产量提高的植物（ＫＯ　ＮＵＥ）制造技术

本发明专利技术总体而言涉及转化的植物细胞以及植物或其部分，其包含失活或下调的基因，其导致与例如未经转化的野生型细胞相比提高的产量，尤其是提高的产量相关性状，例如提高的养分利用效率，例如增强的氮利用效率和／或提高的生物量产生，本发明专利技术还涉及产生这些植物细胞或者植物或其部分的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】产量提高的植物(K0 NUE)本专利技术总体而言涉及转化的植物细胞以及植物或其部分，其包含失活或下调的基 因，其导致与例如未经转化的野生型细胞相比提高的产量，特别是提高的产量相关性状，例 如提高的养分利用效率，例如增强的氮利用效率和/或提高的生物量产生，本专利技术还涉及 产生这些植物细胞或者植物或其部分的方法。具体的，本专利技术涉及被改造成在氮缺乏条件下生长的植物；和/或植物细胞和/或 植物部分，其在非氮缺乏条件下生长时显示出提高的产量。本专利技术还涉及对这些植物细胞、植物或植物部分(特别是植物)产生和筛选和育 种的方法。农业生物技术学家还使用指示转基因对作物产量的可能影响的其他参数的测量 值。对于饲料作物如苜蓿、青贮饲料玉米和干草而言，植物生物量与总产量相关。然而，对于 谷类作物而言，使用其他参数来估计产量，如植物大小，通过植物总干重、地上部分干重、地 上部分鲜重、叶面积、茎体积、植物高度、花结直径、叶长度、根长度、根质量、分蘖数和叶数 来衡量。早期发育阶段的植物大小一般与发育后期阶段的植物大小相关。具有较大叶面积 的较大植物通常比较小的植物吸收较多的光和二氧化碳，因此很可能在相同的时间中获得 较多的重量。植物大小和生长速率有很强的遗传成分，因此在一种环境条件下的不同基因 型植物大小很可能与在其他条件下的大小相关。这样，可以使用标准环境来接近作物在大 田中在不同位置和时间遇到的不同的动态环境。已经表征了与植物中胁迫应答、水利用和/ 或生物量相关的一些基因，但迄今为止在开发产量提高的转基因作物植物方面取得的成功 十分有限，没有这样的植物被商品化。因此，需要鉴定能提高作物植物产量的其他基因。植物营养对于植物的生长和发育十分关键，因此也对植物产品的数量和质量十分 关键。由于营养摄入效率和营养利用对植物产量和产品质量有重大影响，因此对土壤使用 了大量的肥料来优化植物生长和质量。植物生长主要受限于三种养分——磷、钾和氮。因此，氮(N)是植物生长所需的 主要营养元素之一，通常是植物生长的限速元素。氮是可见于活细胞中的大量重要化合物 (如氨基酸、蛋白质(如酶)、核酸和叶绿素)的一部分。植物干物质的1.5%至2%和植物 总蛋白的约16%是氮。因此，氮的利用度对氨基酸合成和氨基酸组成、氨基酸累积、蛋白质 合成及累积有重大影响，因此是植物生长和产量的重要限制因素(Frink C. R. ,Proc. Natl. Acad Sci. USA 96,1175(1999))。由于作物植物的高氮需求，氮肥是十分广泛的农业投资，每年施用八千万吨氮肥 (硝酸盐和 / 或铵)(Frink C. R.，Proc. Natl. Acad Sci. USA 96，1175(1999))。在作物生 产中大量使用含氮肥料也有不良的环境后果，因为作物仅保留所施用氮的约三分之二。因 此，大量的肥料投入通过淋洗、气体丧失和作物清除而导致了大量输出。接着未吸收的氮可 被淋洗到土壤中并污染水源(Frink C. R.，Proc. Natl. Acad Sci. USA 96,1175(1999))。由 于大量氮从农业生态系淋洗到地表水和地下水中，氮也被认为是一种污染物。氮淋洗(即 作为硝酸盐从农业田地中淋洗出来)影响饮用水的品质，并导致湖泊和海岸地区的富营养 化。大量使用含氮肥料可进一步导致土壤品质最终恶化、环境污染和卫生危险。由于对于农业产品而言每年的高氮肥费用及其对环境的有害影响，期望开发出这 样的方法，以减少氮肥投入和/或优化氮摄入和/或对给定氮利用度的利用，而同时维持光 合作用活性生物(优选栽培植物，如作物)的最佳产量、生产力和品质。