具有增强的产量相关性状的植物和其生产方法

具有增强的产量相关性状的植物和其生产方法
【专利摘要】提供了增强植物产量相关性状的方法，所述方法通过调节在植物中编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸的表达。还提供了具有调节的编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸表达的植物，所述植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状。
【专利说明】具有增强的产量相关性状的植物和其生产方法
[0001]背景
[0002]本发明一般涉及分子生物学领域，并且涉及增强植物产量相关性状的方法，所述方法通过调节在植物中编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸的表达。本发明还涉及具有调节的编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸表达的植物，所述植物相对于相应的野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。本发明还提供了在本发明方法中有用的构建体。
[0003]持续增长的世界人口和农业用可耕地供应萎缩刺激了有关提高农业效率的研究。常规的作物及园艺学改良手段利用选择育种技术以鉴定具有受欢迎特征的植物。但是，此类选择育种技术具有几个缺陷，即这些技术一般耗费很多劳动并且产生这样的植物，其经常含有异源的遗传组分，其可能不总是导致从亲代植物中传递的受欢迎性状。分子生物学进展已经允许人类改良动物及植物的种质。植物的遗传工程使得可以分离和操作遗传物质(一般处于DNA或RNA形式)并且随后导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、农学或园艺学改良性状的作物或植物的能力。
[0004]具有特殊经济意义的性状是提高的产量。产量通常定义为来自作物的经济价值的可测量结果。该结果可以就数量和/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。根发育、养分摄入量、胁迫耐受性和早期萌发势(early vigor)也可以是决定产量的重要因素。优化前述因素因而可以对提高作物产量有贡献。
[0005]种子产量是特别重要的性状，因为许多植物的种子对人与动物营养是重要的。作物如玉米、稻、小麦、 卡诺拉油菜和大豆占超过一半的人类总热量摄入，无论通过直接消费种子本身或通过消费基于加工的种子而产生的肉产品。作物也是糖、油及工业加工中所用许多类型代谢物的来源。种子含有胚(新枝条和新根的起源)和胚乳(萌发期间及籽苗早期生长期间用于胚生长的营养来源)。种子发育涉及多种基因并且需要代谢物从根、叶和茎转移至正在生长的种子中。胚乳尤其同化糖类、油和蛋白质的代谢前体并且将它们合成为贮藏大分子以灌满籽粒。
[0006]对于许多作物的另一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带和热带稻品种上的重要目标。长根在水栽稻中对于正确土壤固定是重要的。在稻直接播种至被淹没田地的情况下，以及在植物必须从水中迅速出苗的情况下，较长的枝条与萌发势相关。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出幼苗是重要的。将早期萌发势人工改造到植物内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种质(Corn Belt germplasm)在欧洲大西洋地区引种玉蜀黍(Zea mayes L.)杂种。
[0007]又一个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、Planta218，1-14，2003)。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。提高植物对非生物胁迫耐受性的能力将在世界范围对农民而言是巨大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。
[0008]作物产量因而可以通过优化前述因素之一而提高。
[0009]但是，关于HhH-GPD-相关多肽，直到现在，对于通过使用HhH-GPD-相关多肽在植物中修饰某些产量相关性状没有报道。HhH-GPD相关多肽的名字来自它的特征性螺旋-发夹-螺旋和富含Gly/Pro的环(后面是保守的天冬氨酸)。Tute ja，2001报道了在植物中DNA损伤与修复的分子机制。特别地，描述了多种不同的DNA修复途径，包括直接反转、碱基切除修复、核苷酸切除修复、光复活，旁路，双链断裂修复通路，和错配修复途径。拟南芥基因组数据表明，DNA修复在植物和哺乳动物之间比在动物界中更加高度保守，这也许反映出共同的因素，例如DNA甲基化。此外，描述了一般性的DNA损伤和修复的所有可能的机制以及在植物中的最近的进展。此外，还描述了多种类型的DNA损伤产品，自由基的产生，脂质过氧化作用，臭氧的作用，植物种子的干燥损伤、花粉中DNA完整性和DNA解旋酶在损伤和修复中的作用和在拟南芥基因组中的修复基因。
[0010]Murphy 和 George, 2005 报道了来自拟南芥(Arabidopsis thaliana)的两种 DNA碱基切除修复糖基化酶的比较。特别地，比较了拟南芥甲酰胺基嘧啶-DNA糖基化酶(FPG)和氧代鸟嘌呤糖基化酶(OGG)的特异性，所述酶均从大肠杆菌表达克隆纯化。使用脱嘌呤DNA作为底物，拟南芥FPG的比活性比拟南芥OGG高。利用在亚甲基蓝存在时用光处理氧化的DNA，拟南芥FPG和OGG的比活性是相等的。使用含有I个氧代鸟嘌呤(与C配对)并且用荧光素标记的寡核苷酸，拟南芥OGG的比活性高于FPG。该结果支持了下述假设，即植物的进化过程中，针对它们专门的酶活性，两种酶的基因得以保留。
[0011]但是，关于钙联接蛋白-相关多肽，直到今天，没有报道过与钙联接-相关多肽相关的在植物中修饰产量相关性状。钙联接蛋白(CNX)是内质网(ER)的90kDa完整蛋白质。它由大的(50kDa)的N-末端的钙结合腔内域、跨膜螺旋和具有例如90个残基的酸性胞质尾组成。钙联接蛋白是分子伴侣分子之一，其特征是其主要功能，即协助蛋白质折叠和质量控制，确保只有正确折叠和装配的蛋白质进一步沿着分泌途径进行。
[0012]钙联接蛋白的功能是保持未折叠的或未经装配的N-连接的糖蛋白在内质网中。钙联接蛋白仅结合那些具有GlcNAc2Man9Glcl寡糖的N-糖蛋白。具有三个连续的葡萄糖残基的寡糖被添加到在ER中的新生蛋白质的天冬酰胺残基。由钙联接蛋白识别的单葡糖基化的寡糖获得自通过两种葡糖苷酶I和II的顺序作用的两个葡萄糖残基的修剪。葡糖苷酶II还可以去除第三个和最后一个葡萄糖残基。如果糖蛋白是不正确折叠，则被称为UGGT的酶(用于UDP-葡萄糖:糖蛋白葡萄糖基转移酶)可以将葡萄糖残基添加回寡糖上，从而再生糖蛋白的结合钙联接蛋白的能力。该不当-折叠的糖蛋白链因此徘徊在ER中，有遇到MNSl ( α -甘露糖苷酶)的风险，其最终通过移除其甘露糖残基使得表现不佳的糖蛋白降解。如果蛋白质被正确翻译，则在其遇到MNSl之前它正确折叠的机会高。ATP和钙离子是两个参与底物针对钙联接蛋白结合的辅因子。钙联接蛋白也可作用为分子伴侣用于ER膜中的MHC I类α链的折叠。折叠完成后，钙联接蛋白被钙网蛋白替换，这有助于MHC I类的进一步装配。
[0013]Del Bem，2011描述了钙网蛋白和钙联接蛋白是Ca(2+)_结合分子伴侣，其位于在糖蛋白折叠质量控制和Ca(2+)内稳态中起作用的真核生物的内质网中。钙网蛋白和钙联接蛋白基因家族的进化史是通过使用18个完成的基因组和覆盖主要绿色植物组(从绿色藻类至被子植物)的EST的全面系统发生分析推断的。钙网蛋白与钙联接蛋白可能共享共同的起源，并且这两种蛋白质存在于所有的绿色植物谱系中。在绿色植物中的钙网蛋白创立者基因(founder gene)在早期维管植物中复制，导致具有专门功能的两个可能的直向同源物组，接着是在种子植物中的谱系特异性基因复制。陆生植物中的钙联接蛋白创立者基因在进化过程中以非常保守的拷贝数量遗传自基础绿色藻类。
[0014]Nouri，2010报道了对渗透胁迫下的大豆质膜蛋白质组的研究，其中使用两种方法:基于凝胶和基于LC MS/MS的蛋白质组学方法。对2日龄的幼苗施用10% PEG2天。使用两相分配法从幼苗纯化质膜，其纯度通过测量ATP酶活性来验证。在PEG处理下，使用基于凝胶的蛋白质组学，4和8个蛋白质点被分别鉴定为向上和向下调节，而在nanoLC MS/MS方法中，11和75个蛋白质分别被鉴定为向上和向下调节。在渗透胁迫响应的蛋白质中，大多数转运蛋白和所有的具有高数目的跨膜螺旋的蛋白质以及低丰度蛋白质可由基于LCMS/MS的方法来鉴别。质膜H(+)-ATP酶的三个同源物(它们是参与离子输出的转运蛋白)在渗透胁迫下是上调的。这种蛋白的基因表达在12小时的胁迫暴露后增加。在所鉴定的蛋白质中，通过使用两种蛋白质组技术交互鉴定出7种蛋白质，其中钙联接蛋白是高度上调的蛋白。钙联接蛋白在质膜中的积累通过免疫印迹分析证实。这些结果表明，在高渗条件下，在质膜中的钙联接蛋白聚集和离子输出通过上调质膜H(+)-ATP酶蛋白质加速。
[0015]取决于最终用途，对某些产量性状的改良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，增加植物营养体部分可能是希望的，而对于应用如面粉、淀粉或油生产而言，种子参数的提高可能是特别希望的。即便在种子参数当中，某些参数可以更优先于其它参数，这取决于应用。多种机制可以对提高种子产量有贡献，无论形式为增加的 种子大小或是提高的种子数目。
[0016]现在已经发现，调节编码HhH-GPD-相关多肽的核酸在植物中的表达产生了相对于对照植物具有增强的产量相关性状的植物。该HhH-GPD相关多肽包含HhH-GPD-结构域，其由螺旋-发夹-螺旋和富含Gly/Pro的环(接着是保守的天冬氨酸)组成。另外，HhH-GPD相关多肽包含DNA糖基化酶结构域。
[0017]现在还发现通过在植物中调节植物中编码钙联接蛋白-相关多肽的核酸的表达来改善植物的多种产量相关性状。
[0018]发明详述
[0019]本发明显示了调节编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸在植物中的表达使植物相比对照植物具有增强的产量相关性状。
