植物种子和器官的尺寸的控制方法技术

本发明专利技术涉及对控制拟南芥和其它植物的植物种子和器官尺寸的称为ＤＡ的调节蛋白的鉴定。对于ＤＡ蛋白表达的操控可以用于例如改善作物产量和增加植物生物量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】植物种子和器官的尺寸的控制方法
本专利技术涉及植物种子和器官的尺寸的控制方法。
技术介绍
种子和器官的尺寸是处于遗传控制下的在农艺学和生态学上重要的性状(Alonso-Blanco，C.ProcNatlAcadSciUSA96，4710-4717(1999)；Song，X.J.NatGenet39，623-630(2007)；Weiss，J.IntJDevBiol49，513-525(2005)；Dinneny，J.R.Development131，1101-1110(2004)；Disch，S.CurrBiol16，272-279(2006)；Science289，85-88(2000)；Horiguchi，G.PlantJ43，68-78(2005)；Hu，YPlantJ47，1-9(2006)；Hu，Y.PlantCell15，1951-1961(2003)；Krizek，B.A.DevGenet25，224-236(1999)；Mizukami，Y.ProcNatlAcadSciUSA97，942-947(2000)；Nath，U.Science299，1404-1407(2003)；Ohno，C.K.Development131，1111-1122(2004)；Szecsi，J.EmboJ25，3912-3920(2006)；White，D.W.ProcNatlAcadSciUSA103，13238-13243(2006)；Horvath，B.M.EmboJ25，4909-4920(2006)；Garcia，D.PlantCell17，52-60(2005))。在给定物种内的种子和器官的最终尺寸是恒定的，而物种间的种子和器官尺寸的变化明显较大，这表明植物具有以协调和适时的方式控制种子和器官生长的调节机制。然而，尽管种子和器官尺寸如此重要，对于控制植物中最终器官和种子尺寸的分子和遗传机制还几乎一无所知。已经使用数量性状基因座(QTL)作图在包括番茄、大豆、玉米和水稻在内的植物中研究了种子尺寸的遗传调节。迄今为止，在已发表的文献中，已经鉴定出作为水稻谷粒尺寸的两个主要QTL的基础的两个基因(Song，X.J.NatGenet39，623-630(2007)；Fan，C.Theor.Appl.Genet.112，1164-1171(2006))，但这些基因的分子机制仍有待解释。在拟南芥中，已经定位出影响在登录号Ler和Cvi之间的杂交种中的种子重量和/或长度的11个基因座{Alonso-Blanco，1999，见上}，但尚未鉴定出相应的基因。近期研究已经揭示，AP2和ARF2参与了种子尺寸的控制。然而，不幸的是ap2和arf2突变体比野生型的能育性低(Schruff，M.C.Development137，251-261(2006)；Ohto，M.A.Proc.NatnlAcad.SciUSA102，3123-3128(2005)；Jofuku，K.D.Proc.NatnlAcad.Sci.USA102，3117-3122(2005))。另外，使用突变体植物的研究已经鉴定出通过作用于细胞增殖或细胞扩张而影响器官尺寸的数种正向调节物和负向调节物(Krizek，B.A.DevGenet25，224-236(1999)；Mizukami，Y.ProcNatlAcadSciUSA97，942-7(2000)；Nath，U.Science299，1404-1407(2003)；Ohno，C.K.Development131，1111-1122(2004)；Szecsi，J.EmboJ25，3912-3920(2006)；White，D.W.ProcNatlAcadSciUSA103，13238-13243(2006)；Horvath，B.M.EmboJ25，4909-4920(2006)；Garcia，D.PlantCell17，52-60(2005).Horiguchi，G.PlantJ43，68-78(2005)；Hu，YPlantJ47，1-9(2006)；Dinneny，J.R.Development131，1101-1110(2004))。对于控制种子和器官的最终尺寸的一种或多种因子的鉴定不仅能发展对于植物中的尺寸控制机制的理解，而且还可以具有实质性的实际应用，例如，改善作物产量和用于产生生物燃料的植物生物量。
技术实现思路
本专利技术人已鉴定出含UIM和LIM域的蛋白(称为DA1)，该蛋白是通过限制增殖性生长的持续时间而控制种子和器官的最终尺寸的关键调节物。本文显示了充当DAR或DA1相关蛋白的显性负向干扰突变的等位基因(称为da1-1等位基因)。野生型中da1-1突变体基因(R358K)的过表达导致野生型植物中的种子和器官尺寸的增加，从而表明da1-1等位基因以剂量依赖性方式干扰DAR。减弱或消除对E3泛素连接酶进行编码的EOD1/BB的功能的突变协同性地增强da1-1的表型，从而表明DA1与EOD1/BB平行地作用以限制种子和器官的尺寸。对DA1和EOD1/BB的功能性表征提供了对最终种子和器官尺寸的控制机制的深刻认识，并且可以作为用于改善作物产量和增加植物生物量的宝贵工具。本专利技术的某些方面提供了分离的DA1蛋白和编码DA1蛋白的分离核酸。此外，本专利技术还提供了DA1相关蛋白和编码核酸。