专利名称：具有增强的产量相关性状的植物和用于产生该植物的方法
具有増强的产量相关性状的植物和用于产生该植物的方法本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及通过调节编码CLC样(氯离子通道样)多肽的核酸在植物中的表达而增强产量相关性状的方法。本发明还涉及具有调节了编码CLC样多肽之核酸的表达的植物，所述植物相对于相应的野生型植物或其他对照植物而言具有增强的产量相关性状。本发明还提供可用于本发明方法的构建体。
本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及通过调节编码OsBURP样(含有BURP结构域的蛋白质)多肽的核酸在植物中的表达而增强产量相关性状的方法。本发明还涉及具有调节了编码OsBURP样多肽之核酸的表达的植物，所述植物相对于相应的野生型植物或其他对照植物而言具有增强的产量相关性状。本发明还提供可用于本发明方法的构建体。本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及通过调节编码AP2/ERF多肽的核酸在植物中的表达而增强产量相关性状的方法。本发明还涉及具有调节了编码AP2/ERF多肽之核酸的表达的植物，所述植物相对于相应的野生型植物或其他对照植物而言具有增强的产量相关性状。本发明还提供可用于本发明方法的构建体。本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及用于在植物中增强多种经济上重要的产量相关性状的方法。更具体地，本发明涉及通过调节编码包含TPS (海藻糖-6-磷酸合酶)和 TPP (海藻糖-6-憐酸憐酸酶((trehalose-6-phosphate phosphatise)))多妝的蛋白质融合体的核酸在植物中的表达，或通过调节编码TPS和TPP酶的ー种或多种核酸(不论包含于相同或不同分子中的)，而增强产量相关性状的方法。本发明还涉及具有调节了编码TPP多肽之核酸的表达的植物，所述植物相对于对照植物而言具有增强的产量相关性状，特别是在氮受限条件下栽培吋。本发明还提供可用于实施本发明方法的迄今为止未知的TPS编码核酸和TPP编码核酸以及包含它们的构建体。持续增加的世界人口和农业用可耕地供应萎缩刺激了有关增加农业效率的研究。常规的作物及园艺学改进手段利用选择性育种技术来鉴定具有受欢迎特性的植物。然而，此类选择育种技术具有几个缺陷，即这些技术典型地耗费很多劳动并且产生这样的植物，其经常含有异源性遗传组分，这可能不总是导致从亲代植物中传递所希望的性状。分子生物学进展已经允许人类改进动物及植物的种质。植物的遗传工程使得可以分离和操作遗传物质(典型地处于DNA或RNA形式)并且随后引入该遗传物质至植物中。此类技术具有产生具备多种经济学、农学或园艺学改进性状的作物或植物的能力。具有特殊经济意义的性状是增加的产量。产量通常定义为作物产生的可测量的经济价值。这可以就数量和/或品质方面进行定义。产量直接取决于几个因素，例如器官的数目和大小、植物构造(例如枝的数目)、种子产生、叶衰老等等。根发育、养分摄入量、胁迫耐性和早期萌发势(early vigor)也可以是决定产量的重要因素。因此，优化前述因素可以对增加作物产量有贡献。种子产量是特别重要的性状，这是因为许多植物的种子对于人类和动物营养而言至关重要。诸如玉米、稻、小麦、低芥酸油菜(canola)和大豆等作物占人类总卡路里摄取量的一半以上，不论是通过种子本身的直接消耗，还是通过由加工的种子所饲养的肉类产品的消耗。它们也是エ业加工所用的糖类、油类和多类代谢物的来源。种子含有胚(新的苗和根的来源)和胚乳(发芽和幼苗早期生长过程中胚生长的养分来源)。种子的发育涉及许多基因，并且需要代谢物自根、叶和茎转移至正在生长的种子。特别是胚乳，同化糖类、油类和蛋白质的代谢前体，将其合成为贮存性高分子，以充盈籽粒。对于众多作物的另ー个重要性状是早期萌发势。改进早期萌发势是现代稻育种计划在温帯和热带稻栽培品种两者上的ー个重要目标。长的根在水栽稻中对于正确土壌固着是重要的。在将稻直接播种至涝田的情况下，以及在植物必须从水中迅速出苗的情况下，较长的苗与萌发势相关。在实施条播(drill-seeding)的情况下,较长的中胚轴和胚芽鞘对于良好的出苗是重要的。人工改造植物内早期萌发势的能力将在农业中是极其重要的。例如，不良的早期萌发势已经限制了基于玉米带生埴质(Corn Belt germplasm)的玉米(Zeamayes L.)杂种在欧洲大西洋地区的引种。另ー重要性状是改进的非生物胁迫耐受性。非生物胁迫是世界范围作物损失的主要原因，对于大多数主要作物植物而言降低平均产量超过50%(Wang等、(2003) Planta218:1-14)。非生物胁迫可以由干旱、盐度、极端温度、化学毒性和氧化胁迫引起。改进植物对非生物胁迫耐受性的能力将在世界范围对农民具有极大的经济优势并且会允许在不利条件期间及在作物栽培否则是不可能的陆地上栽培作物。ー种具有显著重要性的性状是改进的氮利用效率。氮(N)是植物生长所需的主要营养元素之一，其通常是植物生长的限速元素。氮是活细胞中发现的多种重要化合物(例如氨基酸、蛋白质(例如酶)、核酸和叶绿素)的一部分。植物干物质的I. 5%至2%以及总植物蛋白质的约16%是氮。