亮氨酸，缬氨酸-异亮氨酸，苯丙氨酸-酪氨酸，赖氨酸-精氨酸，丙氨酸-缬氨 酸，天门冬氨酸-谷氨酸以及天门冬酰胺-谷氨酰胺。对于本发明中对转基因植物起作用 的DNA所编码的同源体，其不同于公开蛋白的另一个方面是由于这些蛋白在天然序列中删 去或插入了一个或多个氨基酸。
[0026] 这里使用的"一致性百分比"指两个优化对比的DNA或蛋白质片段在整个组件 对比的窗口中的非差异性的程度，如核酸或氨基酸序列。对于一对测试序列和参考序列的 对比片段，一个一致性片断是指一致性组件的数量，该组件为两对比片段的序列所共有，按 在比对窗上的参考片段中序列组件的总数所划分，该对比窗比全部测试序列或全部参考序 列要小一些。一致性百分比（"一致性％ ")是一致性片断乘以100。
[0027] 其中使用的"Pfam"指多序列对比和覆盖许多普通蛋白家族的隐藏Markov模式 的大规模采集，比如Pfam 18. 0版本（2005. 8)含有7973种蛋白家族的对比和模型，并基 于 Swissprot 47.0 和 SP-TrEMBL 30.0 的蛋白序列数据库构建。见 S.R. Eddy，" Profile Hidden Markov Models"，Bioinformatics 14:755-763,1998。现在 Pfam 协会在负责对 Pfam的维持和升级。序列比对体现了保守结构的进化，而这种保守结构则暗示了蛋白质的 功能。从Pfam的比对建立起来的状况隐藏Markov模型（profile HMMs)对于自动识别新 蛋白在已存在蛋白家族中的归属性非常有用，甚至能用于从比对上显示出同源性非常低的 情况。一旦鉴定出一个DNA编码的蛋白在转基因植物中表达，就能让植物表现出改良的性 状时，其它编码同一个家族蛋白的DNA就可以通过对隐藏Markov模型查询由候选DNA所编 码蛋白的氨基酸序列被鉴定，该模型使用HMMER软件来描述Pfam结构域，在附加计算机列 表中提供了 HMMER软件的当前版本。在对特殊Pfam比对遇到富集中止时，候选蛋白属于这 个蛋白家族并具有同族的DNA，该DNA在构建重组DNA并用于本发明的植物细胞时很有作 用。本发明植物细胞中，使用HMMER软件在重组DNA常规Pfam下鉴定表达蛋白的DNA，用到 的隐藏Markov模型数据库也包括在附件的计算机列表中。HMMER软件与Pfam数据库的版 本是18. 0,用该软件和数据库确定了 SEQ ID NO :5的氨基酸序列有两个Pfam结构域，即同 源异型框结构域和HALZ结构域。经鉴定，同源异型框结构域包括了 130到193之间的氨基 酸残基，得分为70. 1，超出富集中止-4。HALZ结构域被鉴定为包括了 194到238之间的氨 基酸残基，得分为71. 9,超过富集中止17。
[0028] 对于鉴定同源异型框和HALZ结构域的HMMER软件和数据库在任何Pfam网站上都 可以得到，也能由申请者提供，如在附加的计算机列表中就有。
[0029] 此处所用的"启动子"指启动转录的调节DNA。"植物启动子"是指在植物细胞中 能够启动转录的启动子，而不管它的来源是不是植物细胞，比如众所周知的农杆菌启动子 就是在植物细胞中有功能的。因此，植物启动子就包括了那些从植物、植物病毒、细菌如农 杆菌和根瘤菌所得到的启动子DNA。在发育控制下的启动子例子包括了在某些组织如叶、根 或种子中优先启动转录的启动子。这类启动子被称为"组织优先"。只有在某种组织中才能 启动转录的启动子被称为"组织特异"。"细胞型"特异启动子主要驱动在一种或多种器官 中的某种细胞类型的基因表达，如根和叶中的维管细胞。"可诱导"或"可抑制"启动子是指 受环境控制的启动子。比如可能影响由可诱导启动子启动转录的环境条件包括缺氧条件、 某些化学药物或光照条件。组织特异性、组织优先性、细胞型特异性和可诱导启动子构成了 "非组成性"启动子类型。"组成性"启动子是指在大多数环境下都有活性的启动子。
