專(zhuān)利名稱(chēng)：具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物和用于產(chǎn)生該植物的方法
具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物和用于產(chǎn)生該植物的方法本發(fā)明一般地涉及分子生物學(xué)領(lǐng)域，并涉及通過(guò)調(diào)節(jié)編碼MSR(甲硫氨酸亞砜還 原酶)的核酸在植物中的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法。本發(fā)明還涉及具有調(diào)節(jié)了編碼 MSR之核酸的表達(dá)的植物，所述植物相對(duì)于對(duì)應(yīng)的野生型植物或其它對(duì)照植物而言具有增 強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀。本發(fā)明還提供可用于本發(fā)明的方法的構(gòu)建體。此外，本發(fā)明一般地涉及分子生物學(xué)領(lǐng)域，并涉及通過(guò)調(diào)節(jié)編碼烯醇化酶之核酸 序列在植物中的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)量相關(guān)性狀的方法。本發(fā)明還涉及調(diào)節(jié)了編碼烯醇化酶之核酸 序列的表達(dá)的植物，所述植物相對(duì)于對(duì)應(yīng)的野生型植物或其它對(duì)照植物而言具有增強(qiáng)的產(chǎn) 量相關(guān)性狀。本發(fā)明還提供可用于本發(fā)明的方法的構(gòu)建體。此外，本發(fā)明一般地涉及分子生物學(xué)領(lǐng)域，并涉及通過(guò)調(diào)節(jié)編碼ZAT樣鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋 白之核酸序列在植物中的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)多種產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法。本發(fā)明還涉及具有調(diào)節(jié)了 編碼ZAT樣鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白之核酸序列的表達(dá)的植物，所述植物相對(duì)于對(duì)應(yīng)的野生型植物或其 它對(duì)照植物而言具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀。本發(fā)明還提供可用于本發(fā)明的方法的構(gòu)建體。此外，本發(fā)明一般地涉及分子生物學(xué)領(lǐng)域，并涉及通過(guò)調(diào)節(jié)編碼6-POTH(6_磷酸 葡萄糖酸脫氫酶或6-磷酸葡糖酸脫氫酶)多肽之核酸序列在植物中的表達(dá)來(lái)改進(jìn)多種植 物生長(zhǎng)特征的方法。本發(fā)明還涉及具有調(diào)節(jié)了編碼6-PGDH多肽之核酸序列的表達(dá)的植物， 所述植物相對(duì)于對(duì)應(yīng)的野生型植物或其它對(duì)照植物而言具有改進(jìn)的生長(zhǎng)特征。本發(fā)明還提 供可用于本發(fā)明的方法的構(gòu)建體。持續(xù)增長(zhǎng)的世界人口和農(nóng)業(yè)用可耕地供應(yīng)萎縮刺激了有關(guān)增加農(nóng)業(yè)效率的研究。 常規(guī)的作物及園藝學(xué)改進(jìn)手段利用選擇育種技術(shù)來(lái)鑒定具有受歡迎特性的植物。然而，此 類(lèi)選擇育種技術(shù)具有幾個(gè)缺陷，即這些技術(shù)一般耗費(fèi)很多勞動(dòng)并且產(chǎn)生這樣的植物，其經(jīng) 常含有異源性遺傳組分，這可能不總是導(dǎo)致從親代植物中傳遞所希望的性狀。分子生物學(xué) 進(jìn)展已經(jīng)允許人類(lèi)改進(jìn)動(dòng)物及植物的種質(zhì)。植物的遺傳工程使得可以分離和操作遺傳物質(zhì) (一般處于DNA或RNA形式)并且隨后引入該遺傳物質(zhì)至植物中。此類(lèi)技術(shù)具有產(chǎn)生具備 多種經(jīng)濟(jì)學(xué)、農(nóng)學(xué)或園藝學(xué)改進(jìn)性狀的作物或植物的能力。具有特殊經(jīng)濟(jì)意義的性狀是增加的產(chǎn)量。產(chǎn)量通常定義為作物產(chǎn)生的可測(cè)量的經(jīng) 濟(jì)價(jià)值。這可以就數(shù)量和/或品質(zhì)方面進(jìn)行定義。產(chǎn)量直接取決于幾個(gè)因素，例如器官的 數(shù)目和大小、植物構(gòu)造(例如枝的數(shù)目)、種子產(chǎn)生、葉衰老等。根發(fā)育、養(yǎng)分?jǐn)z入量、脅迫耐 性和早期萌發(fā)勢(shì)(early vigor)也可以是決定產(chǎn)量的重要因素。因此，優(yōu)化前述因素可以 對(duì)增加作物產(chǎn)量有貢獻(xiàn)。種子產(chǎn)量是特別重要的性狀，這是因?yàn)樵S多植物的種子對(duì)于人類(lèi)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)而言 至關(guān)重要。諸如玉米、稻、小麥、蕓苔(canola)和大豆等作物占人類(lèi)總卡路里攝取量的一半 以上，不論是通過(guò)種子本身的直接消耗，還是通過(guò)由加工的種子所飼養(yǎng)的肉類(lèi)產(chǎn)品的消耗。 它們也是工業(yè)加工所用的糖類(lèi)、油類(lèi)和多類(lèi)代謝物的來(lái)源。種子含有胚(新的苗和根的來(lái) 源)和胚乳(萌發(fā)和幼苗早期生長(zhǎng)過(guò)程中胚生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)源)。種子的發(fā)育涉及許多基因，并 且需要代謝物自根、葉和莖轉(zhuǎn)移至正在生長(zhǎng)的種子。特別是胚乳，同化糖類(lèi)、油類(lèi)和蛋白質(zhì) 的代謝前體，將其合成為貯存性高分子，以充盈籽粒。
