具有增强的产量相关性状的植物和产生所述植物的方法
【专利摘要】本发明通常涉及分子生物学的领域，涉及通过调节编码GS1（谷氨酰胺合酶1）的核酸序列、编码PEAMT（磷酸乙醇胺N-甲基转移酶）多肽的核酸序列、迄今为止未知的PEAMT-编码核酸序列、编码脂肪酰酰基载体蛋白（ACP）硫酯酶B（FATB）多肽的核酸序列、编码LFY样（LEAFY-样）的核酸序列在植物中的表达，来改善多种植物生长特征的方法。本发明还关于包含所述核酸序列的受调节的表达的植物，其中相对于相应的野生型植物或其他对照植物，所述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产生所述植物的方法
[0001]本申请为2009年6月10日提交的、发明名称为“具有增强的产量相关性状的植物和产生所述植物的方法”的PCT申请PCT/EP2009/057190的分案申请，所述PCT申请进入中国国家阶段的日期为2010年12月20日，申请号为200980123377.3。
[0002]本发明通常涉及分子生物学的领域，涉及通过调节编码GSl (谷氨酰胺合酶I)的核酸序列在植物中的表达，来改善多种植物生长特征的方法。本发明还关于具有编码GSl的核酸序列的受调节的表达的植物，其中相对于相应的野生型植物或其他对照植物，所述植物具有改善的生长特征。本发明还提供了在本发明方法中有用的构建体。
[0003]此外，本发明通常涉及分子生物学的领域，涉及通过调节编码PEAMT (磷酸乙醇胺N-甲基转移酶)多肽的核酸序列在植物中的表达，来增强多种植物产量相关的性状的方法。本发明还关于具有编码PEAMT的核酸序列的受调节的表达的植物，其中相对于相应的野生型植物或其他对照植物，所述植物具有增强的产量相关性状。本发明还提供了迄今为止未知的PEAMT-编码核酸序列，和包含所述序列的构建体，它们在实施本发明的方法中是有用的。
[0004]此外，本发明通常涉及分子生物学的领域，且涉及通过增加编码脂肪酰酰基载体蛋白(ACP)硫酯酶B(FATB)多肽的核酸序列在植物中的表达，来增加多种植物种子产量相关性状的方法。本发明还关于具有编码FATB多肽的核酸序列的增加的表达的植物，其中相对于对照植物，所述植物具有增加的种子产量相关性状。本发明还涉及包含所述核酸序列的核酸序列、核酸序列构建体、载体和植物。
[0005]此外，本发明通常涉及分子生物学的领域，且涉及通过调节编码LFY样(LEAFY-样)的核酸序列在植物中的表达，来改善多种植物生长特征的方法。本发明还关于具有编码LFY样的核酸序列的受调节的表达的植物，其中相对于相应的野生型植物或其他对照植物，所述植物具有改善的生长特征。本发明还提供了在本发明方法中有用的构建体。
[0006]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。
[0007]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 v igor)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。
[0008]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(新枝条和新根的来源)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忙藏大分子以灌满籽粒(grain)。
[0009]植物生物量为饲料作物如苜蓿、青贮玉米和干草的产量。在籽粒作物中已使用了多种代表(proxy)。其中主要的是植物大小的估计值。根据物种和发育阶段，可以以多种方式测量植物大小，包括总植物干重、地上部分干重、地上部分鲜重、叶面积、茎体积、植物高度、莲座直径、叶长度、根长度、根量、分蘖数和叶数量。许多物种在给定发育阶段的植物不同部分的大小之间维持了保守的比例。上述异速生长关系用于从上述一种大小测量推测另一种(例如，Tittonell 等人,2005Agric Ecosys & Environ 105:213)。在早期发育阶段的植物大小通常与发育晚期的植物大小相关。具有较大叶面积的较大的植物通常可以比较小的植物吸收更多的光和二氧化碳，从而在相同的时期可能获得更多重量(Fasoula &Tollenaar 2005 Maydica 50:39)。除微环境的潜在连续性或遗传优势外，植物必须在一开始就获得较大的尺寸。对于植物的大小和生长速率而言存在强烈的遗传成分(例如，terSteege等人,2005Plant Physiology 139:1078),并且迄今为止,在同一环境条件下，一系列不同基因型的植物大小可能与另一种环境条件下的大小相关(Hittalmani等人，2003Theoretical Applied Geneticsl07:679)。因此，使用标准的环境作为田间作物在不同地区和时间遇到的多样且变化的环境的代表。
