专利名称：通过调节玉蜀黍转录辅激活物p15(pc4)蛋白提高植物的产量的制作方法
技术领域：
本发明涉及遗传学和分子生物学领域。更具体而言，本发明组合物和方法涉及在植物中调节转录和改进产量。
背景技术：
通过常规育种改进谷粒产量，在玉蜀黍(maize)方面几乎是达到停滞不前的状态了。因此自然要探索一些能用来获得进一步的产量提升的替代性非常规方法。由于在过去一百年左右对谷粒产量的选择过程中，玉蜀黍的收获指数基本上保持不变，因此产量的改进是从提高每单位土地面积的总生物量产出来实现的(Sinclair等人，(1998)Crop Science 38 :638-643 ;Duvick 等人，(1999) Crop Science 39 :1622-1630 和 iTollenaar 等人，(1999) Crop Science 39 1597-1604)。该提高的总生物量是通过增加种植密度实现的， 这导致了适应性表型改变，如叶角和穗大小的降低，而叶角能减少下方叶子受遮蔽程度，穗大小或许能提高收获指数(Duvick等人，(1999) Crop Science 39:1622-1630)。玉蜀黍转录辅激活物pl5(PC4)与水稻、大豆和拟南芥(Arabidopsis)的转录辅激活物P15同源。已证实PC4涉及在TFIIA-TFIID-启动子复合物的形成过程中引发转录激活。我们的数据显示，组成型表达的PC4基因能赋予对玉蜀黍的产量性状的强烈积极效果。本领域需要能采用这种序列以调节植物组织生长和改进植物中的产量的方法和组合物。
发明内容
本发明提供用于调节花器官发育、叶形成、趋光性、顶端优势、果实发育、发根和用于提高植物中的产量的组合物和方法。所述组合物包含PC4序列。本发明的组合物包含选自SEQ ID NO 1和2的氨基酸序列和核苷酸序列以及它们的变体和片段。编码PC4的核苷酸序列在DNA构建体中提供以便在目标植物中表达。还提供了包含本发明的序列的表达盒、植物、植物细胞、植物部分和种子。在具体的实施方案中，该多核苷酸可操作性连接到组成型启动子。提供了用于调节植物或植物部分中的PC4序列的水平的方法。所述方法包括将包含PC4序列的异源多核苷酸引入到植物或植物部分中。PC4多肽的水平可被提高或降低。 这种方法可用来提高植物中的产量；在一个实施方案中，该方法用来提高谷类中的谷粒产量。
图1提供几种PC4序列的比对，这些序列来自玉米(Zea mays) (SEQ ID NO :2)、拟南芥(Arabidopsis thaliana) (SEQ ID NO :4)、水稻(Oryza sativa) (SEQ ID NO :12)、大豆(Glycine max) (SEQ ID NO :6 和 8)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula) (SEQ ID NO :10)、 毛果杨(Populus trichocarpa) (SEQ ID NO :14)和高粱(Sorghum bicolor) (SEQ ID NOS 16)。PC4共有区域以高亮标出。黄颜色代表各蛋白质之间具有100%同一性的氨基酸，蓝颜色代表具有75%同一性的氨基酸，而绿颜色代表具有50%同一性的氨基酸。对共有序列 (SEQ ID NO 17)进行了标识，而保守PC4区域(SEQ ID NO 18)以下划线标出。
具体实施例方式下文将结合附图更详细地描述本发明，附图中只显示了本发明的一些实施方案， 而非全部实施方案。确实，这些发明方案可以以许多不同的形式来体现，不应被认为局限于本文给出的实施方案；提供这些实施方案是为了使本公开内容能满足适用的法律要求。借助前面的描述和随附的附图中给出的教导，本发明所属领域的技术人员将会想到本发明的许多修改形式和其他实施方案。因此，应当了解，本发明不限于所公开的特定实施方案，并旨在将修改形式和其他实施方案包括在所附权利要求的范围内。虽然本文采用了特定术语，但它们仅以一般性和描述性含义使用而不出于限制目的。I.概论本发明提供了方法和组合物，用来促进花器官发育、发根和产量，并用来调节植物中的叶形成、趋光性、顶端优势、果实发育等。本发明的组合物和方法通过调节植物中至少一种PC4多肽或者具有本发明PC4多肽的生物活性变体或片段的多肽的水平，来导致植物或作物产量的提高。II.组合物本发明的组合物包含参与调节转录的PC4多核苷酸和多肽以及它们的变体和片段。还包含在不同植物物种中在PC4中高度保守的特定多核苷酸和多肽以及它们的变体和片段(SEQ ID N0:18)。该保守区具有21个氨基酸。表 权利要求
1.一种分离的多核苷酸，所述多核苷酸包含选自以下的核苷酸序列(a)SEQ ID NO 1所示的核苷酸序列；(b)编码SEQID NO 2的氨基酸序列的核苷酸序列；(c)与SEQID NO :1具有至少90%序列同一性的核苷酸序列，其中所述核苷酸序列编码具有PC4蛋白活性的多肽；(d)包含SEQID NO 1的至少40个连续核苷酸或其互补序列的核苷酸序列；和(e)编码与SEQID NO :2具有至少80%序列同一性的氨基酸序列的核苷酸序列，其中所述核苷酸序列编码具有PC4蛋白活性的多肽。
2.一种表达盒，所述表达盒包含根据权利要求1所述的多核苷酸。