對(duì)于眾多作物的另一個(gè)重要性狀是早期萌發(fā)勢(shì)。改進(jìn)早期萌發(fā)勢(shì)是現(xiàn)代稻育種計(jì) 劃在溫帶和熱帶稻栽培品種上的一個(gè)重要目標(biāo)。長(zhǎng)根在水栽稻中對(duì)于正確土壤固著是重要 的。在將稻直接播種至澇田的情況下，以及在植物必須從水中迅速出苗的情況下，較長(zhǎng)的苗 與萌發(fā)勢(shì)相關(guān)。在實(shí)施條播(drill-seeding)的情況下，較長(zhǎng)的中胚軸和胚芽鞘對(duì)于良好 的出苗是重要的。人工改造植物內(nèi)早期萌發(fā)勢(shì)的能力將在農(nóng)業(yè)中是極其重要的。例如，不 良的早期萌發(fā)勢(shì)已經(jīng)限制了基于玉米帶生殖質(zhì)(Corn Belt germplasm)的玉米(Zea mayes L.)雜種在歐洲大西洋地區(qū)的引種。另一個(gè)重要性狀是改進(jìn)的非生物脅迫耐受性。非生物脅迫是世界范圍作物 損失的主要原因，對(duì)于大多數(shù)主要作物植物而言降低平均產(chǎn)量超過(guò)50% (Wang等、 Planta(2003) 218 :1_14)。非生物脅迫可以由干旱、鹽度、極端溫度、化學(xué)毒性和氧化脅迫引 起。改進(jìn)植物對(duì)非生物脅迫耐受性的能力將在世界范圍對(duì)農(nóng)民具有極大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)并且會(huì) 允許在不利條件期間及在作物栽培否則是不可能的陸地上栽培作物。作物產(chǎn)量因而可以通過(guò)優(yōu)化前述因素之一而增加。取決于最終用途，對(duì)某些產(chǎn)量性狀的改進(jìn)可能優(yōu)先于其它產(chǎn)量性狀。例如對(duì)于應(yīng) 用如飼料或木材生產(chǎn)或生物燃料資源而言，增加植物營(yíng)養(yǎng)體部分可能是期望的，而對(duì)于應(yīng) 用如面粉、淀粉或油生產(chǎn)而言，增加種子參數(shù)可能是尤其希望的。即便在種子參數(shù)當(dāng)中，某 些參數(shù)可以更優(yōu)先于其它參數(shù)，這取決于應(yīng)用。多種機(jī)制可以對(duì)增加種子產(chǎn)量有貢獻(xiàn)，無(wú)論 形式為增加的種子大小或是增加的種子數(shù)目。增加植物中產(chǎn)量(種子產(chǎn)量和/或生物量)的一種方法可以是通過(guò)修飾植物的內(nèi) 在生長(zhǎng)機(jī)制，如細(xì)胞周期或參與植物生長(zhǎng)或參與防御機(jī)制的多種信號(hào)途徑。關(guān)于MSR多肽，目前已發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)調(diào)節(jié)植物中編碼MSR(甲硫氨酸亞砜還原酶) 之核酸在植物中的表達(dá)，來(lái)改進(jìn)植物中多種產(chǎn)量相關(guān)性狀。關(guān)于烯醇化酶多肽，目前已發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)調(diào)節(jié)植物中編碼烯醇化酶之核酸在植物 中的表達(dá)，來(lái)改進(jìn)植物中多種產(chǎn)量相關(guān)性狀。關(guān)于ZAT樣鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白多肽，目前已發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)調(diào)節(jié)植物中編碼ZAT樣鋅轉(zhuǎn)運(yùn) 蛋白之核酸在植物中的表達(dá)，來(lái)增強(qiáng)植物中產(chǎn)量相關(guān)性狀。
背景技術(shù)：
1、甲硫氨酸亞砜還原酶(Msr)氧對(duì)所有的好氧生物是關(guān)鍵的，但也可以具有許多有害影響。蛋白質(zhì)或肽中的 甲硫氨酸殘基的氧化已涉及人類(lèi)中的一些嚴(yán)重的疾病，包括成人呼吸道窘迫綜合癥、類(lèi)風(fēng) 濕性關(guān)節(jié)炎、吸煙者肺氣腫和阿爾茲海默氏癥。目前有增加的證據(jù)說(shuō)明氧化的甲硫氨酸 殘基的酶促修復(fù)可能在從細(xì)菌至人類(lèi)的生物體中發(fā)揮了關(guān)鍵的保護(hù)性作用(ElHassoimi Proc Natl Acad Sci USA. 1999 ;96 :887-892)。除了是蛋白質(zhì)氧化破壞的最常見(jiàn)形式， 甲硫氨酸氧化成甲硫氨酸亞砜(MetSO)是獨(dú)特的，通過(guò)酶肽-Met亞砜還原酶(MSR ；EC 1.8.4. 11)可以方便的逆轉(zhuǎn)，提示MSR能夠在體內(nèi)修復(fù)氧化破壞的蛋白質(zhì)(Brot等人，Anal Biochem. 1982b ；122 :291-294)。甲硫氨酸亞砜還原酶(Msr)家族包括兩種單體酶，名為MsrA和MsrB，其還原肽中 的氧化的甲硫氨酸殘基(肽-L-甲硫氨酸⑶-S-氧)。MsrA和MsrB表現(xiàn)出對(duì)亞砜特殊的立體選擇性。對(duì)于保護(hù)細(xì)胞免受由Met殘基硫原子氧化導(dǎo)致的脅迫，兩種異構(gòu)體都作出貢 獻(xiàn)且是必需的，其通常以?xún)煞N立體異構(gòu)體的外消旋混合物存在。此外，MsrA和MsrB類(lèi)型共享相同的化學(xué)反應(yīng)機(jī)制，包括3個(gè)步驟(1)形成次磺 酸中間體，伴隨釋放1摩爾甲硫氨酸/摩爾酶；( 形成單體內(nèi)二硫Msr鍵；然后C3)通過(guò) 硫氧還蛋白(Trx)還原氧化的Msr。