[0020]根据第一个实施方案，本发明提供了相比对照植物，用于在植物中增强产量相关性状的方法，包括调节编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸在植物中的表达，和任选的选择具有增强的产量相关性状的植物。根据另一个实施方案，本发明提供了相比对照植物，用于产生具有增强的产量相关性状的植物的方法，其中所述方法包括调节编码本文描述的HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸在所述植物中的表达，和任选的选择具有增强的产量相关性状的植物的步骤。
[0021]用于调节编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白_相关多肽的核酸表达的优选方法是通过在植物中导入和表达编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸。
[0022]下文中任何关于“可用于本发明方法中的蛋白质”的指代都意味着本文定义的HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽。下文中任何关于“可用于本发明方法中的核酸”的指代都意味着能够编码这类HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸。在一个实施方案中，任何关于“可用于本发明方法中”的蛋白质或核酸被理解为表示“可用于本发明的方法、构建体、植物、可收获部分和产品中”的蛋白质或核酸。待导入到植物中的核酸(并且因此可用于实施本发明的方法)是编码目前将描述的蛋白质类型的任何核酸，在下文中也被称为“HhH-GPD-相关核酸”或“HhH-GPD-相关基因”或“钙联接蛋白_相关核酸”或“钙联接蛋白-相关基因”。
[0023]本文所使用和定义的“HhH-GPD-相关多肽”指任何多肽，其包含在本文中表BI下描述和列出的含有螺旋-发夹-螺旋和富含Gly/Pro环(后跟保守的天冬氨酸)的HhH-GPD结构域。特别地，在本文中表BI下所描述和列出的螺旋-转角-螺旋(HTH)是能够结合DNA的主要的结构基序。它包括由氨基酸的短链连接的两个α-螺旋。特别地，识别和结合DNA是由两个α -螺旋进行的，I个占据基序的N-末端，另一个在C-末端，稳定蛋白质和DNA之间的相互作用。另外，HhH-GPD-相关多肽包含本文表BI下所描述和列出的DNA修复蛋白如DNA糖基化酶。
[0024]在本发明的一个实施方案中，本文使用和定义的HhH-GPD-相关多肽包含一个或多个本文实施例4下所描述和列出的结构域。
[0025]本文所用术语“HhH-GPD-相关多肽”还意图包括在“HhH-GPD-相关多肽”下定义的同源物。
[0026]根据一个实施方案，提供了用于相对于对照植物在植物中改善本文提供的产量相关性状的方法，包括在植物中调节编码如本文所定义的HhH-GPD-相关多肽的核酸的表达。
[0027]在一个实施方案中，如本文中所使用的HhH-GPD相关多肽包含至少一个的基序1、2或3:
[0028]基序I (SEQ ID NO:73):WSVHMFMI [FN] SLHRPD
[0029]基序2 (SEQ ID NO:74): [KR] WRPYRSV [GA] [SA] WY [ML] WR
[0030]基序3 (SEQ ID NO:75): [IF]GVSGRKASYLHDLA。
[0031]基序I 至 3 是使用 MEME算法推算的(Bailey 和Elkan,Proceedings of the SecondInternational Conference on Intelligent Systems for Molecular Biology,第 28-36页，AAAI Press, Menlo Park, California, 1994)。在MEME基序内的每个位置上，显不的残基是在序列查询组中以高于0.2的频率出现的。方括号内的残基表示替代物。
[0032]更优选地，HhH-GPD-相关多肽按递增的优先度包含至少2个或全部3个本文定义的基序。
[0033]在特定的实施方案中，HhH-GPD-相关多肽如SEQ ID NO:2所示。
[0034]额外地或可选地，HhH-GPD-相关多肽的同源`物以递增的优先度与SEQ ID NO:2 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%、或99%的整体序列同一性，条件是同源蛋白质包含上文列出的保守基序中的任意一个或多个。使用全局比对算法，确定整体序列同一性，如程序GAP (GCGWisconsin Package, Accelrys)中的Needleman Wunsch算法,优先使用默认参数,且优选使用成熟蛋白质序列(即，不考虑分泌信号或转运肽)。在一个实施方案中，通过比较多肽序列与SEQ ID NO:2的序列的完整长度确定序列同一性水平。
[0035]与整体序列同一性相比，当仅考虑保守结构域或基序时，序列同一性通常更高。优选地，在HhH-GPD-相关多肽中的基序以递增的优先度与SEQ ID NO:73-75所示的基序(基序I至3)中的任何一个或多个具有至少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%或 99% 的序列同一性。
[0036]换句话说，在另一个实施方案中，提供了这样的方法，其中所述HhH-GPD-相关多肽包含保守结构域(或基序)，其与SEQ ID NO:2中的开始自氨基酸169直至氨基酸313的保守结构域具有至少 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%、或99%的序列同一性。
[0037]如本文使用或定义的“钙联接蛋白-相关多肽”包含在本文实施例4下所描述的Ca (2+)-结合分子伴侣。特别地，钙联接蛋白-相关多肽包含一个或多个N-末端钙结合腔内域、跨膜螺旋、具有例如90个残基的酸性胞质尾，或它们的全部。此外，本文使用的“钙联接蛋白-相关多肽”包含本文使用和定义的，并且在图5中进一步示例的三个基序。
[0038]根据一个实施方案，提供了用于相对于或相比于对照植物在植物中改善本文提供的产量相关性状的方法，包括在植物中调节编码如本文定义的钙联接蛋白-相关多肽的核酸的表达。
[0039]基序4至6是使用MEME算法推算的(Bailey和Elkan,Proceedingsof the SecondInternational Conference on Intelligent Systems for Molecular Biology,第 28-36页，AAAI Press, Menlo Park, California, 1994)。在MEME基序内的每个位置上，显不的残基是在序列查询组中以高于0.2的频率出现的残基。方括号内的残基表示替代物。
[0040]在一个实施方案中，本文所用的钙联接蛋白包含至少一个的基序4、5或6。
[0041]基序4(SEQ ID NO:254):SPYSIMFGPDKCG[AT]TNKVHF
[0042]基序5 (SEQ ID NO:255):
[0043][TV]R[LF]Q[NES]GLEC GGAY[LI]KYLRPQ
[0044]基序6 (SEQ ID NO:256):
[0045]GCGEffK[RK]PMKRNPAYKGKff[HS]。
[0046]在另一个实施方案中，钙联接蛋白-相关多肽以递增的优先度包含至少2或全部3个如上文所定义的基序。
[0047]在特定的实施方案中，钙联接蛋白-相关多肽如SEQ ID NO:81所示。
[0048]额外的或可选的，钙联接蛋白-相关蛋白质的同源物按递增的优先度与SEQ IDNO:81 表示的氨基酸序列具有至少 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%或99%整体序列同一性，只要所述同源蛋白包含任何一个或多个上述所述的保守基序。使用全局比对算法，确定整体序列同一性，如程序GAP(GCGWisconsin Package, Accelrys)中的Needleman Wunsch算法,优先使用默认参数,且优选使用成熟蛋白质序列(即，不考虑分泌信号或转运肽)。在一个实施方案中，序列同一性水平是通过比较多肽序列和SEQ ID NO:81的序列的全长来确定的。
[0049]在另一个实施方案中，序列同一性水平是通过比较SEQ ID NO:81中的一个或多个保守结构域或基序与其他钙联接蛋白-相关多肽中的相应的保守结构域或基序确定的。相比整体序列同一性，当仅考虑保守结构域或基序时，序列同一性一般更高。优选的，钙联接蛋白-相关多肽中的基序按递增的优先度与SEQ ID NO:254至SEQ ID NO:256表示的基序(基序4至6)的任何一个或多个具有至少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%或 99%序列同一性。
[0050]术语“结构域”、“标签”和“基序”定义在本文的“定义”章节下。
[0051]此外，HhH-GPD-相关多肽(至少以其天然形式)通常具有酶促活性，特别是催化活性、特别是DNA修复活性，更特别的碱基-切除修复活性。用于测量本文所提及的活性的工具和技术是本领域已知的。其它细节提供在实施例6中。此外，HhH-GPD-相关多肽，当根据实施例7和8所列出的本发明的方法在稻中表达时，产生具有增加的产量相关性状的植物，特别是至少一种的(叶)生物量(AreaMax)、开花时间(TimetoFlower)、总根生物量(RootMax)、总种子产量(Totalwgseeds)、饱满率、收获指数、饱满种子数(nrfilledseed)、更高更直立植物(taller more erect plants) (HeightMax)、植物高度(GravityYMax)、厚根量(RootThickMax),如实施例11所列出的。
[0052]此外，根据实施例7和8列出的本发明的方法表达HhH-GPD-相关多肽的植物表现在一个或多个品系中，所述品系具有增加的产量相关性状，特别是早发育(AreaEmer)、增加的薄根量(RootThinMax)、增加的根和`枝条生物质的量(RootShInd)、增加的植物上每个圆锥花序的小花数量(flowerperpan)、短的至积累生物质的时间(short time to accruingbiomass (AreaCycl)),如实施例11所列出的。
[0053]在本发明的一个实施方案中，本发明的核酸序列的功能是当本发明的此类核酸序列在活的植物细胞中转录和翻译时，赋予HhH-GPD-相关多肽合成的信息，所述多肽增加产量或产量相关性状。