[0010]对于许多作物的另一个重要性状是早期萌发势。改善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米(Zea mayes L.)杂种。
[0011]收获指数，种子产量与地上部分干重的比例，在许多环境条件下是相对稳定的，从而通常能够获得植物大小和籽粒产量之间强有力的相互关系(例如，Rebetzke等人，2002Crop Science42:739)。这些方法是内在相关联的，因为大多数籽粒生物量取决于植物莖叶的现有的或储存的光合作用生产力(Gardener等人，1985Physiology of CropPlants.1owa State University Press,第68-73页)。因此，即使在发育的早期阶段,选择植物的大小已用作未来潜在产量的提示(例如，Tittonell等人,2005 Agric Ecosys &Environ 105:213)。当测试遗传差异对胁迫耐受的影响时,将土壤性质、温度、水和养分的有效性，以及光强度标准化的能力，是温室或植物培养室环境相比田间的内在优势。然而，由于缺少风或昆虫而造成的低下的授粉，或者对于成熟的根或株冠生长不充足的空间所造成的对产量的人为限制，可以制约这些受控环境用于测试产量差异的应用。因此，在培养室或温室的标准化条件下，测量早期发育阶段的植物大小，是为潜在的遗传产量优势提供提示的标准实践。
[0012]又一个重要性状是改善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、Planta(2003) 218:1_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。改善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。
[0013]作物产量因而可以通过优化前述因素之一而提高。
[0014]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。
[0015]增加植物中产量(种子产量和/或生物量)的一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参与植物生长或参与防御机制的多种信号传导途径。
[0016]关于GSl多肽，目前已发现通过调节植物中编码GSl (谷氨酰胺合酶I)的核酸在植物中的表达,可以改善植物中的多种生长特征。
[0017]关于PEAMT多肽，目前已发现通过调节植物中编码PEAMT(磷酸乙醇胺N-甲基转移酶)的核酸序列在植物中的表达，可以改善植物中的多种产量相关性状。
[0018]关于FATB多肽，目前已发现通过增加编码脂肪酰酰基载体蛋白(ACP)硫酯酶B (FATB)多肽的核酸序列在植物中的表达，可以相对于对照植物增加植物中多种种子产量相关性状。增加的种子产量相关性状包括一种或多种的:增加的每株植物的种子总产量、增加的种子总数、增加的饱满(filled)种子数、增加的种子饱满率(fill rate)和增加的收获指数。
[0019]关于LFY样多肽，目前已发现通过调节植物中编码LFY样(LEAFY-样)的核酸序列在植物中的表达,可以改善植物中的多种生长特征。
[0020]
[0021]谷氨酰胺合酶(GSl)
[0022]谷氨酰胺合酶催化从谷氨酸和NH3形成谷氨酰胺，这是硝酸盐同化通路的最后一步。基于序列比较，谷氨酰胺合酶分为两个家族，细胞溶胶(cytosolic)(GSl)和叶绿体(GS2)同种型。GSl谷氨酰胺合酶形成小的基因家族，其中GS2似乎作为单拷贝基因存在，GSl和GS2都存在于植物和藻类中。许多报告描述了在氮受限的条件下，来自高等植物的谷氨酰胺合酶具有对植物生长的直接影响(Oliveira等人，Plant Physiol.129，1170-1180，2002 ；Fuentes 等人，J.Exp.Bot.52，1071-1081，2001 ；Migge 等人，Planta210，252-260，2000 ;Martin等人，Plant Cell 18，3252-3274)。然而，迄今为止，没有获得关于藻类类型的谷氨酰胺合酶对植物生长的影响，特别是在降低氮有效性的条件下的影响的任何数据。
