调控植物生长基因的克隆及其在提高作物产量中的应用制造技术

本发明专利技术提供了增加植物生长和产量的组合物及方法。组合物包括用于提高目标植物中TEL基因表达水平的高产基因[Terminal ear1-Like(TEL)]、启动子和增强子。本发明专利技术发现通过提高植物中至少一个TEL基因的表达可以提高植物的生长和产量。在田间种植此植物时能增加作物的产量。本发明专利技术包括一切提高植物体内TEL基因表达的方法。可以将能在植物中驱动基因表达的启动子和TEL编码序列功能性连接的DNA构建体转入目标植物中。可选的，在DNA构建体中加入一个或多个增强子可以增加TEL编码序列的表达水平。在另一种实施方法中，可以将启动子或增强子序列插入目标植物基因组的适当位置，来提高植物体内内源TEL基因的表达水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】调控植物生长基因的克隆及其在提高作物产量中的应用
本专利技术属于基因工程领域，具体涉及一种可以调控植物生长的基因及其在转基因 农作物改良中的应用。在植物中表达此基因可以使植物生物量增加、种子增大，从而显著提 高农作物产量。
技术介绍
随着世界人口的持续增长，提高作物产量已成为农业生产的首要目标。作物及园 艺植物传统改良方法采用人工杂交的技术来筛选出含有理想性状的植株。但是人工杂交 的方法有几个明显的缺陷，尤其是工作量大以及人工杂交后代植株常从亲本中继承控制目 标性状之外的其他异源遗传物质。多年研究表明作物产量是一个多基因控制的性状。通过 作物不同个体杂交获得含有目标性状的品种或株系，传统作物育种的方法在提高作物产量 方面取得了一定的进展。但这仍不能满足日益增长的人口数量的粮食要求。植物生物技术 可以将抗虫、抗病等基因转入植物中表达使植物具有抗虫、抗病的性状，从而提高作物的产 量。另外转基因抗除草剂植物也有利于提高作物的产量。 植物的驯化明显增加植物产量。在自然种群中，大多数表型的进化是连续的而且 受多个基因的影响。如今在驯化植物中挖掘使产量明显增加的特异性基因已经成为农业研 究的热点之一。种子产量是一个非常重要的性状因为种子是人类及动物的主要营养来源。 通过食用种子本身或者种子加工品，人类摄入卡路里一半以上的来源于玉米、水稻、小麦、 油菜和大豆。种子也是工业流程中糖类、油类及其他代谢物的重要来源。种子由胚胎（芽和 根的来源）和胚乳（发芽及幼苗生长初期的营养来源）组成。种子的发育受多基因控制， 需要能量从根、茎和叶到种子的转运。尤其是胚乳吸收碳水化合物、油脂和蛋白的前体并将 之合成为存储大分子从而灌满籽粒。植物产量的增加将广泛的应用于农业、园艺和林业中。 同时植物产量的增加也可以应用于作为生物反应器（应用于药品、抗体或疫苗的生物合成 或应用于工业废物的生物转化）的藻类生产及其他领域。 Mei2是控制酵母（Schizosaccharomyces pombe)减数分裂的一个重要的基因。 Mei2蛋白包含三个RNA识别基序，能与RNA结合。在植物中，mei2类似基因首先发现于拟 南芥中，并命名为Arabidopsis-mei2-Likel (AML1)。AML1在拟南芥叶片、根、花和豆荚多个 器官中表达。在玉米中也发现了一个mei2类似基因 TERMINAL EARl(TEl)。TE1通过改变 叶原基的数量和位置来影响分生组织中叶原基形成间隔期及叶芽的形成。研究表明mei2 类似基因在植物中广泛存在并根据序列相似性分为不同的组群。 增加作物的产量在农业生产上有举足轻重的作用。培育高产作物品种是不同作物 品种开发的首要目标。尽管传统育种在作物增产方面取得了一定的进展，仍需要新的方法 来进一步增加作物的产量。
技术实现思路
