具有改变的生长特性的植物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及通过调节植物中Ｂ型ＣＤＫ核酸的表达，和／或通过调节植物中Ｂ型ＣＤＫ蛋白的活性和／或水平来改变植物生长特性的方法。本发明专利技术也涉及具有改变的生长特性的转基因植物，该植物相对于对应的野生型的植物中的表达、活性和／或水平，具有调节的植物中Ｂ型ＣＤＫ核酸的表达，和／或调节的Ｂ型ＣＤＫ蛋白的活性和／或水平。本发明专利技术还提供了新的筛选方法，鉴定相对于对应的未突变ＣＤＫ具有提高了ＣＤＫ活性的ＣＤＫ突变体。本发明专利技术同时提供了新的筛选方法，鉴定能够结合ＣＫＩ（细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶抑制剂）的无活性ＣＤＫ。本发明专利技术还提供通过本发明专利技术的筛选方法得到的ＣＤＫ突变体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术广义上涉及分子生物学领域，涉及改变植物生长特性的方法。更具体的说，本专利技术涉及通过调节植物中B型CDK(细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶)核酸地表达，和/或通过调节植物中B型CDK蛋白的活性和/或水平来改变植物生长特性的方法。本专利技术也涉及具有B型CDK核酸的已调节的表达和/或B型CDK蛋白的已调节的活性和/或水平的植物，该植物相对于对应的野生型的植物具有改变的生长特性。本专利技术还提供了新的筛选方法，鉴定相对于对应的未突变CDK具有提高了CDK活性的CDK突变体。本专利技术同时提供了新的筛选方法，鉴定能够结合CKI(细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶的抑制剂)的无活性CDK。本专利技术还提供通过本专利技术的筛选方法可获得的CDK突变体。世界人口的不断增长和农业可用耕地供应的不断减少加速为了提高农业效率的农业研究。传统的农作物和园艺改良方法是利用选择性繁殖技术鉴别具有期望特性的植物。但是，这种选择性繁殖技术具有许多缺点，即一般来说这些技术是劳动密集型的，产生的通常具有不同遗传组成的植物从亲本植物传代后不一定总能得到期望的性状。分子生物学的进展使人类可以改变动物和植物的种质。植物基因工程承担着遗传物质(一般以DNA或RNA的形式)的分离和操纵、和该遗传物质的随后导入的使命。这种技术具有提供具有各种改良经济、农艺或园艺特性的植物的能力。具体经济利益的一个特征就是产量。通常产量定义为作物的有经济价值的可测量产物。其可从量和/或质上定义。产量直接依赖与几个因素，例如器官的数量和大小、植物的结构(例如分枝的数目)、种子产量及其它。根的生长、养分的摄取和逆境耐性也是决定产量的重要因素。植物通常面临的压力包括环境(非生物的)压力(例如异常高或低温引起的温度压力；养分不足导致的压力；缺水(干旱)导致的压力)和生物压力(其他植物(杂草)、动物性害虫和病原体施加给植物的)。不仅通过优化上述因素中的一种可以增加作物的产量，而且通过改变植物内在的生长机制也可以增加作物的产量。植物内在的生长机制是总称为“细胞周期”的高度有序的事件。细胞周期的进行是所有多细胞生物生长和发育的基础，对于细胞增殖至关重要。在酵母、哺乳动物和植物中细胞周期的主要组分是高度保守的。一般细胞周期分为下列有序的时期G0-G1-S-G2-M。DNA的复制或合成一般发生在S期(“S”代表DNA的合成)，染色体的有丝分裂分离发生在M期(“M”是有丝分裂)，和分裂间期(intervening gapphase)G1(DNA复制前的细胞生长时期)和G2(DNA复制后细胞准备分裂的时期)。M期的最后步骤，胞质分裂后细胞分裂完成。离开细胞周期的细胞和周期中静止的细胞称为处于G0期。这个时期内的细胞能够被刺激在G1期进入细胞周期。G1、G2和G0中的“G”表示“间期”。细胞周期程序的完成使每一子细胞在细胞分裂中得到亲代基因组的全部备份。细胞分裂被两个主要的细胞周期事件控制，即DNA合成的起始和细胞分裂的起始。这些关键事件间的每个转化是由特殊蛋白质复合体(参与DNA复制和分离)代表的关卡控制的。在哺乳动物和植物细胞中，G1/S边界上DNA合成的必需基因的表达由转录因子中的E2F家族控制(La Thangue，1994(Curr.Opin.Cell Biol.6(3)，443-450)；Muller等人，2001(Genes Dev.15(3)，267-285)；De Veylder等人，2002(EMBO J.21(6)，1360-1368))。