具有增强的产量相关的性状的植物和其制备方法技术

用于通过在植物中引入并表达可操作连接根特异性启动子ICprom3的核酸增强植物中产量相关的性状的方法和组合物。

Plants with enhanced yield related traits and their preparation methods

A method and composition for the introduction and expression of a yield related trait in a nucleic acid enhanced plant that is operable to connect to the root specific promoter ICprom3 in plants.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增强的产量相关的性状的植物和其制备方法相关申请的交叉参考本申请要求2015年6月23日提交的美国临时申请号62/183,322的优先权。此临时申请的完整内容通过引用纳入本文。专利技术背景遗传转化要求异源转基因的5’末端可操作连接相关启动子，以促进表达。启动子通常是位于编码序列5’末端上游的核苷酸序列区域，并提供RNA聚合酶和任何需要的转录因子的结合位点，从而能起始转录。许多启动子是组成型并在植物多个组织中起作用。在目的是于特定组织内表达转基因的情况中，需要组织特异性启动子。已知种子和甚至胚或胚乳特异性启动子，并用于在种子、谷粒或其部分中表达基因(如Abbitt,2009；Broglie等,2002；Furtado等,2009；Kridl和Knauf1995)。在基因主要或完全表达于根的情况中，根特异性启动子能以所需方式提供基因表达控制。不意在限制，根特异性表达能提供有价值的益处的示例包括调控根的尺寸和结构；改变向地性；耐旱性和水分关系；耐盐性；pH控制和环境缓冲；控制渗出物；与土壤微生物组的信号相互作用；降低生物和非生物胁迫；内源激素控制；改善营养获得；改变根存储容量；根倒伏；疾病控制；昆虫控制；线虫控制；真菌控制；微生物控制；病毒控制；植物修复。因此，具有强特异性根启动子产生许多潜在的有价值的益处。出现了对根特异性启动子(RSP)的需求。已经做了一些工作以基于特定元件设计特异性启动子，但该方法目前已被放弃(Bruce和Niu,2001)。因此，本领域需要新型植物启动子序列以在组织特异基础上有效驱动感兴趣序列表达，尤其是基于根特异性。
技术实现思路
本文公开了重组DNA分子，包含启动子以及与所述启动子可操作连接的感兴趣异源核苷酸序列，所述启动子包含SEQIDNO:1所示的核苷酸序列或其互补序列(complement)，其中所述启动子促进所述感兴趣核苷酸序列在植物细胞中的转录。在某些方面，所述重组DNA分子是表达盒。本文进一步公开在植物或植物细胞中表达感兴趣的核苷酸序列的方法，包括向植物或植物细胞引入表达盒，所述表达盒包含与感兴趣的异源核苷酸序列可操作连接的启动子，其中所述启动子包含SEQIDNO:1所示的序列，且其中该启动子促进在所述植物中的转录。在某些方面，所述表达盒还包含SEQIDNO:2所示的核苷酸序列。本文还公开了诱导感兴趣的核苷酸序列在植物中根特异性表达的方法，包括：向植物细胞引入表达盒并从植物细胞再生植物，所述植物具有稳定整合入其基因组的表达盒，该表达盒包括与感兴趣的异源核苷酸序列的可操作连接启动子，其中启动子包含核苷酸序列，所述核苷酸序列包含SEQIDNO:1所示的序列。在某些实施方案中，所述表达盒还包括SEQIDNO:2所示核苷酸序列。在其它实施方案中，所述感兴趣核苷酸序列的根特异性表达在植物中产生相对于野生型植物提高产量相关的特征。在其它实施方案中，所述增强的产量相关的性状在生物或非生物胁迫条件下增强。在其它实施方案中，所述产量相关的性状包括：增加的种子产量、增加的生物量、改进的针对害虫和疾病的保护和/或提高的资源利用效率。尽管公开了多个实施方案，从以下详述本专利技术的其它实施方案对本领域技术人员也是明显的，该详述显示和描述本专利技术的说明性实施方案。应理解，本专利技术可在多个明显方面修改，所有这些都不偏离本专利技术精神和范围。因此，附图和详述被视作说明性质，而不是限制性。附图简要说明图1是启动子候选ICprom1、ICprom2和ICprom3在B73的不同组织中启动子活性的定量RT-PCR分析的图；相对量根据参考基因GRMZM2G080603标准化；误差条代表3次技术重复的SE；d＝种植后天数；L＝叶；R＝根。图2是用软件确定的ICprom3核苷酸序列的表；在合成前加入限制性酶位点HindIII(5’末端)和KpnI(3’末端)用于克隆。图3是用3’RACE确定的ICpromU3核苷酸序列的表；在合成前加入限制性酶位点AscI(5’末端)和PstI(3’末端)用于克隆。图4是pPZP212农杆菌双元载体的图，其携带ICprom3/GOI/ICpromU3表达盒；3’UTR用作增强子元件；新霉素磷酸转移酶(nptII)是植物选择性标记。