非生物胁迫耐性的植物和方法技术

本发明专利技术公开了分离的多核苷酸和多肽，和用于赋予植物提高的耐旱性和/或调控开花时间的重组DNA构建体，包含这些重组DNA构建体的组合物如植物或种子，以及利用这些重组DNA的构建体方法。这些重组DNA构建体包含一个多核苷酸和与其可操作连接的一个植物中有功能的启动子，其中所述多核苷酸编码耐旱性的多肽和/或花期调控多肽。

Plants and methods of abiotic stress tolerance

The present invention discloses separated polynucleotides and polypeptides, and recombinant DNA constructs for improving drought tolerance and/or regulating flowering time of plants, compositions containing these recombinant DNA constructs, such as plants or seeds, and construction methods using these recombinant DNA. These recombinant DNA constructs contain a polynucleotide and a functional promoter in a plant operatively linked to it, where polynucleotides encode drought-tolerant polypeptides and/or flowering regulatory polypeptides.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非生物胁迫耐性的植物和方法
本专利技术涉及植物育种和遗传学领域，特别是，涉及用于提高植物耐诸如干旱和冷胁迫等非生物胁迫的重组DNA构建体，以及用于调控植物开花期和/或抽穗期的重组DNA构建体。
技术介绍
生物和非生物原因可以对植物产生胁迫，例如造成生物胁迫的原因包括病原菌感染、昆虫取食、一种植物对另一种植物的寄生，例如槲寄生；非生物胁迫包括诸如有效水分的过量或者不足、极限温度和诸如除草剂的合成化学药品。非生物胁迫是造成世界范围内农作物减产的主要原因，造成主要农作物平均减产50％以上(Boyer,J.S.(1982)Science218：443-448；Bray,E.A.等(2000)InBiochemistryandMolecularBiologyofPlants,editedbyBuchannan,B.B.等,Amer.Soc.PlantBiol.,pp.1158-1249)。植物固着于地面，必须调整以适应周围的环境条件，这就导致了植物发育中基因调控、形态形成和新陈代谢的巨大可塑性。植物的适应和防御策略包括激活编码重要蛋白的基因，这些蛋白可以使植物适应或防御不同胁迫条件。干旱(有效水分不足)是一种主要的非生物胁迫，限制了世界范围内农作物的生产。在植物生长发育阶段，将植物暴露于水分限制环境下，将会激活植物各种不同生理和发育变化。遗传学研究表明植物的耐旱性是一个由多基因调控的数量性状，分子标记辅助育种能够提高农作物的耐旱性。转基因途径提高农作物的耐旱性已经取得了很大进展(VinocurB.andAltmanA.(2005)Curr.Opin.Biotechnol.16:123-132；LawlorDW.(2013)J.Exp.Bot.64：83-108)。专利技术概述本专利技术包括以下具体实施例：在一个实施例中，本专利技术包括一种分离的多核苷酸，所述多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：2、5、8、11、14、17、20或23的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、6、9、12、15、18、21或24的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：4、7、10、13、16、19、22或25的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，其中过量表达所述多核苷酸能够提高植物的耐旱性。所述分离的多核苷酸包括SEQIDNO：2、3、5、6、8、9、11、12、14、15、17、18、20、21、23或24所示的核苷酸序列；所述多肽包括SEQIDNO：4、7、10、13、16、19、22或25所示的氨基酸序列。进一步的，过量表达所述多核苷酸提高植物在正常条件下的籽粒产量。改变所述多核苷酸在植物中的表达可以调控植物的开花时间，其中，增加所述多核苷酸的表达，促进植物早开花，降低所述多核苷酸的表达延长植物开花时间。过量表达所述多核苷酸提高植物的氮胁迫耐性或者提高NUE。在另一个实施例中，本专利技术包括一种重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包括一种分离的多核苷酸和与其可操作的连接至少一个异源调控序列，其中所述多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：2、3、5、6、8、9、11、12、14、15、17、18、20、21、23或24的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：4、7、10、13、16、19、22或25的序列一致性至少为90％；或者(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列。在另一个实施例中，本专利技术包括一种修饰的植物或种子，所述植物或种子包含编码ICDH1、MtN3L、DN-DTP6、ANKL1、MBD2、TP1、ACOAT1、DN-DTP7多肽的至少一种多核苷酸，与对照植物或种子相比，所述多核苷酸的表达是提高的，其中，所述多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：2、3、5、6、8、9、11、12、14、15、17、18、20、21、23或24的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：4、7、10、13、16、19、22或25的序列一致性至少为90％；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列。