[0030] 在这里使用的"可操纵地连接"指将两个或更多的DNA片断连接到一个DNA结构 中，以便使其中的一个，如编码蛋白的DNA，受控于另一个，如启动子。
[0031] 此处所用的"表达的"指产生的，如一个蛋白在某个植物细胞中表达，就是指它的 DNA转录生成mRNA并翻译成蛋白质。
[0032] 此处所用的"对照植物"指不含有表达能表现改良性状蛋白的DNA的植物。对照 植物用于鉴定和筛选具有改良性状的转基因植物。一个合适的对照植物可以是用于产生转 基因植物的亲本系中的未转基因植物，即缺乏重组DNA的植物。合适的对照植物在一些条 件下也可能是半合子转基因植物系的子代，该子代不含有重组DNA，比如说阴性分离子。
[0033] 其中所用的"改良性状"指转基因植物的特性，包括但不仅限于植物形态、生理、生 长发育、产出、营养改善、抗病虫害或环境或化学药物耐受性等改良的农业性状。在本发明 中的更具体方面，改良性状选自于具有改良性状的种群，包括提高的水利用率、增强的抗冻 性、提高产量、提高的氮利用率、改良种子中的蛋白和油脂含量。在本发明的一个重要方面， 改良性状是高产量，包括在无压力条件下的高产和在环境压力条件下的高产。压力条件可 以包括，如干旱、日照不足、真菌病、病毒病、细菌病、昆虫害、线虫害、低温、高温、渗透压、低 氮营养供给、低磷营养供给和高植物密度。"产量"能被很多植物特征所影响，包括无界限、 植物高度、结荚数、在植物上的结荚位置、结间数量、结荚的损坏率、粒度、根瘤生成率和固 氮率、营养同化效率、耐受生物和非生物的压力、碳同化、植物结构、抗倒伏、种子出芽率、幼 苗活力和幼苗性状。产量也能受出芽率（包括在压力条件下的出芽率）、生长速率（包括在 压力条件下的生长速率）、麦穗数量、每个麦穗上的种子数量、种子大小、种子成份（淀粉、 油脂、蛋白）和种子饱满特征等影响。
[0034] 本发明中的转基因植物所提高的产量可以用多种方法进行测量，包括测定重量、 每株植物的种子数量、种子重量、每单位面积的种子数量（即每英亩地的种子数量或重 量）、每英亩产量的蒲式耳数（bu/a)，每英亩产量的公吨数、每英亩产量的吨数、每公顷产 量的公斤数。例如，玉米产量可以用每单位生产面积的去壳玉米产量来测定，比如每英亩的 蒲式耳数或每公顷的公吨数，通常的报道要基于水分校正，如15. 5%的水分。产量提高可 能是因为对重要生物化学化合物的利用增加，如氮、磷和碳水化合物，或者是因为改善了对 环境压力的反应，如冷、热、干燥、盐份或病虫害。本发明中应用的重组DNA也能用于改善植 物的生长发育并最终提高产量，如调整植物生产调节因子的表达、或修改细胞周期或光合 作用途径。还有意思的是，转基因植物世代中表现出种子某成分的高产可能会也可能不会 与整个植物产量有关。这样的特点包括在种子油脂、种子中的分子如维生素 E、蛋白质和淀 粉，或者油脂，特别是由于种子成份比例的改变而显示出来的油脂成份的改良。
[0035] 本发明的一种核酸分子的亚型包括公开的重组DNA片断，该片段是由至少15个， 优选至少16或17个，更优选为至少18或19个，甚至再优选为至少20个或以上的连续核 苷酸组成的寡核苷酸。这样的寡核苷酸是更大的具有从SEQ ID NO :1到SEQ ID NO :4组中 选择序列的分子的片段，发现能作为如探针和引物来探测本发明的多聚核苷酸。
[0036] DNA结构的装配使用了本领域具备普通技能的人员都熟知的方法进行，具代表性 结构包括可操纵地连接于DNA上的启动子，而该DNA的表达能表现改良的农业性状。其它 的结构组份可包括附加的调节元件，如增强表达的5'前导序列和内含子，3'非翻译区（如 多聚腺苷酸信号和位点），转运或信号肽的DNA。