图5是源于pPZP212/ICprom3:GOI:ICpromU3的稳定转基因T1玉米事件964-10的10日龄叶(L)和根(R)组织中RT-PCR的琼脂糖凝胶。呈现来自9个单独家族的数据，即964-10-1,-3,-4,-6,-7,-8,-9,-12和-16。来自空载体玉米T1家族品系925-18-1的叶和根组织用作负对照。A幅-GOI(感兴趣的基因)的数据；B幅–参考基因GRMZ2G080603的数据。来自GoldBio的M–VersaLadderTM(100-10000bp)。图6是源于pPZP212/ICprom3:GOI:ICpromU3的稳定转基因T1玉米事件964-10的10日龄叶(L，绿色)和根(R，蓝色)组织的GOI定量RT-PCR分析的图。呈现来自9个单独家族的数据，即964-10-1,-3,-4,-6,-7,-8,-9,-12和-16。表达根据参考基因GRMZM2G080603标准化，相对量计算自设为1的空载体对照L和R组织。误差条代表3次重复的标准误差(±SE)。图7是源于pPZP212/ICprom3:GOI:ICpromU3的稳定转基因T1玉米事件964-12的10日龄叶(L)和根(R)组织中的RT-PCR的琼脂糖凝胶。呈现来自10个单独家族的数据，即964-12-2,-4,-5,-6,-9,-10,-11,-12,-15和-16。来自空载体玉米T1家族品系925-18-1的叶和根组织用作负对照(数据未显示)。图8是源于PZP212/ICprom3:GOI:ICpromU3的稳定转基因T1玉米事件964-12的10日龄叶(L，绿色)和根(R，蓝色)组织的GOI定量RT-PCR分析的图。呈现来自10个单独家族的数据，即964-12-2,-4,-5,-6,-9,-10,-11,-12,-15和-16。表达根据参考基因GRMZM2G080603标准化，相对量计算自设为1的空载体对照L和R组织。误差条代表3次重复的标准误差(±SE)。专利技术详述本文所示全部出版物通过引用纳入本文以公开和描述与所引用出版物相关的方法和/或材料。本文讨论的出版物在本申请提交日前仅提供其公开内容。提供以下定义和方法以更好地定义本专利技术并指导本领域技术人员实施本专利技术。除非另有说明，术语应根据相关领域普通技术人员的常规用法理解。如本文所用，“增强的产量相关的性状”指趋向于增加一种或多种植物部分生物量(重量)的任何性质，其可包括地上(可收获)部分和/或地下(可收获)部分。具体地，这类可收获部分是种子，实施本文所公开的方法或组合物的应用导致植物的种子产量相对于对照植物种子产量增加。如用于本申请，术语“资源”指所有植物营养物和对植物营养物有影响的植物功能或相互作用，包括但不限于水、氮、日光、二氧化碳、磷、矿物质、碳和微生物相互作用。如本文所用，“表达”指转录和稳定积聚mRNA。表达也可指产生蛋白质。如本文所用，“表达盒”指能指导特定核苷酸序列在合适的宿主细胞中表达的DNA序列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在植物或植物细胞中表达感兴趣的核苷酸序列的方法，包括向植物或植物细胞中引入表达盒，所述表达盒包含与感兴趣的异源核苷酸序列可操作连接的启动子，其中所述启动子包含SEQ ID NO:1所示的序列，其中所述启动子促进在所述植物中的转录。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.23 US 62/183,3221.一种在植物或植物细胞中表达感兴趣的核苷酸序列的方法，包括向植物或植物细胞中引入表达盒，所述表达盒包含与感兴趣的异源核苷酸序列可操作连接的启动子，其中所述启动子包含SEQIDNO:1所示的序列，其中所述启动子促进在所述植物中的转录。2.如权利要求1所述的方法，其中所述表达盒还包含SEQIDNO:2所示的核苷酸序列。3.一种诱导感兴趣的核苷酸序列在植物中根特异性表达的方法，包括：向植物细胞中引入表达盒并从所述植物细胞再生植物，所述植物具有稳定整合入其基因组的所述表达盒，所述表达盒包含与感兴趣的异源核苷酸序列可操作连接的启动子，其中所述启动子包含核苷酸序列，所述核苷酸序列包含SEQIDNO:1所示的序列。4.如权利要求3所述的方法，其中所述表达盒还包含SEQIDNO:2所示的核苷酸序列。5.如权利要求3所述的方法，其中所述感兴趣的核苷酸序列的根特异性表达导致植物中相对于野生型植物增强的产量相关的性状。6.如权利要求5所述的方法，其中所述增强的产量相关的性状在生物或非生物胁迫条件下增强。7.如权利要求5所述的方法，其中所述产量相关的性状包括：增加的种子产量、增加的生物量、改进的针对害虫和疾病的保护和/或提高的资源利用效率。8.如权利要求3所述的方法，其中所述植物是甜菜、苜蓿、甘蔗、马铃薯、大豆、油菜、木薯、玉米、小麦、大麦、小米、黑麦、...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·麦克拉伦，J·考尔，D·埃特尔，D·布赖恩特，B·文卡塔，
申请(专利权)人：爱荷华谷类推广协会，
类型：发明
国别省市：美国,US