[0023]磷酸乙醇胺N-甲某转移酶(PEAMT)
[0024]磷酸乙醇胺N-甲基转移酶(PEAMT)也称为S-腺苷-L-甲硫氨酸:乙醇胺磷酸N-甲基转移酶，涉及植物中的胆碱生物合成。PEAMT在将磷酸乙醇胺转化为磷酸胆碱所需的甲基化步骤中发挥 功能(Nuccio等人，2000.J Biol Chem.275(19):14095-101)。因此，PEAMT酶催化一种或多种下列反应:
[0025]1)N- 二甲基乙醇胺磷酸+S-腺苷-L-甲硫氨酸《磷酰胆碱+S-腺苷-高半胱氨酸
[0026]2)N-甲基乙醇胺磷酸+S-腺苷-L-甲硫氨酸發^二甲基乙醇胺磷酸+S-腺苷-高半胱氨酸
[0027]3)磷酸-乙醇胺+S-腺苷-L-甲硫氨酸O S-腺苷-高半胱氨酸+N-甲基乙醇胺磷酸
[0028]IUPAC-1UBMB(生物化学和分子生物学国际联盟)赋予PEAMT的酶学会编号是EC2.1.1.103。PEAMT酶属于依赖于S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM)的甲基转移酶(Mtases)类另O。在从细菌到植物和哺乳动物的多种生物中，频繁的使用从独特的SAM向氮、氧或碳原子转移甲基。结构分析显示，PEAMT蛋白属于Mtases类别，包含形成Rossman样α-β折叠的甲基转移酶结构域(Yang等人，2004 J.Mol.Biol.340，695-706)。此外，磷脂酰乙醇胺转移酶通常包含ubiE/C0Q5甲基转移酶结构域(Pfam参考PFO1209)。该结构域还存在于多种参与泛醌/甲萘醌、生物素和固醇的生物合成的甲基转移酶中。
[0029]磷脂是细胞膜的重要结构组分，此外，它们在必需化合物如脂肪酸的代谢中扮演相关的角色。在人中，胆碱、维生素B样分子，是天然产生的必需养分，参与构建细胞膜和在细胞之间移动脂肪和养分。
[0030]磷酸胆碱是大部分各种植物组织的主要磷脂。在非光合作用的组织中，磷酸乙醇胺是第二多的磷脂，而在绿色组织中，磷酸胆碱的水平与磷脂酰甘油的水平相似(Dykes等人，1976.Biochem J.158(3):575-581)。
[0031]已报道，过表达编码PEAMT酶的基因的烟草植物具有增加水平的磷酸胆碱和游离胆碱，而不影响磷脂酰胆碱的含量或生 长(McNeil等人，2001.PNAS.2001，第98卷，第17期，10001-10005)。
[0032]脂肪酰酰基载体蛋白(ACP)硫酯酶B (FATB)
[0033]植物含有相当多的膜脂和贮藏脂类，在每种脂中，可发现多种不同的脂肪酸。脂肪酸的链长度和双键数量不同。不同于其它生物，所有的植物细胞都从乙酰-CoA通过位于质体中的共同通路从头合成脂肪酸。脂肪酸或者在该细胞器中被利用，或者被运输供应多个细胞质生物合成通路和细胞过程。用于运输的脂肪酸的生产依赖于脂肪酰酰基载体蛋白(ACP)硫酯酶(FATs ;也称为酰基-ACP TE)的活性，所述酶释放游离脂肪酸和ACP。其活性代表质体脂肪酸生物合成通路的最终步骤。获得的游离脂肪酸可以进入细胞溶胶(cytosol)，在该处其与辅酶A酯化，并进一步代谢进入膜脂和/或贮藏的甘油三酯。
[0034]FAT在决定进入贮藏脂库的脂肪酸的量和组成中扮演关键性角色。在植物中已描述了两类FAT，基于氨基酸序列比较和底物特异性:FATA类和FATB类(Voelker等人，(1997) Plant Physiol 114:669-677)。这些同种型的底物特异性确定了植物的饱和脂肪酸的链长度和水平。FATA的最高活性是使用油酰-ACP，一种不饱和的酰基-ACP，而与其它酰基-ACP具有极低的活性。FATB与饱和的酰基-ACP具有最高活性。
[0035]FATA和FATB是核编码的、质体靶向的球状蛋白质，作为二聚体发挥功能。此外，FATB多肽包括螺旋跨膜锚。FATB活性在拟南芥(Arabidopsis)中至少由2种基因编码(Bonaventure 等人，(2003) Plant Cell 15:1020-1033)，而在稻中至少由 4 种基因编码。