[0037] 很多在植物细胞中有活性的启动子在文献中都有描述。它们包括在植物基因组中 存在的启动子，以及其它来源的启动子，包括在根癌农杆菌的根癌诱导质粒上胆脂碱合成 酶（NOS)启动子和真蛸碱合成酶（OCS)启动子，花椰菜病毒组启动子，如花椰菜花叶病毒。 例如，美国专利No. 5, 858, 742和No. 5, 322, 938公开了来自于花椰菜花叶病毒（CaMV35S) 组成型启动子的模型，美国专利No. 5, 641，876公开了水稻肌动蛋白启动子，美国专利申 请2002/0192813A1公开了对于设计高效植物表达载体非常有用的Y，3 ;和内含子元件， 美国专利申请系列号08/706, 946公开了水稻谷蛋白启动子，美国专利申请09/757, 089 公开了玉米醛缩酶（FDA)启动子，以及美国专利申请系列号60/310,370公开了玉米 nicotianamine合成酶的启动子，以上所有文献其中引入作为参考文献。这些以及其它很多 在植物细胞中发挥功能的启动子为本领域技术人员熟知并可用于本发明的多聚核苷酸中 使转基因植物细胞中的期望基因得以表达。
[0038] 在本发明的另外一些方面，期望得到在植物绿色组织中的优选表达。用于这些 用途的启动子包括从如拟南芥核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶（Rubisco)小亚基（FischhofT 等.（1992) Plant MoI Biol. 20 :81-93)、醛缩酶和丙酮酸磷酸二激酶（PTOK) (Taniguchi 等 (2000)Plant Cell Physiol. 41(1) :42-48)基因中得到的启动子。
[0039] 而且，启动子可以被改变为含有多重"增强子序列"以帮助提高基因表达。这些增 强子在本技术领域为人熟知。通过在这样的结构中加入增强子，所选择蛋白的表达量可能 会增强。这些增强子通常发现位于在对真核细胞起作用的启动子的5'端到转录起点区域， 但常能被插入编码序列的上游（5'）或下游（3'）。在一些例子中，这些5'增强元件是内含 子。作为增强子特别有用的是水稻肌动蛋白1 (见美国专利5, 641，876)和水稻肌动蛋白2 基因的5'内含子、玉米乙醇脱氢酶基因内含子、玉米热休克蛋白70基因内含子（美国专利 5, 593, 874)和玉米萎缩1基因。
[0040] 本发明的另一些方面中，为了有效改善种子组成成分，希望在植物种子组织中实 现充分表达。可效仿的用于变更种子组成的启动子包括来源于种子基因的启动子如napin 基因（美国专利5, 420, 034)、玉米L3油质蛋白基因（美国专利6, 433, 252)、玉蜀黍蛋白 Z27基因 （Russell 等.（1997)Transgenic Res. 6(2) :157-166)、球蛋白 1 基因（Belanger等 (1991)661161:;^8 129:863-872)、谷蛋白1基因（1?1188611(1997)811卩四）和卩61'〇叉;^6(1〇叉;[11 antioxidant (Perl)基因 （Stacy 等·（1996)Plant MoI Biol. 31 (6) :1205_1216)0
[0041] 按本发明制备的重组DNA结构也通常包括了一个典型含有多聚腺苷酸的信号 和位点的3'元件。著名的3'元件包括：来自于根癌农杆菌基因的如nos 3'、trnl 3'、 tmr 3'、tms 3'、ocs 3'、tr73'之类的3'元件，例如美国专利6, 090, 627所公开的，其中 引入作为参考文献；来自于植物基因的3'元件如来自小麦（Triticum aesevitum)热休 克蛋白17(Hspl73)