所述修饰的植物，在其基因组中包含一种重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包含一种多核苷酸和与其可操作连接的至少一个异源调控元件，其中，所述多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：2、3、5、6、8、9、11、12、14、15、17、18、20、21、23或24的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸序列，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：4、7、10、13、16、19、22或25的序列一致性至少为90％；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列，其中，与对照植物相比，所述植物显示出增强的耐旱性，所述增强的耐旱性可以表现为在干旱条件下存活率增加、卷叶程度降低、种子结实率增加或籽粒产量增加。所述植物包含修饰的调控元件用于增加内源多核苷酸的表达，其中，所述多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：2、5、8、11、14、17、20或23的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、6、9、12、15、18、21或24的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：4、7、10、13、16、19、22或25的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，其中，与对照植物相比，所述植物显示出增强的耐旱性。与对照植物相比，所述植物在正常条件下显示出增加的籽粒产量。与相同条件下种植的对照植物相比，所述植物显示早开花性状，进一步的，与对照植物相比，所述植物显示大约6-11天早开花的时间。进一步的，所述植物是水稻并种植在大约北纬30度以上的纬度。与对照植物相比，所述植物显示提高的氮素耐性或者NUE。一种修饰植物包含一种多核苷酸，与对照植物相比，所述多核苷酸的表达是降低的，其中，所述多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：14的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：15的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：16的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，其中，与种植在相同条件下的对照植物相比，所述植物显示较晚的开花时间。在另一实施例中，公开了提高植物耐旱性的方法，所述方法包括，与对照植物相比，增加编码ICDH1、MtN3L、DN-DTP6、ANKL1、MBD2、TP1、ACOAT1、DN-DTP7多肽的至少一个多核苷酸的表达，其中，所述多核苷酸包括为：(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：2、5、8、11、14、17、20或23的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、6、9、12、15、18、21或24本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分离的多核苷酸，包括：(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQ ID NO：2、5、8、11、14、17、20或23相比具有至少85％的序列一致性；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQ ID NO：3、6、9、12、15、18、21或24相比具有至少85％的序列一致性；(c)一种多核苷酸，其编码一个多肽，所述多肽的氨基酸序列与SEQ ID NO：4、7、10、13、16、19、22或25相比具有至少90％的序列一致性；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，其中过量表达所述多核苷酸提高植物的耐旱性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.30 CN 20161050736521.一种分离的多核苷酸，包括：(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：2、5、8、11、14、17、20或23相比具有至少85％的序列一致性；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、6、9、12、15、18、21或24相比具有至少85％的序列一致性；(c)一种多核苷酸，其编码一个多肽，所述多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：4、7、10、13、16、19、22或25相比具有至少90％的序列一致性；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，其中过量表达所述多核苷酸提高植物的耐旱性。2.根据权利要求1所述分离的多核苷酸，所述多核苷酸包括SEQIDNO：2、SEQIDNO：3、SEQIDNO：5、SEQIDNO：6、SEQIDNO：8、SEQIDNO：9、SEQIDNO：11、SEQIDNO：12,SEQIDNO：14、SEQIDNO：15、SEQIDNO：17、SEQIDNO：18、SEQIDNO：20、SEQIDNO：21、SEQIDNO：23或SEQIDNO：24的核苷酸序列。