产量提高的植物制造技术

技术编号:5440585 阅读:196 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术一般涉及通过提高一种或多种增强植物中氮利用效率相关之多肽的活性而获得的与相应未转化野生型植物细胞相比具有增强的氮利用效率和/或提高的生物量产生的植物细胞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】产量提高的植物本申请通过参考并入2007年9月18日提交的EP 07117448. 6以及2008年7月 25曰提交的 EP 08161134. 5。本专利技术涉及分子生物学、植物遗传学、植物生理学和发育生物学领域。更具体地, 本文公开的专利技术提供了含有增强或提高转基因植物的一种或多种性状之核酸的植物细胞、 包含这些细胞的植物、来自这些植物的后代、种子和花粉,以及产生和使用这些植物细胞或 植物、后代、种子或花粉的方法。特别地,所述提高的性状表现为提高的产量,优选提高的一 种或多种产量相关性状.在大田条件下,植物的性能(例如在生长、发育、生物量累积和种子产生方面的性 能)取决于植物对多种环境条件、改变和胁迫的耐性和适应能力。自从农业和园艺起源以 来,在作物栽培中就存在对改进植物性状的需要。除了通过作物栽培的技术发展来提高产 量以外,育种策略产生了抵抗生物及非生物胁迫的作物特性,以提高养分使用效率和改变 其他作物特异性产量参数。改善了植物的固有生长及发育特征,并引入了对生物及非生物 胁迫的耐性,以在环境胁迫条件下维持产量,并扩展不同气候条件下的栽培面积。开发了具 有更好的养分利用效率的作物,以减少肥料输入,并将栽培面积扩展到土壤养分贫瘠的地 区。植物是固着生物,因此需要应对各种环境胁迫。生物胁迫(如植物害虫和病原体) 和非生物胁环境迫是植物生长和生产力的重要限制因素(Boyer,Plant Productivity and Environment, Science 218,443-448 (1982) ;Bohnert Adaptations to Environmental Stresses, Plant Cell 7 (7),1099-1111 (1995)),因此限制了植物的栽培和地理分布。接触 不同胁迫的植物通常具有较低产量的植物材料、种子、果实和其他产品。由这些胁迫导致的 作物损失和作物产量损失(如水稻、玉蜀黍(玉米)、油菜(包括冬季油菜和芸苔)、棉花、 大豆和小麦)代表了重要的经济和政治因素,并造成了食品短缺,特别是在许多不发达国 家中。目前进行作物及园艺改进的常规方法利用选择性育种技术来鉴定具有期望特征 的植物。然而,这些常规技术具有一些缺点。含有异源遗传组分的植物常常不总能产生从亲 本植物中传递过来的期望性状,特别是在不产生其他负影响的情况下。因此,特别复杂的性 状(如产量和胁迫现象)使得通过常规育种方法进行遗传优化十分困难、昂贵且耗时。相 反,分子生物学的发展使得可以以特异性方式修饰植物的种质。例如,在一些情况下,对单 基因的修饰导致例如胁迫耐性(Wang等,2003)和其他产量相关性状显著提高。由于不同的 植物在不同栽培地区需要抵抗不同类型和强度的胁迫,因此仍需要鉴定显示多种胁迫抗性 组合的基因来产生优化的产量。仍需要鉴定能从总体上提高植物产量的基因。本专利技术提供了包含一种或多种增强或改进转基因植物一种或多种性状之核酸的 转基因植物细胞核和/或转基因植物细胞、包含这些细胞的植物、来自这些植物的后代、种 子和花粉,以及产生和使用这些植物细胞或植物、后代、种子或花粉的方法。特别地,所述改 进的性状表现为提高的产量。