[0036]在种子特异性启动子控制下表达编码FATB的基因的转基因拟南芥植物(Doermann 等人，(2000) Plant Physiol 123:637-643)和转基因卡诺拉油菜(canola)植物(Jones等人，(1995)Plant Cell 7:359-371)表现出修饰的种子油组成。
[0037]国际专利申请WO 2008/006171描述了通过调节FAD2和/或FATB基因表达，遗传修饰稻植物的方法，例如从其生产的米糠油(rice oil)、米糠(rice bran)和稻种(riceseed)，具有改变的油酸、棕榈酸和/或亚油酸的水平。
[0038]Leafy 样(LFY-样)
[0039]Leafy是花诱导和花发育必需的转录因子，参与花分生组织决定的特化:LFY表达是受调控的，限于芽顶端分生组织侧翼的小群细胞，其中它的高水平表达标志着叶原基向花原基的命运的改变(Weigel等人，Cell 69，843-859，1992)。蛋白质序列是高度保守的，在许多植物物种中，蛋白质是由单个基因编码的，在少数物种中也存在旁系同源物。在玉米中，存在2个拷贝的基因(zfll和zf 12)。双突变体显示在营养生长过程中的正常发育，但花发育受干扰(Bomblies 等人，Development 130，2385-2395，2003)。在拟南芥中，LFY 的失功能突变体也表现出花发育的缺陷，具有花部分转化为花序芽(inflorescence shoot)(Weigel等人，1992)。也报道Leafy在开花时间中起作用。
[0040]概沭
[0041]谷氨酰胺合酶(GSl)
[0042]令人惊讶的，已发现调节编码藻类-类型GSl多肽的核酸序列的表达，使植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状，特别是增加的种子产量。
[0043]根据一个实施方案，提供了相对于对照植物，改善植物的产量相关性状的方法，包括调节植物中编码GSl多肽的核酸序列的表达。
[0044]磷酸乙醇胺N-甲某转移酶 (PEAMT)
[0045]令人惊讶的，已发现调节编码PEAMT多肽的核酸序列的表达，使植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状。
[0046]根据一个实施方案，提供了相对于对照植物，增强植物的产量相关性状的方法，包括调节植物中编码PEAMT多肽的核酸序列的表达。
[0047]脂肪酰酰基载体蛋白(ACP)硫酯酶B (FATB)
[0048]令人惊讶的，已发现增加编码如本文定义的FATB多肽的核酸序列在植物中的表达，使植物相对于对照植物具有增加的种子产量相关性状。
[0049]根据一个实施方案，提供了相对于对照植物，增加植物的种子产量相关性状的方法,包括增加植物中编码如本文定义的FATB多肽的核酸序列的表达。增加的种子产量相关性状包括一种或多种的:增加的每株植物的种子总产量、增加的种子总数、增加的饱满种子数、增加的种子饱满率和增加的收获指数。
[0050]Leafy-样(LFY-样)
[0051]令人惊讶的，现已发现调节编码LFY-样多肽的核酸序列的表达使植物相对于对照植物，具有增强的产量相关性状，特别是增加的种子产量。
[0052]根据一个实施方案，提供了相对于对照植物，改善植物的产量相关性状的方法，包括调节编码LFY-样多肽的核酸序列在植物中的表达。改善的产量相关性状包括增加的种子产量，并是在与对照植物相比不改变开花时间的条件下获得的。
[0053]定义
[0054]多肽/蛋白质[0055]术语“多肽”和“蛋白质”在本文中可相互交换地使用并且指由肽键连接起来的任意长度聚合物形式的氨基酸。
[0056]多核苷酸/核酸序列/核酸序列/核苷酸序列
[0057]术语“多核苷酸”、“核酸序列”、“核苷酸序列”、“核酸序列”、“核酸序列分子”在本文中可相互交换地使用并且指任意长度的聚合非分支形式的核苷酸，即核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸或这二者的组合。
[0058]对照棺物
[0059]选择合适的对照植物是实验设计的例行部分并且可以包括相应的野生型植物或无目的基因的相应植物。对照植物一般是相同的植物物种或甚至是与待评估植物相同的品种。对照植物也可以是待评估植物的失效合子。失效合子是因分离而丢失转基因的个体。如本文中所用的“对照植物”不仅指完整植物，也指植物部分，包括种子和种子部分。
