具有改良的生长特性的植物以及制备所述植物的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过在植物中引入和表达编码Ｓ３ａ蛋白的核酸而改良植物的生长特性的方法。本发明专利技术还涉及其中引入了编码Ｓ３ａ蛋白的核酸的转基因植物，该植物相对于对应的野生型植物具有改良的生长特性。本发明专利技术还涉及可用于本发明专利技术方法的构建体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及分子生物学领域，并且涉及一种改良植物生长特性的方法。更具体地说，本专利技术涉及通过在植物中引入和表达编码小亚基核糖体蛋白(S3a)的核酸而改良植物生长特性尤其是产率的方法。本专利技术还涉及其中引入了S3a编码核酸的植物，该植物相对于对应的野生型植物具有改良的生长特性。不断增长的世界人口和可用于农业的可耕地的不断减少的供给，激起农业研究向提高农业的效率发展。农作物和园艺改良的传统手段利用选育技术来鉴定具有期望特性的植物。然而，这样的选育技术具有若干缺点，即这些技术一般是劳动密集型的，而且产生通常含有异质遗传组分的植物，这并非总是产生自亲本植物传递过来的期望性状。分子生物学的发展已经允许人类修饰动物和植物的种质。植物的遗传工程需要分离和操作遗传物质(一般是DNA或RNA的形式)，随后需要把该遗传物质导入到植物中。这种技术能够提供具有多种改良的经济学、农艺学或园艺性状的作物或植物。一种具有特殊经济利益的性状是产率。产率通常定义为作物产生的可衡量经济价值。这可以从数量和/或质量方面定义。产率直接取决于几个因素，例如，器官的数量和大小，植物结构(例如，分枝的数量)，种子产量等等。根的发育、营养吸收和应激耐受性也是确定产率的重要因素。可以通过优化上述因素之一来提高作物产率。20世纪70年代早期，蔗糖梯度分析浮现了核糖体装配途径的轮廓。这些研究鉴定了3种主要的前核糖体颗粒。早期的90S颗粒(‘S’是沉积速率)随后被加工成66S和43S的前核糖体，它们分别为成熟的60S和40S亚基的前体。60S亚基经加工后由25S、5.8S和5S的核糖体RNA组成。在成熟过程中，许多蛋白质将相互作用而产生最终的结构。40S亚基由18S核糖体RNA组成，而且在成熟复合物形成之前，同样有许多蛋白质相互作用。这两种亚基装配成大的复合物，其中40S小亚基结合mRNA和tRNAs，而大亚基催化肽键形成。核糖体质量的大约2/3由RNA组成，而1/3由蛋白质组成。蛋白质依其所属的核糖体亚基命名小亚基(S1至S31)和大亚基(L1至L44)。多数蛋白质与通常来自不同结构域的多个RNA元件相互作用，以构成并稳定rRNA三级结构。尽管解码和肽移位的关键活性是基于RNA的过程，但蛋白质在可能已经进化为蛋白质合成过程流水线的功能方面起着积极的作用。除了它们典型的核糖体作用，许多核糖体蛋白还具有非核糖体作用，如DNA修复。S3a(cyc07)在1991年首次克隆。它编码40S的核糖体蛋白(小亚基)，与v-fos转化效应因子(由人和大鼠的fte-1基因编码)、TNF-α诱导的小鼠TU-11基因同源，且类似于酵母PLC1和PLC2。哺乳动物fte-1、植物cyc-07和酵母PLC2都已表明是细胞周期调控的，而且在核糖体水平上参与蛋白质的合成。改良植物的各种生长特性的能力，将在诸如作物增强、植物育种、观赏植物的生产、树木栽培学、园艺学、林学、用于生物反应器的藻类的生产(用于物质如药物、抗体或疫苗的生物工艺学生产，或是有机废物的生物转化)等领域及其它这样的领域中具有许多应用。现已发现，在植物中引入和表达编码小亚基核糖体蛋白(S3a)的核酸，产生了相对于对应的野生型植物而言具有改良的生长特性的植物。因此，根据本专利技术的一个实施方案，提供了一种用于改良植物的生长特性的方法，包括在植物中引入和表达编码S3a的核酸。最好地，通过实施本专利技术的方法，产生具有多种改良的生长特性的植物，尤其是增加的产率，特别是种子产率。