本发明专利技术提供了用于增加植物中的种子大小和／或种子数目的方法和组合物。特别地，提供了用于在胚胎发育期间过量表达植物生长和／或发育相关或关联基因的方法和组合物。用遗传构建体转化的转基因植物提供了在田间产生更大和／或更多种子的成熟植物，所述遗传构建体具有在早期特异性胚胎启动子控制下的植物生长和／或发育相关基因。还提供了用于选择生长和发育相关基因的方法，所述生长和发育相关基因提供具有更高产量表型的转基因植物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过在早期胚胎发育期间生长和/或发育相关基因的 转基因过量表达来增加种子大小和种子数目与相关申请的交叉引用本申请要求于2005年12月15日提交的美国专利申请号 60/750， 991的优先权，所述专利对于所有目的通过提及而整体合并入 本文。
技术介绍
作为农作物改良的目标的最重要性状是产量。通过开发新的植物 品种来改善农作物产量的努力可以分成2种方法。 一种是通过培育或 改造具有增加的对于非生物应激条件例如干旱、寒冷或盐或者由害虫 或致病病原体引起的生物应激条件的抗性的农作物品种来减少农作物 产量损失。虽然这种方法有价值，但它在不存在应激条件的情况下不 提供根本改善的农作物产量。第二种方法是培育或改造新的农作物品种，其中基本生产能力得 到增加。传统育种程序最初在改善各种农作物的产量方面产生了实质 的进步。通常经历的模式虽然最初在产量方面具有实质进步，但随后 为变得更小且更难以获得的增加的进一步改善。最近开发的基于分子生物学技术的方法原则上已提供了这样的潜 力，即通过改变在植物生长和/或发育中起作用的植物基因表达的时 机、位置或水平来达到农作物产量方面的实质改善。在过去的20年中， 在鉴定在植物生长和/或发育中起作用的植物基因方面已取得重大进 展。由于植物生长调节和它最终如何涉及产量性状的复杂性，这些基 因中的哪一些(如果有的话)将是改善农作物产量的明确候选物仍不明了。为了鉴定具有生长和/或发育功能的植物基因而进行的许多工作已在模型植物系统拟南芥(^ra6/i/o;^/s Ws/2's/ s)中完成。称为 i^WZra (REV)的一种此类基因最初被鉴定为拟南芥属物种 (^"a6/cTo;^")中的功能丧失突变，称为reW(Talbert等人， "eFe/o/7/z e/^ 121: 2723-2735， 1995 )。这种突变对植物生长和形态 具有多效效应。感兴趣的reW突变的一种表型是明显更大的种子。这 种表型是农业上可能需要的，但不幸的是，它伴随着不希望的性状例 如减少的花和种子数目、不育和改变的叶形态。除了更大的种子外， reW突变体还显示出更大的叶、茎和花。通过作图克隆方法(在W0 01/33944中描述，该文献通过提及而 整体合并入本文)而鉴定出REV基因，并且它被证明是属于转录因子 的同源域-亮氨酸拉链(home domain-leucine zipper, HD-ZIP )家 族的转录因子。在植物中，HD-Zip基因参与许多发育途径，包括维管 组织发育、毛状体(trichome)和根毛发育、以及光调节应答。因为 reW可能是功能丧失突变，所以试图通过表达反向重复REV(REV-IR) 构建体或者通过由REV基因的强过量表达所触发的共抑制来敲除转基 因拟南芥属物种中的REV功能(W0 01/33944) 。 REV-IR构建体产生 弱的reW表型。reW表型包括更大、更重的种子，这也在REV过量 表达品系中观察到，其中REV转基因遍及植物的强组成型表达由组成 型35S启动子驱动。有趣的是，这种效应与增加的REVmRNA水平相关， 这表明这不是由于内源性REV基因的共抑制。REV过量表达而非抑制 导致了增加的种子大小这一事实是重要的发现，因为使用reW突变体 的先前工作这是未曾预料到的。REV转基因遍及植物的强组成型表达模拟了 reW突变体的大种子 表型，但它还复制了使用reW突变体时可见的不希望的表型。尽管通 过REV转基因的组成型过量表达的技术上直捷的方法来获得更大的种 子大小表型的能力显示出具有前景，但不希望的表型意味着这种方法 对于商业化农业应用将是不可行的。