具有增加产量的植物及其生产方法技术

本发明专利技术涉及通过将细胞周期蛋白Ａ的核酸，优选地编码细胞周期蛋白Ａ蛋白的核酸导入植物来增加植物产量的方法，该细胞周期蛋白Ａ的核酸有效地连接至种子偏爱的启动子上。通过使用该方法，在最适和亚最适生长条件下可增加植物的产量。由该方法生成了相对于相应的野生型植物和相对于组成型地表达细胞周期蛋白Ａ的转基因植物而言，具有增加的产量的植株。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的涉及分子生物学领域，并关注用于增加植物产量的方法。更特别地，本专利技术涉及通过将细胞周期蛋白A的核酸，优选地编码细胞周期蛋白A蛋白的核酸导入植物来增加植物产量的方法，所述核酸有效地连接了种子偏爱的启动子。本专利技术也涉及在植物种子组织中具有增加的细胞周期蛋白A核酸表达和/或在植物种子组织中具有细胞周期蛋白A蛋白的经调节的活性和/或水平的植物，该植物和相应的野生型植物相比以及和相应的其中组成型表达细胞周期蛋白A的转基因植物相比，具有增加的产量。不断增加的世界人口和农业上可供利用的可耕作土地的供给不断下降刺激了旨在提高农业效率的农业研究。常规的作物和园艺改进方法使用选择育种技术来鉴定具有理想特性的植物。然而，这样的选择育种技术具有几个缺点，即这些技术通常非常费力并且产生通常含有异源遗传成分的植物，该异源遗传成分并非总能引起可从亲本植株传递的理想性状。分子生物学上的进步已使人类能够修饰动物和植物的种质。植物的基因工程使得能够进行遗传物质(通常以DNA或RNA的形式)的分离和操作，以及随后将该遗传物质导入植物。这样的技术能够产生具有各种改善的经济、农艺或园艺性状的作物或植物。尤其具有经济价值的性状是产量。产量通常定义为来自作物的可测量的产物经济值。这可以数量和/或质量表示。产量直接依赖于几个因素，例如器官的数量和大小、植物的结构(例如，分枝的数目)、种子的产量等。根的发育、营养的吸收和压力耐受性在确定产量上也是重量的因素。可通过优化上述因素中的一种来增加作物产量，这种优化可通过修饰植物的内在生长机制来实现。植物的内在生长机制存在于统称为“细胞周期”的高度有序的事件序列中。通过细胞周期的推进是所有多细胞生物的生长和发育所必需的，对细胞的增殖是至关重要的。细胞周期的主要组成成分在酵母、哺乳动物和植物中是高度保守的。通常将细胞周期分为下列按顺序发生的时期G0-G1-S-G2-M。DNA复制或合成通常发生在S期(“S”表示DNA合成)，而染色体的有丝分裂分离发生在M期(“M”表示有丝分裂)，其间间隔以间期，G1(DNA复制前细胞生长的时期)和G2(DNA复制后，细胞准备分裂的时期)。胞质分裂(M期的最后步骤)后，细胞分裂完成。已退出细胞周期和已变成静止状态的细胞被称为处在G0期。可刺激处于该时期的细胞使之重新进入细胞周期的G1期。G1、G2和G0中的“G”表示“间期”。细胞周期过程的完成使细胞分裂期间的子细胞接受亲本基因组的完全拷贝。细胞分裂由两个主要的细胞周期事件即DNA合成的起始和有丝分裂的起始所控制。这些关键事件的每一个转换均由特定蛋白复合物(参与DNA的复制和分裂)代表的关卡(checkpoint)控制。在哺乳动物和植物细胞中，在G1/S边界DNA合成所必需的基因的表达由转录因子的E2F家族调节(La Thangue，1994；Muller等人，2001；De Veylder等人.，2002)。细胞周期的进入由E2F/Rb复合物调节/触发，该复合物可整合信号并使细胞周期基因的转录能够被激活。细胞周期的不同时期之间的转换，和由此产生的通过细胞周期的推进，是通过不同的异源二聚丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(通常称作周期蛋白依赖性激酶(CDKs))的形成和激活来推动的。这些激酶活性的前提条件是与特定的细胞周期蛋白的物理结合，激活的时间选择主要依赖于细胞周期蛋白的表达。细胞周期蛋白的结合诱导结合的CDK的N端末瓣(N-terminal lobe)发生构象变化，并促进该复合物的定位和底物特异性。当单体CDKs与周期蛋白结合时被激活，因此具有激酶活性。