[0054]编码钙联接蛋白-相关多肽的核酸，当根据实施例7和8所列出的本发明的方法在稻中表达时，产生具有增加的产量相关性状的植物，特别是一个或多个的增加的总根生物量(RootMax)、更快的生长速率(播种和植物达到其最终生物量的90%那天之间所需的更短的时间(以天计)(AreaCycl))、在开花时间点之前的时间点的提早的绿色(EarlyGN)、在开花时间点之后或之时的时间点的延迟绿色(LateGN)、增加的相对生长(RGR)。编码钙联接蛋白-相关多肽的核酸序列的另一个功能是当本发明的此类核酸序列在活的植物细胞中转录和翻译时，赋予合成钙联接蛋白-相关蛋白的信息，所述蛋白增加如本文所述的产量或产量相关性状。
[0055]关于HhH-GPD-相关多肽，通过SEQ ID NO:1所示的核酸序列(编码SEQ ID NO:2的多肽序列)转化植物，示例本发明。然而，本发明的性能不限于这些序列；本发明的方法可以使用本文定义的任何HhH-GPD-相关多肽-编码核酸或HhH-GPD-相关多肽有利的实施。
[0056]本文的实施例章节中的表Al中给出了编码HhH-GPD-相关多肽的核酸的例子。这类核酸可用于实施本发明的方法。实施例章节中的表Al中给出的氨基酸序列是SEQ IDNO:2所示HhH-GPD-相关多肽的直向同源物和旁系同源物的示例序列，术语“直向同源物”和“旁系同源物”如本文所定义。通过实施定义章节中描述的所谓的相互BLAST检索，可以方便的鉴别其他直向同源物和旁系同源物。
[0057]关于钙联接蛋白-相关多肽，通过SEQ ID NO:80所示的核酸序列(编码SEQ IDN0:81的多肽序列)转化植物，示例本发明。然而，本发明的性能不限于这些序列；本发明的方法可以使用本文定义的任何钙联接蛋白-相关-编码核酸或钙联接蛋白-相关多肽有利的实施。如本文所使用的术语“钙联接蛋白-相关”或“钙联接蛋白-相关多肽”还意图包括如下所定义的SEQ ID NO:81的同源物。
[0058]本文的实施例章节中的表A2中给出了编码钙联接蛋白-相关多肽的核酸的例子。这类核酸可用于实施本发明的方法。实施例章节中的表A2中给出的氨基酸序列是SEQ IDNO:81所示钙联接蛋白-相关多肽的直向同源物和旁系同源物的示例序列，术语“直向同源物”和“旁系同源物”如本文所定义。通过实施定义章节中描述的所谓的相互BLAST检索，可以方便的鉴别其他直向同源物和旁系同源物；其中查询序列是SEQ ID N0:80或SEQ IDNO:81 ;第二 BLAST(反向-BLAST)将针对稻序列。
[0059]核酸变体也可用于实践本发明的方法。这类变体的例子包括编码实施例章节的表Al或A2中给出的任一条氨基酸序列的同源物和衍生物的核酸，术语“同源物”和“衍生物”是本文定义的。还可用于本发明方法、构建体、植物、可收获部分和产品的是编码实施例章节的表Al或A2中给出的任一条氨基酸序列的直`向同源物或旁系同源物的同源物和衍生物的核酸。可用于本发明方法的同源物和衍生物与其来源的未修饰的蛋白质具有基本相同的生物学和功能活性。可用于实践本发明方法的其他变体是密码子优化的变体，或其中的miRNA靶位点被去除了的变体。
[0060]可用于实践本发明方法的其他核酸变体包括编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸的一部分，与编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸杂交的核酸，编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸的剪接变体，编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸的等位变体，和通过基因改组获得的编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸的变体。术语杂交序列、剪接变体、等位变体和基因改组如本文所述。
[0061]编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸不需要是全长核酸，因为实施本发明的方法不依赖于使用全长核酸序列。根据本发明，提供了在植物中增强产量相关性状的方法，包括在植物中导入和表达实施例章节的表Al或A2中给出的任一条核酸序列的一部分，或编码实施例章节的表Al或A2中给出的任一条氨基酸序列的直向同源物、旁系同源物或同源物的核酸的一部分。
[0062]例如，可以通过使核酸产生一个或多个缺失，来制备核酸的一部分。可以按分离的形式使用一部分，或者该一部分可以与其他的编码(或非编码)序列融合，从而产生例如组合了若干活性的蛋白质。当与其他编码序列融合时，在翻译时生产获得的多肽可以大于预测的蛋白质部分。
[0063]关于HhH-GPD-相关多肽，可用于本发明方法中的部分编码本文定义的HhH-GPD-相关多肽，并具有与实施例章节的表Al给出的氨基酸序列基本相同的生物学活性。优选的，部分是实施例章节的表Al给出的任一条核酸的一部分，或者是编码实施例章节的表Al给出的任一条氨基酸序列的直向同源物或旁系同源物的核酸的一部分。优选的，部分是长度为至少 500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1050、1100、1150、1200、1250、1300、1450、1500、1550、1600、1650、1700、1750、1800、1850、1900、1950、2000 个连续的核苷酸，连续的核苷酸是实施例章节的表Al给出的任一条核酸序列的连续的核苷酸，或者是编码实施例章节的表Al给出的任一条氨基酸序列的直向同源物或旁系同源物的核酸的连续的核苷酸。最优选的，部分是SEQ ID NO:1的核酸的一部分。[0064]关于钙联接蛋白-相关多肽，可用于本发明方法中的部分编码本文定义的钙联接蛋白-相关多肽或其至少部分，并具有与实施例章节的表A2给出的氨基酸序列基本相同的生物学活性。优选的，部分是实施例章节的表A2给出的任一条核酸的一部分，或者是编码实施例章节的表A2给出的任一条氨基酸序列的直向同源物或旁系同源物的核酸的一部分。优选的，部分是长度为至少 500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1050、1100、1150、1200、1250、1300、1450、1500、1550、1600、1620、1630 个连续的核苷酸，连续的核苷酸是实施例章节的表A2给出的任一条核酸序列的连续的核苷酸，或者是编码实施例章节的表A2给出的任一条氨基酸序列的直向同源物或旁系同源物的核酸的连续的核苷酸。最优选的，部分是SEQ ID NO:80的核酸的一部分。
[0065]可用于本发明方法、构建体、植物、可收获部分和产品中的另一种核酸变体是能够在降低的严格条件下，优选在高严格条件下，与本文定义的编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸，或与本文定义的部分杂交的核酸。根据本发明，提供了用于在植物中增强产量相关性状的方法，包括在植物中导入和表达能够与实施例章节表Al或A2给出的任一蛋白质的编码核酸的互补序列杂交的核酸，或者与编码表Al或A2给出的任一蛋白质的直向同源物、旁系同源物或同源物的核酸的互补序列杂交的核酸。
[0066]可用于本发明方法、构建体、植物、可收获部分和产品中的杂交序列编码本文定义的HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽，它们与实施例章节表Al或A2给出的DUF642或差向异构酶-相关样或PLPCase氨基酸序列具有基本相同的生物学活性。优选的，杂交序列能够与实施例章节表Al或A2给出的任一蛋白质的编码核酸的互补序列杂交，或与任何这些序列的一部分杂交，所述部分如本文所定义的，或者杂交序列能够与编码实施例章节表Al或A2给出的任一条氨基酸序列的直向同源物或旁系同源物的核酸的互补序列杂父。
[0067]关于HhH-GPD-相关多肽，杂交序列最优选地能够与如编码SEQ ID NO:2所示的多肽的核酸的互补序列或与其部分杂交。在一个实施方案中，杂交条件是中等严格性的杂交条件，优选地高严格性的杂交条件，如上所定义的。
[0068]关于钙联接蛋白-相关多妝，杂交序列最优选地能够与如编码SEQ ID N0:81所不的多肽的核酸的互补序列或与其部分杂交。在一个实施方案中，杂交条件是中等严格性的杂交条件，优选地高严格性的杂交条件，如本文所定义的。[0069]优选地，杂交序列编码具有氨基酸序列的多肽，所述氨基酸序列包含基序4至6，和 / 或与 SEQ ID NO:81 具有至少 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%的序列同一性
[0070]在另一个实施方案中，提供了用于在植物中增强产量相关性状的方法，包括在植物中导入和表达编码实施例章节表Al或A2给出的任一条蛋白质的核酸的剪接变体，或者编码实施例章节表Al或A2给出的任意氨基酸序列的直向同源物、旁系同源物或同源物的核酸的剪接变体。
[0071]关于HhH-GPD-相关多肽，优选的剪接变体是SEQ ID NO:1所示核酸的剪接变体，或编码SEQ ID NO:2的直向同源物或旁系同源物的核酸的剪接变体。
[0072]关于钙联接蛋白-相关多肽，优选的剪接变体是SEQ ID NO:80所示核酸的剪接变体，或编码SEQ ID NO:81的直向同源物或旁系同源物的核酸的剪接变体。优选的，剪接变体编码的氨基酸序列包含基序4至6，和/或与SEQ ID NO:81具有至少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 %或99 %的序列同一性。
[0073]在另一个实 施方案中，提供了用于在植物中增强产量相关性状的方法，包括在植物中导入和表达实施例章节表Al或A2给出的任一蛋白质的编码核酸的等位变体，或者包括在植物中导入和表达编码实施例章节表Al或A2给出的任何氨基酸序列的直向同源物、旁系同源物或同源物的核酸的等位变体。
[0074]关于HhH-GPD-相关多肽，可用于本发明方法的等位变体编码的多肽与SEQ ID NO:2的HhH-GPD-相关多肽和实施例章节的表Al所示任何氨基酸具有基本相同的生物学活性。等位变体天然存在，涵盖在本发明方法中的是这些天然等位基因的使用。优选的，等位变体是SEQ ID NO:1的等位变体，或编码SEQ ID NO:2的直向同源物或旁系同源物的核酸的等位变体。