兩種Msr的活性位點(diǎn)都適合結(jié)合蛋白質(zhì)-結(jié)合的甲 硫氨酸亞砜(MetSO)，比游離的MetSO更有效率(Boschi-Muller等人，Biochim. Biophys. Acta(2005) ；1703 :231-238 ；Boschi-Muller 等入，2008， Arch Biochem Biophys. 15 ； 474(2) =266-73)。在多種細(xì)菌中，MSRA和MSRB結(jié)構(gòu)域是融合的(Kryukov等人， 2002PNAS99 :4245-4250)。在植物細(xì)胞中，存在A和B型的若干MSR蛋白質(zhì)異構(gòu)體。異構(gòu)體可以位于不同的 亞細(xì)胞區(qū)室內(nèi)，如胞質(zhì)溶膠、葉綠體或分泌通路。系統(tǒng)發(fā)生的分析揭示，A和B型已進(jìn)化至 兩類(lèi)MSR-A和MSR-B亞群可以區(qū)分開(kāi)。其差異主要在于催化和酶再生所涉及的半胱氨酸的 數(shù)量和位置上，但也在于亞細(xì)胞分布或編碼異構(gòu)體的基因的內(nèi)含子/外顯子分布上。MSR-A 和MSR-B異構(gòu)體對(duì)植物細(xì)胞中的總MSR酶促活性作出貢獻(xiàn)，如Sanchez等人，1983Plant Physiol 73 :619-623 ;Bechtold 等人，2004，Plant Cell 16 :908-919 所測(cè)量的。植物 MSR(包括A和B型)，在功能上看起來(lái)構(gòu)成在這樣的條件下防止蛋白質(zhì)破壞的關(guān)鍵組分， 所述條件是已知在質(zhì)體中產(chǎn)生ROS的嚴(yán)重的環(huán)境限制(Romero等人，2004Plant Physiol 136 :3784-3794),或者是病原體感染(Sanchez等人，1983)，但也是處于更微妙的處理之 下，例如長(zhǎng)夜周期(Bechtold等人，2004)。2、烯醇化酶(2-磷酸-D-甘油酸水解酶)烯醇化酶(2-磷酸-D-甘油酸水解酶)是催化2-磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮 酸相互轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵性的糖酵解酶。編碼烯醇化酶蛋白質(zhì)的基因在從原核生物到真核生物 中是保守的。在脊椎動(dòng)物中，存在同功酶α、β和Y 存在于大部分組織中；β位于肌 肉組織中；而Y僅可見(jiàn)于神經(jīng)組織中。功能性的酶作為任意2個(gè)異構(gòu)體的二聚體存在在 未成熟的器官中和成體肝臟中，通常是α同二聚體；在成體骨骼肌中，是β同二聚體；在 成體神經(jīng)元中，是Y同二聚體；在發(fā)育的肌肉中，通常是α/β異二聚體；在發(fā)育的神經(jīng)系 統(tǒng)，是異二聚體。組織特異性形式表現(xiàn)出較小的動(dòng)力學(xué)差異。在植物中，有報(bào)道稱(chēng)烯 醇化酶轉(zhuǎn)錄物的水平和活性在應(yīng)答非生物脅迫時(shí)增加，所述脅迫例如鹽、低溫和高溫，以及 厭氧脅迫(Forsthoefel 等人，1995 ;Plant Physiol. 108(3) :1185-1195)。在動(dòng)物細(xì)胞中， 烯醇化酶也已知作為轉(zhuǎn)錄因子發(fā)揮功能，其通過(guò)結(jié)合c-myc基因啟動(dòng)子抑制c-myc的表達(dá)。在高等植物中，烯醇化酶與其它糖酵解的酶類(lèi)似，作為分布在胞質(zhì)溶膠和質(zhì)體中 的多種異構(gòu)體形式存在。在植物中，除了它在糖酵解和糖異生中的關(guān)鍵作用外，烯醇化酶在 對(duì)通過(guò)糖酵解的碳流具有高要求的過(guò)程中，例如水果成熟(Van Der Mraeten等人，1991 ； PlantCell, 3 :,719-735)和在厭氧條件下的生長(zhǎng)中扮演了特殊的角色。將植物暴露在厭氧 脅迫下導(dǎo)致碳水化合物代謝從氧化型向發(fā)酵型模式的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致糖酵解通路的多種酶的表 達(dá)增加(Lal 等人，1998PlantPhysiol. 1998Dec ； 118 (4) :1285-93)。在動(dòng)物細(xì)胞中，已發(fā)現(xiàn)部分烯醇化酶蛋白與c-myc基因的啟動(dòng)子元件結(jié)合，并抑 制 c-myc 表達(dá)(Subramanian 等人，2000 J. Biol. Chem.，275 ，5958-5965)。相似的，植物 來(lái)源的烯醇化酶蛋白——L0S2蛋白，可以結(jié)合c-myc啟動(dòng)子以及來(lái)自擬南芥屬的鋅指STZ/ZATlO的啟動(dòng)子。烯醇化酶的特征性DNA結(jié)合和抑制子蛋白結(jié)構(gòu)域在人α烯醇化酶和擬 南芥屬L0S2烯醇化酶之間是保守的。已提示L0S2烯醇化酶蛋白在擬南芥(Arabidopsis thaliana)處于低溫脅迫下控制基因表達(dá)中發(fā)揮作用(Lee等人，2002 ;EMB0 J. 21(11) 2692-2702)。擬南芥los2突變體植物據(jù)報(bào)道表現(xiàn)出寒冷和冰凍敏感性。3、擬南芥的Si轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ZAT)Van der Zaal 等人(Plant Physiology,March 1999，第 119 卷，第 1047-1055 頁(yè)) 描述了 398個(gè)氨基酸殘基的ZAT鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(術(shù)語(yǔ)ZAT源自擬南芥拉丁文首字母和Si轉(zhuǎn) 運(yùn)蛋白的首字母，即Zntransporter of Arabidopsis thaliana),并預(yù)測(cè)其具有6個(gè)跨膜結(jié) 構(gòu)域。