参与硝酸盐吸收和代谢的植物基因制造技术

本发明专利技术涉及玉米受氮调节（例如上调）的核酸分子、由这些核酸分子编码的蛋白质或多肽以及这些核酸分子的启动子。本发明专利技术涉及具有玉米受氮调节核酸分子的核酸构建体，以及具有所述核酸构建体的表达系统、宿主细胞、植物和植物种子。本发明专利技术还涉及通过培育转基因植物或由所述构建体转化的转基因种子生长的植物，在植物中表达所述受氮调节核酸分子的方法。本发明专利技术进一步涉及到分离的ＤＮＡ启动子，其可用于指导分离核酸在植物中受氮调节的表达。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及参与硝酸盐吸收和代谢的植物基因。
技术介绍
氮在植物的包括代谢、资源分配、生长和发育在内的各 种功能中发挥着重要作用。此外，氮是蛋白质和核酸的重要组分，也是植物中发现 的各种次级^i射物的重要纟且分。因此，氮是植物最重要的无机营养物质之 一。无机氮以氮肥形式被添加到许多作物中。被添加到土壤中的氮主要是氨 (NH4+)和硝酸盐(N(V)的形式。然而，对氮吸收效率的评估已表明， 所施用氮的百分之五十至百分之七十从植物-土壤系统中丢失[Peoples 等，"Minimizing Gaseous Losses of Nitrogen (4吏氮的气态才员失最小4匕)"，载于簾rage" 决e五謂Vo,ew/1, Bacon， P.E.编辑,MarcelDekker, pp. 565-606 (1995)]。无机养分肥料的应用是高产作物生产者的主要开支之一 。进一步，有报 告表明，以氮为基础的肥料可能与环境破坏相关[参见Vitousek等， "Human Alternation of the Global Nitrogen Cycle: Causes and Consequences,(与人类有关的全球氮循环交替原因和后果)"五co/.7:737-750 (1997)]。因此，减少施用于作物的无机氮量的一个重 要途径是开发改善植物硝酸盐利用效率("NUE")的方法。传统的植物育种和标记辅助选择是业已研究用于开发和 鉴别NUE提高的植物的技术[参见Good等，"Can Less Yield More Is Reducing Nutrient Input Into the Environment Compatible with Maintaining Crop Production (可以投入更少产量更多吗？减少向环境 中的养分投入并兼顾维持作物生产？ )" 7>e"A & &/e"ce 9(12):597-605 (2004)]。然而，这些方法往往是费时和劳动力密集的。另一 种做法是使用基因工程技术，开发已提高NUE的转基因作物。这种 方法要求鉴别提高NUE的基因。已有关于在拟南芥(」ra6^ 戸/力中 鉴别受氮水平调节基因的报道。然而，有必要鉴别在重要经济 作物如玉米中参与硝酸盐吸收和代谢的基因。本专利技术涉及克服本领域的这些问题和其他方面的缺 。专利技术概述本专利技术涉及来自玉米的受氮调节(例如被氮上调)的核酸分 子。本专利技术还涉及由所述核酸分子编码的分离蛋白质或多肽。本发 明还进一步涉及本专利技术所述核酸分子的启动子。本专利技术进一步涉及核酸构建体，其具有本专利技术的核酸分 子。该构建体还包括5， DNA 启动子序列和3'终止子序列。所述核酸分子、DNA启动子序列和终 止子序列纟喿作性地(operatively)连4妄以允许该核酸分子转录。本专利技术还涉及具有核酸构建体的表达体系、宿主细胞、 植物细胞、植物和植物种子，该核酸构建体包含玉米受氮调节的核 酸分子。本专利技术的另 一方面是在植物中表达受氮调节的核酸分子 的方法。这种方法涉及提供用核酸构建体转化的转基因植物或转 基因植物种子，所述核酸构建体具有玉米受氮调节的核酸分子、5， DNA启动子序列和3，终止子序列。该方法涉及在所述转基因植物 或由所述转基因植物种子生长的植物中能有效表达所述核酸分子的 条件下，培育该转基因植物或由该转基因植物种子生长的转基因植物。本专利技术的另一方面涉及来自玉米的分离DNA启动子，所 述启动子适用于诱导由与该DNA启动子操作性(operably)连接的分离 DNA分子所编码蛋白质的受氮调节表达。