[0060]同源物
[0061]蛋白质的“同源物”包括这样的肽、寡肽、多肽、蛋白质和酶，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/或插入并且与从中衍生它们的非修饰蛋白质具有相似的生物学活性和功能活性。
[0062]缺失指从蛋白质中移除一个或多个氨基酸。
[0063]插入指一个或多个氨基酸残基被导入蛋白质中的预定位点。插入可以包含氨基端融合和/或羧基端融合以及序列内插入单个或多个氨基酸。通常，在氨基酸序列内部的插入物比氨基端融合物或羧基端融合物小约I至10个残基级别。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的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、IacZ, CMP (钙调蛋白结合肽)、HA表位、蛋白C表位和VSV表位。
[0064]取代指以具有相似特性(如相似的疏水性、亲水性、抗原性、形成或破坏α -螺旋结构或折叠结构的倾向性)的其他氨基酸替代蛋白质的氨基酸。氨基酸取代一般是单个残基的，不过根据给予多肽的功能性约束条件，可以是簇集的；插入通常是约I至10个氨基酸残基级别。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熟知的(见例如 Creighton (1984) Proteins, ff.H.Freeman and Company (编著)和下表 I)。
[0065]表1:保守性氨基酸取代的例子
[0066]
【权利要求】
1.相对于对照植物，在植物中增强产量相关性状的方法，包括在植物中调节编码PEAMT多肽或其同源物的核酸的表达，所述PEAMT多肽或其同源物包含以增加的优选顺序与表C2所述的任一蛋白质结构域具有至少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% 的序列同一性的蛋白质结构域。
2.权利要求1的方法，其中核酸编码PEAMT多肽或其同源物，所述PEAMT多肽或其同源物以增加的优选顺序，与SEQ ID勵:58表示的氨基酸序列具有至少50%、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。
3.权利要求1或2的方法，其中所述编码PEAMT多肽或其同源物的核酸是SEQIDNO:57表示的核酸的一部分，或者编码SEQ ID NO:58的氨基酸序列的直向同源物或旁系同源物的核酸的一部分，其中所述部分的长度是至少150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550、560、570、580、590、600、610、620、630、640、650、660、670、680、690、700、710、720、730、740、750、760、770、780、790、800、810个连续核苷酸，所述连续核苷酸是SEQ ID NO:57的连续核苷酸，或者是编码SEQ IDNO:58的氨基酸序列的直向同源物或旁系同源物的核酸的连续核苷酸。
4.权利要求1-3的任一项的方法，其中编码PEAMT多肽或其同源物的核酸能够与SEQID NO:1表示的核酸杂交，或者能够与编码SEQ ID NO: 58的直向同源物、旁系同源物或同源物的核酸杂交。
5.权利要求1-4的任一权利要求的方法，其中所述编码PEAMT多肽或其同源物的核酸编码由SEQ ID NO:58表示的序列的直向同源物或旁系同源物。
6.权利要求1-5的任一项的方法，其中所述受调节的表达是通过在植物中导入和表达编码PEAMT多肽或其同源物的核酸来实现的。
7.权利要求1-6的任一项的方法，其中所述相对于对照植物增强的产量相关的性状是在非胁迫条件下获得的，所述性状包括增加的产量，优选的增加的生物量和/或增加的种子产量。
8.权利要求1-7的任一项的方法，其中所述相对于对照植物增强的产量相关的性状是在干旱胁迫的条件下获得的，所述性状包括增加的产量，优选的增加的生物量和/或增加的种子产量。
9.权利要求6、7或8的方法，其中所述核酸与组成型启动子，优选的与GOS2启动子，最优选的与来自稻的GOS2启动子有效连接。
10.权利要求1-9的任一项的方法，其中所述编码PEAMT多肽的核酸是植物来源的，优选的来自双子叶植物，还优选的来自十字花科(Brassicaceae),更优选的来自拟南芥属(Arabidopsis),最优选的来自拟南芥(Arabidopsis thaliana)。