作者分析了含有在花椰菜花葉病毒35S啟動(dòng)子控制下的擬南芥ZAT編碼序列的轉(zhuǎn)基 因植物。獲得的具有正義鏈方向的ZAT的植物據(jù)報(bào)道表現(xiàn)出在高Si暴露下增強(qiáng)的Si抗性 和根中強(qiáng)烈增加的含量。生產(chǎn)反義HiRNA的植物據(jù)報(bào)道是有活力的，具有野生型水平的 Zn抗性和含量，類(lèi)似于表達(dá)缺少蛋白質(zhì)C端結(jié)構(gòu)域的截短的編碼序列的植物。Ramesh 等人(Plant Molecular Biology 54 :373-385,2004)描述了 在大麥 (Hordeum vulgare)栽培種Golden Promise中過(guò)表達(dá)擬南芥鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白AtZIPl對(duì)植物生 長(zhǎng)、種子礦物含量和鋅轉(zhuǎn)運(yùn)速率的影響。作者報(bào)道了在長(zhǎng)期的生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中，處于鋅充足或鋅 缺乏條件下，轉(zhuǎn)基因和對(duì)照品系之間在葉的鋅含量或莖生物量上沒(méi)有任何顯著差異。據(jù)報(bào) 道，在低鋅條件下生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)基因植物中的根莖比較高。由于Ramesh等人描述的ZIP型鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白沒(méi)有使處于鋅充足或鋅缺乏條件下的 轉(zhuǎn)基因和對(duì)照品系之間在葉的鋅含量或莖生物量上產(chǎn)生任何顯著差異，故發(fā)現(xiàn)基于調(diào)節(jié) ZAT樣鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在植物中的表達(dá)，ZAT樣鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白產(chǎn)生增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀是令人驚 訝的。4、6_磷酸葡萄糖酸脫氫酶出-P⑶H)6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶(EC :1. 1. 1. 44) (6_P⑶H)是氧化型的羧化酶，在存在NADP 的條件下，催化6-磷酸葡萄糖酸脫羧還原為5-磷酸核酮糖。該酶對(duì)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生顯著量 的還原能力(NADPH)作出貢獻(xiàn)。該反應(yīng)是單磷酸己糖支路和磷酸戊糖通路(PPP)的組分 (Broedel 和 Wolf J. Bacteriol. 172 4023-4031 1990)。原核和真核 6PGD 是約 470 個(gè)氨基 酸的蛋白質(zhì)，其序列是高度保守的(Adams等人，EMBO J. 2 1009-1014 1983)。蛋白質(zhì)是同 二聚體，其中單體獨(dú)立的發(fā)揮作用每個(gè)單體含有大的、主要是α螺旋的結(jié)構(gòu)域和較小的 β-α-β結(jié)構(gòu)域，含有混合的平行和反平行的6鏈β片層。NADP結(jié)合在小結(jié)構(gòu)域的裂縫 上，底物結(jié)合在相鄰的口袋中。概述1、甲硫氨酸亞砜還原酶(Msr)目前令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)編碼MSR多肽之核酸的表達(dá)產(chǎn)生相對(duì)于對(duì)照植物具有 增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，提供了相對(duì)于對(duì)照植物增強(qiáng)產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括在植 物中調(diào)節(jié)編碼MSR多肽之核酸的表達(dá)。2、烯醇化酶(2-磷酸-D-甘油酸水解酶)目前令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)編碼烯醇化酶多肽之核酸的表達(dá)產(chǎn)生相對(duì)于對(duì)照植物 具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，提供了相對(duì)于對(duì)照植物增強(qiáng)產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括在植 物中調(diào)節(jié)編碼烯醇化酶多肽之核酸的表達(dá)。3、擬南芥的Si轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ZAT)目前令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)編碼ZAT樣鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白多肽之核酸的表達(dá)產(chǎn)生相對(duì)于 對(duì)照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀，特別是增強(qiáng)的產(chǎn)量的植物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，提供了相對(duì)于對(duì)照植物增強(qiáng)植物產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括 在植物中調(diào)節(jié)編碼ZAT樣鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白多肽之核酸的表達(dá)。