在一个实施方案中,本专利技术提供了通过提高或产生选自以下的一种或多种活性来产生这些转基因植物细胞或植物的方法2_脱氢-3-脱氧磷酸庚糖酸醛缩酶(2-dehydro-3-deoxy-phosphoheptonate aldolase)、3_酮固醇还原酶、60S核糖体蛋白、腺嘌呤磷酸核 糖转移酶、腺苷酸激酶、烷基氢过氧化物还原酶、烷基/芳基硫酸酯酶、α -葡糖苷酶、α _甘 露糖苷酶、分裂后期促进复合物(APC)亚基、抗病毒衔接蛋白、芳族氨基酸氨基转移酶II、 ARVl蛋白、自吞噬特异性磷脂酰肌醇_3激酶复合体蛋白亚基、b0017-蛋白、B0165-蛋白、 B1258-蛋白、B1267-蛋白、B1381-蛋白、bl933_ 蛋白、b2165_ 蛋白、b2238_ 蛋白、b2431_ 蛋 白、B2646-蛋白、b2766-蛋白、b3120-蛋白、肉碱乙酰基转移酶、细胞壁内-β -1,3-葡聚糖 酶、分子伴侣、几丁质合酶3复合体蛋白、磷酸胆碱胞苷酰转移酶、分支酸变位酶T/预苯酸 脱氢酶(双功能)、网格蛋白相关蛋白复合体小亚基、RAM信号网络的组分、半胱氨酸转运 蛋白、细胞色素c氧化酶亚基VIII、胞质溶胶过氧化氢酶、胞质溶胶丝氨酸羟甲基转移酶、 二氢乳清酸脱氢酶、二氢神经鞘氨醇磷酸酯裂合酶、核糖核酸外切酶、FIFO ATP合酶β亚 基、因子停滞蛋白、G蛋白偶联外激素受体受体、Y-谷氨酰激酶、葡糖淀粉酶、甘油-3-磷 酸转运蛋白亚基、甘氨酸脱羧酶、糖基转移酶、高尔基体膜交换因子亚基、高尔基体膜蛋白、 GPI-锚着细胞壁蛋白、GTP结合蛋白、与肌醇/胆碱应答元件结合的螺旋-环-螺旋转录 激活子、己糖转运蛋白、调节渗透感 受MAP激酶级联的组氨酸激酶渗透感受器、水解酶、羟 胺还原酶、羟基十四酰酰基载体蛋白脱水酶、过氧化物酶体遗传蛋白、定位于晚期高尔基泡 的膜内在蛋白、铁硫簇装配蛋白、异构酶、赖氨酸/精氨酸/鸟氨酸转运蛋白亚基、赖氨酸特 异性金属蛋白酶、溶血磷脂酶、Mcmlp结合转录阻抑物、减数分裂重组蛋白、膜蛋白、金属离 子转运蛋白、微粒体β -酮还原酶、线粒体内膜间隙蛋白、线粒体蛋白、线粒体核糖体蛋白 大亚基、线粒体核糖体蛋白小亚基、线粒体丝氨酰-tRNA合成酶、钼喋呤生物合成蛋白、肌 醇转运蛋白、非必需动粒蛋白、非必需Ras鸟苷酸交换因子、Ras样蛋白Rho/Rac亚家族的 非必需小GTP酶、核帽结合蛋白复合体亚基、核融合蛋白前体、核孔复合体亚基、起点识别 复合体亚基、外膜引导蛋白、氧化还原酶、肽转运蛋白、肽酰-脯氨酰顺反异构酶、PhoIi-样 蛋白、磷脂酰丝氨酸脱羧酶、葡糖磷酸变位酶/磷酸甘露糖变位酶、磷酸泛酰半胱氨酸脱羧 酶、磷酸核糖氨基咪唑羧化酶、钾氢反向转运蛋白、脯氨酸脱氢酶、核糖体大亚基的蛋白 质组分、参与shmoo形成和双极出芽位点选择的蛋白质、参与鞘脂生物合成的蛋白质、蛋白 激酶、含有L-A双链RNA的微粒的结构稳定性所必需的蛋白质、核糖体RNA成熟所需的蛋白 质、蛋白质移位酶蛋白、调节性CAT8蛋白、Glc7p 1型蛋白丝氨酸-苏氨酸磷酸酶的调节性 亚基、26S蛋白酶体的调节性亚基、Gl转录的阻抑物、Rho GDP-解离抑制子、核糖核蛋白、核 糖体蛋白小亚基、RNA聚合酶III亚基、酵母氨酸脱氢酶、短链脂肪酸转运蛋白、信号识别颗 粒亚基(SRP54)、信号转导MEK激酶、用于mRNA剪接的SM复合体B蛋白、纺锤体检查点复合 体亚基、剪接因子、稳定期蛋白、胞质苯丙氨酰-tRNA合成酶亚基、顺面高尔基体转运蛋白 颗粒(TRAPP)复合体亚基、苏氨酸脱氨酶、转录延伸因子、转录因子、转录激活子、翻译延伸 因子EF-3(HEF3)、在细胞壁多聚体组成中发挥作用的跨膜蛋白、转运蛋白、泛素调节蛋白、 UDP-N-乙酰基-葡糖胺-1-P转移酶、ν-SNARE结合蛋白、参与高尔基体转运的v-SNARE蛋 白、木糖醇脱氢酶、ya!019w蛋白、ybr262c蛋白、YDR070C蛋白、ydr本文档来自技高网...

