具有改变的根构造的植物、涉及编码富含亮氨酸重复序列激酶（ＬＬＲＫ）多肽及其同源物的基因的相关构建体和方法技术

本发明专利技术描述了尤其可用于改变植物的根结构的分离的多核苷酸和多肽及重组ＤＮＡ构建体、包含这些重组ＤＮＡ构建体的组分（例如植物或种子）、以及利用这些重组ＤＮＡ构建体的方法。所述重组ＤＮＡ构建体包含可操作地连接在植物中有功能的启动子的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码可用于改变植物根构造的多肽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利
涉及植物育种和基因学，并且具体地讲涉及用于改变植物根构造的重 组DNA构建体。
技术介绍
在除了非常少的几个之外的所有其他自然生态系统中，水和营养物质的可用性限 制了植物生长。它们在大多数农业生态系统中限制产量。植物根部起到重要作用，如水和 营养物质摄取、在土壤中固定植物以及在根围建立生物相互作用。因此阐明植物根发育和 功能的基因调控是农学和生态学中相当受关注的课题。根系发源于在胚胎形成期间发育的初生根。初生根产生次生根，次生根继而产生 三生根。所有次生、三生、四生以及更进一步分生的根均被称为侧根。包括玉米在内的许多 植物也可从连续的地下节位(冠根)或地上节位(支柱根)处产生不定根。有三个主要 过程影响根系的总体构造。第一个是在初生根分裂组织中的细胞分裂过程，该过程通过加 入新生细胞到根中使得根不定生长。第二个是侧根形成过程，该过程增加根系的探索能力。 第三个是根毛形成过程，该过程增加初生根和侧根的总表面(Lopez-Bucio等人，Current Opinion in Plant Biology (2003) 6 =280-287) 在已经分离出的玉米突变体中仅仅缺少 根型的一个亚型。已经鉴定了拟南芥属的根形态基因突变体如SH0RTR00T和SCARECROW， 它显示初生根和侧根的发育缺陷(J. E. Malamy, Plant, Cell and Environment (2005) 28 67-77)。已经鉴定了许多特异性影响根发育的玉米突变体(Hochholdinger等人，2004， Annals of Botany 93:359-368)。隐性突变体rtcs和rtl不形成或形成较少的冠根和支 柱根，然而初生根和侧根不受影响。在隐性突变体des21中，缺失侧生种子根和根毛。隐性 突变体rthl-3缺失根毛。突变体Irtl和ruml在侧根开始产生之前受影响，而突变体slrl 和slr2的侧根伸长能力受到削弱。决定根系构造的内源响应途径包括激素、细胞循环调节 子和调节基因。水分胁迫和营养物质可用性属于决定根系构造的环境响应途径。提交于2005年2月14日的美国专利申请2005-57473 (美国专利公开公布 2005/223429A1，公布于2005年10月6日)涉及使用拟南芥属细胞分裂素氧化酶基因来改 变植物中的细胞分裂素含量并刺激根生长。美国专利公开6，344，601 (公布于2002年2月5日)涉及在植物细胞中低表达或 超表达肌动蛋白抑制蛋白(profilin)以改变植物生长习性，例如减少根系或根毛系统会 使花期推迟。 W02004/US16432(提交于 2004 年 5 月 21 日(W02004/106531，公布于 2004 年 12月9日)涉及使用超表达顺式_异戊烯基转移酶的方法来操纵生长速率和/或产量和/或构造。提交于2004年9月30日的美国专利申请2004/489500 (美国专利公开公布 2005/059154A1，公布于2005年3月13日)涉及使用在植物中超表达转录因子E2F的方法来改变细胞数量、构造和产量。可利用激活标记来鉴定能影响性状的基因。已经在模型植物拟南芥属中使用该方 法(Weigel 等人，2000，Plant Physiol. 122 :1003_1013)。插入转录增强子元件能够显著激活和/或提高附近内源基因的表达。
技术实现思路