本文中将DA1蛋白和DA1相关蛋白(DAR)统称为DA蛋白。本专利技术的其它方面提供了干扰DA1蛋白和DA1相关蛋白的功能的分离蛋白(DA1R358K)和编码该蛋白的分离核酸。本专利技术的另一个方面提供了具有正常能育性但具有选自更长的寿命、增大的器官尺寸、增大的种子尺寸的一种以上特性的植物的生产方法。本专利技术的另一个方面提供了具有正常能育性但具有选自更长的寿命、增大的器官尺寸、增大的种子尺寸和这些特性的组合的特性的植物。附图说明图1显示了da1-1具有较大的种子和器官。A和B：Col-0的干种(A)和da1-1的干种(B)。C和D：Col-0的成熟胚(C)和da1-1的成熟胚(D)。E和F：9日龄的Col-0的幼苗(E)和da1-1的幼苗(F)。da1-1具有比野生型(WT)更大的子叶。G：Col-0(左)和da1-1(右)的第5叶。与野生型Col-0相比，da1-1具有更大更圆的叶。H和I：Col-0的花(H)和da1-1的花(I)。J和K：Col-0的长角果(J)和da1-1的长角果(K)。L：以mg/100粒种子给出了Col-0、da1-1、da1-ko1、dar1-1和da1-ko1dar1-1的平均种子重量。显示了标准偏差(SD)(n＝5)。植物在相同条件下生长。M～O：Col-0、da1-1、DA1COM#2和35S::DA1R358K#5的茎直径(M)、茎横截面中的表皮细胞数(N)和花瓣面积(O)。P和Q：35日龄植物的5朵新鲜花(14期)(P)和叶(第1～第7)(Q)的质量。R：Col-0和da1-1中的胚(E)、花瓣(P)和叶(L)的细胞面积。S：通过定量实时RT-PCR测定了Col-0和35S::DA1R358K#5幼苗中DA1的相对表达水平。比例尺：200μm(A和B)，100μm(C和D)，1mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改变植物表型的方法，所述方法包括：在所述植物的细胞内表达编码显性负向ＤＡ多肽的核酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2007-10-11 0719919.31.一种增加高等植物寿命和/或器官尺寸的方法，所述方法包括：在所述植物的细胞内表达编码显性负向DA多肽的核酸，其中所述显性负向DA多肽包含选自由SEQIDNO:1、SEQIDNO:309、SEQIDNO:310和SEQIDNO:317组成的组中的氨基酸序列，并且具有在所述显性负向DA多肽的氨基酸序列的与SEQIDNO:1的358位等同的位置处R被K取代的突变，其中所述器官是所述高等植物的叶、花和/或种子。2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括减少或消除所述植物的细胞内的BB多肽的表达，所述BB多肽具有E3泛素连接酶活性，并且具有氨基酸序列SEQIDNO:9。3.一种生产具有增加的寿命和/或器官尺寸的高等植物的方法，所述方法包括：通过转化将编码显性负向DA多肽的异源核酸引入植物细胞内；和从一个或多个转化的细胞使植物再生；其中所述显性负向DA多肽包含选自由SEQIDNO:1、SEQIDNO:309、SEQIDNO:310和SEQIDNO:317组成的组中的氨基酸序列，并且具有在所述显性负向DA多肽的氨基酸序列的与SEQIDNO:1的358位等同的位置处R被K取代的突变，其中所述器官是所述高等植物的叶、花和/或种子。4.如权利要求3所述的方法，所述方法还包括将异源抑制子核酸引入所述植物细胞内，所述异源抑制子核酸表达dsRNA分子和/或siRNA分子和/或shRNA分子和/或miRNA分子和/或其它RNA干扰构建体中的一种或多种，所述dsRNA分子和/或siRNA分子和/或shRNA分子和/或miRNA分子和/或其它RNA干扰构建体在严格条件下与核苷酸序列SEQIDNO:10杂交并且减少BB多肽的表达，其中所述BB多肽具有E3泛素连接酶活性，并且具有氨基酸序列SEQIDNO:9。5.如权利要求4所述的方法，其中，编码所述显性负向DA多肽和/或所述抑制子核酸的核酸与异源启动子可操作性相连。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述启动子是组织特异性启动子。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述启动子是诱导型启动子。8.如权利要求5所述的方法，其中，编码所述显性负向DA多肽和/或所述抑制子核酸的核酸包含在一个或多个载体中。9.如权利要求1～4中任一项所述的方法，所述方法包括有性或无性繁殖或生长表达DA多肽的显性负向形式的植物的子代或后代。10.一种减少高等植物的寿命和/或器官尺寸的方法，所述方法包括：相对于对照植物在所述植物的细胞内表达编码DA多肽的核酸；其中所述DA多肽包含选自由SEQIDNO:1、SEQIDNO:309、SEQIDNO:310和SEQIDNO:317组成的组中的氨基酸序列，其中所述器官是所述高等植物的叶、花和/或种子。11.一种鉴定显性负向DA多肽的方法，所述方法包括：提供编码DA多肽的分离核酸，在所述核酸内引入突变，使在所编码的氨基酸序列的与SEQIDNO:1的358位等同的位置处R被K取...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔贝文，李云海，
申请(专利权)人：植物生物科学有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]