4、6_磷酸葡萄糖酸脫氫酶伯-P⑶H)目前令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)編碼6-P⑶H (6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶或6-磷酸葡萄糖 酸脫氫酶)之核酸的表達(dá)產(chǎn)生相對(duì)于對(duì)照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，提供了相對(duì)于對(duì)照植物改進(jìn)產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括在植 物中調(diào)節(jié)編碼6-PGDH(6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶或6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶)多肽之核酸的 表達(dá)。改進(jìn)的產(chǎn)量相關(guān)性狀包括增加的生物量、增加的早期萌發(fā)勢(shì)和增加的種子產(chǎn)量的一 種或多種。定義多肽/蛋白質(zhì)術(shù)語(yǔ)“多肽”和“蛋白質(zhì)”在本文中可互換使用，指通過(guò)肽鍵連接在一起的處于任 意長(zhǎng)度的氨基酸聚合形式。多豐亥苷it/ ^ii / mmmn / m^mmn術(shù)語(yǔ)“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 換使用并且指任意長(zhǎng)度聚合無(wú)分支形式的核苷酸，即核糖核苷酸或脫氧核糖核苷酸或這二 者組合。對(duì)照植物選擇合適的對(duì)照植物是實(shí)驗(yàn)設(shè)置的常規(guī)部分并且可以包括對(duì)應(yīng)的野生型植物或 無(wú)目的基因的對(duì)應(yīng)植物。對(duì)照植物一般是與待評(píng)價(jià)植物屬于相同的植物物種或甚至是相同 的品種。對(duì)照植物也可以是待評(píng)價(jià)植物的失效合子。失效合子是通過(guò)分離丟失轉(zhuǎn)基因的個(gè) 體。如本文中所用的“對(duì)照植物”不僅指整株植物，還指植物部分，包括種子及種子部分。同源物蛋白質(zhì)的“同源物”包括這樣的肽、寡肽、多肽、蛋白質(zhì)及酶，它們相對(duì)于非修飾的 所討論蛋白質(zhì)具有氨基酸替換、缺失和/或插入并且與其所源自的非修飾蛋白質(zhì)具有相似 生物學(xué)活性和功能活性。缺失指從蛋白質(zhì)中移除一個(gè)或多個(gè)氨基酸。插入指一個(gè)或多個(gè)氨基酸殘基在蛋白質(zhì)中預(yù)定位點(diǎn)內(nèi)的引入。插入可以包含氨基 端融合和/或羧基端融合以及單個(gè)或多個(gè)氨基酸的序列內(nèi)插入。通常，在氨基酸序列內(nèi)部 的插入會(huì)比氨基端融合或羧基端融合小，約1-10個(gè)殘基的級(jí)別。氨基端或羧基端融合蛋白 或融合肽的例子包括如酵母雙雜交系統(tǒng)中所用轉(zhuǎn)錄激活物的結(jié)合結(jié)構(gòu)域或激活結(jié)構(gòu)域、噬 菌體外殼蛋白、(組氨酸)-6-標(biāo)簽、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶-標(biāo)簽、蛋白A、麥芽糖結(jié)合蛋白、二 氫葉酸還原酶、Tag · 100表位、c-myc表位、FLAG "表位、lacZ、CMP (鈣調(diào)蛋白結(jié)合肽)、 HA表位、蛋白C表位和VSV表位。
替換指以具有相似特性(如相似疏水性、親水性、抗原性、形成或破壞α -螺旋結(jié) 構(gòu)或β-折疊結(jié)構(gòu)的傾向)的其它氨基酸替換蛋白質(zhì)的氨基酸。氨基酸替換一般是單個(gè)殘 基的，不過(guò)可以是簇集性的，這取決于置于多肽的功能性約束；插入通常會(huì)是約1-10個(gè)氨 基酸殘基級(jí)別。氨基酸替換優(yōu)選地是保守性氨基酸替換。保守性替換表是本領(lǐng)域眾所周知 的(見(jiàn)例如 Creighton (1984) Proteins. W. H. Freeman and Company (編著)禾口下表 1)。表1 保守性氨基酸替換的例子
權(quán)利要求
1.用于在植物中相對(duì)于對(duì)照植物增強(qiáng)產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括調(diào)節(jié)編碼MSR多肽的 核酸在植物中的表達(dá)，其中所述MSR多肽以遞增的優(yōu)先順序與本文表Al給出的任何多肽 序列具有至少 25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、 38%,39%A0%A1%A2%A3%A4:%A5%A6%A7%A8%A9%,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 83%,84%,85%,86%,87%,88%,89%,90%,91 %,92%,93%,94%,95%,96%,97%, 98%、99%或更高的氨基酸序列同一性。