转C4光合关键基因提高C3植物光合作用的方法技术

本发明专利技术公开了一种转C4光合关键基因提高C3植物光合作用的方法。本发明专利技术提供了一种增强植物光合作用和/或提高植物产量和/或提高植物生物量的方法，包括：采用不同的启动子策略，向受体植物中导入5个C4光合关键基因，得到转基因植物；所述转基因植物与所述受体植物相比，光合作用增强和/或产量提高和/或生物量提高。利用本发明专利技术方法成功创制出具有光合效率显著提高的材料，大辐提高植物的生物量和产量，且没有附带其它不利性状。本发明专利技术对于培育C4水稻材料具有重大生产应用价值。 1

【技术实现步骤摘要】
转C4光合关键基因提高C3植物光合作用的方法
本专利技术属于植物光合作用改进
，涉及一种转C4光合关键基因提高C3植物光合作用的方法，特别涉及利用多基因转化系统，改造获得一个含5个光合基因的载体，利用不同的启动子驱动这些基因，创制可以显著提高光合作用效率的水稻材料的方法。
技术介绍
随着工业化、城镇化的发展以及人口的增加，我国粮食需求将呈刚性增长，而耕地减少、水资源短缺、气候变化等对粮食生产的约束日益突出，我国粮食供需将长期处于“紧平衡”状态，保障粮食安全面临严峻挑战。农作物的株型育种和杂种优势利用为我国粮食作物产量的提高，保障国民经济的快速发展做出了巨大贡献，但粮食产量的进一步提高难度越来越大。在当前保障粮食安全作为我国长期国策的背景下，如何实现粮食作物产量水平的持续提升是横亘在我国社会经济、农业科技前进道路上的一道难题。作物收获指数是衡量作物产量的主要指标之一，目前水稻、小麦的收获指数都接近0.5，这意味着这两种作物的粮食产量占全部生物量的近50％，通过传统育种实现粮食产量的大跨度提高已不可能。幸运的是，世界上还有另一些植物(C4植物，如玉米、高粱和甘蔗等)，它们的光合效率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强植物光合作用和/或提高植物产量和/或提高植物生物量的方法，包括如下

【技术特征摘要】
1.一种增强植物光合作用和/或提高植物产量和/或提高植物生物量的方法，包括如下步骤：向受体植物中导入5个C4光合关键基因，得到转基因植物；所述转基因植物与所述受体植物相比，光合作用增强和/或产量提高和/或生物量提高；所述5个C4光合关键基因为磷酸丙酮酸双激酶的编码基因、PEP羧化酶的编码基因、苹果酸脱氢酶的编码基因、NADP－苹果酸酶的编码基因，以及碳酸酐酶的编码基因；在所述转基因植物中，所述磷酸丙酮酸双激酶的编码基因由所述磷酸丙酮酸双激酶的编码基因的内源启动子驱动转录；所述PEP羧化酶的编码基因由所述PEP羧化酶的编码基因的内源启动子驱动转录；所述苹果酸脱氢酶的编码基因由35CaMVS启动子驱动转录；所述NADP－苹果酸酶的编码基因由Ubiqutin启动子驱动转录；所述碳酸酐酶的编码基因由OsActin启动子驱动转录。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述5个C4光合关键基因是通过重组载体的形式导入所述受体植物中的。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述重组载体为权利要求4-8中任一所述的重组载体。4.重组载体或含有所述重组载体的重组菌，其特征在于：所述重组载体为含有DNA片段1、DNA片段2、DNA片段3、DNA片段4和DNA片段5的环形质粒；所述DNA片段1自上游到下游依次含有磷酸丙酮酸双激酶的编码基因的内源启动子、磷酸丙酮酸双激酶的编码基因；所述DNA片段2自上游到下游依次含有PEP羧化酶的编码基因的内源启动子、PEP羧化酶的编码基因；所述DNA片段3自上游到下游依次含有35CaMVS启动子、苹果酸脱氢酶的编码基因；所述DNA片段4自上游到下游依次含有Ubiqutin启动子、NADP－苹果酸酶的编码基因；所述DNA片段5自上游到下游依次含有OsActin启动子、碳酸酐酶的编码基因。5.根据权利要求4所述的重组载体或重组菌，其特征在于：所述重组载体为将所述DNA片段1、所述DNA片段2、所述DNA片段3、所述DNA片段4和所述DNA片段5顺次连接后插入到pCambia300载体的HindIII和SmaI之间后得到的重组质粒。6.根据权利要求1-5所述的方法或重组载体或重组菌，其特征在于：所述磷酸丙酮酸双激酶为如下任一所示蛋白质：(A1)氨基酸序列为SEQIDNo.11的蛋白质；(A2)将SEQIDNo.11所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；(A3)与(A1)-(A2)中任一所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；(A4)在(A1)-(A3)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白；所述PEP羧化酶为如下任一所示蛋白质：(B1)氨基酸序列为SEQIDNo.12的蛋白质；(B2)将SEQIDNo.12所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；(B3)与(B1)-(B2)中任一所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；(B4)在(B1)-(B3)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白；所述苹果酸脱氢酶为如下任一所示蛋白质：(C1)氨基酸序列为SEQIDNo.13的蛋白质；(C2)将SEQIDNo.13所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；(C3)与(C1)-(C2)中任一所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；(C4)在(C1)-(C3)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白；所述NADP－苹果酸酶为如下任一所示蛋白质：(D1)氨基酸序列为SE...

【专利技术属性】
技术研发人员：路铁刚，张治国，崔学安，吴金霞，孙学辉，谷晓峰，威廉保罗·奎克，
申请(专利权)人：中国农业科学院生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11