專利名稱：涉及改變的硝酸鹽吸收效率的新的Atlg67330基因的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及分子生物學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
許多植物的馴化與產(chǎn)量的極大提高相關(guān)。自然群體中存在的大多數(shù)表型變異是持續(xù)的并且受到多基因影響的作用。負(fù)責(zé)馴化的植物中產(chǎn)量的極大差異的特定基因的鑒定已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)研究的重要焦點。影響產(chǎn)量的基因的一個群是氮利用效率(NUE)基因。這些基因用于提高作物植物，尤其是玉米中的氮的利用。提高的氮應(yīng)用效率可以起因于氮肥的增強的吸收和同化和/ 或積聚的氮儲備的后來的再流通和再利用。所述基因可以用于改變植物的遺傳組成，使得它們以目前的施肥標(biāo)準(zhǔn)可以更多產(chǎn)，或者以顯著減少的肥料輸入維持它們的生產(chǎn)率。因此包含這些基因的植物可以用于提高產(chǎn)量。在氮肥的獲得受限的發(fā)展中國家中和在氮利用的水平維持較高的發(fā)達(dá)國家中，提高玉米中的NUE將提高每個單位的輸入氮肥的玉米可收獲的產(chǎn)量。氮利用的提高還允許降低農(nóng)場上的輸入成本(on-farm input costs)、降低對氮肥生產(chǎn)所需的不可再生能源的利用和依賴、以及降低氮肥制造和農(nóng)業(yè)應(yīng)用對環(huán)境的影響。發(fā)明概述本發(fā)明提供了已經(jīng)表明涉及植物氮吸收的新基因，Atlg67330的多核苷酸、相關(guān)多肽和所有保守修飾的變體。本發(fā)明介紹了改變作物植物，尤其是玉米的遺傳組成的方法，以便這樣的作物可以以目前的施肥更多產(chǎn)和/或以顯著減少的肥料輸入同樣多產(chǎn)。因而本發(fā)明的這類效用是產(chǎn)量提高和降低的肥料成本，以及相應(yīng)的對環(huán)境減小的影響。過去還未由科學(xué)家實現(xiàn)任何商業(yè)可行意義上的為了提高NUE的作物植物的內(nèi)在遺傳的遺傳增強。本發(fā)明涉及植物中的新的氮吸收基因的發(fā)現(xiàn)與表征。按照本發(fā)明，申請人鑒定出基因，Atlg67330，其通過PH指示劑染色和硝酸鹽吸收測定顯示增強硝酸鹽吸收效率。所述基因已經(jīng)表現(xiàn)出在低氮水平時增加植物的鮮重和在蔗糖存在時增加根和葉質(zhì)量。因此，所述基因呈現(xiàn)了影響氮吸收和伴隨的氮利用效率的能力。所述基因編碼包含預(yù)測的跨膜結(jié)構(gòu)域的蛋白(Rastogi et al. Plant Molecular Biology, Vol. 34 (3), 465-476, June 1997)且優(yōu)先在根毛區(qū)、側(cè)根區(qū)和伸長區(qū)的根中表達(dá)(Zimmermann et al. Plant Physiology，Vol. 136，2621-2632， September 2004)，所述跨膜結(jié)構(gòu)域是5 ‘ UTR和3 ‘ UTR中的推定的硝酸鹽誘導(dǎo)的序列。因此，在一個方面，本發(fā)明涉及包含編碼氮吸收相關(guān)基因的分離的多核苷酸序列的分離的核酸。本發(fā)明的一個實施方案是包含選自以下核苷酸序列的分離的多核苷酸(a) 包含SEQ ID NO 1的核苷酸序列(b)編碼包含SEQ ID NO 2的氨基酸序列的核苷酸序列， 和(c)包含與SEQ ID NO :1具有至少70%序列同一性的核苷酸序列，其中所述多核苷酸編碼影響NUE活性的多肽。本發(fā)明的組合物包含分離的多肽，所述分離的多肽包含選自以下的氨基酸序列 (a)包含SEQ ID NO 2的氨基酸序列，和(b)包含與SEQ ID NO 2具有至少70%序列同一性的氨基酸序列，其中所述多肽對NUE有影響。表權(quán)利要求
1.分離的多核苷酸，其選自a.通過默認(rèn)參數(shù)下的GAP算法所確定的、與SEQID NO :1或17的全長序列具有至少 70%序列同一性的多核苷酸，其中所述多核苷酸編碼功能為氮利用效率調(diào)節(jié)劑的多肽；b.編碼由SEQID NO :2或8組成的多肽的多核苷酸；c.由SEQID NO :1或17組成的多核苷酸；和d.與(a)、(b)或(c)的多核苷酸互補的多核苷酸。
2.包含權(quán)利要求1的多核苷酸的重組表達(dá)盒，其中所述多核苷酸以有義或反義方向可操作地連接于啟動子。
3.包含權(quán)利要求2的表達(dá)盒的宿主細(xì)胞。
4.包含權(quán)利要求2的重組表達(dá)盒的轉(zhuǎn)基因植物。
5.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)基因植物，其中所述植物是單子葉植物。
6.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)基因植物，其中所述植物是雙子葉植物。