【技术保护点】
产生与相应未转化野生型植物细胞、植物或其部分相比具有提高的产量、特别是增强的氮利用效率(NUE)和/或提高的生物量产生的转基因植物细胞、植物或其部分的方法,其通过提高或产生选自以下的一种或多种活性来实现:2-脱氢-3-脱氧磷酸庚糖酸醛缩酶、3-酮固醇还原酶、60S核糖体蛋白、腺嘌呤磷酸核糖转移酶、腺苷酸激酶、烷基氢过氧化物还原酶、烷基/芳基硫酸酯酶、α-葡糖苷酶、α-甘露糖苷酶、分裂后期促进复合物(APC)亚基、抗病毒衔接蛋白、芳族氨基酸氨基转移酶Ⅱ、ARV1蛋白、自吞噬特异的蛋白质、核糖体RNA成熟所需的蛋白质、蛋白质移位酶蛋白、调节性CAT8蛋白、Glc7p1型蛋白丝氨酸-苏氨酸磷酸酶的调节性亚基、26S蛋白酶体的调节性亚基、G1转录的阻抑物、RhoGDP-解离抑制子、核糖核蛋白、核糖体蛋白小亚基、RNA聚合酶Ⅲ亚基、酵母氨酸脱氢酶、短链脂肪酸转运蛋白、信号识别颗粒亚基(SRP54)、信号转导MEK激酶、用于mRNA剪接的SM复合体B蛋白、纺锤体检查点复合体亚基、剪接因子、稳定期蛋白、胞质苯丙氨酰-tRNA合成酶亚基、顺面高尔基体转运蛋白颗粒(TRAPP)复合体亚基、苏氨酸脱氨酶、转录延伸因子、转录因子、转录激活子、翻译延伸因子EF-3(HEF3)、在细胞壁多聚体组成中发挥作用的跨膜蛋白、转运蛋白、泛素调节蛋白、UDP-N-乙酰基-葡糖胺-1-P转移酶、v-SNARE结合蛋白、参与高尔基体转运的v-SNARE蛋白、木糖醇脱氢酶、yal019w蛋白、ybr262c蛋白、YDR070C蛋白、ydr355c蛋白、YFR007W蛋白、ygr122c-a蛋白、ygr266w蛋白、ygr290w蛋白、YHL005C蛋白、yhl021c蛋白、yhr127w蛋白、YJL010C蛋白、yjl064w蛋白、yjl067w蛋白、yjl213w蛋白、ykl100c蛋白、YKL111C蛋白、ykl131w蛋白、ykr016w蛋白、ykr021w蛋白、yll014w蛋白、yll023c蛋白、yll037w蛋白、yll049w蛋白、ylr042c蛋白、YLR053C蛋白、ylr065c蛋白、ylr125w蛋白、ylr404w蛋白、ylr463c蛋白、yml089c蛋白、YML101C蛋白、yml128c蛋白、YMR082C蛋白、YMR126C膜蛋白、YMR144W蛋白、YMR160W蛋白、YMR209C蛋白、YMR233W蛋白、YNL3...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-9-18 07117448.6;EP 2008-7-25 08161134.5产生与相应未转化野生型植物细胞、植物或其部分相比具有提高的产量、特别是增强的氮利用效率(NUE)和/或提高的生物量产生的转基因植物细胞、植物或其部分的方法,其通过提高或产生选自以下的一种或多种活性来实现2-脱氢-3-脱氧磷酸庚糖酸醛缩酶、3-酮固醇还原酶、60S核糖体蛋白、腺嘌呤磷酸核糖转移酶、腺苷酸激酶、烷基氢过氧化物还原酶、烷基/芳基硫酸酯酶、α-葡糖苷酶、α-甘露糖苷酶、分裂后期促进复合物(APC)亚基、抗病毒衔接蛋白、芳族氨基酸氨基转移酶II、ARV1蛋白、自吞噬特异性磷脂酰肌醇-3激酶复合体蛋白亚基、b0017-蛋白、B0165-蛋白