具有改变的生长特性的植物及其生产方法技术

一种相对于相应野生型植物提高植物产量的方法，包括改变植物中编码２ｘＣ２Ｈ２锌指蛋白的核酸序列的表达和／或改变植物中２ｘＣ２Ｈ２锌指蛋白的水平和／或活性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请涉及一种改变植物的生长特性的方法。更为具体地说，本专利技术涉及通过改变编码锌指蛋白的核酸的表达和/或通过改变植物中锌指蛋白的水平和/活性，来改变植物的生长特性的方法，该锌指蛋白具有两个C2H2型的锌指结构域(2xC2H2)。本专利技术还涉及具有编码2xC2H2锌指蛋白的核酸的表达改变和/或2xC2H2锌指蛋白水平和/或活性改变的植物，该植物具有相对于相应的野生型植物发生改变的生长特性。基于不断增长的世界人口，提高农业效率仍然是农业研究的一个主要目标。种植和园艺提高的传统方式采用选择育种技术来识别具有令人满意的特性的植物。然而，这种选择育种技术具有几个缺点，即，这些技术通常是劳动密集型的，因此导致经常含有异源性遗传组分的植物，可能不总是具有从亲本植物传承的令人满意的性质。分子生物学的进步已经允许人类以特定和可控制的途径来改变动物和植物的胚质。植物的遗传工程学使分离和操纵遗传材料(通常以DNA或RNA的形式)以及随后将遗传材料导入植物成为可能。这种技术已经导致具有多种改良的经济学、农艺学或园艺学性质的植物的产生。一种具有特殊经济利益的特性或生长性质为较高的产量。产量通常被定义为来自农作物的具有经济价值的可测量的产品。这可以用数量或质量的术语来定义。其它重要的生长特性除了别的以外，包括改良的作物结构、改良的生长率等等。影响一个或更多的上述生长特性的能力将在多个领域具有许多应用，例如产量提高、作物育种、生产观赏植物、树木的培植、园艺、林学、生产藻类或作物(例如用作生物反应器、生产例如医药品、抗体或疫苗等产品、或有机废料的生物转化、或在高产藻类或植物的情形下用作燃料)等领域。术语“锌指蛋白”形容一种蛋白质中的核酸结合结构域，围绕四面体结构协调的锌原子折叠(Miller等1985.EMBO，4，1609-1614)。与锌原子相协调的氨基酸为半胱氨酸或组氨酸残基，然而锌指结构域的序列和长度存在多样性。锌指蛋白可以含有几个同样或不同类型的锌指结构域。通过锌指结构域与其它结构域的结合，自然界中可以遇见更多的多样性。例如，发现一些锌指蛋白与环指结构或卷曲螺旋结构域结合，从而形成所谓的三重结构域。有数种类型的锌指类型，例如C2H2，C2HC，C2C2。已知C2H2为经典的锌指结构域。通常有两个用来区分锌指蛋白的标准，首先为锌指的类型，其次为蛋白质中锌指的数目。已经描述了具有一个单独C2H2结构域锌指蛋白的特征，例如来自鼠耳芥属(Arabidopsis)Superman和来自玉米的Ramosa I。一种被充分表征的具有3个C2H2结构域的锌指蛋白为玉米的Indeterminate蛋白1。尽管对该基因的首次报道(Colasanti等人，Cell.1998 May 15；93(4)593-603)仅仅提及两种锌指结构域的存在，一个采用pFAM结构域研究的更为精密的分析，揭示了3个C2H2锌指结构域的存在。另外已知只有2个C2H2结构域的锌指蛋白，例如ZAT10(STZ)和SCOF-1。这一具有2个C2H2结构域的植物锌指蛋白的亚群已经与植物多种应激反应相联系(Sakamoto等，Gene 248(1-2)23-32(2000))。STZ和SCOF-1都已经被用于提高对非生物刺激耐受能力。已经报道当STZ过表达提高了酵母的耐盐能力(Lippuner等，JBiol Chem.271(22)12859-12866(1996))，已经报道在CaMV 35S启动子控制下的SCOP-1基因的过表达提高了鼠耳芥(Arabidopsisthaliana)的耐寒能力(Kim等，Plant J.25(3)247-259(2001))。