调节植物细胞分裂的组合物和方法技术

本发明专利技术提供调节植物细胞分裂的组合物和方法。具体而言，本发明专利技术提供编码ＲＥＶＯＬＵＴＡ的多核苷酸。此外，本发明专利技术也提供了ＲＥＶＯＬＵＴＡ载体和转化的植物，其中，相对于未转化植株的对照种群，转化植株的细胞分裂被ＲＥＶＯＬＵＴＡ转基因的表达所调节。本发明专利技术还提供从高等植物中分离和鉴别ＲＥＶＯＬＵＴＡ的方法。（*该技术在2020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】
本专利技术一般涉及调节植物细胞分裂和生长的组合物和方法。具体而言，本专利技术提供促进具有增长或减少细胞数量的植物的生产的转基因载体、细胞、植株及它们的生产方法。
技术介绍
植物体模型的精心构建，主要依赖于在称为分生组织的生长位点上准确调节细胞的分裂与细胞的分化。在种子植物中，由顶端分生组织操控顶端生长。芽尖分生组织尽管在结构上是相同的，但在个体发育方面则有差异。在胚胎发生过程中发生初生的芽尖分生组织，并成为初生幼芽的顶端。随后在该初生幼芽的旁边长出一些次生芽尖分生组织并形成一群侧芽。在许多种子植物中，幼芽的放射形生长是由芽体内的圆柱形分生组织层即形成层赋予的。从顶端分生组织侧面形成的各种过渡型分生组织中发生侧向的“叶状”器官(即，叶片、花瓣等)的生长。根系的生长是从类似的顶端分生组织和形成层分生组织发生的。目前对这些不同类型的分生组织的调节和相互作用的了解还很少。栽培植物的商品价值直接与产量有关，即与所收获的植株部分的大小和数量相关，这些又取决于相应植株组织中细胞分裂的数量。虽然研究植物生长的基因方法已提供了有关植株体形和器官形态发生方面的重要信息(参见例如Riechmann等人，1997 Biol.Chem.，3781079-1101；Barton，1998 Current Opin.Plant Biol.，137-42；Christensen等人，1998 Current Biol.，8643-645；Hudson，1999 CurrentOpin.Plant Biol.，256-60；Irish，1999 Dev.Biol.，209211-220；Scheres等人，1999 Current Topics Dev.Biol.，45207-247)，但是对于什么和如何调节植物细胞分裂以及由此产生的植物器官的整体大小还是知之甚少。因此，对可通过对细胞分裂的调节作用来控制器官大小的基因进行分离和处理，实际上将对每一种具有商业价值的植物物种的生产性能产生巨大的影响。Hermerly等人(1995 EMBO J，143925-3936)使用拟南芥(Arabidopsisthaliana)Cdc2激酶基因的显性失活突变作用研究了对烟草植株生长和发育的影响。所有各种真核生物的细胞周期要正确地运行都需要有Cdc2激酶活性。Hermerly等人指出，在烟草植物中编码显性失活Cdc2蛋白质的拟南芥基因的表达，可产生在形态学方面正常但由于细胞分裂频率减少而体形变小的植物。因此，对植物细胞分裂的调节作用至少是部分地与植株的发育脱节的。但是，在正常的植物生长和发育过程中，为了促成植物细胞分裂，必须由其它的调节性蛋白质来激活Cdc2激酶活性。已分离出大批的植物突变体，这些突变体具有各种异常的形态和生长表型(例如参见Lenhard等人，1999 Current Opin.Plant Biol.，244-50)。但是，从视觉上难以分辨出哪种植物形态表型是由于决定某个植物细胞是否生长与分裂假定的关键性控制基因或是规定细胞发育结局的其它一些基因中发生突变而形成。而且，即使能够区别出这种假定的植物生长突变体，仍需要付出巨大的努力来分辨起到调节植物细胞分裂的突变基因产究竟是由哪个DNA片段编码的。例如，Talbert等人(1995 Development，1212723-2735)报道，拟南芥突变体中有一个称为revoluta(REV)的基因存在缺陷，这种缺陷使得该突变植物的分生组织区域中的细胞分裂呈现异常调节。具体而言，原本需要该REV基因来促进顶端分生组织包括侧芽(paraclade)分生组织、花的分生组织和初生芽尖分生组织的生长。