因此，氮的可利用度对氨基酸合成以及氨基酸组成、氨基酸积累、对蛋白合成及其积累具有重大影响，并且基于此，其是植物生长和产量的主要限制因素(FrinkC. R. , Proc. Natl. Acad Sci. USA 96,1175(1999))。鉴于作物植物的高氮需求，施氮肥是世界范围内的一大农业投入，每年应用八千万公吨的氮肥(作为硝酸盐和/或铵)(Frink C. R.，Proc. Natl. Acad Sci. USA96，1175(1999))。因为作物仅能保留住所施用的氮的大约三分之ニ，在作物生产中大規模使用含氮肥料也有负面环境后果。因此，高的肥料输入之后接着就是渗出(leaching)、气态损失和作物移除导致的大量输出。未被吸收的氮因此渗入土壌并污染水供应(FrinkC.R. , Proc. Natl. Acad Sci. USA 96,1175(1999))。因为氮从农业生态体系高渗出至地表水和地下水，氮也被认为是污染物。氮渗出，即，来自农田的硝酸盐，影响到饮用水品质并且导致湖泊和海岸区域的超营养(eutrophication)。含氮肥料的大量使用还可导致土壤品质的最终恶化、环境污染和健康损害。 因为与农产品收益相关的氮肥高消耗以及额外地其对环境的有害作用，人们期望开发这样的策略，以降低氮输入和/或优化给定氮可利用度的氮摄取和/或利用，同时保持光合活性生物(优选地，栽培的植物，例如作物)的最优产量、生产カ和品质。人们还期待使用更低的肥料输入却获得“现有的”作物产量，和/或在相似或甚至更不良的品质的土壌上获得更高的产量。因此，仍有对下述光合活性生物(尤其是日常植物)的需求，所述生物具有増加的产量，特别是増加的产量相关性状，例如，増加的养分利用效率，例如能更高效地利用氮的植物，从而达到同样的产率仅需更少的氮或者使用现有水平的氮可获得更高的产量。此外，仍需要光合活性生物(尤其是植物)増加花、果实和生物量生产的数目。本发明的ー个目的是提供増加植物产量(特别是产量相关性状)的方法，所述性状例如是増加的花或种子的数目或増加的生物量，尤其是在氮供应受限的条件下。因此可通过优化上述因素之一来増加作物产量。取决于最終用途，对某些产量性状的修饰可能优先于其它产量性状。例如对于应用如饲料或木材生产或生物燃料资源而言，増加植物营养体部分可能是期望的，而对于应用如面粉、淀粉或油生产而言，増加种子參数可能是特别希望的。即便在种子參数当中，某些參数可以更优先于其它參数，这取决于应用。多种机制可以对增加种子产量有贡献，无论形式为增加的种子大小或是增加的种子数目。増加植物中产量相关性状(种子产量和/或生物量)的ー种方法可以是通过修饰植物的内在生长机制，如细胞周期或參与植物生长或參与防御机制的多种信号途径。现已发现可以通过在植物中调节编码CLC样(氯离子通道样)多肽的核酸在植物中的表达而改进植物中的多种产量相关性状。现已发现可以通过在植物中调节编码OsBURP样(含BURP结构域的蛋白质)多肽的核酸在植物中的表达而改进植物中的多种产量相关性状。现已发现可以通过在植物中调节编码AP2/ERF多肽的核酸在植物中的表达而改进植物中的多种产量相关性状。现已发现可以通过调节编码包含TPS(海藻糖-6-磷酸合酶)和TPP(海藻糖-6-磷酸磷酸酶)多肽的蛋白质融合体的核酸在植物中的表达，或通过调节编码TPS和TPP酶的ー种或多种核酸(不论包含于相同或不同分子中的)，而改进植物中的多种产量相关性状。背景I. CLC 样多肽阴离子通道/转运蛋白在控制代谢过程和指导信号的方面具有重要功用。这些过程包括养分自根负载进木质部，代谢产物在细胞内的区室化(compartmentalisation)以及与质子梯度的偶联，通过气孔运动调控气体交換。硝酸盐和苹果酸盐代表了植物细胞中阴离子的大部分。硝酸盐是也能作为信号分子发挥功能的养分。植物具有复杂的硝酸盐摄取系统，其涉及低亲和性和高亲和性转运蛋白，硝酸盐进而或者经由木质部被转运进入细胞代谢，或者被局部贮存。细胞通过硝酸盐还原酶途径同化硝酸盐，或者将其贮存在液泡形成体中，在胞质和液泡硝酸盐水平之间存在动态平衡，这是通过细胞外硝酸盐的摄取、液泡中的贮存和合成代谢来调控的。对氯离子通道(CLC)家族的发现使得可以澄清液泡形成体和胞质之间的质子/硝酸盐交换机制。对亚细胞定位、表达模式的測定和对敲除突变体表型的表征，给出了对CLC蛋白生理功用的见解。表型分析显示，clca-1和clca-2突变体植物较之野生型植物而言，在根和苗组织中具有降低的硝酸盐。此外，clcc和clce突变体较之对照植物显示出较低的硝酸盐水平。De Angeli等人，Phil. Trans. R. Soc. B364，195-201，2009及其中引用的參考文献提供了对该领域的综述。但是，人们对CLC蛋白的精确功用以及过表达CLC基因对植物表型的影响仍知之甚少。2. OsBURP 样多肽含有BURP结构域的蛋白质最早由Hattori等人(Mol. Gen. Genet. 1998，Vol. 259，424-428页)所描述。根据他们的分析，BURP结构域蛋白质由(i)N-末端疏水结构域、(ii)短(保守)片段、(iii)任选的重复单元片段和(iv)C-末端BURP结构域构成。最初，所述蛋白质家族被分为四个亚家族，它们根据其最主要的成员被命名B匪2样、USP样、RD22样和PG-I样亚家族。在近来的研究中，Ding等人(Planta2009，Vol. 230, 149-163页)鉴定出了总共七个亚家族，即，除了 Hattori等人描述的之外还有亚家族BURP V、VI和VII。