3.根据权利要求2所述的表达盒，其中所述多核苷酸可操作性连接到驱动在植物中的表达的启动子。
4.根据权利要求3所述的表达盒，其中所述多核苷酸可操作性连接到组成型启动子。
5.一种植物，所述植物包含根据权利要求3或权利要求4所述的表达盒。
6.根据权利要求5所述的植物，其中所述植物是单子叶植物。
7.根据权利要求6所述的植物，其中所述单子叶植物是玉蜀黍、小麦、水稻、大麦、高粱或黑麦。
8.根据权利要求7所述的植物，其中所述单子叶植物是水稻。
9.根据权利要求7所述的植物，其中所述单子叶植物是玉蜀黍。
10.根据权利要求5所述的植物，其中所述植物具有提高的水平的选自以下的多肽(a)包含SEQID NO 2的氨基酸序列的多肽；(b)与SEQID NO :2具有至少90%序列同一性的多肽，其中所述多肽具有PC4蛋白活性；和(c)包含SEQID NO 3所示的PC4保守区的多肽。
11.根据权利要求5所述的植物，其中所述植物具有选自以下的表型(a)种子总数增加；和(b)种子总重量增加。
12.一种提高植物中多肽的水平的方法，所述方法包括将根据权利要求3或权利要求4 所述的表达盒引入到所述植物中。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述植物的产量得到提高。
14.根据权利要求12所述的方法，其中提高所述多肽的水平在所述植物中产生出选自以下的表型(a)种子总数增加；和(b)种子总重量增加。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述表达盒稳定整合到所述植物的基因组中。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述植物是单子叶植物。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述单子叶植物是玉蜀黍、小麦、水稻、大麦、高粱或黑麦。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述单子叶植物是水稻。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述单子叶植物是玉蜀黍。
20.一种提高植物中的产量的方法，所述方法包括提高PC4多肽在所述植物中的表达， 其中所述PC4多肽具有PC4蛋白活性且选自(a)包含与SEQID NO :2所示序列具有至少80%序列同一性的氨基酸序列的多肽；和(b)包含SEQID NO 3所示的PC4结构域的多肽。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述多肽包含与SEQID NO :2所示序列具有至少95%序列同一性的氨基酸序列。
22.根据权利要求22所述的方法，其中所述多肽包含SEQID NO :2所示的氨基酸序列。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，所述方法包括将表达盒引入到所述植物中，所述表达盒包含可操作性连接到驱动在植物细胞中的表达的启动子的编码所述PC4 多肽的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含选自以下的核苷酸序列(a)SEQ ID NO 1所示的核苷酸序列；(b)编码SEQID NO 2的多肽的核苷酸序列；(c)与SEQID NO 1所示序列包含至少95%序列同一性的核苷酸序列；(d)编码包含SEQID NO :3所示氨基酸序列的多肽的核苷酸序列；和(e)编码与SEQID NO :2所示序列具有至少90%序列同一性的氨基酸序列的核苷酸序列。
24.根据权利要求23所述的方法，所述方法包括(a)用所述表达盒转化植物细胞；和(b)从步骤(a)的转化植物细胞再生出转化植物。
25.根据权利要求23或权利要求M所述的方法，其中所述表达盒稳定整合到所述植物的序列中。
26.根据权利要求23所述的方法，其中所述启动子是组成型启动子。
27.一种分离的多肽，所述多肽包含选自以下的氨基酸序列(a)包含SEQID NO 2的氨基酸序列；(b)与SEQID NO :2具有包含至少90%序列同一性的氨基酸序列，其中所述多肽具有调节转录的能力；和(c)包含SEQID NO 2的至少40个连续氨基酸的氨基酸序列，其中所述多肽保持调节转录的能力。
全文摘要
本发明提供了用于调节植物发育和用于提高植物中的产量的方法。所述组合物包含PC4序列。本发明的组合物包含选自SEQ ID NO1和2的氨基酸序列和核苷酸序列以及它们的变体和片段。编码PC4分子的核苷酸序列在DNA构建体中提供以便在所关注的植物中表达，以调节植物或植物部分中的PC4序列的水平。所述方法包括将包含本发明PC4序列的异源多核苷酸引入到植物或植物部分中。PC4多肽的水平可被提高或降低。这种方法可用来提高植物中的产量；在一个实施方案中，所述方法可用来提高谷类植物中的谷粒产量。
文档编号C12P19/34GK102421912SQ201080017900
公开日2012年4月18日 申请日期2010年4月1日 优先权日2009年4月21日
发明者李国甫 申请人:先锋国际良种公司