11.通过前述任一项的权利要求的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PEAMT多肽或其同源物的重组核酸。
12.构建体，其包含:(i)编码如权利要求1-5中任一项定义的PEAMT多肽或其同源物的核酸； (?)能够驱动(a)的核酸序列表达的一种或多种控制序列；和任选的 (iii)转录终止序列。
13.权利要求12的构建体，其中一种所述控制序列是组成型启动子，优选的是G0S2启动子，最优选的是来自稻的G0S2启动子。
14.权利要求12或13的构建体在方法中的用途，所述方法用于产生相对于对照植物，具有改变的产量相关性状的植物。
15.用权利要求12或13的构建体的植物、植物部分或植物细胞。
16.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强的产量相关性状，其包括: (i)在植物中导入和表达编码如权利要求1-5的任一项定义的PEAMT多肽或其同源物的核酸；和 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培养植物细胞。
17.相对于对照植物，具有增强的产量相关性状的转基因植物，其获得自编码如权利要求1-5的任一项定义的PEAMT多肽或其同源物的核酸的受调节的表达。
18.权利要求11、15或17的转基因植物，或源自它们的转基因植物细胞，其中所述植物是作物植物或单子叶植物或谷类，例如稻、玉米、小麦、大麦、谷子(mi I let)、裸麦(rye)、黑小麦(triticale)、高粱、二粒小麦、斯佩尔特小麦(spelt)、黑麦属(secale)、单粒小麦、埃塞俄比亚画眉草(teff)、蜀黍(milo)和燕麦。
19.源自权利要求18的植物的产物。
20.编码PEAMT多肽或其同源物的核酸在相对于对照植物，改变植物的产量相关性状中的用途。
21.相对于对照植物，在植物中增加与种子产量相关性状的方法，包括在植物中增加编码脂肪酰酰基载体蛋白(ACP)硫酯酶B (FATB)多肽的核酸序列的表达，以及任选的选择具有增加的种子产量相关性状的植物，所述FATB多肽包含(i)质体转运肽；(ii)至少一个跨膜螺旋；(iii)和具有InterPro登录号IPR002864的酰基-ACP硫酯酶家族结构域。
22.权利要求21的方法，其中所述FATB多肽具有(i)质体转运肽；(ii)以增加的优选顺序与SEQ ID NO: 141 表示的跨膜螺旋具有至少50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98%、99%或更高的氨基酸序列同一性；且以增加的优选顺序与SEQ ID NO: 140表示的酰基-ACP 硫酯酶家族结构域具有至少 50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98%、99%或更高的氨基酸序列同一性。
23.权利要求21或22的方法，其中所述FATB多肽以增加的优选顺序具有与SEQIDNO:93表示的FATB多肽，或具有与本文表A3中给出的任何多肽序列至少50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98%、99% 或更高的氨基酸序列同一性。
24.权利要求21-23的任一项的方法，其中所述FATB多肽是任意这样的多肽序列，当所述多肽序列在构 建FAT进化系统树例如图10所描述的进化系统树中使用时，与包含SEQID NO:93表示的多肽序列的FATB多肽进化枝聚类，而不与FATA多肽进化枝聚类。
25.权利要求21-24的任一项的方法，其中所述FATB多肽是具有酶活性的多肽，所述酶活性在于优先从饱和的酰基_ACP(具有在8至18个碳之间变化的链长度)上水解酰基-ACP硫酯键，释放游离的脂肪酸和酰基载体蛋白(ACP)。
26.权利要求21-25的任一项的方法，其中所述编码FATB多肽的核酸序列是由表A3中给出的任一核酸序列SEQ ID NO或其部分所表示的,或者是能够与A3中给出的任一核酸序列SEQ ID NO或其部分杂交的序列。
27.根据任一项前述权利要求的方法，其中所述核酸序列编码由表A3中给出的任何多肽序列SEQ ID NO的直向同源物或旁系同源物。