[0075]关于钙联接蛋白-相关多肽，可用于本发明方法的等位变体编码的多肽与SEQ IDNO:81的钙联接蛋白_相关多妝和实施例章节的表A2所不任何氣基酸序列具有基本相同的生物学活性。等位变体天然存在，涵盖在本发明方法中的是这些天然等位基因的使用。优选的，等位变体是SEQ ID NO:80的等位变体，或编码SEQ ID NO:81的直向同源物或旁系同源物的核酸的等位变体。优选的，等位变体编码的氨基酸序列包含基序4至6，和/或与SEQID NO:81 具有至少 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%,9192%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或 99% 的序列同一性。
[0076]在另一个实施方案中，提供了用于在植物中增强产量相关性状的方法，包括在植物中导入和表达实施例章节表Al或A2给出的任一蛋白质的编码核酸的变体，或者包括在植物中导入和表达编码实施例章节表Al或A2给出的任何氨基酸序列的直向同源物、旁系同源物或同源物的核酸的变体，所述变体核酸是通过基因改组获得的。
[0077]关于钙联接蛋白-相关多肽，由基因改组获得的变体核酸编码的氨基酸序列，优选地包含基序4至6，和/或与SEQ ID NO:81具有至少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% 或 99% 的序列同一'I"生
[0078]此外，还可以通过定点诱变获得核酸变体。一些方法可用于实现定点诱变，最常见的是基于 PCR 的方法(Current Protocols in Molecular Biology.Wiley 编著)。
[0079]通过一个或几个氨基酸(取代、插入和/或缺失，如上所定义的)而不同于SEQ IDNO:2的序列的HhH-GPD-相关多肽可等价地对于在本发明的方法和构建体和植物中增加植
物产量有效。
[0080]通过一个或几个氨基酸(取代、插入和/或缺失，如本文所定义的)而不同于SEQID NO:81的序列的钙联接蛋白-相关多肽可等价地对于在本发明的方法和构建体和植物中增加植物产量有效。
[0081]编码HhH-GPD-相关多肽的核酸可源自任何天然的或人工的来源。核酸可以是通过特意的人为操作，从组合物和/或基因组环境中的天然形式修饰而来的。优选的，HhH-GPD-相关多肽-编码核酸来自植物，还优选来自双子叶植物，更优选来自杨柳科(Salicaceae),更优选来自杨属(Populus),最优选的核酸来自毛果杨(Populustrichocarpa)。
[0082]编码钙联接蛋白-相关多肽的核酸可源自任何天然的或人工的来源。核酸可以是通过特意的人为操作，从组合物`和/或基因组环境中的天然形式修饰而来的。优选的，钙联接蛋白-相关多肽-编码核酸来自植物，还优选来自双子叶植物，更优选来自杨柳科(Salicaceae),更优选来自杨属(Populus),最优选的核酸来自毛果杨(Populustrichocarpa)。
[0083]在另一个实施方案中，本发明扩展至重组染色体DNA，其包含在本发明方法中有用的核酸序列，其中所述核酸作为重组方法的结果存在于染色体DNA中，但是不在其天然遗传环境中。在另一个实施方案中，本发明的重组染色体DNA包含在植物细胞中。细胞、特别是具有细胞壁的细胞，例如植物细胞，中包含的DNA比裸露的核酸序列被更好地保护免于降解。对于宿主细胞，例如植物细胞中包含的DNA构建体而言也是如此。
[0084]实施本发明的方法使植物具有一种或多种增强的产量相关性状。特别是实施本发明的方法使植物相对于对照植物具有增加的早期萌发势和/或增加的产量，尤其是增加的生物量和/或增加的种子产量。本文中的“定义”章节中更详细的描述了术语“早期萌发势”、“产量”和“种子产量”。
[0085]在本文中提及增强的产量相关性状是指早期萌发势和/或植物的一个或多个部分的生物量(重量)的增加，所述部分可以包括(i)地上部分和优选地地上可收获部分和/或(ii)地下部分和优选地地下可收获的。特别地，此类可收获部分是种子，且本发明方法的实施导致相对于对照植物的种子产量具有增加的种子产量的植物。
[0086]关于HhH-GPD-相关多肽，本发明提供了用于相对于对照植物，增加产量相关性状，尤其是植物的种子产量的方法，方法包括调节编码本文定义的HhH-GPD-相关多肽的核酸在植物中的表达。
[0087]关于钙联接蛋白-相关多肽，本发明因此提供了用于相对于或相较于对照植物，增加产量相关性状，优选是生物量、植物的种子产量的方法，方法包括调节编码本文定义的钙联接蛋白-相关多肽的核酸在植物中的表达。
[0088] 根据本发明的优选的特征，实施本发明的方法使植物相对于对照植物具有增加的生长速率。因此，根据本发明，提供了用于增加植物的生长速率的方法，方法包括调节编码本文定义的HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸在植物中的表达。
[0089]实施本发明的方法使生长在非胁迫条件或中等干旱条件下的植物相对于生长在可比较条件下的对照植物具有增加的产量相关性状。因此，根据本发明，提供了用于增加生长在非胁迫条件或中等干旱条件下的植物的产量相关性状的方法，方法包括调节编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸在植物中的表达。
[0090]实施本发明的方法使生长在干旱条件下的植物相对于生长在可比较条件下的对照植物具有增加的产量相关性状。因此，根据本发明，提供了用于增加生长在干旱条件下的植物的产量相关性状的方法，方法包括调节编码本文定义的HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸在植物中的表达。
[0091]实施本发明的方法可以使生长在养分缺乏条件下，特别是氮缺乏条件下的植物相对于生长在可比较条件下的对照植物具有增加的产量相关性状。因此，根据本发明，提供了用于增加生长在养分缺乏条件下的植物的产量相关性状的方法，方法包括调节编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸在植物中的表达。
[0092]实施本发明的方法可以使生长在盐胁迫条件下的植物相对于生长在可比较条件下的对照植物具有增加的产量相关性状。因此，根据本发明，提供了用于增加生长在盐胁迫条件下的植物的产量相关性状的方法，方法包括调节编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸在植物中的表达。
[0093]本发明还提供了遗传构建体和载体，用于促进编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸在植物中的导入和/或表达。基因构建体可以插入到可商购的载体中，所述载体适合转化到植物或宿主细胞中，并适合在转化细胞中表达目的基因。本发明还提供了本文定义的遗传构建体在本发明方法中的用途。
[0094]更具体而言，本发明提供了构建体，包含:
[0095](a)编码上文定义的HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白_相关多肽的核酸；
[0096](b) 一个或多个能够驱动(a)的核酸序列表达的控制序列；和任选的
[0097](c)转录终止序列。
[0098]优选的，编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸如上文定义。术语“控制序列”和“终止序列”如本文定义。
[0099]本发明的遗传构建体可以包含在宿主细胞、植物细胞、种子、农产品或植物中。植物或宿主细胞用包含任何上文所述的核酸的遗传构建体例如载体或表达盒转化。因此，本发明进一步提供了用上述构建体转化的植物或宿主细胞。特别的是，本发明提供了用上述构建体转化的植物，所述植物具有本文所述的增加的产量相关性状。
[0100]在一个实施方案中，本发明的遗传构建体，当其被引入植物时，赋予所述植物增加的产量或产量相关性状，所述植物表达包含在遗传构建体中的编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸。在另一个实施方案中，本发明的遗传构建体，赋予包含植物细胞的植物增加的产量或产量相关性状，所述细胞中导入了构建体，所述植物细胞表达包含在遗传构建体中的编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸。
[0101]在此类遗传构建体中的启动子可以是对于上述核酸而言非天然的启动子，即在其天然环境中不调节所述核酸表达的启动子。
[0102]本发明的表达盒或遗传构建体可以包含在宿主细胞、植物细胞、种子、农产品或植物中。
[0103]本领域技术人员普遍了解为了成功的转化、选择和增殖含有目的序列的宿主细胞，而必须存在于遗传构建体中的遗传元件。目的序列与一个或多个控制序列(至少与启动子)有效的连接。
[0104]有利的，任何类型的启动子，不论是天然的或合成的，都可用于驱动核酸序列的表达，但优选的是植物来源的启动子。组成型启动子尤其可用于所述方法。参见本文中的“定义”章节关于各种启动子类型的定义。关于钙联接蛋白-相关多肽，在本发明方法中还有用的是根特异性启动子。
[0105]组成型启动子优选的是中等强度的泛素组成型启动子。更优选的，是植物来源的启动子，例如植物染色体来源的启动子，如G0S2启动子，或强度基本相同并具有基本相同的表达模式的启动子(功能上等价的启动子)，更优选的启动子是来自稻的G0S2启动子。还优选的组成型启动子由与SEQ ID N0:76或SEQ ID NO:259基本相似的核酸序列所示，最优选的组成型启动子是由SEQ ID N0:76或SEQ ID NO:259所示的。参见本文中的“定义”章节关于组成型启动子的其他例子。
[0106]关于钙联接蛋白-相关多肽，根据本发明另一个优选的实施方案中，编码钙联接蛋白-相关多肽的核酸与根特异性启动子有效连接。根特异性启动子优选地是RCc3启动子(Plant Mol Biol.1995Jan ；27(2):237-48)或基本相同强度且具有基本相同的表达模式的启动子(功能性等价的启动子)，更优选地RCc3启动子来自稻，还优选地RCc3启动子由与SEQ ID NO:260基本相似的核酸序列所示，最优选的启动子如SEQ ID NO:260所示。其它也可以用于实施本发明方法的根特异性启动子的实例显示在“定义”章节的表2b中。
[0107]关于HhH-GPD-相关多肽，应当明确本发明的适用性不限于如SEQ ID N0:1所示的HhH-GPD-相关多肽-编码核酸，本发明的适用性也不限于由组成型启动子驱动时或由根特异性启动子驱动时的HhH-GPD-相关多肽-编码核酸的表达。