这些新鉴定的亚家族具有共同点——它们没有任选的重复单元片段。Ding及其同事显示，含有BURP结构域的蛋白质的大多数成员是多种胁迫因素(例如干旱、盐度、寒冷和脱落酸)诱导的。此外，Yamaguchi-Shinozaki及其同僚在若干研究中报道称，对含有BURP结构域的家族的一个成员进行的由AtMYC2调控和由 AtMYB2 调控的诱导是脱落酸介导的(Mol. Gen. Genet.，1993，Vol. 238，17-25 页;PlantCell, 1997, Vol. 9, 1859-1868 页;Plant Cell, 2003，Vol. 15，63-78 页)。但是，含有BURP 结构域的蛋白质的功能在植物(特别是稻)中的确切功用仍有待阐释。3. AP2/ERF 多狀 ERF家族是转录因子的大基因家族，其是AP2/ERF超家族的一部分,该超家族还含有 AP2 和 RAV 家族(Riechmann 等人，2000，Science290:2105 - 2110)。AP2/ERF 超家族由AP2/ERF结构域定义，该结构域由大约60至70个氨基酸构成，其涉及DNA结合。这三个家族已按照下文所述被定义。AP2家族的蛋白质含有两个重复的AP2/ERF结构域，ERF家族的蛋白质含有单个AP2/ERF结构域，RAV家族的蛋白质除了单个AP2/ERF结构域之外还含有B3结构域，这是在其它植物特异性转录因子(包括VP1/ABI3)中保守的DNA结合结构域。ERF家族有时还可分为两个主要的亚家族，ERF亚家族和CBF/DREB亚家族(Sakuma 等人，2002，Biochem Biophys Res Commun 290:998 - 1009)。已经显不，AP2/ERF蛋白在对与生长和发育相关的多种生物过程以及对环境刺激的多种应答的转录调控中具有重要功能。AP2家族中的基因已显示參与对发育过程的调控，所述过程例如花发育(Elliott 等人，1996，Plant Cell 8:155 - 168)、小穗分生组织决定性(spikeletmeristem determinacy) (Chuck 等人，1998Genes Dev 12:1145 - 1154)、叶表皮细胞鉴定(Moose 和 Sisco, 1996Genes Dev 10:3018 - 3027)和胚发育(Boutilier 等人，2002PlantCell 14:1737 - 1749)。近来，还报道了 RAV家族的成员涉及こ烯应答(Alonso等人，2003Science 301:653 - 657)和油菜素甾醇应答(Hu 等人，2004 Cell Res 14:8-15)。发现烟草 ERF 之后(Ohme-Takagi 和 Shinshi, 1995Plant Cell 7:173 - 182), ERF 家族的很多蛋白质在多种植物物种中被鉴定和牵连于细胞过程中的很多不同功能，例如，激素信号转导(Ohme-Takagi 和 Shinshi, 1995)、对生物胁迫(Yamamoto 等人，1999Plant J 20:571 -579;Gu—A，2000Plant Cell 12:771 - 786)和对非生物胁迫(Stockinger等人，1997ProcNatl Acad Sci USA 94:1035 - 1040;Liu等人，1998Plant Cell 10:1391 - 1406;Dubouzet等人，2003 Plant J 33:751 - 763)的应答以及代谢调控(van der Fits 和 Memelink, 2000Science 289:295 - 297; Aharoni 等人，2004 Plant Cell 16:2463 - 2480;Broun等人，2004Proc Natl Acad Sci USA 101:4706 - 4711; Zhang 等人，2005 Plant J 42:689 - 707)以及发育过程(van der Graaff 等人，2000 Development 127:4971 - 4980; Banno 等人，2001Plant Cell 13:2609 - 2618; Chuck 等人，2002 Science 298:1238 - 1241)。对拟南芥属基因组测序完成后(Arabidopsis Genome Initiative, 2000), 145个基因被假设为编码含有AP2/ERF结构域的蛋白质，这些基因中83% (121个基因)属于ERF家族(Sakuma等人，2002 Biochem Biophys Res Commun 290:998 - 1009)。迄今为止，ERF 家族的大多数成员已被研究过，而无论这些基因在植物中很多生理方面具有重要功用的可能性。将需要很多实验工作来确定这些基因中每种的特定生物学功能。基于系统发生学研究，已清楚显示，大转录因子基因家族由彼此之间紧密相关的基因亚组构成(Kranz等人，1998Plant J 16:263 - 276;Parenicova等人，2003 Plant Cell 15:1538 - 1551;Toledo-Ortiz等人，2003 Plant Celll5:1749 - 1770;Reyes 等人，2004 Plant Physiol 134:1718 -1732; Tian 等人，2004 Plant Mol Biol 54:519 - 532)。