对于许多农作物种类，农业上相关的植物部分是种子。如果可以获得大种子性状而没有普遍组成型REV过量表达的有害副作用，那么 它将具有潜在极大的农业价值。克服这个问题的一种可能途径是将过量表达特异地局限于种子。尽管许多种子特异性启动子是已知 的并且具有可以潜在地用于驱动^T转基因表达的特征，但没有证据 暗示，原则上，局限于种子的REV过量表达将实际导致增加的种子大 小。种子中植物的内源性A57基因的天然功能已知是在分生组织起始 和近轴细胞命运决定方面(0tsuga等人，尸/a/ , /. 25: 223-236, 2001; McConnell和Barton,齡e/o/ 迈加"25: 2935-2942( 1998 ); McConnel 1 等人，^""re 411: 709-713， 2001; E迈ery等人，&〃. A/o人13: 1768-1774， 2003 )而不是在细胞生长或分裂方面。此外，还不知道， 在35S/REV过量表达的植物中的大种子大小表型是由于种子中或正在 发育的胚胎中REV的过量表达，还是由于由遍及植物组织的REV过量 表达所引起的对植物的总体生长和发育的影响。除了缺乏REV在种子中对种子大小决定具有影响的任何已知生物 功能外，也没有信息表明，在种子的哪个部分中或在种子发育期间的 哪个阶段时尝试过量表达REV转基因以达到种子大小的增加可能是最 佳的。本专利技术提供了在胚胎发育的早期阶段期间生长和/或发育相关基 因的胚胎特异性过量表达，当与不过量表达该基因的野生型植物相比较时，这导致种子大小的增加。在一个具体实施方案中，使用早期胚 胎特异性启动子来过量表达y^「基因。达到了增加的种子大小性状而 没有釆用遍及植物的REV组成型过量表达时可见的有害副作用。此外， 当与野生型植物相比较时，REV的胚胎特异性过量表达产生了关于"种 子总数目/植物"的增加方面的未预测到的结果。种子总数目的增加起 因于种子数目/荚的增加、总状花序数目/植物的增加、荚数目/总状花 序的增加、种子败育率的减少，或者这些效应的组合。总之，由于REV 在正在发育的胚胎中的过量表达而引起的增加的种子大小和增加的种 子数目导致与野生型植物相比较而言总产量的大量增加，并且证实与植物生长和/或发育相关的基因可以与早期胚胎特异性启动子相结合 地过量表达，以增加植物产量。专利技术概述本专利技术提供了用于增加转基因植物中的种子大小和/或种子数目 的方法和组合物。特别地，本专利技术涉及与基因有效地结合的早期特异 性胚胎启动子用于在转基因植物的正在发育的种子中过量表达该基因 和/或由该基因编码的蛋白质的用途，所述基因与植物生长和/或发育 相关。当与野生型植物相比较时，在转基因植物中在种子发育的这个 早期阶段期间所述基因的过量表达在转基因植物中提供了增加的种子 产生和/或增加的种子大小。在本专利技术的一个具体实施方案中，将^T基因与早期特异性胚胎 启动子有效地结合，以提供REV蛋白在转基因植物的正在发育的种子 中的过量表达。REV在种子发育的这个早期阶段期间的过量表达令人 惊讶地导致在转基因植物中增加的种子大小和增加的种子产生，而没 有当遍及植物地过量表达REV时可见的有害副作用。还提供了用于增加植物中的种子大小的方法，其包括在早期胚胎 发育期间在种子中过量表达与植物生长和/或发育相关的基因。特别 地，该方法包括在早期特异性胚胎启动子的控制下在种子中表达所述 生长和/或发育相关基因。所述早期特异性胚胎启动子对于所述植物来 说可以是异源的或同源的。在本专利技术的某些本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于增加植物中的种子大小的方法，其包括在早期胚胎发育期间在种子中过量表达植物生长和发育相关基因。
【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：J德罗彻，T恩谷彦，
申请(专利权)人：目标栽培公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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