[0108]任选的，一个或多个终止子序列可用于导入植物中的构建体中。优选的,构建体包含这样的表达盒，所述表达盒包含与SEQ ID N0:76基本相似的G0S2启动子，其有效连接编码HhH-GPD-相关多肽的核酸。更优选的，构建体包含与HhH-GPD-相关多肽编码序列的3’末端连接的玉米醇 溶蛋白终止子(t-玉米醇溶蛋白)。最优选地，表达盒包含与由SEQ IDNO:79(pPR0: =HhH-GPD-相关多肽::t_玉米醇溶蛋白序列)所示的序列以递增的优先度具有至少95 %、至少96 %、至少97 %、至少98 %、至少99 %的同一性的序列。此外，一个或多个编码选择标记的序列可以存在于导入植物中的构建体上。
[0109]关于钙联接蛋白-相关多肽，应该明确本发明的适用性不限于由SEQ ID NO:80所示的钙联接蛋白-相关多肽-编码核酸，本发明的适用性也不限于由组成型启动子驱动钙联接蛋白-相关多肽-编码核酸的表达时的稻G0S2启动子。
[0110]任选的，一个或多个终止子序列可用于导入植物中的构建体中。本领域的技术人员将知道可以适合用于实施本发明的终止子序列。优选地，构建体包含这样的表达盒，所述表达盒包含与SEQ ID NO:259基本相似的G0S2启动子，其有效连接编码钙联接蛋白-相关多肽的核酸。此外，一个或多个编码选择标记的序列可以存在于导入植物中的构建体上。
[0111]根据本发明的优选的特征，受调节的表达是增加的表达。用于增加核酸或基因或基因产物的表达的方法是本领域普遍记载的，例子提供在定义章节中。
[0112]如上所述，用于调节编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白_相关多肽的核酸表达的优选方法是通过在植物中导入和表达编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸；然而，实施方法的效果，即增强产量相关性状，可以使用其他普遍已知的技术实现，包括但不限于T-DNA激活标签化、TILLING、同源重组。定义章节中提供了这些技术的描述。
[0113]本发明还提供了用于生产相对于对照植物具有增强的产量相关性状的转基因植物的方法，包括在植物中导入和表达编码本文定义的HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的任何核酸。
[0114]更具体而言，本发明提供了用于生产具有增强的产量相关性状，特别是增加的(种子)产量，的转基因植物的方法，方法包括:
[0115](i)在植物或植物细胞中导入和表达编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸，或包含编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸的遗传构建体；和
[0116](ii)在促进植物生长和发育的条件下培养植物细胞。
[0117]⑴的核酸可以是任何能够编码本文定义的HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸。优选地，编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的且待导入到植物中的核酸是分离的核酸或者包含在如上文定义的遗传构建体中。
[0118]在促进植物生长和发育的条件下培育植物细胞可以包括或可以不包括再生和/或生长至成熟。因此，在本发明的一个具体实施方案中，通过本发明方法转化的植物细胞可再生成为转化的植物。在另一个具体实施方案中，通过本发明方法转化的植物细胞不可再生成为转化的植物，即，细胞是使用本领域已知的细胞培养技术不能够再生成植物的细胞。尽管植物细胞通常具有全能性特征，但是一些植物细胞不能用来从所述细胞再生或繁殖出完整植物。在本发明的一个实施方案中，本发明的植物细胞是此类细胞。在另一个实施方案中，本发明的植物细胞是不以自养方式自我维持的植物细胞。一个实例是不通过光合作用维持其自身的植物细胞，所述光合作用是通过从无机物例如水、二氧化碳或矿物盐合成碳水化合物和蛋白质。
[0119]可以将核酸直接导入植物细胞或导入植物自身中(包括导入组织、器官或植物的任何其他部分)。根据本发明的优选特征，核酸优选地通过转化导入植物或植物细胞中。术语“转化”在本文的“定义”部分中更详细地描述。
[0120]在一个实施方案中，本发明扩展至通过本文所述任意方法产生的任意植物细胞或植物，并扩展至全部植物部分及其繁殖体。
[0121]本发明包括通过本 发明方法可获得的植物或其部分(包括种子)。植物或植物部分或植物细胞包含了编码如上文定义的HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸转基因，优选地在遗传构建体例如表达盒中。本发明进一步扩展以包括已经通过前述任意方法产生的原代转化或转染细胞、组织、器官或完整植物的子代，唯一要求是子代展示出与本发明方法中由亲代产生的那些相同的基因型和/或表型特征。
[0122]在另一个实施方案中，本发明延展至重组包含如上所述的，本发明的表达盒、本发明的遗传构建体，或编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸，和/或HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的种子。
[0123]本发明还包括包含编码如上文所定义的HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的分离的核酸的宿主细胞。在一个实施方案中，根据本发明的宿主细胞是植物细胞、酵母、细菌或真菌。用于在本发明方法中使用的核酸、构建体、表达盒或载体的宿主植物原则上有利地是能够合成在本发明方法中使用的多肽的全部植物。在特定的实施方案中，本发明的植物细胞过表达本发明的核酸分子。
[0124]本发明的方法有利的可用于任何植物，特别是任何本文定义的植物。特别可用于本发明方法的植物包括所有属于植物界(Viridiplantae)的植物,特别是单子叶和双子叶植物，包括饲料或饲料豆类(forage legumes)植物、观赏植物、食物作物、树或灌木。根据本发明的实施方案，植物是作物植物。作物植物的例子包括但不限于菊苣(chicory)、胡萝卜(carrot)、木薯(cassava)、车轴草(trefoil)、大豆(soybean)、甜菜(beet)、糖萝卜(sugarbeet)、向日葵(sunflower)、卡诺拉油菜(canola)、苜猜(alfalfa)、油菜(rapeseed)、亚麻(linseed)、棉花(cotton)、番爺(tomato)、马铃薯(potato)和烟草(tobacco)。根据本发明的另一个实施方案，植物是单子叶植物。单子叶植物的例子包括甘鹿(sugarcane)。根据本发明的另一个实施方案，植物是谷类。谷类的例子包括稻(rice)、玉米(maize)、小麦(wheat)、大麦(barley)、黍(millet)、裸麦(rye)、黑小麦(triticale)、高粱(sorghum)、二粒小麦(emmer)、斯佩耳特小麦(spelt)、单粒小麦(einkorn)、埃塞俄比亚画眉草(teff)、买罗高粱(milo)和燕麦(oat)。在特定的实施方案中，本发明的或本发明方法中使用的植物选自玉米、小麦、稻、大豆、棉花、油菜(oilseed rape)(包括卡诺拉油菜)、甘鹿(sugarcane)、糖萝卜(sugar beet)和苜猜(alfalfa)。有利地,本发明的方法比已知的方法更有效，因为本发明的植物相比在可比较的方法中使用的对照植物具有增加的产量和/或对环境胁迫的耐受性。
[0125]本发明还延伸至植物的可收获部分，例如但不限于种子、叶、果实、花、茎、根、根状茎、块茎和鳞茎(bulb)，所述可收获部分包含编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的重组核酸。本发明还涉及源自或产生自，优选直接源自或直接产生自这类植物的可收获部分的产品，如干燥颗粒、粗粉或粉末、油、脂肪及脂肪酸、淀粉或蛋白质。在一个实施方案中，产品包含编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的重组核酸，和/或重组HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽，例如作为产品的特定质量的指示器。 [0126]本发明也包括用于制造产品的方法，包括a)培育本发明的植物并且b)从或借助本发明的植物或其部分(包括种子)生产所述产品。在又一个实施方案中，所述方法包括步骤a)培育本发明的植物，b)从这些植物中取下如本文所述的可收获部分和c)从或采用本发明的可收获部分生产所述产品。
[0127]在一个实施方案中，由本发明的所述方法产生的产品是植物产品，如但不限于食品、饲料、食品补充物、饲料补充物、纤维、化妆品或药物。在另一个实施方案中，所述生产方法用来产生农产品，如但不限于植物提取物、蛋白质、氨基酸、糖、脂肪、油、聚合物、维生素
坐寸O
[0128]在又一个实施方案中，本发明的多核苷酸或多肽包含于农产品中。在一个特定实施方案中，本发明的核酸序列和蛋白质序列可以用作产品标志物，例如在通过本发明方法产生农产品的情况下。这种标志物可以用来鉴定已经由有利方法产生的产品，其中所述的有利方法不仅导致该方法的更高效率，还导致改进的产品质量，原因在于该方法中所用的植物材料和可收获部分的品质提高。可以通过本领域已知的多种方法检测此类标志物，例如但不限于基于PCR的用于核酸检测的方法或基于抗体的用于蛋白质检测的方法。
[0129]本发明还涵盖了编码本文所述HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸的用途，和这些HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的用途，用于在植物中增强任何上述产量相关性状。例如，编码本文所述的HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸，或HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽本身，可用于这样的育种程序，在所述程序中，鉴别出与编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的基因遗传关联的DNA标记。核酸/基因或HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽本身可用于定义分子标记。然后，该DNA或蛋白质标记可用于育种程序，选择在本发明方法中具有上文定义的增强的产量相关性状的植物。此外，编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸/基因的等位变体可用于标记辅助的育种程序中。编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸也可用作探针，以便对基因进行遗传作图和物理作图，所述探针作为所述基因的一部分，及用作与那些基因关联的性状的标记。此类信息可以用于植物育种中，以便开发具有想要表型的株系。