本专利技术包括在一个实施方案中，分离的多核苷酸，所述分离的多核苷酸包含编码LLRK或LLRK 样多肽的核酸序列或所述核酸序列的全长互补序列，所述多肽的氨基酸序列基于Clustal V比对方法在与SEQ ID NO :15、或19比较时具有至少80%的序列同一性，或在与SEQ ID NO 17进行比较时具有至少85%的序列同一性。在第二实施方案中，分离的多核苷酸，所述分离的多核苷酸包含编码LLRK或LLRK 样多肽的核酸序列或所述核酸序列的全长互补序列，所述多肽的氨基酸序列基于Clustal V比对方法在与SEQ ID NO :15、或19比较时具有至少85%的序列同一性，或在与SEQ ID NO 17进行比较时具有至少90%的序列同一性。在第三实施方案中，分离的多核苷酸，所述分离的多核苷酸包含编码LLRK或LLRK 样多肽的核酸序列或所述核酸序列的全长互补序列，所述多肽的氨基酸序列基于Clustal V比对方法在与SEQ ID NO 15或19比较时具有至少90 %的序列同一性，或在与SEQ ID NO 17进行比较时具有至少95%的序列同一性。在第四实施方案中，分离的多核苷酸，所述分离的多核苷酸包含编码LLRK或LLRK 样多肽的核酸序列或所述核酸序列的全长互补序列，所述多肽的氨基酸序列基于Clustal V比对方法在与SEQ ID NO 15或19比较时具有至少95%的序列同一性。在第五实施方案中，分离的多核苷酸，所述分离的多核苷酸包含编码LLRK或LLRK 样多肽的核酸序列，其中所述多肽的氨基酸序列包含SEQ ID N0:15、17、19、或22。在第六实施方案中，分离的多核苷酸，所述分离的多核苷酸包含编码LLRK或LLRK 样多肽的核酸序列，其中所述核酸序列包含SEQ IDNO :14、16、18、或20。在另一个实施方案中，包含任何前述多核苷酸的载体和重组构建体，以及包含所 述重组构建体的细胞。在另一个实施方案中，用任一前述多核苷酸来转化细胞的方法，以及用于生产和 再生包含任一前述多核苷酸的转化植物的方法。在另一个实施方案中，在基因组中包含重组DNA构建体的植物，该重组DNA构建体 包含可操作地连接至少一种调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽 的氨基酸序列基于Clustal V比对方法在与SEQ ID NO :15、17、19、22、或36进行比较时具 有至少50%的序列同一性，并且其中所述植物在与未包含所述重组DNA构建体的对照植物 进行比较时表现出改变的根构造。在另一个实施方案中，在基因组 中包含重组DNA构建体的植物，该重组DNA构建体包含 (a)可操作地连接至少一种调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所 述多肽的氨基酸序列基于Clustal V比对方法在与SEQID NO :15、17、19、22、或36进行比 较时具有至少50%的序列同一性，或(b)抑制DNA构建体，所述抑制DNA构建体包含至少一种调控元件，所述调控元件 可操作地连接至(i)以下序列的全部或部分(A)编码多肽的核酸序列，所述多肽的氨基 酸序列基于Clustal V比对方法在与SEQ ID NO :15、17、19、22、或36进行比较时具有至少 50%的序列同一性，或(B)所述(b) (i) (A)的核酸序列的全长互补序列；或(ii)源自所关 注的靶基因的有义链或反义链的全部或部分的区域，当与所述区域所来源的有义链或反义 链的全部或部分比较时，基于ClustalV比对方法，所述区域的核酸序列具有至少50%的序 列同一性，并且其中所述所关注的靶基因编码LLRK或LLRK样多肽，并且其中在与未包含所 述重组构建体的对照植物比较时，所述植物表现出至少一种农学特性的改变。在另一个实施方案中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
在基因组中包含重组ＤＮＡ构建体的植物，所述重组ＤＮＡ构建体包含可操作地连接至少一种调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽的氨基酸序列基于ＣｌｕｓｔａｌＶ比对方法在与ＳＥＱＩＤＮＯ：１５、１７、１９、２２、或３６进行比较时具有至少５０％的序列同一性，并且其中所述植物在与未包含所述重组ＤＮＡ构建体的对照植物进行比较时表现出改变的根构造。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-20 60/989161;US 2008-4-1 61/041281在基因组中包含重组DNA构建体的植物，所述重组DNA构建体包含可操作地连接至少一种调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽的氨基酸序列基于Clustal V比对方法在与SEQ IDNO15、17、19、22、或36进行比较时具有至少50％的序列同一性，并且其中所述植物在与未包含所述重组DNA构建体的对照植物进行比较时表现出改变的根构造。