本专利技术进一步涉及包含所 述分离DNA启动子的核酸构建体以及含有该核酸构建体的表达载 体、宿主细胞、植物和植物种子。本专利技术还涉及指导分离核酸在植 物中受氮调节表达的方法。这种方法包括用本段落所述的核酸构建 体转化植物细胞，并从所述转化植物细胞再生植抹。通过这种方 法，所述核酸分子在所述DNA启动子控制下的表达在所述植物中发 生，并受氮的上调。硝酸盐利用效率(nitrate use efficiency)对集约玉米生产的9种植者获利能力和生态可持续性两者都有影响。本专利技术有效地提供通过增强作物(如玉米)的氮吸收而改善NUE的手段。特别是，本发 明的核酸构建体可用于利用分子标记辅助选择和/或转基因方法来开 发玉米种质。因此，本专利技术在提高作物的硝酸盐吸收和利用效率方 面是有用的，从而可减少使用硝酸盐补充剂。本专利技术的核酸构建体 包括与玉米作物基因对应的核酸分子，因而对玉米的硝酸盐代谢有 着最直接的影响。因此，与来自非作物植物(如拟南芥)的基因相比， 这些基因可能对玉米改良有着更直接的相关性。专利技术详述本专利技术涉及来自玉米(例如来自B73幼苗)的核酸分子(如 基因)，其受氮(如以硝酸盐、硝酸钙等形式)的调节(例如上调)。这些 基因及其启动子是用于玉米改良的天然耙标。利用分子标记辅助选 择和/或转基因的方法，这些基因可被用来改良玉米种质。本专利技术提 供这些基因的全长cDNA克隆的核苷酸序列。本专利技术还提供这些基 因编码的分离蛋白质或多肽的氨基酸序列，以及它们的推定启动子 (基因转录起始位点的上游)。本专利技术的适用核酸分子是受氮上调的基因，包含于具有 如下所示SEQ ID NO:l核苦酸序列的全长cDNA克隆中GACGACGCCCCCGTCGCCGATA:i'GGGCGACCTCTCTGTCGGCCACAGCCGCCGCTGGTGCGGCCGTTTCGCGGCCGTCCTTTGCCTGTGCGCGGCCTTCTGCAAGCCAGATGAACTCCCGATGGATCCACTGCCGAACTTGCCGCCGACGAGGTCGCTGCAGTGCTTCGAGGACGAACAGGTGTACAGCTGCTGCGAGGGCGCGTACAGGCTAAACCCATCGGGAATCATCGCCGTTCCCGTCGGCGCGGTGGACTACTACTGCGGCGGCGCGTGCGTGGTGGAGACGGAGGACGTGCTCAACTGCGTGGCCAGCGCCCTGGACGGCTTCGCCTTCTACAACGGGGCCTCCGTGGAGGACGTGCGCTACGCACTCAGGCGGGGCTGCAGCCACACCGCCAGAAGAGGCGACTTCAACGATTTGGAGCCGCATCTGGGCGACTACCCTGACATCTATGGCGACGATGATGAGCACAGCTTTGGCAGCAAGGTTGTTGCAGCTCCTCTGAGGTTGCTCGCGTTTCTTGGCGGTGCGGGGCTGTTCTTCCTGGGCCCTTGA10(下划线二GeneRacer寡核苷酸序列；粗体/下划线=起始密码子；粗体 为编码序列)(5' RACE产物CW13E07-Fu11—Length的序列，其克隆入 pCR4-T0P0中)(源自MEST13-E07, GB—ACC# BG840928)由SEQ ID NO:l全长cDNA克隆编码的预测蛋白质或多 肽具有如下所示的SEQ ID NO:2氨基酸序列MGDLSVGHSRRWCGRFAAVLCLCAAFCKPDELPMDPLPNLPPT本文档来自技高网...

【技术保护点】
核酸构建体，其包含：　玉米受氮调节的核酸分子；　５’ＤＮＡ启动子序列；和　３’终止子序列，其中，所述核酸分子、ＤＮＡ启动子序列和终止子序列操作性地连接，以允许所述核酸分子转录。

【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：PS施纳布尔，S达什，
申请(专利权)人：衣阿华州立大学研究基金公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]