至少两个亚家族被 Nakano 等人(Plant Physiology, Feb. 2006，140，pp. 411 - 432)研究，CBF/DREB 亚家族(组 A)和 ERF 亚家族(组B)是被进一步归类的这些亚家族。4. TPS和TPP多狀之间的融合体海藻糖磷酸合酶(TPS)已知能催化葡萄糖从ニ磷酸尿苷葡糖(UDP)转移到葡萄糖-6-磷酸盐，产生海藻糖-6-磷酸盐(T6P)和UDP，而海藻糖-6-磷酸酶(TPP)水解T6P，释放出海藻糖。海藻糖是葡萄糖的ニ聚体，其是具有显著意义的糖，并已被描述为“具有类似激素影响的代谢调控剤”。人们相信，海藻糖的磷酸化形式，T6P，是调控其作用的活性组分(Paul, 2007，Current Opinion in Plant Biology, 10:303 - 309)。编码TPS和TPP活性的基因已被发现于从大肠杆菌到植物的很多生物中。TPS和TPP基因家族在拟南芥中的分布和结构已被报道(Leyman等人2001 TRENDS in PlantScience Vol. 6 No. 111360-1385)。这些基因被分类为 TPS 类 I、TPS 类 II 和 TPP 类 III，其中类I具有TPS活性，类II和类III具有TPP活性。在其它植物中也存在这些类中每种的代表者。对植物中海藻糖合成基因(TPS或TPP基因)的操作已经常被与多效性作用(pleiotropic effects)关联,例如根的破坏、种子发育和花序建构(Romero等人Planta1997, 201:293-297; Eastmond 等人 Plant J2002, 29:223-235; Satoh-Nagasawa 等人 Nature2006，441:227-230)。此类作用使得TPS和TPP基因增加作物植物产量的用途复杂化，因为它们典型地降低植物的产量。假设地，此类多效性作用可能是由于T6P (海藻糖-6-磷酸)细胞内水平的变动导致的(W09726357)。TPS和TPP酶促活性在单个多肽中的融合以前已从天然来源或合成来源被报道过(Seo 等人 Applied and environmental microbiology, 66，ρ· 2484 - 2490;Chung, SalineSystems 2008，4:18)。经TPS和TPP酶的融合体转化的植物显示出具有增加的非生物胁迫耐受性(Garg 等人 PNAS 2002_vol. 99_15898 - 15903)。通常，海藻糖基因对植物发育的作用归因于T6P的细胞内水平变化，而胁迫耐受性的增加则归因于海藻糖水平的变化。在试图通过增加植物中海藻糖水平来增加胁迫耐受性同时不显著改变T6P的细胞内可利用度时，在稻植物中过表达TPS和TPP活性部分的蛋白质融合体。如预计的那样，没有观察到负面影响植物产量的T6P相关的多效性作用。但是，并且与预计相反，植物的发育被改变了，使得植物产生了更多的花序(圆锥花序)和更多的种子。这些作用在不存在非生物胁迫时被观察到，此外其在氮缺乏时更为显著。最令人吃惊的是増加植物中小花(florets)数目的作用。该发现暗示了海藻糖超过T6P的、在植物花发育中的功用。
植物中小花的产生需要营养分生组织向花分生组织的转化、此类花分生组织的建立以及分生组织的成功图式发育。很多基因涉及对这些过程的控制，例如，控制生长素和ABA水平(PIN1，NCED3 ;法尼基转移酶，API)和糖代谢(B-淀粉酶，莽草酸途径的基因)的基因已牵涉进从营养分生组织到花分生组织的转变。分生组织的建立涉及STM、Wuschel,Clavata和成结样(knotted-like)等基因。花分生组织的适当图式发育还涉及基因(例如BZRl)介导的激素作用(例如油菜素甾醇)以及花同源异型(homeotic)转录因子(MADS-Box,Fruitful, API, Sepallata)。概述目前已令人惊讶地发现，调节编码CLC样多肽或OsBURP样多肽或AP2/ERF多肽之核酸的表达产生相对于对照植物具有增强的产量相关性状，特别是増加的产量的植物。根据ー个实施方案，提供了相对于对照植物改善植物产量相关性状的方法，所述 方法包括在植物中调节编码CLC样多肽或OsBURP样多肽或AP2/ERF多肽之核酸的表达。关于TPS和TPP多肽的融合体，目前已令人惊讶地发现，调节编码TPS和TPP多肽之间的融合体之核酸的表达产生相对于对照植物具有增强的产量相关性状，特别是増加的小花数目的植物，尤其是在N缺乏生长条件下。根据ー个实施方案，提供了相对于对照植物改善植物产量相关性状的方法，所述方法包括在植物中调节编码TPS和TPP多肽之间的融合体之核酸的表达。定义 下述定义将被用于本申请文本通篇中。多肽/蛋白质术语“多肽”和“蛋白质”在本文中可互換使用，指通过肽键连接在一起的任意长度的处于聚合形式的氨基酸。多核苷酸核酸/核酸序列/核苷酸序列术语“多核苷酸”、“核酸序列”、“核苷酸序列”、“核酸”、“核酸分子”在本文中可互换使用并且指任意长度聚合无分支形式的核苷酸，即核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸或这ニ者组合。同源物蛋白质的“同源物”包括这样的肽、寡肽、多肽、蛋白质及酶，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/或插入并且与其所源自的非修饰蛋白质具有相似生物学活性和功能活性。缺失指从蛋白质中移除一个或多个氨基酸。