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述MSR多肽包含至少一個(gè)保守的蛋白質(zhì)基序，所述基序以 遞增的優(yōu)先順序與任一項(xiàng)的⑴由 SEQ ID NO 173 表示的基序 1 (Q) (Y) (R) (S)(ii)由SEQ ID NO 174 表示的基序 2 (Y/H/E/D/G) (H/S) (Q/R) (Q/K/R) (Y/F) (L/C/E)(iii)由SEQ ID NO 175 表示的基序 3 (I/V) (V/M/I/A/R/F/T) (T/V/R) (E/D/T) (I/V/ I/Q) (L/K/A/V/I)(P/G/T/K)(A/S/P/T/Q)(iv)由SEQ ID NO 176 表示的基序 4 (A/F/T/-) (Q/v/e/s/c/t/-) (F/I/A/-) (G/A/-) (A/L/S/T/-)(G/_)(C/S/-)(F/-)(W/-)(G/R/S/-)(V/S/G/-)(Ε/-) (L/_)(A/M/G/V/T/-) (F/ C/A/Y/-)(Q/ff/R/G/-)(R/C/E/-)(V/I/L/S/A/-)(P/H/R/N/S/-)(G/_)(V/L/-)(T/V/I/Y/R/ A/-) (K/R/E/S/A/Y/Q/V/-)(T/A/-) (E/S/R/A/-) (V/A/-) (G/_) (Y/-) (T/S/A/V/I/-) (Q/G/ A/H/-) (G/-) (N/S/L/H/K/A/D/Q/-)(L/K/S/T/I/V/F/R/M/-)(H/T/A/S/Q/K/E/P/D/-) (N/D/ H/R/G/E/M/-)(P/-)(T/S/L/N/D/-)(Y/-)(E/R/K/Y/G/Q/-)(D/A/L/-)(V/E/D/A/I/-)(C/ Y/-) (T/S/R/H/G/-)(G/N/S/-)(A/L/V/Q/R/K/T/D/M/-)(T/G/A/-)(Y/D/G/N/S/K/-)(H/-) (S/A/T/V/N/M)(E/Q)(V/S/F/A/G/C)(V/L/D)(R/Q/E/K/Y)(V/I/L/M)(Q/H/E/T/V/I)(Y/F) (D/N)(P/V/L)(K/R/S/Q/A/N)(A/V/L/I/M/Q/E/D/N)(C/I/V/G) (K/P/K/T/G/Q/H) (Y/F) (D/ R/S/K/T/E/Q) (D/Q/K/N/T/V/S) (L/I)(L/V)(D/E/S/A/K)(V/F/I/L/M/A/T)(F/H/L)(ff/Y) (A/S/Q/K/T/D/N)(R/K/S/M/N)(H)(D/N)(P/S)(T/R)(T/Q/E/A)(L/P/V/I/G/K/F)(N/F/H/M/ D) (R/G) (Q) (G/V) (N/P/G/A/E) (D/L) (V/Q/R/L/S) (G) (T/N/A/S/P) (Q) (Y) (R) (S) (G/V/A/C/ I) (I/V/L)(Y/F)(Y/T/F/C)(Y/N/H/Q/T/S)(ν)由 SEQ ID NO : 177 表示的基序 5 (G) (W) (P)(vi)由SEQ ID NO :178 表示的基序6 (L/V) (Y/F/L) (K/D/E/Q/S/R) (S/T/-) (T/S/A/I/ L/K/D/-) (T/A/-)(K/-)(F/-)(D/N/-)(S/A/R)(G/P)(vii)由SEQ ID NO 179 表示的基序 7 (G/D/E/N/-) (G/A/S/I/-) (H/F/-) (L/F/-) (G/ F/C/_)(H/F)(V/I/S)(F/T/H/L/V)(K/D/P/M/L/I/R)(viii)由SEQ ID NO :180表示的基序8 (K/R/L/T/ff/L/F/I/-) (S/T/R/Q/P/K/G/-) (E/ D/N/A/T/K/-)(E/A/Q/A/G/R/-)(E/D/R/-)((ff/L/Q/-)(R/K/A/V/E/Q/-)(A/V/K/T/Q/R/-) (V/I/Q/R/K/G/-)(L/A/_)(S/T/E/N/-)(P/D/S/Q/A/N/E/K/-)(E/D/Q/A/-) (Q/E/A) (F/Y/ R/-)(R/Y/H/K/T/Q/-)(I/V/-)(L/T/A/-)(R/L/_)(Q/K/L/D/R/E/H/-)(K/A/E/H/-)(G/M/S/ A)(T/I/S)(E/D/R)(R/A/K/N/Y/T/I/P/F/L)(P/A/K/Q/R/A)(G/F/N)(T/S/K/C)(G/S/E)(E/ P/V/R) (Y/F/L)(N/D/ff/V/T/L/E)(K/N/Q/D)(F/T/N/V/L/K/E/S)(F/ff/Y/K/H/D/S)(T/N/A/ G/E/D/K/R)(E/P/A/D/K/Q/V)(G)(I/V/A/T)(Y/F)(ix)由 SEQ ID NO 181 表示的基序 9 (C) (A/V/I/R) (G/C/L) (C) (G/A/D/N/K/Q/E) (T/ S/A/L/N)(P/A/D/K)(L/V)(Y/F/L)(K/E/D/Q/S/R)(S/-)(T/S/K/D/A/I/L)(χ)由 SEQ ID NO 182 表示的基序 10 (A/S) (F/Y) (F/Y/ff/D) (E/Q/D/R/A) (G/P/T/A) (I/V/L/F)(G/P/A/D)(G/A/P/N/D/K/E)(A/N/T)(I/V/H)(N/K/T/G/V/I/A)(R/Q/S/E/T)(T/ K/H/I/E/A/S/N)(P/L/R/T/A/M/V/I/E)(D/E/R/I/G/N)(P/L/A/D/R/ff/M)(D/E/S/T/A/G/-) (G/I/S/F/H/-)(R/I/F/P/G/H/L/K/M/-)(R/F/S/G/M/-)(M/V/Y/I/T/-)(P/R/V/-) (R/_) (Q/ T/-) (E/A/-)(I/V/S/T/-)(T/L/I/V/H/N/-)(C/-)(xi)由 SEQ ID NO 183 表示的基序 11 (G/A/S/I/-) (H/F/-) (L/F/-) (G/F/C/-) (H/F) (V/I/S)(F/T/H/L/V)(K/D/P/M/L/I/R)(G/D/N/T/V)(E/G/R/H)(G/P/N/D/ff/S)(F/P/H/Y/I/ N/R/S)(S/L/P/A/D/G/K/R-)(T/R/N/V/-)(P/D/A/F/T/-)(T/L/F/S/R)(D/G/L/Y/N)(E/K/A/ N/Q/L)(R/K/D/E/A/P)(H/Y/I/L/K/C/F)(C/V/-)(V/L/I/S/M/-)(N/Q/K/L/-)(S/L/Q/R/-) (V/I/A/R/Y/-)具有 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 93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的序列同一性，其中，括號(hào)中給出了各個(gè)位置上的 氨基酸，而“_”代表空位，即在所述位置無(wú)氨基酸。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中所述受調(diào)控的表達(dá)通過(guò)在植物中引入和表達(dá)MSR多肽 之編碼核酸而實(shí)現(xiàn)。