28.根据任一项前述权利要求的方法，其中所述增加的表达通过任意一种或多种:T-DNA活化标签、TILLING或同源重组来实现。
29.根据任一项前述权利要求的方法，其中所述增加的表达通过在植物中导入和表达编码FATB多肽的核酸序列来实现。
30.根据任一项前述权利要求的方法，其中所述增加的产量相关性状是一种或多种的:增加的每株植物的种子总产量、增加的种子总数、增加的饱满种子数、增加的种子饱满率和增加的收获指数。
31.根据任一项前述权利要求的方法，其中所述核酸序列与组成型启动子有效连接。
32.权利要求31的方法，其中所述组成型启动子是GOS2启动子，优选的是稻GOS2启动子，更优选的是SEQ ID NO: 144表示的GOS2启动子。
33.根据任一项前述权利要求的方法，其中所述编码FATB多肽的核酸序列是来自植物，还优选的来自 双子叶植物，更优选的来自十字花科(Brassicaceae),最优选的核酸序列来自拟南芥(Arabidopsis thaliana)。
34.通过前述任一项的权利要求的方法可获得的植物、其部分(包括种子)或植物细胞，其中所述植物、其部分或细胞包含与组成型启动子有效连接的编码FATB多肽的分离的核酸转基因。
35.分离的核酸序列，包含: (i)由SEQID NO: 130表示的核酸序列； (ii)由SEQID NO: 130表示的核酸序列的互补序列； (iii)编码FATB多肽的核酸序列，所述多肽以增加的优选顺序具有与SEQID NO: 131表示的多肽序列至少70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或更高的氨基酸序列同一性。
36.分离的多肽，包含: (i)由SEQID NO: 131表示的多肽序列； (ii)以增加的优选顺序具有与SEQID NO: 131表示的多肽序列至少70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或更高的序列同一性的多肽序列； (i i i )由上述(i )或(i i )给出的任意多肽序列的衍生物。
37.构建体，包含: Ca)编码如权利要求21-27任一项定义的FATB多肽的核酸序列； (b)能够驱动(a)的核酸序列表达的一种或多种控制序列；和任选的 (C)转录终止序列。
38.权利要求37的构建体，其中所述控制序列是组成型启动子。
39.权利要求36的构建体，其中所述组成型启动子是G0S2启动子，优选的是稻的G0S2启动子，更优选的是SEQ ID NO: 144表示的G0S2启动子。
40.根据权利要求37-39的任一项的构建体在方法中的用途，所述方法用于制备相对于对照植物，具有增加的种子产量相关性状的植物，其中所述增加的种子产量相关性状是一种或多种的:增加的每株植物的种子总产量、增加的种子总数、增加的饱满种子数、增加的种子饱满率和增加的收获指数。
41.用权利要求37-39的任一项的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
42.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种子产量相关性状，包括: (i)在植物、植物部分或植物细胞中导入和表达编码如权利要求21-27的任一项定义的FABT多肽的核酸序列；和 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培养植物细胞、植物部分或植物。
43.相对于对照植物，具有增加的种子产量相关性状的转基因植物，或者源自所述转基因植物的转基因植物细胞或转基因植物部分，所述转基因植物获得自与组成型启动子有效连接的编码如权利要求21-27的任一项定义的FATB多肽的核酸序列的增加的表达。
44.权利要求34、41或43的转基因植物或源自所述转基因植物的转基因植物细胞，其中所述植物是作物植物或单子叶植物或谷类，例如稻、玉米、小麦、大麦、谷子(mi I let)、裸麦(>76)、黑小麦(1:1'；[1:；[0316)、高粱和燕麦。
45.权利要求44的植物的包含编码FATB多肽的分离核酸序列的可收获部分，其中所述可收获的部分优选的是种子。
46.源自权利要求44的植物和/或源自权利要求45的植物的可收获部分的产物。