插入指一个或多个氨基酸残基在蛋白质中预定位点内的引入。插入可以包含氨基端融合和/或羧基端融合以及单个或多个氨基酸的序列内插入。通常，在氨基酸序列内部的插入会比氨基端融合或羧基端融合小，约1-10个残基的级别。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、ニ氢叶酸还原酶、Tag · 100表位、c-myc表位、丨丄AGK'_表位、lacZ> CMPd^调蛋白结合肽)、HA表位、蛋白C表位和VSV表位。替换指以具有相似特性(如相似疏水性、亲水性、抗原性、形成或破坏α -螺旋结构或折叠结构的倾向)的其它氨基酸替换蛋白质的氨基酸。氨基酸替换典型地是单个残基的，不过可以是簇集性的，这取决于置于多肽的功能性约束，并且可以在1-10个氨基酸的范围内；插入通常会是约1-10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众所周知的(见例如Creighton (1984)Proteins,ff. H. Freeman 和 Company (编著)和下表 I)。表I :保守性氨基酸替换的例子
权利要求
1.用于在植物中相对于对照植物增强产量相关性状的方法，包括调节编码CLC样多肽的核酸在植物中的表达，其中所述CLC样多肽包含电压CLC结构域(Pfam登录号PF00654)和其C末端的CBS结构域(Pfam登录号PF00571)。
2.权利要求I的方法，其中所述CLC样多肽包含基序I至8(SEQ IDN0:83至SEQ IDNO:90)中的ー个或多个，或SEQ IN NO:492至SEQID NO:503所表示的基序中的一个或多个。
3.权利要求I或2的方法，其中所述受调节的表达通过在植物中引入和表达编码CLC样多肽的核酸而实现。
4.权利要求I至3的任ー项的方法，其中所述编码CLC样多肽之核酸编码表Al中列举的任一蛋白质，或者是此类核酸的一部分，或者是能够与此类核酸杂交的核酸。
5.权利要求I至4的任ー项的方法，其中所述核酸序列编码表Al给出的任一蛋白质的直向同源物或旁系同源物。
6.权利要求I至5的任ー项的方法，其中所述增强的产量相关性状包括相对于对照植物増加的产量，优选地，増加的生物量和/或増加的种子产量。
7.权利要求I至6的任ー项的方法，其中所述增强的产量相关性状是在干旱胁迫或盐胁迫条件下获得的。
8.权利要求3至7的任ー项的方法，其中所述核酸与组成型启动子，优选GOS2启动子，最优选来自稻的GOS2启动子有效连接。
9.权利要求I至8的任ー项的方法，其中所述CLC样多肽之编码核酸是植物来源的，优选来自双子叶植物，进ー步优选来自禾本科，更优选来自稻属，最优选来自稻。
10.通过权利要求I至9的任ー项方法可获得的植物或其部分，包括种子，其中所述植物或其部分包含编码CLC样多肽的重组核酸。
11.构建体，包含 (i)编码如权利要求I或2定义的CLC样多肽的核酸； ( )能够驱动(i)的核酸序列表达的ー个或多个控制序列；和任选地， (iii)转录终止序列。
12.权利要求11的构建体，其中所述控制序列之ー是组成型启动子，优选地，GOS2启动子，最优选地，来自稻的GOS2启动子。
13.权利要求11或12的构建体在用于制造相对于对照植物具有增加的产量，特别是增加的生物量和/或增加的种子产量的植物的方法中的用途。
14.用权利要求11或12的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
15.用于生产相对于对照植物具有増加的产量，特别是増加的生物量和/或増加的种子产量的转基因植物的方法，包括 (i)在植物中引入和表达如权利要求I或2定义的CLC样多肽之编码核酸；和 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培养植物细胞。
16.相对于对照植物，具有増加的产量，特别是増加的生物量和/或増加的种子产量的转基因植物或者源自所述转基因植物的转基因植物细胞，获得自如权利要求I或2定义的CLC样多肽之编码核酸受调节的表达。
17.权利要求10、14或16的转基因植物，或源自其的转基因植物细胞，其中所述植物是作物植物或单子叶或谷物，例如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黒麦、黑小麦、高粱、野小麦、德国小麦、黑麦属、一粒系小麦、埃塞俄比亚画眉草、蜀黍和燕麦。
18.权利要求17的植物的可收获部分，其中所述可收获部分优选是苗生物量和/或种子。
19.来自权利要求17的植物和/或权利要求18的植物的可收获部分的产物。
20.CLC样多肽之编码核酸在相对于对照植物，在植物中增加产量，特别是增加种子产量和/或苗生物量的用途。
21.用于在植物中相对于对照植物增强产量相关性状的方法，包括调节编码Os-BURP样多肽的核酸在植物中的表达，其中所述Os-BURP样多肽包含BURP结构域。
22.权利要求21的方法，其中所述OsBURP样多肽包含下述基序中的ー个或多个(i)基序9 :[HE][EK][HK]YCATSLESM[VI][DE][LF][SVA][TA]S[KS]LG(SEQ ID NO 140)，(ii)基序10 :V[VA]CH[RK][QEM][NP]Y[AP]YAVF[YG][VC]H[KGT][TIS][KE][AGT][AT](SEQ ID NO 141)， (iii)基序11 [AP][VK][AH][EL]A[YF][QK][RV]L[KG]V[AK]PG[TKS]V[PA]VCHFLPQD[DH][VMI][VL]W (SEQ ID NO 142)。
