调控气孔导度的方法及用于执行相同方法的植物表现构体技术

本发明专利技术提供植物表达构体。根据一实施例，植物表达构体包括一核酸序列，其用以在保卫细胞特异性顺式作用调节元件的转录控制下编码己糖激酶。本发明专利技术还提供使用表达相同构体的转基因植物、植物细胞和植物部分的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】调控气孔导度的方法及用于执行相同方法的植物表现构体相关申请案此申请案根据35USC119(e)主张2011年12月11日提交申请的美国临时专利申请案第61/569,251号的优先权，其内容通过引用整体的方式幷入本文中。
本专利技术在一些实施例中涉及多种调控气孔导度的方法及用于执行相同方法的植物表现构体。
技术介绍
气孔是不透水保护表皮的动态孔洞，其包覆陆生植物的气生部份，主要进化来节省水份损失。气孔是由两个保卫细胞和保卫细胞所围绕的孔洞构成，在黎明时打开，以使大气中二氧化碳(CO2)的进入以进行光合作用，而以大量蒸腾作用造成的水份损失做为代价。当固碳作用和利用效率低时气孔关闭，以降低水份因蒸腾作用(transpiration)而损失(Assmann，1993)。在机制层面，气孔打开以回应保卫细胞中渗透压的增加。在渗透压增加之后水移入保卫细胞，而增加它们的体积，并打开气孔(Taiz和Zeiger，1998)。气孔闭合以相反的方式发生；当保卫细胞中的渗透压浓度降低时，其体积减小。水资源短缺是由全球气候变化而加剧的严重问题。非生物紧迫，特别是干旱和盐度增加，是全世界农作物损失主要的原因。此外，农业目前使用超过70％的可用淡水(发展中国家为86％)。一个可采取的节约农业用水的办法是发展在缺水条件下使用较少的水却能保持高产量的植物。由于植物有95％以上的水分是通过气孔蒸腾失去，气孔活性工程是减少农作物对水分的需求，并提高紧迫条件下的生产力的一种有前途的方法。Cominelli等人评论关于识别转录调节子控制气孔运动和参与气孔关闭的最新发展，于期刊：转录作用Transcription.2010Jul-Aug；1(1):41–45额外的
技术介绍
包括：美国专利公开号7,423,203教示通过以一种子特异性启动子表现真菌糖激酶而增加植物产量的方法。美国专利公开号2009/0265812教示通过以花粉特异性启动子表达己糖激酶而增加植物高温紧迫的耐受性的方法。
技术实现思路
根据本专利技术一些实施例的一方面，提供一种植物表达构体，包括一核酸序列，其用以在一保卫细胞特异性的顺式作用(cis-acting)调节元件的一转录控制之下编码一己糖激酶(hexokinase)。根据本专利技术一些实施例的一方面，提供一种植物表达构体，包括一核酸序列，用以编码一核酸剂而使一己糖激酶的表达沉默，其中所述核酸剂是在一保卫细胞特异性的顺式作用调节元件的一转录控制之下表达。根据本专利技术一些实施例，所述保卫细胞特异性的顺式作用调节元件是可诱导的。根据本专利技术一些实施例，所述保卫细胞特异性的顺式作用调节元件是持续性的。根据本专利技术一些实施例，所述保卫细胞特异性的顺式作用调节元件是一保卫细胞特异性的启动子。根据本专利技术一些实施例，所述保卫细胞特异性的启动子是KST1启动子。根据本专利技术一些实施例的一方面，提供一种调节植物气孔导度的方法，其特征在于：所述方法包括：在一植物内以一保卫细胞特异性的方式调控一己糖激酶的浓度及/或活性，从而调节植物导度。根据本专利技术一些实施例，所述调控是正向调节。根据本专利技术一些实施例，所述正向调节是通过引入如权利要求1所述的核酸构体到所述植物内而作用。根据本专利技术一些实施例，所述调控是负向调节。根据本专利技术一些实施例，所述的负向调是通过在一保护细胞特异性的顺式作用调节元件的一转录控制之下引入一核酸沉默剂到所述植物内而作用。根据本专利技术一些实施例的一方面，提供一种降低植物气孔导度的方法，所述方法包括引入所述核酸构体到一植物的一细胞内，从而降低所述植物的气孔导度。根据本专利技术一些实施例的一方面，提供一种增加植物的水利用效率的方法，所述方法包括引入所述核酸构体到一植物的一细胞内，从而提高所述植物的水利用效率。根据本专利技术一些实施例的一方面，提供一种增加植物对干旱、盐度或温度紧迫的耐受性的方法，所述方法包括引入所述核酸构体到一植物的一细胞内，从而增加所述植物对干旱、盐度或温度的耐受性。根据本专利技术一些实施例的一方面，提供一种增加植物的生物质、强健度或产量的方法，所述方法包括引入所述核酸构体到一植物的一细胞内，从而增加所述植物的生物质、活力或产量。根据本专利技术一些实施例的一方面，提供一种增加一植物对生物紧迫的耐受性的方法，所述方法包括引入所述核酸构体到一植物的一细胞内，从而增加所述植物对生物紧迫的耐受性。根据本专利技术一些实施例的一方面，提供一种转基因植物或其一部分包括所述植物表达构体。