同时，REV基因对叶子、花器官和茎的分生组织则起着反向的作用。即，在叶子、花器官和茎组织中，REV的作用是限制细胞分裂，从而减小植物生长的速率及其组织的最终大小。叶子、花器官和茎等组织中功能性REV蛋白质的缺失，可导致这些组织的细胞数量和大小的增加。相反，顶端分生组织细胞中功能性REV蛋白质的缺失，则可导致细胞分裂和器官大小的减少。Talbert等人(1995，本文将其纳入作为参考)报道了在同质结合的revoluta植物中观察到的详细的形态学变化。记录下的revoluta突变体的失常的形态学强烈表明，REV基因产物具有调节拟南芥的顶端和非顶端分生组织的相对生长的作用。这种revoluta突变作用已被用来绘制REV基因在拟南芥5号染色体比较远端具体的位置的基因图谱。但是，在本专利技术之前，关于REV基因序列以及使用多核苷酸来编码在转基因植物细胞中调节细胞分裂的REV蛋白质的方法还是未知的。原则上，在DNA或蛋白质水平上比较植物生长调节基因与已知在引发细胞周期(如细胞周期蛋白)或调节生长方面起着重要作用的动物或真菌基因的序列相似性，也可鉴别出该调节基因中的突变过程。例如，周知在动物中的各种同源框(HB)基因是在规定躯体生长规划以及调节高等生物的发育方面起到主导控制基因作用的编码蛋白质(Gehring等人，1994，Annu.Rev.Biochem.，63487-526)。动物中的HB基因可编码涉及到DNA结合作用的称为同源域(HD)的大约60个氨基酸的蛋白质基元，含有HD的蛋白质是起着靶基因表达调节子作用的一种转录因子。植物和动物的HD区域都是高度保守的。最初是在分离具有改变叶子发育的显性突变的称为knottedl(knl)的玉米突变体的基础上，鉴别出了植物同源框基因(Vollbrecht等人，199l，Nature，350241-243)。已鉴定出可编码与玉米Knotted蛋白质同源的各种蛋白质的基因，并在其序列同源性的基础上从很多植物物种中克隆出该基因来(参见Chan等人的综述，1998，Biochem.et.Biophys.Acta.，14421-19)。杂交研究表明，拟南芥大约有35-70个不同的含有HD的基因(Schena等人，1992，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，893894-3898)。已通过使用从保守的HD序列制备的简并寡核苷酸作为杂交探针或PCR引物来鉴定和分离cDNA克隆，从而分离出了大批的含有HD的植物基因(Ruberti等人，1991 EMBO J.，101787-1791；Schena等人，1992；Mattsson等人，1992 PlantMol.Biol.，181019-1022；Carabelli等人，1993 Plant J.，4469-479；Schena等人，1994 Proc.Natl.Acad.Sci.USA，918393-8397；Soderman等人，1994 PlantMol.Biol.，26145-154；Kawahara等人，1995 Plant Molec.Biol.，27155-164，Meissner等人，1995 Planta，195541-547；Moon等人，1996 Mol.Cells，6366-373；Moon等人，1996，Mol.Cells，6697-703；Gonzalez等人，1997 Biochem.Biophys.Acta，1351137-149；Meijer等人，1997Plant J.，11263-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离的ＤＮＡ分子，它含有编码由至少约有７０％与ＳＥＱ ＩＤ ＮＯ：２相同的氨基酸组成的蛋白质的多核苷酸。

【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：安斯雷德，琳达麦迪森，卢卡科麦，
申请(专利权)人：安斯雷德，琳达麦迪森，卢卡科麦，
类型：发明
国别省市：US[美国]