7.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)基因植物，其中所述植物選自玉米、大豆、向日葵、高粱、卡諾拉、小麥、苜蓿、棉花、水稻、大麥、黍、落花生及可可。
8.來自權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)基因植物的轉(zhuǎn)基因種子。
9.調(diào)節(jié)植物中硝酸鹽吸收的方法，其包括a.將含有可操作地連接于啟動子的權(quán)利要求1的多核苷酸的重組表達(dá)盒引入植物細(xì)胞；b.在所述植物細(xì)胞生長條件下培養(yǎng)所述植物；其中所述細(xì)胞中的氮利用受到調(diào)節(jié)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述硝酸鹽吸收活性比非轉(zhuǎn)化的植物的硝酸鹽吸收活性增強。
11.如權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)基因植物，其中所述植物具有增強的根生長。
12.如權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)基因植物，其中所述植物具有增強的保持綠度。
13.如權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)基因植物，其中所述植物具有增大的穗尺寸。
14.如權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)基因植物，其中所述植物具有增強的根構(gòu)型。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述植物細(xì)胞來自選自以下的植物玉米、大豆、向日葵、高粱、卡諾拉、小麥、苜蓿、棉花、水稻、大麥、黍、落花生及可可。
16.具有調(diào)節(jié)的植物硝酸鹽吸收的植物，其通過以下方法產(chǎn)生a.將含有可操作地連接于啟動子的權(quán)利要求1的多核苷酸的重組表達(dá)盒引入植物細(xì)胞；b.在所述植物細(xì)胞生長條件下培養(yǎng)所述植物細(xì)胞；和c.從所述植物細(xì)胞再生植物；其中所述植物的硝酸鹽吸收受到調(diào)節(jié)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中其中所述植物選自玉米、大豆、高粱、卡諾拉、小麥、苜蓿、棉花、水稻、大麥、黍、落花生及可可。
18.降低植物細(xì)胞硝酸鹽吸收活性的方法，其包括a.提供含有SEQID NO :1或17互補體的至少15個保守核苷酸的核苷酸序列；b.提供包含具有SEQID NO :1或17所示序列的mRNA的植物細(xì)胞；和c.將步驟(a)的核苷酸序列引入步驟(b)的植物細(xì)胞，其中所述核苷酸序列抑制所述植物細(xì)胞中所述mRNA的表達(dá)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述植物細(xì)胞來自單子葉植物。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述單子葉植物是玉米、小麥、水稻、大麥、高粱或黒ο
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述植物細(xì)胞來自雙子葉植物。
22.分離的多核苷酸，其選自a.由SEQID NO :1或17組成的多核苷酸；b.編碼由SEQID NO :2或8組成的多肽的多核苷酸；和c.與(a)或(b)的全長多核苷酸互補的多核苷酸。
23.分離的多肽，其包括選自以下的成員a.來自選自SEQID NO :2或8的多肽的至少20個連續(xù)氨基酸的多肽；b.SEQ ID NO :2 或 8 的多肽；c.與SEQID NO :2或8的多肽具有至少80%序列同一性、并且與SEQ ID N0:2或8的多肽具有至少一個共同的線性表位的多肽，其中所述序列同一性用BLAST 2. 0在默認(rèn)參數(shù)下確定；和d.至少一條由權(quán)利要求1的多核苷酸所編碼的多肽。
24.SEQ ID NO :2或8的分離的多肽。
25.如權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)基因植物，其中所述植物具有增加的產(chǎn)量。
全文摘要
本發(fā)明提供了分離的氮吸收相關(guān)核酸和它們編碼的用于調(diào)節(jié)植物氮吸收效率的蛋白質(zhì)。本發(fā)明包括涉及改變植物中的氮利用和/或吸收的方法和組合物。本發(fā)明進(jìn)一步提供了重組表達(dá)盒、宿主細(xì)胞、和轉(zhuǎn)基因植物。
文檔編號C12N15/82GK102202497SQ200980144055
公開日2011年9月28日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者卡爾·R·西蒙斯, 瑪麗·J·弗蘭克 申請人:先鋒國際良種公司