23.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引入和表达编码OsBURP样多肽的核酸而实现。
24.权利要求21至23的任ー项的方法，其中所述编码OsBURP样多肽之核酸编码表A2中列举的任一蛋白质，或者是此类核酸的一部分，或者是能够与此类核酸杂交的核酸。
25.权利要求21至24的任ー项的方法，其中所述核酸序列编码表A2给出的任一蛋白质的直向同源物或旁系同源物。
26.前述权利要求中任ー项的方法，其中所述增强的产量相关性状包括相对于对照植物増加的产量和/或早期萌发势，优选地，増加的生物量和/或増加的种子产量。
27.权利要求21至26的任ー项的方法，其中所述增强的产量相关性状是在干旱胁迫条件下获得的。
28.权利要求21至26的任ー项的方法，其中所述增强的产量相关性状是在盐胁迫条件下获得的。
29.权利要求23至28的任ー项的方法，其中所述核酸与组成型启动子，优选G0S2启动子，最优选来自稻的G0S2启动子有效连接。
30.权利要求21至29的任ー项的方法，其中所述OsBURP样多肽之编码核酸是植物来源的，优选来自单子叶植物，进ー步优选来自禾本科，更优选来自稻属，最优选来自稻。
31.通过权利要求21至30的任ー项方法可获得的植物或其部分，包括种子，其中所述植物或其部分包含编码OsBURP样多肽的重组核酸。
32.构建体，包含 (i)编码如权利要求21或22定义的OsBURP样多肽的核酸； ( )能够驱动(i)的核酸序列表达的ー个或多个控制序列；和任选地， (iii)转录终止序列。
33.权利要求32的构建体，其中所述控制序列之ー是组成型启动子，优选地，G0S2启动子，最优选地，来自稻的G0S2启动子。
34.权利要求32或33的构建体在用于制造相对于对照植物具有增加的产量，特别是增加的生物量和/或增加的种子产量的植物的方法中的用途。
35.用权利要求32或33的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
36.用于生产相对于对照植物具有増加的产量，特别是増加的生物量和/或増加的种子产量的转基因植物的方法，包括 (i)在植物中引入和表达如权利要求21或22定义的OsBURP样多肽之编码核酸；和 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培养植物细胞。
37.相对于对照植物，具有増加的产量，特别是増加的生物量和/或増加的种子产量的转基因植物或者源自所述转基因植物的转基因植物细胞，获得自如权利要求21或22定义的OsBURP样多肽之编码核酸受调节的表达。
38.权利要求31、35或37的转基因植物，或源自其的转基因植物细胞，其中所述植物是作物植物或单子叶或谷物，例如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黒麦、黑小麦、高粱、野小麦、德国小麦、黑麦属、一粒系小麦、埃塞俄比亚画眉草、蜀黍和燕麦。
39.权利要求38的植物的可收获部分，其中所述可收获部分优选是苗生物量和/或种子。
40.来自权利要求38的植物和/或权利要求39的植物的可收获部分的产物。
41.OsBURP样多肽之编码核酸在相对于对照植物在植物中增加产量的用途。
42.权利要求41的用途，其中所述相对于对照植物在植物中増加的产量是相对于对照植物増加的种子产量和/或苗生物量。
43.用于在植物中相对于对照植物增强产量相关性状的方法，包括调节编码AP2/ERF多肽的核酸在植物中的表达，其中所述AP2/ERF多肽包含AP2/ERF结构域。
44.权利要求43的方法，其中所述AP2/ERF多肽包含下述基序中的ー个或多个(i)基序25 GXRXRXWGXWVXEIRXPXXXXRXffLGSXXXXXXAAXAXDXA(SEQID NO :265)，(ii)基序26 =IXXXA(SEQ ID NO :266)，(iii)基序27 =DXNXXP(SEQ ID NO :267)(iv)基序28 LWXF (SEQ ID NO :268) 其中X代表各位置不保守。
45.权利要求43或44的方法，其中所述AP2/ERF多肽包含基序25以及至少基序26。
46.权利要求43至45任ー项的方法，其中所述AP2/ERF多肽包含基序25、基序26和基序27或基序28。
47.权利要求43至46任ー项的方法，其中所述AP2/ERF多肽包含基序25、基序26和基序27 ο
48.权利要求43至47任ー项的方法，其中所述受调节的表达通过在植物中引入和表达编码AP2/ERF多肽的核酸而实现。
49.权利要求43至48的任ー项的方法，其中所述编码AP2/ERF多肽之核酸编码表A3中列举的任一蛋白质，或者是此类核酸的一部分，或者是能够与此类核酸杂交的核酸。
50.权利要求49的方法，其中所述核酸序列编码表A3给出的任一蛋白质的直向同源物或旁系同源物。
51.权利要求43至50的任ー项的方法，其中所述增强的产量相关性状包括相对于对照植物増加的产量，优选地，増加的生物量和/或増加的种子产量。
52.权利要求43至51的任ー项的方法，其中所述相对于对照植物的增加的生物量包含早期萌发势、最大高度、总根生物量和收获指数。