[0130]在下述中，表述“如权利要求/项目X所定义的”意思是指导技术人员应用如项目/权利要求X所公开的定义。例如，“如项目I所定义的核酸”应当这样理解，使得如项目I中的核酸定义待被应用于核酸。因此，`术语“如项目所定义的”或“如权利要求所定义的”可以被该项目或权利要求的相应定义所分别替换。
[0131]关于HhH-GPD-相关多肽，本发明还涉及具体实施方案A至W:
[0132]A、相对于或相比于对照植物在植物中增强产量的方法，所述方法包括调节编码HhH-GPD-相关多肽的核酸分子在植物中的表达，其中所述多肽包含至少一个Interpro结构域 IPR023170、Interpro 结构域 IPROl 1257 或 Interpro 结构域 IPR003265，优选全部结构域。
[0133]B、根据实施方案A的方法，其中所述多肽包含一个或多个下列基序:
[0134]基序I (SEQ ID NO:73):WSVHMFMI [FN] SLHRPD
[0135]基序2 (SEQ ID NO: 74): [KR] WRPYRSV [GA] [SA] WY [ML] WR
[0136]基序3 (SEQ ID NO:75): [IF]GVSGRKASYLHDLA。
[0137]C、根据实施方案A或B的方法，其中所述调节的表达是通过在植物中导入和表达编码HhH-GPD-相关多肽的核酸分子所实现的。
[0138]D、根据实施方案A至C的任一项的方法，其中所述多肽由核酸分子编码，所述核酸分子包含选自以下的核酸分子:
[0139]⑴由SEQ ID NO:1或3的(任一项)所示的核酸；
[0140](ii)由SEQ ID NO:1或3的(任一项)所示的核酸的互补序列；[0141](iii)编码由SEQ ID NO:2或4的(任一项)所示的多肽的核酸，优选地作为遗传密码子的简并性的结果，所述分离的核酸可以来自如SEQ ID N0:2或4的(任一项)所示的多肽序列，并且还优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状；
[0142](iv)核酸，其以递增的优先度与SEQ ID NO:1和3的核酸序列中的任何具有至少 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%或 99%序列同一性，并且还优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状，其中所述核酸编码的多肽不是SEQ ID N0:2或4所示的多肽序列的任何的多肽；
[0143](V)第一核酸分子，其在严格杂交条件下与(i)至(iv)的第二核酸分子杂交，并且优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状，其中所述第一核酸编码的多肽不是SEQ ID NO:2或4所示的多肽序列的任何的多肽；
[0144](vi)编码所述多肽的核酸，所述多肽以递增的优先度与SEQ ID N0:2或4的(任一项)所示的氨基酸序列具有至少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%或 99% 的序列同一性，并且优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状；或
[0145](vii)包含上述(i)至(vi)的特征的任何组合的核酸。
[0146]E、根据实施方案A至D的任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状包括相对于或相比对照植物一个或多个增加的产量，优选地(叶)生物量、更短的开花时间、总根生物量、总种子产量、饱满率、收获指数、`第一萌蘖枝(flush)中的圆锥花序数、饱满种子数、植物高度、更高更直立植物、厚根量的增加。
[0147]F、根据实施方案A至E中任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状在非胁迫条件下获得。
[0148]G、根据实施方案A至E中任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状在干旱胁迫下获得。
[0149]H、根据实施方案A至G的任一项的方法，其中所述核酸与组成型启动子，优选与G0S2启动子，最优选与来自稻的G0S2启动子有效连接。
[0150]1、根据实施方案A至H的任一项的方法，其中所述核酸分子或所述多肽分别是植物来源的，优选的来自双子叶植物，还优选来自杨柳科(Salicaceae),更优选来自杨属(Populus),最优选的来自毛果杨(Populus trichocarpa)。
[0151]J、能够通过根据实施方案A至I的任一项的方法获得的植物或其部分，所述植物部分包括种子，其中所述植物或其部分包含编码实施方案A-1的任一项定义的所述多肽的
重组核酸。
[0152]K、构建体，其包含:
[0153](i)编码实施方案A-H的任一项定义的所述多肽的核酸；[0154](?) 一个或多个能够驱动(i)的核酸序列表达的控制序列；和任选的
[0155](iii)转录终止序列。
[0156]L、根据实施方案K的构建体，其中所述控制序列之一是组成型启动子，优选G0S2启动子，最优选来自稻的G0S2启动子。
[0157]M、根据实施方案K或L的构建体在方法中的用途，所述方法用于制备植物，所述植物相对于对照植物具有增加的产量，特别是相对于对照植物增加的种子产量和/或枝条生物量。
[0158]N、用根据实施方案K或L的构建体转化的或能够通过根据实施方案A至I的任一项的方法获得的植物、植物部分或植物细胞，其中所述植物或其部分包含编码如实施方案A至J中任一项所定义的所述多肽的重组核酸。[0159]O、用于生产转基因植物的方法，所述转基因植物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，所述方法包括:
[0160](i)在植物中导入和表达编码实施方案A-H的任一项定义的所述多肽的核酸；和
[0161](ii)在促进植物生长和发育的条件下，培养所述植物细胞。
[0162]P、植物，或源自所述转基因植物或是所述转基因植物的一部分的转基因植物细胞，所述植物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，其由编码所述多肽的核酸受调节的表达产生。
[0163]Q、一种用于生产产品的方法，包括以下步骤:培育本发明的植物并且从或通过以下生产所述产品
[0164](a).本发明的植物；或
[0165](b).这些植物的部分，包括种子。
[0166]R、根据实施方案J、N或P的植物，或源自其的转基因植物细胞或根据实施方案Q的方法，其中所述植物是作物植物，优选地双子叶植物如糖萝卜(sugar beet)、苜猜(alfalfa)、车轴草(trefoil)、菊苣(chicory)、胡萝卜(carrot)、木薯(cassava)、棉花(cotton)、大豆(soybean)、卡诺拉油菜(canola)或单子叶植物如甘鹿(sugarcane),或谷类，如稻(rice)、玉米(maize)、小麦(wheat)、大麦(barley)、黍(millet)、裸麦(rye) >黑小麦(triticale)、高粱(sorghum)、二粒小麦(emmer)、斯佩耳特小麦(spelt)、黑麦(secale)、单粒小麦(einkorn)、埃塞俄比亚画眉草(teff)、买罗高粱(milo)和燕麦(oat)。
[0167]S、根据实施方案J的植物的可收获部分，其中所述可收获部分优选是枝条和/或根生物质和/或种子。
[0168]T、从根据实施方案J的植物和/或从根据实施方案R的植物的可收获部分生产的
女口
广叩ο
[0169]U、编码如实施方案A至H的任一项所定义的多肽的核酸在相对于对照植物增加产量、特别是种子产量和/或枝条生物量中的用途。
[0170]V、包含在植物细胞中的根据实施方案K或L的构建体。
[0171]W、重组染色体DNA，其包含根据实施方案K或L的构建体。
[0172]关于钙联接蛋白-相关多肽，本发明还涉及下列具体实施方案I至22:
[0173]1、相对于或相比对照植物在植物中增强产量的方法，所述方法包括调节编码钙联接蛋白-相关多肽的核酸分子在植物中的表达，所述多肽优选地包含一个或多个选自本文所定义的基序4至6的基序和/或包含至少一个Interpro结构域IPR001580、Interpro结构域 IPR008985、Interpro 结构域 IPR009033、Interpro 结构域 IPR013320 或 Interpro 结构域 IPR018124。
[0174]2、根据实施方案I的方法，其中所述调节的表达是通过在植物中导入和表达编码钙联接蛋白-相关多肽的核酸分子所实现的。
[0175]3、根据实施方案I或2的方法，其中所述多肽由核酸分子编码，所述核酸分子包含选自以下的核酸分子:
[0176]⑴由SEQ ID NO:80的(任一项)所示的核酸；
[0177](ii)由SEQ ID NO:80的(任一项)所示的核酸的互补序列；
[0178](iii)编码由SEQ ID NO:80的(任一项)所示的多肽的核酸，优选地作为遗传密码子的简并性的结果，所述分离的核酸可以来自如SEQ ID NO:81的(任一项)所示的多肽序列，并且还优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状；
[0179](iv)核酸，其以递增的优先度与SEQ ID NO:80的核酸序列中的任何具有至少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%或 99%序列同一性，并且还优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状，其中所述核酸编码的多肽不是SEQ ID NO:81的(任一项)所示的多肽序列的任何的多肽；
[0180](V)第一核酸分子，其在严格杂交条件下与(i)至(iv)的第二核酸分子杂交，并且优选地赋予相对于或相比对照植物增强的`产量相关性状，其中所述第一核酸编码的多肽不是SEQ ID NO:81的(任一项)所示的多肽序列的任何的多肽；