如文中所定义的术语“增加的产率”分别用来指相对于对应的野生型植物，在如下的一个或多个方面的增加(i)植物一个或多个部分增加的生物量(重量)，特别是地上(可收获)部分，增加的根生物量或增加的任何其它的可收获部分的生物量，(ii)增加的种子产率，其可能源于增加的种子生物量(种子重量)，可能是每株植物种子重量的增加或个别种子基础上的增加，并且所述种子重量的增加可能是因改变的种子大小所致，如种子长度和/或种子宽度和/或种子面积；(iii)增加的(饱满)种子数量；(iv)增加的种子大小，这可能也影响种子的组成；(v)增加的种子体积，这也可能影响种子的组成；(vi)增加的收获指数，其可以表达为可收获部分如种子的产率占总生物量的比率；和(vii)增加的千籽粒重(TKW)，是从计数的饱满种子的数量和它们的总重量推断的。增加的TKW可能源于增加的种子大小和/或种子重量。根据本专利技术的一个优选实施方案，产率的增加涵盖如上文(ii)至(vii)中任何一项或多项所定义的种子水平上的产率增加。以谷物为例，产率增加可表现为下列一个或多个方面每公顷或每英亩植株数的增加，每株植物穗的增加，行数、每行种仁数、粒重、千籽粒重、穗长度/直径的增加，等等。以稻为例，产率增加可表现为下列一个或多个方面的增加每公顷或每英亩植株数，每株植物的花序数，每个花序上的小穗数，每个花序上的花数，种子饱满率的增加、千籽粒重的增加，等等。产率的增加可能还导致改变的结构，或可能作为改变的结构的结果发生。根据本专利技术的一个优选的特点，实施本专利技术的方法产生了具有增加的产率的植物，其分别表现为相对于对照植物的如下至少一个方面增加的TKW，增加的(饱满)种子数，增加种子重量和增加的收获指数。因此，根据本专利技术，提供了一种用于增加植物产率的方法，该方法包括在植物中引入和表达编码S3a多肽的核酸。因为根据本专利技术的转基因植物具有增加的产率，相对于处于其生活周期的相应阶段的对应野生型植物的生长速率而言，这些植物很可能显示出增加的生长速率(在它们至少部分的生活周期期间)。增加的生长速率可能是植物的一个或多个部分(包括种子)特异性的，或可能是基本上整个植株的。具有增加的生长速率的植物甚至可能显示出早期开花。生长速率的增加可能发生在植物生活周期的一个或多个阶段，或基本上在整个植物生活周期期间。植物生活周期早期增加的生长速率可能反映增强的生长力。生长速率的增加可能改变植物的收获周期，使得植物能够比可能的情形更晚播种和/或更早收获。如果生长速率充分增加，可能允许播种相同植物物种的更多种子(例如播种和收获稻类植物，接着播种和收获更多的稻类植物，所有这些都在一个传统的生长期内)。类似地，如果生长速率充分增加，可能允许播种不同植物物种的更多种子(例如播种和收获稻类植物，接着，例如，播种和任选地收获大豆、马铃薯或任何其它合适的植物)。就有些植物来说，从同一根茎收获增加的次数也是可能的。改变植物的收获周期可能导致每英亩年生物量产量的增加(由于(比方说在一年里)任何特定植物生长和收获的次数增加)。生长速率的增加还可能允许在比它们的野生型对应物更广的地理区栽培转基因植物，因为种植作物的地区限制常常由种植时(早季)或收获时(晚季)不利的环境条件所决定的。如果缩短收获周期，可以避免这些不利条件。生长速率可通过从生长曲线绘图生长实验获得各种参数来确定，这些参数可以是T-Mid(植株达到其最大大小的50％所需的时间)和T-90(植物达到其最大大小的90％所需的时间)，等等。实施本专利技术的方法产生具有增加的生长速率的植物。因此，根据本专利技术，提供了一种用于增加植物的生长速率的方法，该方法包括在植物中引入和表达编码S3a多肽的核酸。生长速率的增加这里例示为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改良植物生长特性的方法，包括在植物中引入和表达编码小亚基核糖体蛋白Ｓ３ａ多肽的核酸。

【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：V弗兰卡德，D杜迪斯，A费赫尔，
申请(专利权)人：克罗普迪塞恩股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]