2.权利要求1的植物，其中所述植物是玉米植物或大豆植物。3.植物，所述植物在其基因组中包含重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包含(a)可操作地连接至少一种调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多 肽的氨基酸序列基于Clustal V比对方法在与SEQID NO :15、17、19、22、或36进行比较时 具有至少50%的序列同一性，或(b)抑制DNA构建体，所述抑制DNA构建体包含至少一种调控元件，所述调控元件可操 作地连接至(i)以下序列的全部或部分(A)编码多肽的核酸序列，所述多肽的氨基酸序列基于 Clustal V比对方法在与SEQ ID NO :15、17、19、22、或36进行比较时具有至少50%的序列 同一性，或(B)所述(b) (i) (A)的核酸序列的全长互补序列；或(ii)源自所关注的靶基因的有义链或反义链的全部或部分的区域，当与所述区域所来 源的有义链或反义链的全部或部分比较时，基于Clustal V比对方法，所述区域的核酸序列 具有至少50%的序列同一性，并且其中所述所关注的靶基因编码LLRK或LLRK样多肽，并且其中所述植物在与未包含所述重组DNA构建体的对照植物比较时表现出至少一 种农学特性的改变。4.权利要求3的植物，其中所述植物是玉米植物或大豆植物。5.权利要求3的植物，其中在不同的环境条件下与所述未包含所述重组DNA构建体的 对照植物比较时，所述植物表现出所述至少一种农学特性的所述改变。6.权利要求5的植物，其中所述不同的环境条件为选自干旱、氮或病害中的至少一种。7.权利要求5的植物，其中所述植物是玉米植物或大豆植物。8.权利要求7的植物，其中所述植物是玉米植物或大豆植物。9.权利要求3的植物，其中所述至少一种农学特性选自绿度、产量、生长速率、生物 量、成熟时的鲜重、成熟时的干重、果实产量、种子产量、总植物含氮量、果实含氮量、种子含 氮量、营养组织含氮量、总植物游离氨基酸含量、果实游离氨基酸含量、种子游离氨基酸含 量、营养组织游离氨基酸含量、总植物蛋白质含量、果实蛋白质含量、种子蛋白质含量、营养 组织蛋白质含量、耐旱性、氮摄取、根倒伏、茎倒伏、植株高度、穗长和收获指数。10.权利要求9的植物，其中所述植物是玉米植物或大豆植物。11.权利要求3的植物，其中在与所述对照植物相比较时，所述植物表现出所述至少一 种农学特性的增强。12.权利要求11的植物，其中所述植物是玉米植物或大豆植物。13.改变植物根构造的方法，所述方法包括(a)将重组DNA构建体弓丨入到可再生的植物细胞中，所述重组DNA构建体包含可操作地 连接至少一种调控序列的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽的氨基酸序列基于Clustal V比对方法在与SEQID NO :15、17、19、22、或36进行比较时具有至少50%的 序列同一性；以及(b)在步骤(a)之后，从所述可再生的植物细胞再生出转基因植物，其中所述转基因植 物在其基因组中包含所述重组DNA构建体，并且在与未包含所述重组DNA构建体的对照植 物比较时表现出改变的根构造。14.权利要求13的方法，所述方法还包括(c)获得源自所述转基因植物的子代植物，其中所述子代植物在其基因组中包含所述 重组DNA构建体，并且在与未包含所述重组DNA构建体的对照植物比较时表现出改变的根 构造。15.评价植物根构造的方法，所述方法包括(a)将重组DNA构建体引入到可再生的植物细胞中，所述重组DNA构建体包含可操作地 连接至少一种调控序列的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽的氨基酸序列 基于Clustal V比对方法在与SEQID NO :15、17、19、22、或36进行比较时具有至少50%的 序列同一性；(b)在步骤(a)之后，从所述可再生的植物细胞再生出转基因植物，其中所述转基因植 物在其基因组中包含所述重组DNA构建体；以及(c)评价与未包含所述重组DNA构建体的对照植物比较时所述转基因植物的根构造。16.权利要求15的方法，所述方法还包括(d)获得源自所述转基因植物的子代植物，其中所述子代植物在其基因组中包含所述 重组DNA构建体；以及(e)评价与未包含所述重组DNA构建体的对照植物比较时所述子代植物的根构造。17.