3.根据权利要求1所述分离的多核苷酸，所述分离的多核苷酸编码的多肽包括SEQIDNO：4、SEQIDNO：7、SEQIDNO：10、SEQIDNO：13、SEQIDNO：16、SEQIDNO：19、SEQIDNO：22或SEQIDNO：25的氨基酸序列。4.根据1-3任一权利要求所述分离的多核苷酸，其中过量表达所述多核苷酸提高植物在正常灌水条件下的籽粒产量。5.权利要求1-3任一分离的多核苷酸在调控植物开花时间中的应用。6.使用权利要求1-3中任一项的分离多核苷酸在植物中通过增加所述多核苷酸的表达促进早期开花时间或通过减少所述多核苷酸的表达延迟开花。7.与对照植物相比，使用权利要求1-3中任一项的分离多核苷酸在植物中通过增加所述多核苷酸的表达增加氮胁迫耐受性或NUE。8.一种重组DNA构建体，其包含1-3任一权利要求的分离的多核苷酸和与其可操作连接的至少一个异源调控元件。9.一种修饰的植物或种子，包含编码ICDH1、MtN3L、DN-DTP6、ANKL1、MBD2、TP1、ACOAT1、DN-DTP7多肽的至少一个多核苷酸，与对照植物或种子相比，所述多核苷酸的表达是增加的；其中，所述多核苷酸包含(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：2、5、8、11、14、17、20或23相比具有至少85％的序列一致性；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、6、9、12、15、18、21或24相比具有至少85％的序列一致性；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：4、7、10、13、16、19、22或25相比具有至少90％的序列一致性；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列。10.根据权利要求9所述的植物，其中所述植物的基因组中含有一个重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包含1-3任一权利要求的多核苷酸和与其可操作连接的至少一个调控序列，其中与对照植物相比，所述植物表现出增加的耐旱性。11.根据权利要求9所述的植物，其中所述植物包含修饰的调控元件以提高内源多核苷酸的表达，所述内源多核苷酸包括：(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：2、5、8、11、14、17、20或23相比具有至少85％的序列一致性；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、6、9、12、15、18、21或24相比具有至少85％的序列一致性；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：4、7、10、13、16、19、22或25相比具有至少90％的序列一致性；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，其中，与对照植物相比，所述植物显示增强的耐旱性。12.根据权利要求10或11所述的植物，与对照植物相比，在正常灌水条件下，所述植物显示增加的籽粒产量。13.根据权利要求10或11所述的植物，与种植在相同条件下的对照植物相比，所述植物显示早开花性状。14.根据权利要求13所述的植物，与对照植物相比，所述植物显示6-11天的早开花时间。15.根据权利要求14所述的植物，所述植物为水稻，种植在大于30°N的纬度。16.根据权利要求10或11所述的植物，与对照植物相比，所述植物显示低氮耐受性或NUE。17.一种修饰的植物，与对照植物相比，所述植物包含降低的多核苷酸的表达，其中所述多核苷酸包含：(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：14相比具有至少85％的序列一致性；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：15相比具有至少85％的序列一致性；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：16相比具有至少90％的序列一致性；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，其中，与对照植物相比，所述植物显示延迟的开花时间。18.根据权利要求17所述的植物，其中，所述内源多核苷酸的表达通过CRISPR-cas介导的基因组修饰、TALEN或归位内切酶介导的基因组修饰降低。19.权利要求9-18任一所述的植物，所述植物选自水稻、玉米、大豆、向日葵、高粱、油菜、小麦、苜蓿、棉花、大麦、粟、甘蔗和柳枝稷。20.一种提高植物耐旱性的方法，包括，与对照植物相比，增加编码ICDH1、MtN3L、DN-DTP6、ANKL1、MBD2,、TP1、ACOAT1、DN-DTP7多肽的至少一个多核苷酸的表达，所述多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：2、5、8、11、14、17、20或23相比具有至少85％的序列一致性；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、6、9、12、15、18、21或24相比具有至少85％的序列一致性；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：4、7、10、13、16、19、22或25相比具有至少90％的序列一致性。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述多核苷酸的表达通过以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光武，杜成凤，高阳，梁尚武，吕贵华，毛冠凡，谭旭光，王昌贵，王国奎，
申请(专利权)人：未名生物农业集团有限公司，先锋海外公司，
类型：发明
国别省市：北京,11