53.权利要求43至52的任ー项的方法，其中所述相对于对照植物的增加的种子产量包含总种子重量、饱满种子数和饱满率。
54.权利要求43至53的任ー项的方法，其中所述增强的产量相关性状是在干旱胁迫条件下获得的。
55.权利要求43至53的任ー项的方法，其中所述增强的产量相关性状是在干旱胁迫、盐胁迫或氮缺乏条件下获得的。
56.权利要求55的方法，其中所述增强的产量相关性状是在干旱胁迫条件下获得的。
57.权利要求43至56的任ー项的方法，其中所述核酸与组成型启动子，优选GOS2启动子，最优选来自稻的GOS2启动子有效连接。
58.权利要求43至57的任ー项的方法，其中所述AP2/ERF多肽之编码核酸是植物来源的，优选来自双子叶植物，进ー步优选来自豆科，更优选来自苜蓿属，最优选来自蒺藜苜蓿。
59.通过权利要求43至58的任ー项方法可获得的植物或其部分，包括种子，其中所述植物或其部分包含编码AP2/ERF多肽的重组核酸。
60.构建体，包含 (i)编码如权利要求43至47定义的AP2/ERF多肽的核酸； ( )能够驱动(i)的核酸序列表达的ー个或多个控制序列；和任选地， (iii)转录终止序列。
61.权利要求60的构建体，其中所述控制序列之ー是组成型启动子，优选地，GOS2启动子，最优选地，来自稻的GOS2启动子。
62.权利要求60或61的构建体在用于制造相对于对照植物具有增加的产量，特别是增加的生物量和/或增加的种子产量的植物的方法中的用途。
63.用权利要求60或61的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
64.用于生产相对于对照植物具有増加的产量，特别是増加的生物量和/或増加的种子产量的转基因植物的方法，包括 (i)在植物中引入和表达如权利要求43至47定义的AP2/ERF多肽之编码核酸；和 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培养植物细胞。
65.相对于对照植物，具有増加的产量，特别是増加的生物量和/或増加的种子产量的转基因植物或者源自所述转基因植物的转基因植物细胞，获得自如权利要求43至47定义的AP2/ERF多肽之编码核酸受调节的表达。
66.权利要求59、63或65的转基因植物，或源自其的转基因植物细胞，其中所述植物是作物植物或单子叶或谷物，例如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黒麦、黑小麦、高粱、野小麦、德国小麦、黑麦属、一粒系小麦、埃塞俄比亚画眉草、蜀黍和燕麦。
67.权利要求66的植物的可收获部分，其中所述可收获部分优选是苗生物量和/或种子。
68.来自权利要求66的植物和/或权利要求67的植物的可收获部分的产物。
69.AP2/ERF多肽之编码核酸在相对于对照植物在植物中增加产量，特别是增加种子产量和/或苗生物量的用途。
70.用于在植物中相对于对照植物增强产量相关性状的方法，包括调节下述核酸在植物中的表达 (i)核酸，其编码TPS-TPP蛋白质融合体TPS多肽或其活性部分和TPP多肽或其活性部分之间的融合体；或 (ii)编码TPS多肽或其活性部分的第一核酸，和编码TPP多肽或其活性部分的第二核酸，其中所述第一和第二核酸包含于单个核酸分子或多个，至少两个核酸分子中。
71.权利要求70的方法，其中 (i)TPS多肽或其活性部分以递增的优先顺序与表A4的任ー多肽序列或其活性部分，更优选地SEQ ID NO:273或其活性部分、或SEQ ID NO:275或其活性部分所示的氨基酸具有至少 25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99% 或100%的整体序列同一性； (ii)TPP多肽或其活性部分以递增的优先顺序与表A5的任ー多肽序列或其活性部分，更优选地SEQ ID NO:299或其活性部分、或SEQ ID NO:301或其活性部分所示的氨基酸具有至少 25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99% 或100%的整体序列同一性；
72.权利要求70或71的方法，其中所述受调节的表达通过在植物中引入和表达下述核酸而实现 (i)编码TPS-TPP蛋白质融合体的核酸，优选地其以递增的优先顺序与表A6的任一多肽序列或其活性部分，更优选地SEQ ID NO:440或其活性部分、或SEQ ID NO: 442或其活性部分、或SEQ ID NO:444或其活性部分所示的氨基酸具有至少25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99% 或 100% 的整体序列同一性；或 (ii)编码TPS多肽或其活性部分的第一核酸，和编码TPP多肽或其活性部分的第二核酸，其中所述第一和第二核酸包含于单个核酸分子或多个，至少两个核酸分子中。
73.权利要求70至72的方法，其中所述ー种或多种核酸表达于植物细胞、植物或其植物部分的叶绿体中，并且优选地包含编码叶绿体靶向信号的序列，还优选地，所述序列位于编码区的5’末端，进ー步更优选地，其编码表3的任一多肽叶绿体靶向信号，最优选地，编码SEQ ID NO:456或其部分。
74.权利要求70至73任ー项的方法，其中所述增强的产量相关性状包含下述中任何一种或多种相对于对照植物而言，増加的花分生组织的尺寸或数目、増加的花的数目、増加的种子数、増加的产量，优选地，増加的生物量和/或増加的种子重量。