4.權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)的方法，其中所述MSR多肽之編碼核酸編碼表Al中列舉的任 一蛋白質(zhì)，或者是此類(lèi)核酸的一部分，或者是能夠與此類(lèi)核酸雜交的核酸。
5.權(quán)利要求1-4的任一項(xiàng)的方法，其中所述核酸序列編碼表Al給出的任意蛋白質(zhì)的直 向同源物或旁系同源物。
6.任意前述權(quán)利要求的方法，其中所述增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀包括相對(duì)于對(duì)照植物增加 的產(chǎn)量，優(yōu)選增加的生物量和/或增加的種子產(chǎn)量。
7.權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)的方法，其中所述增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀是在非脅迫條件下獲 得的。
8.權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)的方法，其中所述增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀是在干旱脅迫、鹽脅 迫或氮缺乏條件下獲得的。
9.權(quán)利要求3-8的任一項(xiàng)的方法，其中所述核酸與組成型啟動(dòng)子，優(yōu)選G0S2啟動(dòng)子，最 優(yōu)選來(lái)自稻的G0S2啟動(dòng)子有效連接。
10.權(quán)利要求1-9的任一項(xiàng)的方法，其中所述MSR多肽之編碼核酸是植物來(lái)源的，優(yōu)選 來(lái)自單子葉植物，更優(yōu)選來(lái)自稻屬，最優(yōu)選來(lái)自稻，或者來(lái)自雙子葉植物，更優(yōu)選來(lái)自苜蓿 屬，最優(yōu)選來(lái)自蒺藜苜蓿。
11.通過(guò)權(quán)利要求1-10的任一項(xiàng)方法可獲得的植物或其部分，包括種子，其中所述植 物或其部分包含編碼MSR多肽的重組核酸。
12.構(gòu)建體，包含(a)編碼如權(quán)利要求1、2或22定義的MSR多肽的核酸；(b)能夠驅(qū)動(dòng)(a)的核酸序列表達(dá)的一個(gè)或多個(gè)控制序列；和任選的(C)轉(zhuǎn)錄終止序列。
13.權(quán)利要求12的構(gòu)建體，其中所述控制序列之一是組成型啟動(dòng)子，優(yōu)選G0S2啟動(dòng)子， 最優(yōu)選來(lái)自稻的G0S2啟動(dòng)子。
14.權(quán)利要求12或13的構(gòu)建體在方法中的用途，該方法用于制造相對(duì)于對(duì)照植物具有 增加的產(chǎn)量，特別是增加的生物量和/或增加的種子產(chǎn)量的植物。
15.用權(quán)利要求12或13的構(gòu)建體轉(zhuǎn)化的植物、植物部分或植物細(xì)胞。
16.用于生產(chǎn)相對(duì)于對(duì)照植物具有增加的產(chǎn)量，特別是增加的生物量和/或增加的種 子產(chǎn)量的轉(zhuǎn)基因植物的方法，包括(i)在植物中引入和表達(dá)如權(quán)利要求1或2定義的MSR多肽之編碼核酸；和( )在促進(jìn)植物生長(zhǎng)和發(fā)育的條件下培養(yǎng)植物細(xì)胞。
17.相對(duì)于對(duì)照植物，具有增加的產(chǎn)量，特別是增加的生物量和/或增加的種子產(chǎn)量的 轉(zhuǎn)基因植物，或源自所述轉(zhuǎn)基因植物的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞，由如權(quán)利要求1或2定義的MSR多 肽之編碼核酸受調(diào)控的表達(dá)而獲得。
18.權(quán)利要求11、15或17的轉(zhuǎn)基因植物，或源自它的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞，其中所述植物是 作物植物或單子葉或谷物，例如稻、玉米、小麥、大麥、粟、黑麥、黑小麥、高粱、野小麥、德國(guó) 小麥、黑麥屬、一粒系小麥、teff、高粱(milo)和燕麥。
19.權(quán)利要求18的植物的可收獲部分，其中所述可收獲部分優(yōu)選是莖生物量和/或種子。
20.來(lái)自權(quán)利要求18的植物和/或權(quán)利要求19的植物的可收獲部分的產(chǎn)物。
21.MSR多肽之編碼核酸在相對(duì)于對(duì)照植物，在植物中增加產(chǎn)量，特別是增加種子產(chǎn)量 和/或增加莖生物量中的用途。
22.分離的核酸分子，選自⑴由 SEQ ID NO :31、33、41、105、107、109、113、115、117、119、121、123、125、165、167、 169和SEQ ID NO 171的任一項(xiàng)表示的核酸；(ii)由SEQID NO :31、33、41、105、107、109、113、115、117、119、121、123、125、165、167、 169和SEQ ID NO 171的任一項(xiàng)表示的核酸的互補(bǔ)序列；(iii)編碼由SEQ ID NO :32、34、42、106、108、110、114、116、118、120、122、124、126、 166、168、170和SEQ ID NO :172的任一項(xiàng)表示的多肽的核酸，優(yōu)選由于遺傳密碼簡(jiǎn)并性 的結(jié)果，所述分離的核酸可源自如 SEQ ID NO :32、34、42、106、108、110、114、116、118、120、 122、124、126、166、168、170和SEQ IDNO 172的任一項(xiàng)表示的多肽序列，且還優(yōu)選地產(chǎn)生相 