[0181](vi)编码所述多肽的核酸，所述多肽以递增的优先度与SEQ ID NO:81的(任一项)所示的氨基酸序列具有至少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%或 99% 的序列同一性，并且优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状；或
[0182](vii)包含上述(i)至(vi)的特征的任何组合的核酸。
[0183]4、根据实施方案I至3的任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状包括相对于或相比对照植物一个或多个增加的产量，优选地总种子产量、饱满率、TKW、饱满种子数、更高更直立植物、厚根量、植物上每个圆锥花序的小花数量、增加的收获指数、开花前植物的增加的绿度、植物的增加的高度、增加的快速早期发育的增加。
[0184]5、根据实施方案I至4中任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状在非胁迫条件下获得。
[0185]6、根据实施方案I至4中任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状在干旱胁迫、盐胁迫或氮缺乏的条件下获得。
[0186]7、根据实施方案I至5的任一项的方法，其中所述核酸与组成型启动子，优选与G0S2启动子，最优选与来自稻的G0S2启动子有效连接。
[0187]8、根据实施方案I至7的任一项的方法，其中所述核酸分子或所述多肽分别是植物来源的，优选的来自双子叶植物，更优选来自杨柳科(Salicaceae),更优选来自杨属(Populus),最优选的所述核酸来自毛果杨(Populus trichocarpa)。
[0188]9、能够通过根据实施方案I至8的任一项的方法获得的植物或其部分，所述植物部分包括种子，其中所述植物或其部分包含编码实施方案1-8的任一项定义的所述多肽的重组核酸。
[0189]10、构建体，其包含:
[0190](a)编码实施方案1-8的任一项定义的所述多肽的核酸；
[0191](b) 一个或多个能够驱动(a)的核酸序列表达的控制序列；和任选的
[0192](c)转录终止序列。
[0193]11、根据实施方案10的构建体，其中所述控制序列之一是组成型启动子，优选G0S2启动子，最优选来自稻的G0S2启动子。
[0194]12、根据实施方案10或11的构建体在方法中的用途，所述方法用于制备植物，所述植物相对于或相比对照植物具有增加的产量，特别是相对于或相比对照植物增加的种子产量和/或枝条生物量。
[0195]13、用根据实施方案10或11的构建体转化的或能够通过根据实施方案I至8的任一项的方法获得的植物、植物部分或植物细胞，其中所述植物或其部分包含编码如实施方案I至8中任一项所定义的所述多肽的重组核酸。
[0196]14、用于生产转基因植物的方法，所述转基因植物相对于或相比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，所述方法包括:
[0197](i)在植物中导入和表达编码实施方案1-8的任一项定义的所述多肽的核酸；和
[0198](ii)在促进植物生长和发育的条件下，培养所述植物细胞。
[0199]15、植物，或源自所述转基因植物或是所述转基因植物的一部分的转基因植物细胞，所述植物相对于或相比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，其由编码所述多肽的核酸受调节的表达产生。
[0200]16、一种用于生产产品的方法，包括以下步骤:培育本发明的植物并且从或通过以下生产所述产品
[0201](a).本发明的植物；或
[0202](b).这些植物的部分，包括种子。
[0203]17、根据实施方案9、13或15的植物，或源自其的转基因植物细胞或根据实施方案14或16的方法,其中所述植物是作物植物,优选地双子叶植物如糖萝卜(sugar beet)、苜猜(alfalfa)、车轴草(trefoil)、菊苣(chicory)、胡萝卜(carrot)、木薯(cassava)、棉花(cotton)、大豆(soybean)、卡诺拉油菜(canola)或单子叶植物如甘鹿(sugarcane),或谷类，如稻(rice)、玉米(maize)、小麦(wheat)、大麦(barley)、黍(millet)、裸麦(rye)、黑小麦(triticale)、高粱(sorghum)、二粒小麦(emmer)、斯佩耳特小麦(spelt)、黑麦(secale)、单粒小麦(einkorn)、埃塞俄比亚画眉草(teff)、买罗高粱(milo)和燕麦(oat)。
[0204]18、根据实施方案9 、13或15的植物的可收获部分，其中所述可收获部分优选是枝条和/或根生物质和/或种子。[0205]19、从根据实施方案9、13或15的植物和/或从根据实施方案17的植物的可收获部分生产的产品。
[0206]20、编码如实施方案I至8的任一项所定义的多肽的核酸在相对于或相比对照植物增加产量、特别是种子产量和/或枝条生物量中的用途。
[0207]21、包含在植物细胞中的根据实施方案10或11的构建体。
[0208]22、重组染色体DNA，其包含根据实施方案10或11的构建体。
[0209]定义
[0210]以下定义将在本申请中自始至终使用。本申请中的章节标题和节标题目的仅在于方便和参考目的并且不应当以任何方式影响本申请的含义或解释。通常向本申请范围内所用的技术术语和表述给予在植物生物学、分子生物学、生物信息学和植物育种的相关领域中常适用于它们的含义。以下全部术语定义均适用于本申请的完整内容。与某属性或值相联系的情况下，术语“基本上”、“约”、“大约”等还分别具体地确切限定该属性或确切限定该值。在给定数值或范围的情况下，术语“约”特别设计处于给予的所述值或范围的20%以
内、10%以内或5%以内的值或范围。如本文所用，术语“包含”也包括术语“由......组成”。
[0211]肽/蛋白质
[0212]除非本文中另外提到，术语“肽”、“寡肽”、“多肽”和“蛋白质”在本文中可互换使用并且指由肽键连接在一起的处于任意长度的聚合形式下的氨基酸。
[0213]多核苷酸/核酸/核酸序列/核苷酸序列
[0214]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二者组合。
[0215]同源物
[0216]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。
[0217]直向同源物和旁系同源物是同源物的两种不同的形式，并且涵盖用来描述基因先祖关系的进化概念。旁系同源物是相同物种内通过先祖基因复制而起源的基因；直向同源物是来自不同生物的通过物种形成而起源的基因，并且也来源于共同的先祖基因。
[0218]“缺失”指从蛋白质中移除一个或多个氨基酸。
[0219]“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、
二氢叶酸还原酶、Tag.100表位、c-myc表位、FLAG? "表位、lacZ、CMP( |丐调蛋白结合
肽)、HA表位、蛋白C表位和VSV表位。 [0220]“取代”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。氨基酸取代一般是单个残基的，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。氨基酸取代优选地是保守性氨基酸取代。保守性取代表是本领域众所周知的(见例如 Creighton (1984) Proteins.W.H.Freeman 和 Company (编著)和下表 I)。
[0221]表1:保守性氨基酸取代的例子
[0222]
【权利要求】
1.相对于或相比对照植物在植物中增强产量的方法，所述方法包括调节编码钙联接蛋白-相关多肽的核酸分子在植物中的表达，所述多肽优选地包含一个或多个选自本文所定义的基序4至6的基序和/或包含至少一个Interpro结构域IPR001580、Interpro结构域IPR008985、Interpro 结构域 IPR009033、Interpro 结构域 IPR013320 或 Interpro 结构域IPR018124。
2.根据权利要求1的方法，其中所述调节的表达是通过在植物中导入和表达编码钙联接蛋白-相关多肽的核酸分子所实现的。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述多肽由核酸分子编码，所述核酸分子包含选自以下的核酸分子: ⑴由SEQ ID NO:80的(任一项)所示的核酸； (?)由SEQ ID NO:80的(任一项)所示的核酸的互补序列； (iii)编码由SEQID NO:80的(任一项)所示的多肽的核酸，优选地作为遗传密码子的简并性的结果，所述分离的核酸可以来自如SEQ ID NO:81的(任一项)所示的多肽序列，并且还优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状； (iv)核酸，其以递增的优先度与SEQID NO:80的核酸序列中的任何具有至少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%或99%序列同一性，并且还优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状，其中所述核酸编码的多肽不是SEQ ID N0:81的(任一项)所示的多肽序列的任何的多肽；` (v)第一核酸分子，其在严格杂交条件下与(i)至(iv)的第二核酸分子杂交，并且优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状，其中所述第一核酸编码的多肽不是SEQ ID NO:81的(任一项)所示的多肽序列的任何的多肽； (vi)编码所述多肽的核酸，所述多肽以递增的优先度与SEQID NO:81的(任一项)所示的氨基酸序列具有至少 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%或99%的序列同一性，并且优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状；或 (vii)包含上述(i)至(vi)的特征的任何组合的核酸。
4.根据权利要求1至3的任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状包括相对于或相比对照植物一个或多个增加的产量，优选地总种子产量、饱满率、TKW、饱满种子数、更高更直立植物、厚根量、植物上每个圆锥花序的小花数量、增加的收获指数、开花前植物的增加的绿度、植物的增加的高度、增加的快速早期发育的增加。