进入细胞周期由整合信号并激活细胞周期基因转录的E2F/Rb复合体调节/引发。细胞周期的不同阶段的转化和之后细胞周期的进行由不同的异源二聚化的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的形成和激活驱动，所述丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶一般指细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK)。这些激酶活性的首要条件是和具体周期蛋白的物理结合，激活的时间选择主要由周期蛋白的表达决定。周期蛋白的结合导致相关CDK的N末端部位(lobe)的构像改变，导致复合体的定位和底物特异性。当与周期蛋白结合时，单体CDK被激活，并因此具有激酶的活性。在细胞周期中，细胞周期蛋白水平波动，并因此体现出一个决定CDK激活时间的主要因素。在细胞周期中，含有细胞周期蛋白和CDK的这些复合体的周期性活动介导细胞周期转化(关卡)的时间调节。调节CDK活性的其他因素包括CDK抑制剂(CKI或ICK、KIP、CIP、INK)，CDK激活激酶(CAK)，CDK磷酸酶(Cdc25)和CDK亚基(CKS)(Mironov等人，1999(Plant Cell11(4)，509-522)；Reed 1996(Progressin Cell cycle Research2，15-27))。在植物中，一直研究两个主要CDK类别，已知的A型和B型CDK。A型CDK调节G1至S和G2至M的转化，而B型CDK似乎仅控制G2至M的关卡(Hemerly等人，1995(EMBO J.14(16)，3925-3936)；Magyar等人，1997(Plant Cell 9(2)，223-235)；Porceddu等人，2001(J.Biol.Chem.276(39)36354-36360))。另外，已有C型CDK和CDK激活激酶(CAK)存在的报道(Magyar等人，1997(Plant Cell9(2)，223-235)；Umeda等人，1998(Proc Natl Acad SciUSA.95(9)，5021-5026.；Joubès等人，2001(Plant Physiol.126(4)，1403-1415))，和D型、E型和F型CDK存在的报道(Vandepoele等人，2002(Plant Cell 14(4)，903-916))。影响植物中细胞周期和由此改变植物的各种生长特性的能力将在多个领域中有许多应用，例如作物增殖、植物繁殖、观赏植物生产、aboriculture、园艺、林业、藻类或植物生产(例如用作生物反应器，例如药品、抗体或疫苗的物质的生产，或有机废物生物转化或用作高产量藻类和植物的养料)。现已发现调节在植物中B型CDK核酸的表达，和/或调节在植物中B型CDK蛋白的活性和/或水平，提供具有改变的生长特性的植物。因此，根据本专利技术的第一个实施方式，本专利技术提供了改变(改良)植物生长特性的方法，包括调节植物中B型CDK核酸的表达，和/或调节在植物中B型CDK蛋白的活性和/或水平，其中改变的生长特性选自提高生长速度、增加产量和改变的结构。调节B型CDK核酸的表达即提高或增加B型CDK基因/核酸的表达。调节B型CDK蛋白的活性和/或水平即增加活性(可能是，或可能不是增加B型CDK蛋白水平的结果)。相对于对应的野生型植物中B型CDK的表达、活性和/或水平，变化了的表达、活性和/或水平被改变。在本领域中，获得提高或增加基因表达或基因产物的方法已被详尽记载，包括例如通过强启动子驱动的超表达、转录增强子或翻译增强子的使用。改变(更具体的，改良)植物生长特性的优选方法包括在植物中导入和表达B型CDK核酸，所述核酸编码B型CDK蛋白。该核酸可通过，例如转化导入植物中。因此，根据本专利技术的一个优选方面，提供了改良植物生长特性的方法，包括向植物中导入B本文档来自技高网...

【技术保护点】
改良选自增加产量、增加生长速度和改变的结构中的一种或多种植物生长特性的方法，所述方法包括在植物中增加编码Ｂ型ＣＤＫ蛋白的核酸的表达，和／或增加植物中Ｂ型ＣＤＫ蛋白的活性和／或水平。

【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：W布罗科特，V弗兰卡德，Y哈茨菲尔德，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]