通过组3 LEA表达的植物产量改良制造技术

本发明专利技术涉及通过调节编码ＯｓＬＥＡ３ａ多肽或其同源物的核酸在植物中的表达来增加植物产量的方法。此类方法之一包括将ＯｓＬＥＡ３ａ核酸或其变体引入植物。本发明专利技术还涉及在其中已经引入了ＯｓＬＥＡ３ａ核酸或其变体的转基因植物，该植物与对照植物相比具有增加的产量和改变的代谢型。本发明专利技术还涉及可用于本发明专利技术方法中的构建体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过组3 LEA表达的植物产量改良本专利技术一般涉及分子生物学领域，并且涉及相对于对照植物增加植物 产量的方法。更具体的，本专利技术涉及包括调节编码OsLEA3a多肽或其同 源物的核酸在植物中的表达的增加植物产量的方法。本专利技术还涉及与产量 增加相联系的代谢物的组成改变。本专利技术还涉及具有被调节的编码 OsLEA3a多肽或其同源物的核酸表达的植物，该植物相对于对照植物具有 增加的产量。本专利技术还提供了可用于本专利技术方法的构建体。不断增长的世界人口和可用于农业的适宜耕种土地面积的缩小，刺激 了改善农业效率的研究。作物和园艺改良的常规手段利用选育技术来鉴定 具有期望特性的植物。然而，这种选育技术具有若干缺点，即这些技术一 般是劳动密集型的，而且产生通常含有异质遗传成分的植物，这并非总是 产生自亲;^i物传递过来的期望性状。分子生物学的M已经允许人类修 饰动物和植物的种质。植物的遗传工程需要分离和操作遗传物质(一般是 DNA或RNA的形式)，随后把该遗传物质引入到植物中。该技术能够使作 物或植物具有多种改良的经济学、农艺学或园艺性状。 一种具有特殊经济 利益的性状是产量，其必涉及特定的作物、面积和/或时间。产量通常定义 为作物的可衡量经济价值。这可以从数量和/或质量方面定义。产量直接取 决于一些因素，例如，器官的数量和尺寸，植物结构(例如，枝条的数量)， 种子产量等等。才艮的发育、营养吸收和胁迫耐受性也是确定产量的重要因 素。优化上述因素之一可以因此有助于提高作物产量。飼料作物例如紫苜蓿、青贮玉米和干草生产植物生物量。对于产量的 许多代用指标(proxy)已被用于谷类作物。其中主要是植物尺寸的估计。根 据物种和发育阶段，可以用多种方法测量植物尺寸，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、根重量、分蘖数和叶数目。许多物种在给定发育阶段的植物的不同部分的尺寸间维持了稳定的比例。这些比速增长关系被用于从上述尺寸测量之一推断另一个(例如，Tittonell等人，2005， Agric Ecosys & Environ 105: 213)。在发育早期阶段的植物尺寸一般与发育晚期阶段的植 物尺寸相关。有更大叶面积的大g物一般可以比小抹植物吸收更多的光 和二氧化碳，因此在相同的时期可能获得更多重量(Fasoula & Tollenaar 2005 Maydica 50:39)。这就是除了微环境或遗传优势潜在的延续外，植物 需要在一开始就获得更大的尺寸。植物尺寸和生长速率有很强的遗传成分 (例如，terSteege等人，2005 Plant Physiology 139:1078)，因此，对于一定 范围的不同基因型，在一种环境条件下的植物尺寸可能与在另一个环境条 件下的尺寸相关(Hittalmani等人，2003 Theoretical Applied Genetics 107:679)。因此，在本领域中使用标准环境代替作物在野外的不同位置和 时间遇到的不同的和动态的环境。收获指数，即种子产量和地上部分干重的比例，在多种环境条件下是 相对稳定的，而且通常可以获得植物尺寸和谷类产量间的强烈相关性(例 如，Rebetzke等人，2002 Crop Science 42:739)。这些过程本质上是相关联 的，因为大多数谷类生物量取决于植物叶和茎的现有或储存的光合成生产 力(Gardener等人，1985 Physiology of Crop Plants. Iowa State University Press,第68-73页)。