、B1258-蛋白、B1267-蛋白、B1381-蛋白、b1933-蛋白、b2165-蛋白、b2238-蛋白、b2431-蛋白、B2646-蛋白、b2766-蛋白、b3120-蛋白、肉碱乙酰基转移酶、细胞壁内-β-1,3-葡聚糖酶、分子伴侣、几丁质合酶3复合体蛋白、磷酸胆碱胞苷酰转移酶、分支酸变位酶T/预苯酸脱氢酶(双功能)、网格蛋白相关蛋白复合体小亚基、RAM信号网络的组分、半胱氨酸转运蛋白、细胞色素c氧化酶亚基VIII、胞质溶胶过氧化氢酶、胞质溶胶丝氨酸羟甲基转移酶、二氢乳清酸脱氢酶、二氢神经鞘氨醇磷酸酯裂合酶、核糖核酸外切酶、F1F0 ATP合酶β亚基、因子停滞蛋白、G蛋白偶联外激素受体受体、γ-谷氨酰激酶、葡糖淀粉酶、甘油-3-磷酸转运蛋白亚基、甘氨酸脱羧酶、糖基转移酶、高尔基体膜交换因子亚基、高尔基体膜蛋白、GPI-锚着细胞壁蛋白、GTP结合蛋白、与肌醇/胆碱应答元件结合的螺旋-环-螺旋转录激活子、己糖转运蛋白、调节渗透感受MAP激酶级联的组氨酸激酶渗透感受器、水解酶、羟胺还原酶、羟基十四酰酰基载体蛋白脱水酶、过氧化物酶体遗传蛋白、定位于晚期高尔基泡的膜内在蛋白、铁硫簇装配蛋白、异构酶、赖氨酸/精氨酸/鸟氨酸转运蛋白亚基、赖氨酸特异性金属蛋白酶、溶血磷脂酶、Mcm1p结合转录阻抑物、减数分裂重组蛋白、膜蛋白、金属离子转运蛋白、微粒体β-酮还原酶、线粒体内膜间隙蛋白、线粒体蛋白、线粒体核糖体蛋白大亚基、线粒体核糖体蛋白小亚基、线粒体丝氨酰-tRNA合成酶、钼喋呤生物合成蛋白、肌醇转运蛋白、非必需动粒蛋白、非必需Ras鸟苷酸交换因子、Ras样蛋白Rho/Rac亚家族的非必需小GTP酶、核帽结合蛋白复合体亚基、核融合蛋白前体、核孔复合体亚基、起点识别复合体亚基、外膜引导蛋白、氧化还原酶、肽转运蛋白、肽酰-脯氨酰顺反异构酶、PhoH-样蛋白、磷脂酰丝氨酸脱羧酶、葡糖磷酸变位酶/磷酸甘露糖变位酶、磷酸泛酰半胱氨酸脱羧酶、磷酸核糖氨基咪唑羧化酶、钾氢反向转运蛋白、脯氨酸脱氢酶、核糖体大亚基的蛋白质组分、参与shmoo形成和双极出芽位点选择的蛋白质、参与鞘脂生物合成的蛋白质、蛋白激酶、含有L-A双链RNA的微粒的结构稳定性所必需的蛋白质、核糖体RNA成熟所需的蛋白质、蛋白质移位酶蛋白、调节性CAT8蛋白、Glc7p 1型蛋白丝氨酸-苏氨酸磷酸酶的调节性亚基、26S蛋白酶体的调节性亚基、G1转录的阻抑物、Rho GDP-解离抑制子、核糖核蛋白、核糖体蛋白小亚基、RNA聚合酶III亚基、酵母氨酸脱氢酶、短链脂肪酸转运蛋白、信号识别颗粒亚基(SRP54)、信号转导MEK激酶、用于mRNA剪接的SM复合体B蛋白、纺锤体检查点复合体亚基、剪接因子、稳定期蛋白、胞质苯丙氨酰-tRNA合成酶亚基、顺面高尔基体转运蛋白颗粒(TRAPP)复合体亚基、苏氨酸脱氨酶、转录延伸因子、转录因子、转录激活子、翻译延伸因子EF-3(HEF3)、在细胞壁多聚体组成中发挥作用的跨膜蛋白、转运蛋白、泛素调节蛋白、UDP-N-乙酰基-葡糖胺-1-P转移酶、v-SNARE结合蛋白、参与高尔基体转运的v-SNARE蛋白、木糖醇脱氢酶、yal019w蛋白、ybr262c蛋白、YDR070C蛋白、ydr355c蛋白、YFR007W蛋白、ygr122c-a蛋白、ygr266w蛋白、ygr290w蛋白、YHL