本专利技术提供了增加植物生长和产量的组合物及方法。组合物包括用于提高目标植 物中TEL基因表达水平的高产基因 [Terminal earl-Like(TEL)]、启动子和增强子。本发 明发现通过提高植物中至少一个TEL基因的表达可以提高植物的生长和产量。在田间种植 此植物时能增加作物的产量。本专利技术包括一切提高植物体内TEL基因表达的方法。可以将 能在植物中驱动基因表达的启动子和TEL编码序列功能性连接的DNA构建体转入目标植物 中。可选的，在DNA构建体中加入一个或多个增强子可以增加 TEL编码序列的表达水平。在 另一种实施方法中，可以将启动子或增强子序列插入目标植物基因组的适当位置，来提高 植物体内内源TEL基因的表达水平。 本专利技术包括编码TEL蛋白的核苷酸序列、启动子序列、和/或增强子序列、含有上 述核苷酸分子的载体以及含有上述载体的宿主细胞。还包括TEL多肽序列和这些多肽的抗 体。核苷酸序列可以用于DNA构建体或者表达框以用于对目标植物的转化并在其中进行表 达。核苷酸和氨基酸序列可以为在特定植物中表达而设计的人工合成序列。本专利技术还包括 转化的植物体、植物细胞、组织和种子。 因此，本专利技术属于分子生物学领域且是涉及一种增加植物产量的方法。具体而言， 本专利技术涉及一种调控植物体内TEL基因及TEL同源基因表达从而提高作物产量的方法。本 专利技术还涉及TEL及TEL同源基因表达提高的植株，此植株较对照植株产量提高。本专利技术还 提供了在专利技术方法中有用的构建体。 特别的，本专利技术提供了提高目标植物中TEL编码序列表达水平的方法。这种表达 水平的增强了植物的生长、增加了种子的生长并最终提高了产量。本专利技术还包含了检测样 品中TEL核苷酸和多肽的方法和试剂盒。 本专利技术包括如下实施方案： 1. 一种促进目标植物生长和/或增加目标植株产量的方法，所述方法包括提高所 述植物体内TEL基因的表达水平。 2.实施方案1中的方法，所述方法包含将由能在植物中启动表达的启动子和TEL 序列功能性连接组成的DNA构建体转化到所述植物中。其中上述TEL序列至少包含如下之 一的特征： i)编码的氨基酸序列与SEQ ID :4至少有58%的序列一致性； ii)编码的氨基酸序列与SEQ ID :4至少有70%的序列一致性； iii)编码的氨基酸序列与SEQ ID :4至少有80%的序列一致性； iv)编码的氨基酸序列与SEQ ID :4至少有90%的序列一致性； v)含有一个TEL RNA识别基序（RRM3)，其中4氨基酸残基Asn-His-Cys-Ile中至 少有3个氨基酸在上述植物中是保守的； Vi)在C-端RRM3结构域之外含有一个TEL特异性保守基序，其中多氨基酸残基 Lys/Arg-Phe-Pro/Ala-Cys-Asp/Glu-N-Asp/Glu-N-Tyr-Leu-Pro-Leu/Val (N 表不任何氨基 酸）中10个氨基酸中至少有7个是保守的；与 vii)C_端RRM3之外的保守序列含有至少60%或以上的相似性。 3.实施方案2中的方法，其中所述DNA构建体中另外可以含有至少一个增强子从 而提高含有上述启动子和TEL基因的植物体内TEL基因的表达水平。 4.实施方案3中的方法，其中所述含有至少一个增强子是来源于花椰菜花叶病毒 (CaMV)的35S增强子。 5.实施方案1-4的方法，其中所述TEL序列是一个人工合成的序列。 6.实施方案2-5的方法，其中所述启动子是一个TEL基因启动子。 7.实施方案2-6的方法，其中上述TEL序列与SEQ ID N0:4至少有58%的序列相 似性，且含有至少一个TEL保守基序。 8.实施方案1-7的方法，其中TEL序列表达水平至少增加2倍至50倍。 