评价植物根构造的方法，所述方法包括(a)将重组DNA构建体弓丨入到可再生的植物细胞中，所述重组DNA构建体包含可操作地 连接至少一种调控序列的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽的氨基酸序列 基于Clustal V比对方法在与SEQID NO :15、17、19、22、或36进行比较时具有至少50%的 序列同一性；(b)在步骤(a)之后，从所述可再生的植物细胞再生出转基因植物，其中所述转基因植 物在其基因组中包含所述重组DNA构建体；(c)获得源自所述转基因植物的子代植物，其中所述子代植物在其基因组中包含所述 重组DNA构建体；以及(d)评价与未包含所述重组DNA构建体的对照植物比较时所述子代植物的根构造。18.测定植物农学特性改变的方法，所述方法包括(a)将重组DNA构建体弓丨入到可再生的植物细胞中，所述重组DNA构建体包含可操作地 连接至少一种调控序列的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽的氨基酸序列 基于Clustal V比对方法在与SEQID NO :15、17、19、22、或36进行比较时具有至少50%的 序列同一性；(b)在步骤(a)之后，从所述可再生的植物细胞再生出转基因植物，其中所述转基因植 物在其基因组中包含所述重组DNA构建体；以及(c)测定所述转基因植物在与未包含所述重组DNA构建体的对照植物比较时是否表现出至少一种农学特性的改变。19.权利要求18的方法，所述方法还包括(d)获得源自所述转基因植物的子代植物，其中所述子代植物在其基因组中包含所述 重组DNA构建体；以及(e)测定所述子代植物在与未包含所述重组DNA构建体的对照植物比较时是否表现出 至少一种农学特性的改变。20.权利要求19的方法，其中所述测定步骤包括测定所述转基因植物在不同的环境 条件下与未包含所述重组DNA构建体的对照植物比较时是否表现出至少一种农学特性的 改变。21.权利要求20的方法，其中所述测定步骤(e)包括测定所述子代植物在不同的环 境条件下与未包含所述重组DNA构建体的对照植物比较时是否表现出至少一种农学特性 的改变。22.测定植物农学特性改变的方法，所述方法包括(a)将重组DNA构建体引入到可再生的植物细胞中，所述重组DNA构建体包含可操作地 连接至少一种调控序列的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽的氨基酸序列 基于Clustal V比对方法在与SEQID NO :15、17、19、22、或36进行比较时具有至少50%的 序列同一性；(b)在步骤(a)之后，从所述可再生的植物细胞再生出转基因植物，其中所述转基因植 物在其基因组中包含所述重组DNA构建体；(c)获得源自所述转基因植物的子代植物，其中所述子代植物在其基因组中包含所述 重组DNA构建体；以及(d)测定所述子代植物在与未包含所述重组DNA构建体的对照植物比较时是否表现出 至少一种农学特性的改变。23.权利要求22的方法，其中所述测定步骤包括测定所述转基因植物在不同的环境 条件下与未包含所述重组DNA构建体的对照植物比较时是否表现出至少一种农学特性的 改变。24.测定植物农学特性改变的方法，所述方法包括(a)将抑制DNA构建体弓丨入到可再生的植物细胞中，所述抑制DNA构建体包含至少一种 调控元件，所述调控元件可操作地连接至(i)以下序列的全部或部分(A)编码多肽的核酸序列，所述多肽的氨基酸序列基于 Clustal V比对方法在与SEQ ID NO :15、17、19、22、或36进行比较时具有至少50%的序列 同一性，或(B)所述(a) (i) (A)的核酸序列的全长互补序列；或(ii)源自所关注的靶基因的有义链或反义链的全部或部分的区域，当与所述区域所来 源的有义链或反义链的全部或部分比较时，基于Clustal V比对方法，所述区域的核酸序列 具有至少50%的序列同一性，并且其中所述所关注的靶基因编码LLRK或LLRK样多肽；(b)在步骤(a)之后，从可再生的植物细胞再生出转基因植物，其中所述转基因植物在 其基因组中包含所述抑制DNA构建...

【专利技术属性】
技术研发人员：G塔拉米诺，SV廷盖，H萨凯，SM艾伦，D托姆斯，S卢克，牛小牧，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，先锋高级育种国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]