5.根据权利要求1至4中任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状在非胁迫条件下获得。
6.根据权利要求1至4中任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状在干旱胁迫、盐胁迫或氮缺乏的条件下获得。
7.根据权利要求1至5的任一项的方法，其中所述核酸与组成型启动子，优选与G0S2启动子，最优选与来自稻的G0S2启动子有效连接。
8.根据权利要求1至7的任一项的方法，其中所述核酸分子或所述多肽分别是植物来源的，优选的来自双子叶植物，更优选来自杨柳科(Salicaceae),更优选来自杨属(Populus),最优选的所述核酸来自毛果杨(Populus trichocarpa)。
9.能够通过根据权利要求1至8的任一项的方法获得的植物或其部分，所述植物部分包括种子，其中所述植物或其部分包含编码权利要求1-8的任一项定义的所述多肽的重组核酸。
10.构建体，其包含: (a)编码权利要求1-8的任一项定义的所述多肽的核酸； (b)一个或多个能够驱动(a)的核酸序列表达的控制序列；和任选的 (C)转录终止序列。
11.根据权利要求10的构建体，其中所述控制序列之一是组成型启动子，优选G0S2启动子，最优选来自稻的G0S2启动子。
12.根据权利要求10或11的构建体在方法中的用途，所述方法用于制备植物，所述植物相对于或相比对照植物具有增加的产量，特别是相对于或相比对照植物增加的种子产量和/或枝条生物量。
13.用根据权利要求10或11的构建体转化的或能够通过根据权利要求1至8的任一项的方法获得的植物、植物部分或植`物细胞，其中所述植物或其部分包含编码如权利要求1至8中任一项所定义的所述多肽的重组核酸。
14.用于生产转基因植物的方法，所述转基因植物相对于或相比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，所述方法包括: (i)在植物中导入和表达编码权利要求1-8的任一项定义的所述多肽的核酸；和 (?)在促进植物生长和发育的条件下，培养所述植物细胞。
15.植物，或源自所述转基因植物或是所述转基因植物的一部分的转基因植物细胞，所述植物相对于或相比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，其由编码所述多肽的核酸受调节的表达产生。
16.一种用于生产产品的方法，包括以下步骤:培育本发明的植物并且从或通过以下生产所述产品 (a).本发明的植物；或 (b).这些植物的部分，包括种子。
17.根据权利要求9、13或15的植物，或源自其的转基因植物细胞或根据权利要求14或16的方法，其中所述植物是作物植物，优选地双子叶植物如糖萝卜、苜蓿、车轴草、菊苣、胡萝卜、木薯、棉花、大豆、卡诺拉油菜或单子叶植物如甘蔗，或谷类，如稻、玉米、小麦、大麦、黍、裸麦、黑小麦、高粱、二粒小麦、斯佩耳特小麦、黑麦(secale)、单粒小麦(einkorn)、埃塞俄比亚画眉草(teff)、买罗高粱(milo)和燕麦(oat)。
18.根据权利要求9、13或15的植物的可收获部分，其中所述可收获部分优选是枝条和/或根生物质和/或种子。
19.从根据权利要求9、13或15的植物和/或从根据权利要求17的植物的可收获部分生产的产品。
20.编码如权利要求1至8的任一项所定义的多肽的核酸在相对于或相比对照植物增加产量、特别是种子产量和/或枝条生物量中的用途。
21.包含在植物细胞中的根据权利要求10或11的构建体。
22.重组染色体DNA，其包含根据权利要求10或11的构建体。
23.相对于或相比于对照植物在植物中增强产量的方法，所述方法包括调节编码HhH-GPD-相关多肽的核酸分子在植物中的表达，其中所述多肽包含至少一个Interpro结构域 IPR023170、Interpro 结构域 IPROl 1257 或 Interpro 结构域 IPR003265，优选全部结构域。
24.根据权利要求23的方法，其中所述多肽包含一个或多个下列基序:
基序 I (SEQ ID NO: 73):WSVHMFMI [FN] SLHRPD
基序 2 (SEQ ID NO: 74): [KR] WRPYRSV [GA] [SA] WY [ML] WR
基序 3 (SEQ ID NO:75): [IF]GVSGRKASYLHDLA。
25.根据权利要求23或24的方法，其中所述调节的表达是通过在植物中导入和表达编码HhH-GPD-相关多肽的核酸分子所实现的。
26.根据权利要求23至25的任一项的方法，其中所述多肽由核酸分子编码，所述核酸分子包含选自以下的核酸分子: ⑴由SEQ ID NO:1或3的(任一项)所示的核酸； (?)由SEQ ID NO:1或3的(任一项)所示的核酸的互补序列； (iii)编码由SEQID NO:2或4的(任一项)所示的多肽的核酸，优选地作为遗传密码子的简并性的结果，所述分离的核酸可以来自如SEQ ID N0:2或4的(任一项)所示的多肽序列，并且还优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状； (iv)核酸，其以递增的优先度与SEQID NO:1和3的核酸序列中的任何具有至少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%或99%序列同一性，并且还优选地赋予相对于或相比对 照植物增强的产量相关性状，其中所述核酸编码的多肽不是SEQ ID N0:2或4的(任一项)所示的多肽序列的任何的多肽； (v)第一核酸分子，其在严格杂交条件下与(i)至(iv)的第二核酸分子杂交，并且优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状，其中所述第一核酸编码的多肽不是SEQ ID NO:2或4的(任一项)所示的多肽序列的任何的多肽； (vi)编码所述多肽的核酸，所述多肽以递增的优先度与SEQID NO:2或4的(任一项)所示的氨基酸序列具有至少 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%或 99% 的序列同一性，并且优选地赋予相对于或相比对照植物增强的产量相关性状；或 (vii)包含上述(i)至(vi)的特征的任何组合的核酸。
27.根据权利要求23至26的任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状包括相对于或相比对照植物一个或多个增加的产量，优选地(叶)生物量、更短的开花时间、总根生物量、总种子产量、饱满率、收获指数、第一萌蘖枝中的圆锥花序数、饱满种子数、植物高度、更高更直立植物、厚根量的增加。
28.根据权利要求23至27中任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状在非胁迫条件下获得。
29.根据权利要求23至27中任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状在干旱胁迫下获得。
30.根据权利要求23至29的任一项的方法，其中所述核酸与组成型启动子，优选与GOS2启动子，最优选与来自稻的GOS2启动子有效连接。
31.根据权利要求23至30的任一项的方法，其中所述核酸分子或所述多肽分别是植物来源的，优选的来自双子叶植物，还优选来自杨柳科(Salicaceae),更优选来自杨属(Populus),最优选的来自毛果杨(Populus trichocarpa)。
32.能够通过根据权利要求23至31的任一项的方法获得的植物或其部分，所述植物部分包括种子，其中所述植物或其部分包含编码权利要求23-31的任一项定义的所述多肽的重组核酸。
33.构建体，其包含: (i)编码权利要求23-30的任一项定`义的所述多肽的核酸； (?) 一个或多个能够驱动(i)的核酸序列表达的控制序列；和任选的 (iii)转录终止序列。
34.根据权利要求33的构建体，其中所述控制序列之一是组成型启动子，优选G0S2启动子，最优选来自稻的G0S2启动子。
35.根据权利要求33或34的构建体在方法中的用途，所述方法用于制备植物，所述植物相对于对照植物具有增加的产量，特别是相对于对照植物增加的种子产量和/或枝条生物量。
36.用根据权利要求33或34的构建体转化的或能够通过根据权利要求23至31的任一项的方法获得的植物、植物部分或植物细胞，其中所述植物或其部分包含编码如权利要求23至31中任一项所定义的所述多肽的重组核酸。
37.用于生产转基因植物的方法，所述转基因植物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，所述方法包括: (i)在植物中导入和表达编码权利要求23-31的任一项定义的所述多肽的核酸；和 (?)在促进植物生长和发育的条件下，培养所述植物细胞。
38.植物，或源自所述转基因植物或是所述转基因植物的一部分的转基因植物细胞，所述植物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，其由编码所述多肽的核酸受调节的表达产生。
39.一种用于生产产品的方法，包括以下步骤:培育本发明的植物并且从或通过以下生产所述产品(i).本发明的植物；或 (?).这些植物的部分，包括种子。
40.根据权利要求32、36或38的植物，或源自其的转基因植物细胞或根据权利要求39的方法，其中所述植物是作物植物，优选地双子叶植物如糖萝卜、苜蓿、车轴草、菊苣、胡萝卜、木薯、棉花、大豆、卡诺拉油菜或单子叶植物如甘蔗，或谷类，如稻、玉米、小麦、大麦、黍、裸麦、黑小麦、高粱、二粒小麦、斯佩耳特小麦、黑麦、单粒小麦、埃塞俄比亚画眉草、买罗高粱和燕麦。
41.根据权利要求32、36或38的植物的可收获部分，其中所述可收获部分优选是枝条和/或根生物质和/或种子。
42.从根据权利要求32、36或38的植物和/或从根据权利要求41的植物的可收获部分生产的产品。
43.编码如权利要求23至31的任一项所定义的多肽的核酸在相对于对照植物增加产量、特别是种子产量和/或枝条生物量中的用途。
44.包含在植物细胞中的根据权利要求33或34的构建体。
45.重组染色体DNA，其包含根`据权利要求33或34的构建体。
【文档编号】C12N15/82GK103890182SQ201280051651
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月12日 优先权日:2011年10月20日
【发明者】A·I·桑兹莫林纳罗, Y·海茨费尔德 申请人:巴斯夫植物科学有限公司