75.权利要求70至74任ー项的方法，其中所述增强的产量相关性状是在下述植物细胞、植物培养条件下获得的，其中对于对照植物细胞、植物或其部分的生长而言氮是限制性的。
76.权利要求70至75任ー项的方法，其中所述增强的产量相关性状是非胁迫条件下获得的，或在选自干旱、盐和寒冷胁迫中任何ー种或多种的胁迫条件下获得的。
77.权利要求72至76的任ー项的方法，其中所述ー种或多种所述核酸与植物启动子，优选与组成型启动子，更优选与GOS2启动子，最优选与来自稻的GOS2启动子有效连接。
78.权利要求70至76的任ー项的方法，其中所述ー种或多种所述核酸是植物来源的，优选来自双子叶植物，进ー步优选来自十字花科，更优选来自拟南芥属，最优选来自拟南芥，或者所述ー种或多种所述核酸是细菌来源的，优选来自酵母属，更优选来自酿酒酵母。
79.通过权利要求70至75的任ー项方法可获得的植物或其部分，包括种子，其中所述植物或其部分包含 (i)编码TPS-TPP蛋白质融合体的核酸；或 (ii)编码TPS多肽或其活性部分的第一核酸，和编码TPP多肽或其活性部分的第二核酸，其中所述第一和第二核酸包含于单个核酸分子或多个，至少两个核酸分子中；或 (iii)(i)和(ii)的所述ー种或多种核酸，其还包含编码叶绿体靶向信号的序列。
80.构建体，包含 (i)编码TPS-TPP蛋白质融合体的核酸；或 (ii)编码TPS多肽或其活性部分的第一核酸，和编码TPP多肽或其活性部分的第二核酸，其中所述第一和第二核酸包含于单个核酸分子或多个，至少两个核酸分子中；或 (iii)(i)和(ii)的所述ー种或多种核酸，其还包含编码叶绿体靶向信号的序列；和 (iv)能够驱动(i)、( ii )和(iii )的核酸序列表达的ー个或多个控制序列；优选植物启动子、更优选组成型启动子、进ー步优选GOS2启动子、最优选来自稻的GOS2启动子；和任选地， (V)转录终止序列。
81.权利要求80的构建体在用于制造相对于对照植物具有増加的花分生组织的尺寸或数目、増加的花的数目、増加的种子数、増加的产量中的任何ー种或多种，优选地具有增加的生物量和/或增加的种子重量的植物的方法中的用途。
82.用权利要求80的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
83.用于生产相对于对照植物具有増加的花分生组织的尺寸或数目、増加的花的数目、増加的种子数、増加的产量中的任何ー种或多种，优选地具有増加的生物量和/或増加的种子重量的转基因植物的方法，包括 (i)编码TPS-TPP蛋白质融合体的核酸；或 (ii)编码TPS多肽或其活性部分的第一核酸，和编码TPP多肽或其活性部分的第二核酸，其中所述第一和第二核酸包含于单个核酸分子或多个，至少两个核酸分子中；或 (iii)(i)和(ii)的所述ー种或多种核酸，其还包含编码叶绿体靶向信号的序列；和(iv)在促进植物生长和发育的条件下培养植物细胞。
84.相对于对照植物，具有増加的花分生组织的尺寸或数目、増加的花的数目、増加的种子数、増加的产量中的任何ー种或多种，优选地具有増加的生物量和/或増加的种子重量的转基因植物或者源自所述转基因植物的转基因植物细胞，获得自编码下述的第一核酸受调节的表达 (i)编码TPS-TPP蛋白质融合体的核酸；或 (ii)编码TPS多肽或其活性部分的第一核酸，和编码TPP多肽或其活性部分的第二核酸，其中所述第一和第二核酸包含于单个核酸分子或多个，至少两个核酸分子中；或 (iii)(i)和(ii)的所述ー种或多种核酸，其还包含编码叶绿体靶向信号的序列。
85.权利要求79、82或84的转基因植物，或源自其的转基因植物部分或细胞，其中所述植物是作物植物或单子叶或谷物，例如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黒麦、黑小麦、高粱、野小麦、德国小麦、黑麦属、一粒系小麦、埃塞俄比亚画眉草、蜀黍和燕麦。
86.权利要求85的植物的可收获部分，其中所述可收获部分优选是苗生物量和/或种子。
87.来自权利要求84或85的植物和/或权利要求86的植物的可收获部分的产物。
88.权利要求70至73的任ー种、两种或多种核酸在相对于对照植物在植物中增加产量，特别是増加种子产量和/或苗生物量的用途。
全文摘要
本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及用于在植物中增强多种经济上重要的产量相关性状的方法。更具体地，本发明涉及通过调节编码CLC样(氯离子通道样)多肽或OsBURP样(含有BURP结构域的蛋白)多肽或AP2/ERF多肽或包含TPS(海藻糖-6-磷酸合酶)和TPP(海藻糖-6-磷酸磷酸酶)多肽的蛋白融合体的核酸在植物中的表达，或通过调节编码TPS和TPP酶的一种或多种核酸(不论包含于相同或不同分子中的)而增强产量相关性状的方法。本发明还涉及具有调节了表达的核酸的植物，和可用于实施本发明方法的、包含所述核酸的构建体。
文档编号C12N15/82GK102666858SQ201080058425
公开日2012年9月12日 申请日期2010年10月14日 优先权日2009年10月22日
发明者A·I·桑兹莫林纳罗, C·勒佐, J·K·金, S·范德纳比利, Y·D·崔 申请人:巴斯夫植物科学有限公司, 植物功能基因组中心