對(duì)于對(duì)照植物增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀；(iv)以遞增的優(yōu)先順序，與表A的任意核酸序列具有至少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 %的序列同一性，且還優(yōu)選地產(chǎn)生相對(duì)于對(duì)照植物增強(qiáng)的 產(chǎn)量相關(guān)性狀；(ν)在嚴(yán)格的雜交條件下，與(i)至(iv)的核酸分子雜交的核酸分子，且優(yōu)選地產(chǎn)生相對(duì)于對(duì)照植物增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀；(Vi)編碼MSR多肽的核酸，所述多肽以遞增的優(yōu)先順序與SEQ ID NO :32、34、42、106、 108、110、114、116、118、120、122、124、126、166、168、170 和 SEQ ID NO 172 的任一項(xiàng)表示的 氨基酸序列或與表Al的任意其它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%, 6 6%,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，且優(yōu)選地產(chǎn)生相對(duì)于對(duì)照植物增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀。
23.分離的多肽，選自⑴由 SEQ ID NO :32、34、42、106、108、110、114、116、118、120、122、124、126、166、168、 170和SEQ ID NO 172的任一項(xiàng)表示的氨基酸序列；(ii)以遞增的優(yōu)先順序，與SEQ ID NO :32、34、42、106、108、110、114、116、118、120、 122、124、126、166、168、170和SEQ ID NO 172的任一項(xiàng)表示的氨基酸序列或表Al的任何 其它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%的序列同一性的氨基酸序列，且優(yōu)選 地產(chǎn)生相對(duì)于對(duì)照植物增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀；(iii)上述(i)或(ii)給出的任意氨基酸序列的衍生物。
全文摘要
本發(fā)明一般地涉及分子生物學(xué)領(lǐng)域，并涉及通過(guò)調(diào)節(jié)編碼MSR(甲硫氨酸亞砜還原酶)的核酸在植物中的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法。本發(fā)明還涉及具有調(diào)節(jié)了編碼MSR之核酸的表達(dá)的植物，所述植物相對(duì)于對(duì)應(yīng)的野生型植物或其它對(duì)照植物而言具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀。本發(fā)明還提供可用于本發(fā)明的方法的構(gòu)建體。此外，本發(fā)明一般地涉及分子生物學(xué)領(lǐng)域，并涉及通過(guò)調(diào)節(jié)編碼烯醇化酶之核酸序列在植物中的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法。本發(fā)明還涉及調(diào)節(jié)了編碼烯醇化酶之核酸序列的表達(dá)的植物，所述植物相對(duì)于對(duì)應(yīng)的野生型植物或其它對(duì)照植物而言具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀。本發(fā)明還提供可用于本發(fā)明的方法的構(gòu)建體。此外，本發(fā)明一般地涉及分子生物學(xué)領(lǐng)域，并涉及通過(guò)調(diào)節(jié)編碼ZAT樣鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白之核酸序列在植物中的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)植物多種產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法。本發(fā)明還涉及具有調(diào)節(jié)了編碼ZAT樣鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白之核酸序列的表達(dá)的植物，所述植物相對(duì)于對(duì)應(yīng)的野生型植物或其它對(duì)照植物而言具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀。本發(fā)明還提供可用于本發(fā)明的方法的構(gòu)建體。此外，本發(fā)明一般地涉及分子生物學(xué)領(lǐng)域，并涉及通過(guò)調(diào)節(jié)編碼6-PGDH(6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶)多肽之核酸序列在植物中的表達(dá)來(lái)改進(jìn)多種植物生長(zhǎng)特征的方法。本發(fā)明還涉及具有調(diào)節(jié)了編碼6-PGDH多肽之核酸序列的表達(dá)的植物，所述植物相對(duì)于對(duì)應(yīng)的野生型植物或其它對(duì)照植物而言具有改進(jìn)的生長(zhǎng)特征。本發(fā)明還提供可用于本發(fā)明的方法的構(gòu)建體。
文檔編號(hào)C07K14/415GK102099480SQ200980127839
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者莫林納羅 A·I·桑茲, C·勒佐, Y·海茨費(fèi)爾德 申請(qǐng)人:巴斯夫植物科學(xué)有限公司