专利名称：玉蜀黍acc合酶3基因和蛋白及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及植物的遗传操纵领域，特别是植物中基因活性和发育的操纵。
背景技术：
ACC合酶(ACS)催化从S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM)合成I-氨基环丙烷_1_甲酸(ACC)，该合成是乙烯生物合成的第一个关键步骤。该步骤是乙烯形成的限速步骤；ACS的表达在转录水平上和转录后水平上均受到紧密调节。(Wang等人，(2004) Nature (《自然》)428(6986) :945_950、Christians 等人，(2009) Plant Journal (《植物杂志》)57 (2)332-345)。
发明内容
在某些实施方案中，本发明提供以前未知的玉蜀黍ACC合酶，命名为ZmACS3。单独地或与对其他基因的调节相结合，对ZmACS3的表达进行调节(特别是ZmACS3的下调)，可减少乙烯生成，从而导致植物的生长速率提高和胁迫耐受性改进。例如，抑制玉蜀黍中ZmACS6和ZmACS3两者的表达，可导致在最佳条件和/或胁迫(例如干旱)条件下生长速率
更闻和广量提闻。本发明的某些组合物包括选自如下的分离的多核苷酸(a)包含SEQ IDNO :1或2的多核苷酸；(b)编码SEQ ID NO : 3的氨基酸序列的多核苷酸；(c)与SEQ ID NO : 2具有至少90%序列同一性的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码具有ACC合酶活性的多肽；(d)在严格条件下与(a)的多核苷酸的互补序列杂交的多核苷酸，其中严格条件包括37°C下50%甲酰胺、IM NaCl、l% SDS 并在 60°C至 65°C下在 O. IX SSC 中洗涤；(f) SEQ ID NO :1 或 SEQIDNO 2的至少约25个核苷酸的子序列，该子序列起到抑制一种或多种ACS基因的表达的作用；(g) (a)、(b)、(c)、(d)或(e)任一者的子序列。还提供了包含本发明的多核苷酸的核苷酸构建体。提供了方法和组合物利用代表ZmACS3基因或源自ZmACS3基因的DNA、RNA或蛋白质来调节植物发育。某些实施方案提供了分离的多肽，该分离的多肽包含选自如下的氨基酸序列(a)包含SEQ ID NO : 3的氨基酸序列的多肽；(b)与全长SEQ ID NO : 3具有至少90%序列同一性的多肽，其中该多肽具有ACC合酶活性；(c)由在严格条件下与包含SEQ IDNO 2的互补序列的多核苷酸杂交的多核苷酸编码的多肽，其中严格条件包括37°C下50%甲酰胺、IM NaCl、l%SDS并在60°C至65°C下在O. IX SSC中洗涤，以及(d)具有SEQ ID NO:3的至少70个连续氨基酸的多肽，其中该多肽保持ACC合酶活性。本发明的某些实施方案包括具有转基因的植物，该转基因包含与驱动在该植物中的表达的异源启动子有效连接的本发明多核苷酸。该转基因的表达可以是组成型的，或者可被优先引导至特定的植物细胞类型或植物组织类型和/或植物生长阶段，或者可以是诱导型的或以别的方式受到控制。提供了相对于对照植物、对照植物细胞或对照植物部分，调节植物生长和发育，特别是植物对胁迫的响应，尤其是对非生物胁迫的响应的方法。受调节的生长或发育可反映在例如生长速率更高、产量更高、形态或外观改变和/或对胁迫的响应改变，包括对胁迫的耐受性改善。在某些实施方案中，胁迫是冷、盐或干旱。在某些实施方案中，相对于对照植物的产量，在非生物胁迫期间产量得到增加或保持。产量可例如按种植产量、植物生物量产量或其他植物产物的回收量来测量。结实率可通过例如种子数量、总种子质量、平均种子质量或者这些或其他量度的某种组合来测量。
图I提供了 ZmACS6的氨基酸序列(SEQ ID NO 4)与ZmACS3的氨基酸序列(SEQID NO 3)的比对。图2 提供了 ZmACS6 的 cDNA 序列(SEQ ID NO 6)与 ZmACS3 的 cDNA 序列(SEQ IDNO:2)的比对。图3提供了发夹下调构建体的片段(TR4 ；SEQ ID NO 5)与ACS3 cDNA的一部分(SEQ ID NO 2的一部分)的比对。图4是表达盒的示意图，在SEQ ID NO 7中提供了其序列。图5示出了 ACS3在水淹的根组织中的表达水平。图6示出了 ACS6在水淹的根组织中的表达水平。图7提供了 qRT-PCR结果的实例。表I序列表概要
权利要求
1.一种分离的多肽，所述分离的多肽包含选自如下的氨基酸序列 (a)包含SEQID NO 3的氨基酸序列的多肽；和 (b)与SEQID NO :3具有至少90%序列同一性的多肽，其中所述多肽具有ACC合酶3 (ACS3)活性。
2.—种分离的多核苷酸,所述分离的多核苷酸选自 (a)包含SEQID NO :1或2的多核苷酸； (b)编码SEQID NO : 3的氨基酸序列的多核苷酸；和 (c)与SEQID NO :1或2具有至少90%序列同一性的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码具有ZmACS3活性的多肽。
3.一种包含根据权利要求2所述的多核苷酸的表达盒,其中所述多核苷酸与驱动在植物中的表达的启动子有效连接。
4.一种多核苷酸，所述多核苷酸包含构建体中的SEQ ID NO :1或SEQID NO :2的片段，所述构建体在植物中表达时，导致天然ACS3的表达下调。
5.一种包含异源多核苷酸的植物，所述异源多核苷酸包含SEQ ID NO :1或SEQ ID NO:2的片段，其中相对于对照植物，ACS3的表达被下调。
6.一种包含根据权利要求4所述的异源多核苷酸的植物，其中相对于对照植物，非生物胁迫耐受性得以提高。
7.根据权利要求6所述的植物，其中相对于对照植物，耐旱性得以提高。
8.根据权利要求5所述的植物，其中所述植物包含选自细胞、种子和谷粒的植物部分。
9.根据权利要求5所述的植物，其中所述植物是玉蜀黍、小麦、水稻、大麦、高粱或黑麦。
10.一种在植物中提高耐旱性的方法，所述方法包括给所述植物提供多核苷酸，所述多核苷酸包含构建体中的SEQ ID NO :1或SEQ ID NO :2的片段，所述构建体在表达时，导致天然ACS3的表达下调。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述片段长为至少约25个核苷酸。
全文摘要
本发明提供了用于调节植物发育的方法和组合物。提供了编码ACC合酶3(ACS3)蛋白的核苷酸序列和氨基酸序列。所述序列可用于多种方法中，包括调节植物的发育、调节植物对胁迫的响应以及调节植物的胁迫耐受性。还提供了转化的植物、植物细胞、组织和种子。
文档编号C12N15/82GK102884185SQ201180022836
公开日2013年1月16日 申请日期2011年3月30日 优先权日2010年5月6日
发明者X.鲍, S.艾伦 申请人:先锋国际良种公司, 纳幕尔杜邦公司