对锌指蛋白编码基因表达改变(无论锌指基因表达突变、过表达或其它情形)的植物的报道描述了有异常生长特性的植物，其中没有(除了表达SCOF-1的转基因植物的耐受寒冷刺激的能力)农作物所需要的，或描述了只有特定刺激条件下才能测量的效应。现在已经发现改变植物中2xC2H2锌指基因的表达和/或改变植物中2xC2H2锌指蛋白的水平和/或活性使植物具有改良的生长特性。特别是已经发现在植物中引入2xC2H2锌指核酸赋予植物改良的生长特性，例如与野生型植物相比，提高产量、改良叶子结构、改变周期时间。因此，根据本专利技术的一个实施方案，提供了改良植物的生长特性方法，包括改变植物中编码2xC2H2锌指蛋白核酸的表达和/或改变植物中2xC2H2锌指蛋白的水平和/或活性。这里所用的术语“改变”用来指位置和/或时间的提高、减少和/或改变。改变编码2xC2H2锌指蛋白的核酸的表达或改变2xC2H2锌指蛋白本身的水平和/或活性，包括在特定的细胞或组织中，与相应的野生型植物中2xC2H2锌指蛋白基因或蛋白的表达、水平和/或活性相比较时，改变基因的表达和/或基因产物，即多肽的水平和/或活性。改变的基因表达可以由改变内源性2xC2H2锌指基因的表达产生和/或可以由改变预先引入植物的2xC2H2锌指基因的表达而产生。类似地，改变2xC2H2锌指蛋白的水平和/或活性可以由于改变内源性2xC2H2锌指核酸/基因的表达和/或可以由于改变预先引入植物的2xC2H2锌指核酸/基因的表达。可以通过例如化学方法和/或重组方法来达到改变基因/核酸的表达和/或改变基因产物/蛋白的水平和/或活性的效果。因此本专利技术提供了改良植物生长特性的方法，包括通过重组方法和/或化学方法来改变2xC2H2锌指蛋白基因或蛋白的表达、水平和/或活性。可以方便地通过化学方法达到改变编码2xC2H2锌指蛋白核酸的表达和/或改变2xC2H2锌指蛋白本身的水平和/或活性的效果，即通过外源性应用一种或多种能改变2xC2H2锌指蛋白活性和/或能够改变2xC2H2锌指基因(该基因可以是一种导入植物的内源性基因或转基因)的表达的化合物或成分。这里定义的术语“外源性应用”一词用来表示将合适的化合物或成分与植物接触或给予植物。该化合物或成分可以以适合植物摄入的方式外源性地应用于植物(例如通过施用到土壤中通过根来吸收，或在一些植物中直接施用于叶子，如通过喷雾)。外源性应用可能在野生型植物或预先用2xC2H2锌指核酸/基因或其它转基因转化的转基因植物中进行。适合外源性应用的化合物或成分包括2xC2H2锌指蛋白或2xC2H2锌指核酸。可选地，能够改变直接或间接活化或灭活2xC2H2锌指蛋白的因子的水平的化合物或成分的外源性应用也将适合于本专利技术的实施。另外还包括能够识别或模拟2xC2H2锌指蛋白功能的抗体。这些抗体可以包括“植物抗体”、单链抗体、IgG抗体和重链camel抗体，以及它们的片段。另外或作为选择，取得的效果也可以通过外源性应用2xC2H2锌指基因/基因产物的相互作用蛋白或活化剂或抑制剂而达到。另外或作为选择，该化合物或成分可以是诱导突变的物质，例如选自N-亚硝基-N-乙脲(N-nitroso-N-ethylurea)、吖丙啶、甲磺酸乙酯(ethylmethanesul phonate)和硫酸二乙酯中的一种或多种化学物质。突变形成也可以通过暴露于离子放射，例如X线或γ线或紫外光来实现。引入突变和检测突变效果的方法(例如通过监测基因表达和/或蛋白活性)是现有技术中熟知的。另外或作为选择，根据本专利技术的一个优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：A·I·桑斯莫里尼诺，
申请(专利权)人：作物培植股份有限公司，
类型：发明
国别省市：