细胞周期蛋白水平在细胞周期中波动，从而代表确定CDK活化的时间选择的主要因子。这些在细胞周期中含有细胞周期蛋白和CDK的复合物的周期性活化介导了细胞周期转换(关卡)的时间调控。其他调节CDK活性的因子包括CDK抑制剂(CKIs或ICKs、KIPs、CIPs、INKs)、激活CDK的激酶(CAKs)、CDK磷酸酶(Cdc25)和CDK亚基(CKS)(Mironov等人1999；Reed 1996)。已描述拟南芥A型周期蛋白(A1、A2和A 3)(包含10种周期蛋白)的三个不同亚类。在Vandepoele等人.(The Plant Cell，Vol.14，903-916，April 2002)中已报道了两个A1型基因(CYCA1；1和CYCA1；2)、四个A2型基因(CYCA2；1、CYCA2；2、CYCA2；3和CYCA2；4)、和四个A3型基因(CYCA3；1、CYCA3；2、CYCA3；3和CYCA3；4)。国际申请WO 01/85946描述了几种细胞周期蛋白，包括细胞周期蛋白As。已提到细胞周期蛋白可在农业中用于改善植物的生长特性，例如特定组织或器官的生长速率或大小、植物的结构或形态、增加的作物产量、提高的对环境逆境条件(例如干旱、盐、温度或营养缺乏)的耐受性、提高的对滥用细胞周期的植物病原体的耐受性或用作靶以帮助鉴定CCPs的抑制剂或激活剂，所述抑制剂或激活剂可用作除草剂或植物生长调节剂。可通过许多方法增加产量，一些方法令人惊奇。例如，在20世纪60年代对小麦和水稻产量增加(所谓的绿色革命)作出贡献的主要因素是植物高度的降低(Sakamoto和Matsuoka，Current Opinion inBiotechnology 2004，15144-147)。使用大量氮肥后，当时的常规品种生长过高从而产生倒伏，导致显著的产量损失。相反地，绿色革命的半矮缩品种，由于其较矮的株高，具有抗倒伏性，从而导致作物产量的加倍。现已惊奇地发现可通过向植物中导入细胞周期蛋白A核酸，优选地编码细胞周期蛋白A蛋白的核酸来增加植物产量，该细胞周期蛋白A核酸有效地连接种子偏爱的启动子。在种子偏爱的启动子控制之下的细胞周期蛋白A核酸的表达导致比在植物中组成型表达的细胞周期蛋白A表达时获得的产量更高的产量。因此，根据本专利技术的一个实施方案，提供了用于增加植物产量的方法，其包括将细胞周期蛋白A核酸，优选地编码细胞周期蛋白A蛋白的核酸导入植物，该细胞周期A核酸有效地连接了种子偏爱的启动子。本专利技术方法的实施导致增加的植物产量。此处定义的术语“增加的产量”包括和对照植物的生物量相比，植物一个或多个部分的生物量(重量)有增加。该术语也包括种子产量的增加，包括各和对照植物相比，种子生物量(种子重量)上的增加和/或种子(饱满的)数量上的增加和/或种子大小上的增加和/或种子体积上的增加。种子大小和/或体积上的增加也可影响种子的组成。种子产量的增加可由花的数目和/或大小的增加造成。产量上的增加也可提高收获指数，其表示为总生物量对可收获部分例如种子的产量的比例。产量的增加也可提高千粒重(thousand Kernel weight，TKW)，其可通过计数得到的饱满种子数目和其总重量推算出来。以玉米为例子，产量的增加可以下列的一个或多个方面来表现每公顷或英亩的植物数量的增加、每颗植物的穗数目的增加、行(rows)数、每行粒数、粒重、千粒重、穗长/直径的增加等。以水稻为例，产量的增加可通过下列的一个或多个方面的增加来表现每公倾或英亩的植物数量、每颗植物的圆锥花序(panicle)数目、每圆锥花序上的小穗数量本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于增加植物产量的方法，其包括将细胞周期蛋白Ａ核酸，优选地编码细胞周期蛋白Ａ蛋白的核酸导入植物，该细胞周期蛋白Ａ核酸有效地连接了种子偏爱的启动子。

【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弗朗卡德，V米罗诺夫，
申请(专利权)人：作物培植股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]