9. -个表达框组成的DNA载体，上述载体包含一个能在植物中启动基因表达的启 动子，此启动子与TEL基因功能性连接，并进一步功能性连接至少一个增强子来提高植物 中基因表达水平，其中上述TEL序列至少含有如下之一的特征： i)编码的氨基酸序列与SEQ ID :4至少有58%的序列一致性； ii)编码的氨基酸序列与SEQ ID :4至少有70%的序列一致性； iii)编码的氨基酸序列与SEQ ID :4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在目标植物中提高植物生长和/或产量的方法，所述方法包括将包含在植物中驱动表达的启动子与TEL序列功能性连接的DNA构建体转化所述植物，其中所述TEL序列包括以下中的至少一个以下特征：i)编码的氨基酸序列与SEQ ID：4至少有58％的序列一致性；ii)编码的氨基酸序列与SEQ ID：4至少有70％的序列一致性；iii)编码的氨基酸序列与SEQ ID：4至少有80％的序列一致性；iv)编码的氨基酸序列与SEQ ID：4至少有90％的序列一致性；v)含有一个TEL RNA识别基序(RRM3)，其中4氨基酸残基Asn‑His‑Cys‑Ile中至少有3个氨基酸在上述植物中是保守的；vi)在C‑端RRM3结构域之外含有一个TEL特异性保守基序，其中多氨基酸残基Lys/Arg‑Phe‑Pro/Ala‑Cys‑Asp/Glu‑N‑Asp/Glu‑N‑Tyr‑Leu‑Pro‑Leu/Val(N表示任何氨基酸)中10个氨基酸中至少有7个是保守的；与vii)C‑端RRM3之外的保守序列含有至少60％或以上的相似性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.23 CN 201110437868.41. 一种用于在目标植物中提高植物生长和/或产量的方法，所述方法包括将包含在植 物中驱动表达的启动子与TEL序列功能性连接的DNA构建体转化所述植物，其中所述TEL 序列包括以下中的至少一个以下特征： i) 编码的氨基酸序列与SEQ ID :4至少有58%的序列一致性； ii) 编码的氨基酸序列与SEQ ID :4至少有70%的序列一致性； iii) 编码的氨基酸序列与SEQ ID :4至少有80%的序列一致性； iv) 编码的氨基酸序列与SEQ ID :4至少有90%的序列一致性； v) 含有一个TEL RNA识别基序（RRM3)，其中4氨基酸残基Asn-His-Cys-Ile中至少有 3个氨基酸在上述植物中是保守的； vi) 在C-端RRM3结构域之外含有一个TEL特异性保守基序，其中多氨基酸残基Lys/ Arg-Phe-Pro/Ala-Cys-Asp/Glu-N-Asp/Glu-N-Tyr-Leu-Pro-Leu/Val (N 表不任何氨基酸） 中10个氨基酸中至少有7个是保守的；与 vii) C-端RRM3之外的保守序列含有至少60%或以上的相似性。2. 如权利要求1所述的方法，其中所述DNA构建体进一步的含有至少一个提高基因在 植物中表达的增强子，并与所述启动子和TEL序列功能性的连接。3. 如权利要求2所述的方法，其中所述至少一个增强子是来自花椰菜花叶病毒（CaMV) 的35S增强子。4. 如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所提到的TEL序列是合成序列。5. 如权利要求2-4中任一项所述的方法，其中所述启动子是一个TEL启动子。6. 如权利要求2-5中任一项所述的方法，其中所述TEL序列与SEQ ID NO:4具有至少 58%的同源性，且包含至少一段TEL基序。7. -种提高目标植物生长和/或产量的方法，所述方法包括将至少一个增强子引入到 基因组中所述TEL基因30kb以内的位置。8. 如权利要求7所述的方法，其中所述至少一个增强子是CaMV35S增强子。9. 与对照植物相比表现出TEL序列表达...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈志成，张先文，王东芳，高建华，
申请(专利权)人：杭州瑞丰生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33