因此，即使在发育的早期阶段，选择植物尺寸已经作 为将来潜在产量的指示(例如，Tittonell等人，2005 Agric Ecosys & Environ 105: 213)。当检测遗传差异对胁迫耐受性的影响时，与野外相比， 温室或植物生长室环境的内在优势是将土壤性质、温度、水和营养物可利 用性以及光强度标准化的能力。然而，由于缺少风或昆虫导致授粉不足， 或缺乏空间供成熟的根或抹冠生长，造成对产量的人为限制，这可以限制 上述受控环境在检查产量差异中的应用。因此，在生长室或温室的标准化 条件下测量发育早期的植物尺寸，是提供指示潜在遗传产量优势的标准实 践。种子产量是特别重要的性状，因为许多植物种子对人和动物的营养是 重要的。通过直接消费种子自身，或通过消费用加工种子饲养的肉制品，作物例如玉米、稻、小麦、油菜籽和大豆，占人的总卡路里4I^的一半以 上。它们也是糖、油和在工业加工中使用的多种代谢物的来源。种子包含 胚(新生枝条和根的来源)和胚乳(在萌发和幼苗早期生长中胚生长的营养物 来源)。种子的发育涉及许多基因，并需要从根、叶和茎中将代谢物转移到 生长中的种子。特别是胚乳吸收糖类、油和蛋白质的代谢前体，并将其合 成为储存大分子填充到谷粒中。增加植物产量的能力在例如农业领域，包 括在生产观赏植物、树木栽培、园艺和林业中，具有多种应用。在生产用 于生物反应器(用于生物4支术生产物质例如药物、抗体或疫苗、或生物转化 有机废物)的藻类以及其它同类领域中增加产量也是有用的。OsLEA3a是被分类到LEA蛋白质3a组的稻蛋白质((Wise & Tunnacliffe， Trends Plant Sci. 9， 13-17， 2004)。 LEA蛋白质(胚胎发育后期 富集蛋白)在高等植物种子胚的胚胎发育后期的不同阶段和脱水胁迫条件 下表达。也可以被脱落酸诱导。通常，这些蛋白质的功能是未知的。最近 的分类将LEA蛋白质划分为7个组；其中若干组特征在于典型的序列基序， 计算机分析能够对其功能预测(Wise & Tunnacliffe, 2004)。组3 Lea蛋白质 包括LEA超家族2和5，特征是存在ll-mer ^J^^序，该基序可以大 致定义如下位置l、 2、 5和9是疏水残基，位置3、 7和11是带负电的 或酰胺残基，位置6和8是带正电的残基，位置4和10可以存在任意M 酸(Wise & Tunnacliffe, 2004, Dure III， L.， Protein and Peptide Letters 8， 115-122,2001)。推测组3LEA蛋白质具有分子伴侣的功能，在干燥耐受中 发挥作用(Goyal等人，Biochem. J. 388， 151-157， 2005)。由于水胁迫条件下 诱导植物中的LEA蛋白质，假设LEA蛋白质可用于使植物更抗盐和干旱。 Xu等人(Plant Physiol. 110， 249-257， 1996)证实，转化了大麦LEA3a的稻 更耐受缺水和盐胁迫，Rohila等人(Plant Sci. 163， 525-532， 2002)描述了组 成型或胁迫诱导型表达大麦LEA3a的转基因印度香米(Basmati rice),其表 现出增加的干旱和高盐度耐受。类似的，转化了组成型启动子控制的大麦 LEA3a的小麦比对照植物对干燥有更高的抗性(Bahieldin等人，Physiol. Plant. 123， 421-427, 2005)。然而，上述研究也显示，当植物生长在非胁迫条本文档来自技高网...

【技术保护点】
相对于对照植物增加植物产量的方法，包括调节在植物中编码ＯｓＬＥＡ３ａ多肽或其同源物的核酸的表达，和任选的选择具有增加产量的植物，条件是所述ＯｓＬＥＡ３ａ多肽或其同源物不是ＳＥＱ　　ＩＤ　　ＮＯ：２２（大麦）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AI桑兹莫林纳罗，
申请(专利权)人：克罗普迪塞恩股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]