47.编码如权利要求21-27的任一项定义的FATB多肽的核酸序列在增加种子产量相关性状中的用途，所述性状包括一种或多种的增加的每株植物的种子总产量、增加的种子总数、增加的饱满种子数、增加的种子饱满率和增加的收获指数。
48.用于相对于对照植物，在植物中增强产量相关性状的方法，包括在植物中调节编码LFY样多肽的核酸的表达，其中所述LFY样多肽包含FLO-LFY结构域。
49.权利要求48的方法，其中所述LFY样多肽具有与SEQID NO: 146至少50%序列同一性。
50.权利要求48或49的方法，其中所述受调节的表达通过在植物中导入和表达编码LFY样多肽的核酸来实现。
51.权利要求48-50的任一项的方法，其中所述编码LFY样多肽的核酸编码表A4中列出的任一蛋白质，或是此类核酸的一部分，或者是能够与此类核酸杂交的核酸。
52.权利要求48-51的任一项的方法，其中所述核酸序列编码表A4中给出的任何蛋白质的直向同源物或旁系同源物。
53.权利要求48-52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对照植物增加的产量，优选的增加的种子产量。
54.权利要求48-53的任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状是在非胁迫条件下获得的。
55.权利要求50-54的任一项的方法，其中所述核酸与组成型启动子，优选的与G0S2启动子，最优选的与来自稻的G0S2启动子有效连接。
56.权利要求48-55的任一项的方法，其中所述编码LFY样多肽的核酸是植物来源的，优选的来自双子叶植物，还优选的来自十字花科(Brassicaceae),更优选的来自拟南芥属(Arabidopsis),最优选的来自拟南芥(Arabidopsis thaliana)。
57.通过前述任一项的权利要求的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LFY样多肽的重组核酸。
58.构建体，包含: (i)编码如权利要求48或49定义的LFY样多肽的核酸； (ii)能够驱动(a)的核酸序列表达的一种或多种控制序列；和任选的 (iii)转录终止序列。
59.权利要求58的构建体，其中一种所述控制序列是组成型启动子，优选的是G0S2启动子，最优选的是来自稻的G0S2启动子。
60.权利要求58或59的构建体在方法中的用途，所述方法用于制备相对于对照植物，具有增加的产量，特别是增加的种子产量的植物。
61.用权利要求58或59的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
62.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，特别是增加的种子产量，包括: (i)在植物中导入和表达编码如权利要求48或49定义的LFY样多肽的核酸；和 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培养植物细胞。
63.相对于对照植物具有增加的产量，特别是增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，所述转基因植物获得自编码如权利要求48或49定义的LFY样多肽的核酸的受调节的表达。
64.权利要求57、61或63的转基因植物，或源自它们的转基因植物细胞，其中所述植物是作物植物或单子叶植物或谷类，例如稻、玉米、小麦、大麦、谷子(millet)、裸麦(rye)、黑小麦(triticale)、高粱、二粒小麦、斯佩尔特小麦(spelt)、黑麦属(secale)、单粒小麦、埃塞俄比亚画眉草(teff)、蜀黍(milo)和燕麦。
65.权利要求64的植物的可收获部分，其中所述可收获的部分优选的是种子。
66.源自权利要求64的植物和/或源自权利要求65的植物的可收获部分的产物。
67.编码LFY样多肽的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中的用途。
【文档编号】C12N15/82GK103834683SQ201410036491
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2009年6月10日 优先权日:2008年6月20日
【发明者】A·I·桑兹莫林纳罗, Y·海茨费尔德, V·弗兰卡德, C·勒佐 申请人:巴斯夫植物科学有限公司