005C蛋白、yhl021c蛋白、yhr127w蛋白、YJL010C蛋白、yjl064w蛋白、yjl067w蛋白、yjl213w蛋白、ykl100c蛋白、YKL111C蛋白、ykl131w蛋白、ykr016w蛋白、ykr021w蛋白、yll014w蛋白、yll023c蛋白、yll037w蛋白、yll049w蛋白、ylr042c蛋白、YLR053C蛋白、ylr065c蛋白、ylr125w蛋白、ylr404w蛋白、ylr463c蛋白、yml089c蛋白、YML101C蛋白、yml128c蛋白、YMR082C蛋白、YMR126C膜蛋白、YMR144W蛋白、YMR160W蛋白、YMR209C蛋白、YMR233W蛋白、YNL320W蛋白、YOR097C蛋白、YOR203W蛋白、YPL068C蛋白、锌指蛋白和锌金属蛋白酶。2.产生与相应未转化野生型植物细胞、植物或其部分相比具有提高的产量、特别是增 强的氮利用效率(NUE)和/或提高的生物量产生的转基因植物细胞、植物或其部分的方法, 其通过提高或产生至少一种多肽的活性来实现,所述多肽包含选自以下的多肽(i)分别包含表II或表IV第5或7列所示多肽、共有序列或至少一种多肽基序的多 肽;或(ii)包含表I第5或7列所示多核苷酸之核酸分子的表达产物;或(iii)(i)或(ii)的功能等同物。3.产生与相应未转化野生型植物细胞、植物或其部分相比具有提高的产量、特别是增 强的氮利用效率(NUE)和/或提高的生物量产生的转基因植物细胞、植物或其部分的方法, 其通过提高或产生至少一种核酸分子的⑴表达;和/或(ii)表达产物的表达;和/或(iii)所编码的表达产物的活性来实现,所述核酸分子包含选自以下的核酸分子(a)编码表II第5或7列所示多肽的核酸分子;(b)表I第5或7列所示核酸分子;(c)核酸分子,其可由于遗传密码的简并性而衍生自表II第5或7列所示多肽序列,并 赋予与相应未转化野生型植物细胞、植物或其部分相比提高的产量,特别是增强的NUE和/ 或提高的生物量产生;(d)核酸分子,其与包含表I第5或7列所示核酸分子的多核苷酸的核酸分子序列具有 至少30%同一性,并赋予与相应未转化野生型植物细胞、植物或其部分相比提高的产量,特 别是增强的NUE和/或提高的生物量产生;(e)核酸分子,其编码与(a)至(c)所述核酸分子所编码多肽的氨基酸序列具有至少 30%同一性的多肽,并具有包含表I第5列所述多核苷酸的核酸分子代表的活性,并赋予与 相应未转化野生型植物细胞、植物或其部分相比提高的产量,特别是增强的NUE和/或提高 的生物量产生;(f)核酸分子,其在严格杂交条件下与(a)至(c)的核酸分子杂交,并赋予与相应未转 化野生型植物细胞、植物或其部分相比提高的产量,特别是增强的NUE和/或提高的生物量 产生;(g)核酸分子,其编码可借助于针对(a)至(e)核酸分子之一所编码多肽而产生的单克 隆或多克隆抗体来分离的多肽,并具有包含表I第5列所示多核苷酸的核酸分子代表的活(h)核酸分子,其编码包含表IV第7列所示共有序列或者一种或多种多肽基序的多肽,并优选具有包含表II或IV第5列所示多核苷酸的核酸分子代表的活性;(i)核酸分子,其编码具有表II第5列所示蛋白质之活性的多肽,并赋予与相应未转化 野生型植物细胞、植物或其部分相比提高的产量,特别是增强的NUE和/或提高的生物量产 