具有增强的产量相关性状的植物和其生产方法技术

提供了增强植物产量相关性状的方法，所述方法通过调节在植物中编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸的表达。还提供了具有调节的编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸表达的植物，所述植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提供了增强植物产量相关性状的方法，所述方法通过调节在植物中编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸的表达。还提供了具有调节的编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸表达的植物，所述植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状。【专利说明】背景本专利技术一般涉及分子生物学领域，并且涉及增强植物产量相关性状的方法，所述方法通过调节在植物中编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸的表达。本专利技术还涉及具有调节的编码HhH-GPD-相关多肽或钙联接蛋白-相关多肽的核酸表达的植物，所述植物相对于相应的野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。本专利技术还提供了在本专利技术方法中有用的构建体。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。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 vigor)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。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(新枝条和新根的起源)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贮藏大分子以灌满籽粒。对于许多作物的另一个重要性状是早期萌发势。改进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蜀黍(Zea mayes L.)杂种。又一个重要性状是改进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、Planta218，1-14，2003)。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。提高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。作物产量因而可以通过优化前述因素之一而提高。但是，关于HhH-GPD-相关多肽，直到现在，对于通过使用HhH-GPD-相关多肽在植物中修饰某些产量相关性状没有报道。HhH-GPD相关多肽的名字来自它的特征性螺旋-发夹-螺旋和富含Gly/Pro的环(后面是保守的天冬氨酸)。Tute ja，2001报道了在植物中DNA损伤与修复的分子机制。特别地，描述了多种不同的DNA修复途径，包括直接反转、碱基切除修复、核苷酸切除修复、光复活，旁路，双链断裂修复通路，和错配修复途径。拟南芥基因组数据表明，DNA修复在植物和哺乳动物之间比在动物界中更加高度保守，这也许反映出共同的因素，例如DNA甲基化。此外，描述了一般性的DNA损伤和修复的所有可能的机制以及在植物中的最近的进展。此外，还描述了多种类型的DNA损伤产品，自由基的产生，脂质过氧化作用，臭氧的作用，植物种子的干燥损伤、花粉中DNA完整性和DNA解旋酶在损伤和修复中的作用和在拟南芥基因组中的修复基因。Murphy 和 George, 2005 报道了来自拟南芥(Arabidopsis thaliana)的两种 DNA碱基切除修复糖基化酶的比较。特别地，比较了拟南芥甲酰胺基嘧啶-DNA糖基化酶(FPG)和氧代鸟嘌呤糖基化酶(OGG)的特异性，所述酶均从大肠杆菌表达克隆纯化。使用脱嘌呤DNA作为底物，拟南芥FPG的比活性比拟南芥OGG高。利用在亚甲基蓝存在时用光处理氧化的DNA，拟南芥FPG和OGG的比活性是相等的。使用含有I个氧代鸟嘌呤(与C配对)并且用荧光素标记的寡核苷酸，拟南芥OGG的比活性高于FPG。该结果支持了下述假设，即植物的进化过程中，针对它们专门的酶活性，两种酶的基因得以保留。但是，关于钙联接蛋白-相关多肽，直到今天，没有报道过与钙联接-相关多肽相关的在植物中修饰产量相关性状。钙联接蛋白(CNX)是内质网(ER)的90kDa完整蛋白质。它由大的(50kDa)的N-末端的钙结合腔内域、跨膜螺旋和具有例如90个残基的酸性胞质尾组成。钙联接蛋白是分子伴侣分子之一，其特征是其主要功能，即协助蛋白质折叠和质量控制，确保只有正确折叠和装配的蛋白质进一步沿着分泌途径进行。钙联接蛋白的功能是保持未折叠的或未经装配的N-连接的糖蛋白在内质网中。钙联接蛋白仅结合那些具有GlcNAc2Man9Glcl寡糖的N-糖蛋白。具有三个连续的葡萄糖残基的寡糖被添加到在ER中的新生蛋白质的天冬酰胺残基。由钙联接蛋白识别的单葡糖基化的寡糖获得自通过两种葡糖苷酶I和II的顺序作用的两个葡萄糖残基的修剪。葡糖苷酶II还可以去除第三个和最后一个葡萄糖残基。如果糖蛋白是不正确折叠，则被称为UGGT的酶(用于UDP-葡萄糖:糖蛋白葡萄糖基转移酶)可以将葡萄糖残基添加回寡糖上，从而再生糖蛋白的结合钙联接蛋白的能力。该不当-折叠的糖蛋白链因此徘徊在ER中，有遇到MNSl ( α -甘露糖苷酶)的风险，其最终通过移除其甘露糖残基使得表现不佳的糖蛋白降解。如果蛋白质被正确翻译，则在其遇到MNSl之前它正确折叠的机会高。ATP和钙离子是两个参与底物针对钙联接蛋白结合的辅因子。钙联接蛋白也可作用为分子伴侣用于ER膜中的MHC I类α链的折叠。折叠完成后，钙联接蛋白被钙网蛋白替换，这有助于MHC I类的进一步装配。 Del Bem，2011描述了钙网蛋白和钙联接蛋白是Ca(2+)_结合分子伴侣，其位于在糖蛋白折叠质量控制和Ca(2+)内稳态中起作用的真核生物的内质网中。钙网蛋白和钙联接蛋白基因家族的进化史是通过使用18个完成的基因组和覆盖主要绿色植物组(从绿色藻类至被子植物)的EST的全面系统发生分析推断的。钙网蛋白与钙联接蛋白可能共享本文档来自技高网...

【技术保护点】
相对于或相比对照植物在植物中增强产量的方法，所述方法包括调节编码钙联接蛋白‑相关多肽的核酸分子在植物中的表达，所述多肽优选地包含一个或多个选自本文所定义的基序4至6的基序和/或包含至少一个Interpro结构域IPR001580、Interpro结构域IPR008985、Interpro结构域IPR009033、Interpro结构域IPR013320或Interpro结构域IPR018124。

【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：A·I·桑兹莫林纳罗，Y·海茨费尔德，
申请(专利权)人：巴斯夫植物科学有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE