改善农作物的植物生长、蒸腾效率和耐旱性的玉米ERECTA基因制造技术

本发明专利技术提供Ｚｍ　ＥＲＥＣＴＡ基因家族的多核苷酸和相关多肽。本发明专利技术提供Ｚｍ　ＥＲＥＣＴＡ基因的核酸序列。Ｚｍ　ＥＲＥＣＴＡ负责控制农作物的植物生长、器官大小和产量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改善农作物的植物生长、蒸腾效率和耐旱性的玉米ERECTA基因 专利
本专利技术总的来讲涉及分子生物学领域。
技术介绍
许多植物的驯化与产量大幅提高有关。发生在自然种群中的大多数 表型变异是连续的，是通过多种基因影响实现的。在驯化植物中鉴定出 引起产量巨大差异的特定基因，已成为农业研究中的重要焦点。研究表明，在拟南芥中，ERECTA基因通过促进细胞增殖来控制器 官生长和花的发育(Shpak等(2003)尸/a"Z Ce〃 15:1095-1110; Deve/o/w7eW (2004) 131:1491-501)。拟南芥ERECTA基因通过促进细胞增殖从而影响 花序发育，控制器官生长。异位过量表达ERECTA基因的转基因拟南芥 植物通过影响气孔密度、表皮细胞膨胀、叶肉细胞增殖和细胞间接触， 从而改善植物蒸腾效率和耐旱性。ERECTA基因编码富含亮氨酸重复序 列受体才羊;敫酶(leucine-rich repeat receptor-like kinase, LRR-RLK)，可以4空 制植物生长/器官大小和生物量累积。另外，Masle Gilmore和Farquhar 指出除已知对植物构造的不同作用以外，拟南芥ERECTA基因还决定了 植物的转化效率(Masle Gilmore和Farquhar, A^we (2005) 436:866)。这 在农业，尤其在耐旱性和农艺性能方面具有意义。ERECTA与生长加快有关。ERECTA基因可用于控制玉米或其它农 作物整抹植物或特定器官的大小。该基因的潜在用途是在转基团植物中 使之过量表达以增加生物量累积，使用组织特异性启动子使该基因的表 达靶定在特定组织中从而促进根生长、加快幼苗生长以实现快速的林冠郁闭、叶片变大、穗大小增加、胚加大、胚乳生长适于较大谷粒和操控 整个谷粒中的油、蛋白质或淀粉含量等等。通过改变玉米穗丝生长率，可以操控同步化或ASI (雌;维穗开花间隔(anthesis and silking interval)),这 可改善胁迫耐受性。另一个潜在的应用是改善得自体外组织培养的作物 的转化和再生。可以控制此基因的表达以提高细胞增殖率和培养组织生 长率。ERECTA还可用于通过在特定组织中使表达下调，从而操控基因 以减小器官大小，例如雄花穗大小。ERECTA基因可用于通过改善玉米 和其它作物的蒸腾效率，从而提高耐旱性。探索此基因的天然等位基因变异可用于通过鉴定与近交种胁迫抗性表型有关的等位基因单元型，从 而改善育种或转基团植物。该基因作图位于染色体的干旱QTL附近的位 置，这表明可能是抗性等位基因变体。本专利技术包括鉴定与拟南芥ERECTA基因(SEQ ID NO: 1和SEQ ID NO: 3)有关的推定的玉米ERECTA基因，即ZmERECTA A和 ZmERECTA B (SEQ ID NO: 5和SEQ ID NO: 7)。具有与拟南芥ERECTA (SEQ ID NO: l)最大相似性的直向同源物(ortholog)是ZmERECTA 1 (SEQ ID NO: 5)。该基因的表达与未成熟的生殖组织有关，主要见于花序 分生组织和茎端分生组织，在其它分生组织相关的组织中水平较低。预期表达ZmERECTA A (SEQ ID NO: 5)的转基因植物对生物量累 积和玉米植物的生长率以及器官大小增大都有着积极的效杲。同样预期表达ZmERECTA的转基因植物耐旱性得到改善。这些玉米基因可用于 改善玉米(和其它作物)的农艺性状。本专利技术还包括鉴定其它植物品种的ERECTA基因。水稻基因家族由 2个家族成员表示。大豆(G(y"'wema;c)中还发现了 4个基因序列，两色蜀 黍CSorg/mm ^'co/or)中发现了 3个基因。本文公开了 ERECTA拟南芥基 因家族的两个成员。专利技术概述本专利技术提供用于控制植物生长和器官大小以提高植物产量的组合物和方法。所述组合物包括得自玉米、大豆、拟南芥、水稻和高粱的ERECTA 序列。本专利技术的组合物包含选自SEQIDNO:5-8的氨基酸序列和核苷酸 序列及其变体和片段。本专利技术在DNA构建体中提供编码ERECTA序列的多核苷酸用于在 目标植物中进行表达。本专利技术还提供包含本专利技术序列的表达盒、植物、 植物细胞、植物组成部分和种子。在具体的实施方案中，所述多核苷酸 与组成型启动子有效连接。本专利技术提供用于调节植物或植物组成部分的ERECTA序列水平的 方法。该方法包括将包含本专利技术ERECTA序列的异源多核苷酸导入植物 或植物组成部分。可以提高或降低ERECTA多肽的水平。这类方法可用 来提高植物的产量；在一个实施方案中，所述方法用来提高谷类的谷粒 产量。附图简述附图说明图1:B73、Mo17、B73xMo17F1杂种和Mol7xB73 Fl杂种(MG 6006. 42, 44)的穗状花序分生组织(EIM)和茎端分生组织(SAM)在三个阶段的 ZmERECTA-A的MPSS表达。所述基因在穗状花序分生组织中以高水平 进行表达，而在茎端分生组织中则以略微较低的水平进行表达。图2:显示共有序列和保守区的得自玉米、拟南芥、水稻、高粱和 大豆的ERECTA序列的比对。图3: ERECTA A基因(SEQIDNO: 3)优选在分生组织和未成熟穗中 表达，在多种组织中的表达详见图中所示。图4:树形图表示得自拟南芥、玉米、大豆、高粱和水稻的ERECTA 序列的亲缘关系。专利技术详述除非另有说明，否则本文所用的所有科技术语具有本专利技术所属领域 普通技术人员通常所理解的相同含义。除非另有说明，否则本专利技术所采 用或包括的技术是本领域普通技术人员所熟知的标准方法。材料、方法 和实施例只是说明性的，而不是限制性的。下面通过举例进行说明，但 无意限制本专利技术的范围。下文将参照附图对本专利技术进行更详尽的说明，其中仅显示本专利技术的 一些实施方案，而非全部实施方案。事实上，这些专利技术可用许多种不同的方式进行表达，因此不得解释为限于本文所提出的实施方案；然而， 这些实施方案应按这样的方式提供，即令本公开内容符合适用的法律要 求。在通篇说明书中，近似的数量是指相近的元素。在获得先前描述和有关附图中所提出的教导内容的益处之后，本发 明所属领域技术人员将会想到本文所公开的本专利技术的许多修改和其它实 施方案。因此，要了解的是，本专利技术不限于所公开的具体实施方案，有 关修改和其它实施方案均包括在所附权利要求书的范围内。虽然本文采 用特定的术语，但是这些术语只按普通描述性意义使用，而不是用于限 制目的。除非另有说明，否则为了实施本专利技术将应用植物学、微生物学、组 织培养、分子生物学、化学、生物化学和重组DNA技术的常规技术， 这些技术为本领域技术人员所掌握。这类技术详细记载于文献中。参见 侈'B口 Langenheim和Thimann, (1982)万otowy P/a"f 5z'o/ogy /te i e/ariow 7b /7w," 4^"'"， John Wiley; Ce〃 Cw/旨e iSbm加'c CW/ o/(1984),第1巻，Vasil主编；Stanier等(1986) 7T eMz'craZ^/『o^/， 第5版，Prentice-Hall; Dhringra和Si本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离的多核苷酸，选自：　ａ．与选自ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：５、７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３和２５的多核苷酸全长序列有至少７０％序列同一性的多核苷酸，序列同一性用ＧＡＰ算法默认参数计算得出；其中所述多核苷酸编码起器官 大小调节物作用的多肽；　ｂ．编码选自ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４和２６多肽的多核苷酸，和　ｃ．选自ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：５、７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３和２５的多核 苷酸；和　ｄ．与（ａ）、（ｂ）或（ｃ）的多核苷酸互补的多核苷酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭梅，M鲁普，C西蒙斯，S西瓦桑卡，
申请(专利权)人：先锋高级育种国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]