生;(i)核酸分子,其包含通过用表III第7列所示引物扩增eDNA文库或基因组文库而获 得的多核苷酸,并优选具有包含表II或IV第5列所示多核苷酸的核酸分子代表的活性;禾口(k)核酸分子,其可通过在严格杂交条件下筛选合适的核酸文库而获得,其中使用包含 (a)或(b)之核酸分子的互补序列的探针,或者使用其片段,所述探针或片段具有与(a)至 (e)所表征核酸分子序列互补的核酸分子的至少15nt、优选20nt、30nt、50nt、100nt、200nt 或500nt,并编码多肽,所述多肽具有包含表II第5列所示多肽的蛋白质的活性。4.权利要求1的方法,其中所述提高的产量、特别是增强的氮利用效率(NUE)和/或提 高的生物量产生通过提高或产生包含权利要求2所述多肽之至少一种多肽的活性来赋予, 和/或通过提高或产生包含权利要求3所述核酸分子的至少一种核酸分子的活性来赋予。5.权利要求2的方法,其中所述提高的产量、特别是增强的氮利用效率(NUE)和/或提 高的生物量产生通过提高或产生包含权利要求3所述核酸分子的至少一种核酸分子的活 性来赋予。6.产生与相应未转化野生型植物细胞、植物或其部分相比具有提高的产量、特别是增 强的氮利用效率(NUE)和/或提高的生物量产生的转基因植物细胞、植物或其部分的方法, 其通过用核酸分子转化植物细胞或植物细胞核或植物组织并且从所转化的植物细胞核、植 物细胞或植物组织再生具有提高的产量的转基因植物来实现,所述核酸分子包含选自以下 的核酸分子(a)编码表II第5或7列所示多肽的核酸分子;(b)表I第5或7列所示的核酸分子;(c)核酸分子,其可由于遗传密码的简并性而衍生自表II第5或7列所示多肽序列,并 赋予与相应未转化野生型植物细胞、植物或其部分相比提高的产量,特别是增强的NUE和/ 或提高的生物量产生;(d)核酸分子,其与包含表I第5或7列所示核酸分子的多核苷酸的核酸分子序列具有 至少30%同一性,并赋予与相应未转化野生型植物细胞、植物或其部分相比提高的产量,特 别是增强的NUE和/或提高的生物量产生;(e)核酸分子,其编码与(a)至(c)所述核酸分子所编码多肽的氨基酸序列具有至少 30%同一性的多肽,并具有包含表I第5列所述多核苷酸的核酸分子的活性,并赋予与相应 未转化野生型植物细胞、植物或其部分相比提高的产量,特别是增强的NUE和/或提高的生 物量产生;(f)核酸分子,其在严格杂交条件下与(a)至(c)的核酸分子杂交,并赋予与相应未转 化野生型植物细胞、植物或其部分相比提高的产量,特别是增强的NUE和/或提高的生物量 产生;(g)核酸分子,其编码可借助于针对表(a)至(e)核酸分子之一所编码多肽而产生的单 克隆或多克隆抗体来分离的多肽,并具有包含表I第5列所示多核苷酸的核酸分子代表的(h)核酸分子,其编码包含表IV第7列所示共有序列或者一种或多种多肽基序的多肽, 并优选具有包含表II或IV第5列所示多核苷酸的核酸分子代表的活性;(D核酸分子,其编...

【专利技术属性】
技术研发人员:P普齐奥O布莱辛O蒂姆G里特H舍恩
申请(专利权)人:巴斯夫植物科学有限公司
类型:发明
国别省市:DE[德国]

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