根据本专利技术一些实施例的一方面，提供一种分离植物细胞或植物细胞培养物包括所述植物表达构体。根据本专利技术一些实施例的一方面，提供所述转基因植物或所述分离植物细胞或植物细胞培养物，包括所述植物表达构体。根据本专利技术一些实施例，所述基因转殖植物的一部分为一种子。根据本专利技术一些实施例，所述转基因植物的一部分为一叶片。根据本专利技术一些实施例，所述种子为一杂交种子。根据本专利技术一些实施例，所述方法进一步包括在缺水条件下种植所述植物。根据本专利技术一些实施例，所述方法进一步包括在盐度之下种植所述植物。除非另有定义，本文使用的所有技术和/或科学术语，对于本专利技术所属的一普通技术人员通常理解，具有相同的含义。虽然类似或等同于本文描述的方法和材料可以在本专利技术的实施例的实践或测试中使用，但是示例性方法和/或材料于下方描述。在冲突的情况下，将以本专利说明书(包括定义)为主。此外，材料、方法和实施例仅是说是用于说明，而并非意图做为必要的限制。附图说明在本文中本专利技术的一些实施例仅以示例的方式描述，请参考附图。现在详细具体参考附图，需要强调的是所示的细节是以举例的方式，用于说明性地讨论本专利技术的实施例。在这点上，描述结合附图可使得本领域的技术人员更明了本专利技术的实施例如何被实施。在图中：图1A-C为显示蔗糖通过己糖激酶刺激气孔升闭合的图表。图1A为气孔的代表性光学显微镜影像，其以100mM山梨醇或100mM蔗糖处理后3小时，拍摄表皮印迹，(白色比例尺＝20微米)。图1B为气孔对蔗糖在野生型植物(WT)和AtHXK1表达型植物(HK4)的反应，将完整的叶子浸在的人工质外体汁液(apoplasticsap,WilkinsonandDavies,1997)3小时而进行测定，所述人工质外体汁液含有100mM山梨醇(作为渗透压控制组)、100mM的蔗糖或100mM蔗糖结合20mM的己糖激酶的抑制剂N-乙酰基-葡糖胺酶(NAG)。拍摄表皮印迹，测定气孔孔径。图1C为野生型(WT)植物的气孔对不同糖类组合的反应，其如图1B中所述被测定，但以200mM甘露醇作为一额外的渗透压控制组。在图1B和1C中所示的数据是300个气孔的平均值，其来自于六个独立的生物重复±标准误差(SE)。不同的字母表示一显着差异(t测试，P<0.05)。图2A-D显示升高的己糖激酶的表达，加强气孔闭合，降低蒸腾作用。对照组(WT)和表达的不同程度AtHXK1的转基因植物(HK38>HK4>HK37)(Dai等人，1999)的气孔孔径(图2A)和气孔导度(图2B)被测定。孔径数据是200个气孔的平均值，来自于四个独立的重复±标准误差(SE)。气孔导度数据是六个独立的重复的平均值±标准误差(SE)。不同的字母表示一个显着差异(t测试，P&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物表达构体，其特征在于：包括一核酸序列，其用以在一保卫细胞特异性的顺式作用调节元件的一转录控制之下编码一己糖激酶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.11 US 61/569,2511.一种植物表达构体，其特征在于：包括一核酸序列，其用以在一保卫细胞特异性的启动子的一转录控制之下编码一己糖激酶；其中所述己糖激酶为一种B型己糖激酶。2.一种植物表达构体，其特征在于：包括一核酸序列，用以编码一核酸剂而使一己糖激酶的表达沉默，其中所述核酸剂是在一保卫细胞特异性的启动子的一转录控制之下表达；其中所述己糖激酶为一种B型己糖激酶。3.如权利要求1或2所述的植物表达构体，其特征在于：所述保卫细胞特异性的启动子是可诱导的。4.如权利要求1或2所述的植物表达构体，其特征在于：所述保卫细胞特异性的启动子是持续性的。5.如权利要求1所述的植物表达构体，其特征在于：所述保卫细胞特异性的启动子是KST1启动子。6.一种调节植物气孔导度的方法，其特征在于：所述方法包括：在一植物内以一保卫细胞特异性的方式调控一己糖激酶的浓度及/或活性，其中所述己糖激酶为一种可调节气孔导度的B型己糖激酶，从而调节植物气孔导度。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述调控是正向调节。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述正向调节是通过引入如权利要求1所述的植物表达构体...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·葛兰诺特，葛乐·凯利，梅纳赫姆·莫雪莲，
申请(专利权)人：以色列国家农业部，农村发展农业研究组织·沃尔卡尼中心，耶路撒冷希伯来大学意桑研究开发有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL