替换优选地是保守性氨基酸替换。保守性替换表是本领域熟知的 (见例如 Creighton (1984) Proteins. W. Η. Freeman and Company (编著)和下表 1) 〇
[0069] 表1 :保守性氨基酸替换的例子
[0070]
【主权项】
1. 用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法,包括调节植物中编码 bHLHll样多肽的核酸表达,其中所述的bHLHll样多肽包含螺旋-环-螺旋结构域。
2. 根据权利要求1的方法,其中所述的bHLHll样多肽包含一个或多个以下基序: (i) 基序 1(SEQ ID N0:246): (ii) 基序 2(SEQ ID N0:247): (iii) 基序 3(SEQ ID N0:248): (iv) 基序 4(SEQ ID N0:249): (v) 基序 5 (SEQ ID NO :250): (vi) 基序 6(SEQ ID N0:251); (vii) 基序 7 (SEQ ID NO: 252)。
3. 根据权利要求1或2的方法,其中所述受调节的表达通过在植物中导入和表达编码 bHLHll样多肽的核酸实现。
4. 根据权利要求1至3任一项的方法,其中所述编码bHLHll样多肽的核酸编码表El 中所列的任一种蛋白质或是这种核酸的一部分或是能够与这种核酸杂交的核酸。
5. 根据权利要求1至4任一项的方法,其中所述的核酸序列编码表El中给出的任意蛋 白质的直向同源物或旁系同源物。
6. 根据权利要求1至5任一项的方法,其中所述的增强的产量相关性状包括相对于对 照植物而言提高的产量、优选提高的种子产量。
7. 根据权利要求1至6任一项的方法,其中所述的增强的产量相关性状在非胁迫条件 下获得。
8. 根据权利要求1至7任一项的方法,其中所述的核酸有效连接至组成型启动子,优选 地有效连接至G0S2启动子,最优选地有效连接至来自稻的G0S2启动子。
9. 根据权利要求1至7任一项的方法,其中所述编码bHLHl 1样多肽的核酸是植物来源 的,优选地来自单子叶植物,进一步优选地来自禾本科,更优选地来自小麦属(Triticum), 最优选地来自普通小麦(Triticum aestivum) 〇
10. 通过权利要求1至9任一项的方法可获得的植物或其部分,包括种子,其中所述的 植物或其部分包含编码bHLHll样多肽的重组核酸。
11. 构建体,包含: (i) 编码如权利要求1或2中定义的bHLHll样多肽的核酸; (ii) 能够驱动(i)的核酸序列表达的一个或多个控制序列;和任选地 (iii) 转录终止序列。
12. 根据权利要求11的构建体,其中所述的控制序列之一是组成型启动子,优选地是 G0S2启动子,最优选地是来自稻的G0S2启动子。
13. 根据权利要求11或12的构建体在用于产生植物的方法中的用途,所述植物相对于 对照植物具有提高的产量,尤其提高的种子产量。
14. 用根据权利要求11或12的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
15. 用于产生转基因植物的方法,所述的转基因植物相对于对照植物具有提高的产量、 尤其提高的种子产量,该方法包括: (i)在植物中导入并表达编码如权利要求1或2中定义的bHLHll样多肽的核酸;和 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培养植物细胞。
16. 转基因植物,其因编码如权利要求1或2中定义的bHLHll样多肽的核酸的受调节 表达而相对于对照植物具有提高的产量、尤其提高的种子产量,或从所述转基因植物衍生 的转基因植物细胞。
17. 根据权利要求10、14或16的转基因植物或从其衍生的转基因植物细胞,其中所述 的植物是作物植物或单子叶植物或谷物植物,如稻、玉米、小麦、大麦、谷子、黑麦、小黑麦、 高粱、二粒小麦、斯卑尔脱、黑麦属植物(secale)、单粒小麦、埃塞俄比亚画眉草、蜀黍和燕 麦。
18. 根据权利要求17的植物的可收获部分,其中所述的可收获部分优选地是种子。
19. 产物,从根据权利要求17的植物和/或从根据权利要求18的植物的可收获部分衍 生。
20. 编码bHLHll样多肽的核酸在植物中相对于对照植物提高产量、尤其在提高种子产 量中的用途。
21. 用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法,包括调节植物中编码LBD 多肽的核酸表达,其中所述的LBD多肽包含DUF206结构域。
22. 根据权利要求21的方法,其中所述的LBD多肽包含一个或多个以下基序: (i) 基序 I :MSCNGCRXLRKGCX(SEQ ID NO:5), (ii) 基序 2 :QXXATXFXAKFXGR(SEQ ID NO:6), (iii) 基序 3 :FXSLLXEAXG(SEQ ID NO:7)。
23. 根据权利要求21或22的方法,其中所述受调节的表达通过在植物中导入和表达编 码LBD多肽的核酸实施。
24. 根据任一前述权利要求的方法,其中所述编码LBD多肽的核酸编码表Al中所列的 任一种蛋白质或是这种核酸的一部分或是能够与这种核酸杂交的核酸。
25. 根据任一前述权利要求的方法,其中所述的核酸序列编码表Al中给出的任意蛋白 质的直向同源物或旁系同源物。
26. 根据任一前述权利要求的方法,其中所述的增强的产量相关性状包括相对于对照 植物而言提高的产量、优选提高的生物量和/或提高的种子产量。
27. 根据权利要求21至26任一项的方法,其中所述的增强的产量相关性状在非胁迫条 件下获得。
28. 根据权利要求21至26任一项的方法,其中所述的增强的产量相关性状在缺氮条件 下获得。
29. 根据权利要求23至28任一项的方法,其中所述的核酸有效连接至组成型启动子, 优选地有效连接至GOS2启动子,最优选地有效连接至来自稻的GOS2启动
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