还期望获得“现有” 的作物产量而同时肥料投入较少和/或在类似或甚至较贫瘠的土壤上具有较高的产量。已经在多种生物(包括酵母和植物)中表征了铵摄入系统。酿酒酵母含有用于 铵转运蛋白的三个MEP基因，它们均受氮控制，在存在易于代谢的氮源(如NH4+)时被抑制 (Marini等，Mol. Cell Biol. 17,4282(1997))。已经通过酵母突变体的回补、数据库同源性 检索和异源杂交克隆了编码铵转运系统的植物基因(von Wiren N.等，Curr. Opin. Plant Biol.，3，254 (2000))。NH4+转运蛋白生理功能的实验性证据主要依赖于铵转运蛋白表达与 标记的铵的内向通量之间的相关性。在拟南芥和其他植物中，铵转运蛋白以基因家族存在， 其成员具有不同的表达模式和生理特征，这一事实使得情况变得复杂。DE 43 37 597要求 保护植物铵转运蛋白的序列及其用于在某些情况下对氮代谢和植物生长进行操作的用途， 但并没有通过异位表达植物铵转运蛋白获得的在某些条件下对氮同化或植物生长的正影 响的任何证据。因此，改造植物的氮同化的文献证据仍仅限于少数情况，不包括转运蛋白。然而，仍需要这样的光合作用活性生物(特别是植物)，其具有提高的产量，特别 是提高的产量相关性状，例如提高的养分利用效率，例如能够更有效地利用氮的植物，从而 获得相同产量而需要的氮较少或者使用目前的氮利用水平可以获得较高的产量。此外，仍 需要显示提高的生物量的光合作用活性生物，特别是植物。因此，本专利技术的一个目的是开发光合作用活性生物(特别是植物)的廉价方法，其 具有提高的产量(特别是提高的产量相关性状，例如提高的养分利用效率)，例如能够更有 效地利用氮的植物，从而对于相同的产量所需的氮较少或者使用目前的氮利用水平可以获 得较高的产量。例如，在本专利技术方法中包括在光合作用生物中增强氮摄入和/或转运和/ 或同化和/或利用(其单独或共同反映为提高的氮利用效率(NUE))和/或例如在氮供应 有限的条件下提高生物量产生和/或产量的方法。我们发现，这一目的通过提供本文所述的方法而得以实现。本专利技术的另一目的是提供植物细胞和/或植物，其与相应的(例如未经转化的) 野生型植物细胞和/或植物相比显示出提高的产量，特别是提高的产量相关性状，例如提 高的养分利用效率，例如增强的NUE和/或在有限氮供应条件下显示出提高的生物量产生 和/或产量。我们发现，这一目的通过提供本文所述的植物细胞和/或植物而得以实现。因此，在一个实施方案中，本专利技术提供产生与相应野生型植物相比具有提高的产 量的植物的方法，包括至少以下步骤降低、抑制或缺失亚细胞区室和组织中选自本文所述 的以下的一种或多种活性Atlg74730蛋白、At3g63270蛋白、蛋白激酶、蛋白丝氨酸/苏氨 酸磷酸酶以及含有SET结构域的蛋白(下文称为“活性”，例如“所述活性”)。因此，在另一实施方案中，本专利技术提供在转基因植物中降低、抑制或缺失本文所述 亚细胞区室和组织中表I所示分离多核苷酸的方法。本专利技术的转基因植物与野生型植物变 种相比显示出改进的产量或提高的产量。术语“改进”或“提高”或“增强”在本文中可互换 使用。本文使用的术语“产量”一般指来自植物(特别是作物)的可测量的生产。产量和9产量提高(与未经转化的起始植物或野生型植物相比)可通过多种方式来测量，应该理解， 本领域技术人员能够根据具体的实施方案、相关的具体作物以及特定的目的或相关应用来 应用正确的含义。就本专利技术的描述而言，增强或提高的“产量”指选自以下的本文档来自技高网...

【技术保护点】
与相应野生型植物相比提高植物产量的方法，所述方法包括降低植物或其部分中选自以下的一种或多种活性：Ａｔ１ｇ７４７３０蛋白、Ａｔ３ｇ６３２７０蛋白、蛋白激酶、蛋白丝氨酸／苏氨酸磷酸酶以及含有ＳＥＴ结构域的蛋白。

【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：P普齐奥，O布莱辛，O蒂姆，
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]