具有修饰的生长特征的植物及其制备方法技术

本发明专利技术一般涉及分子生物学领域并且涉及改进植物中多种经济上重要的生长特征的方法。更特别地，本发明专利技术涉及通过调节编码ＨＵＢ１（组蛋白单泛素化１）多肽的核酸或者编码可用于本发明专利技术方法的另一蛋白质的核酸在植物中的表达来修饰植物生长特征的方法。所述修饰的生长特征包括修饰光调节的表型，如修饰的昼夜节律钟和／或昼夜节律钟应答，或修饰的植物结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术一般涉及分子生物学领域并且涉及通过调节编码HUBl (组蛋白单泛素化 1)的核酸或者编码可用于本专利技术方法的另一蛋白质的核酸在植物中的表达来修饰多种植 物生长特征的方法。本专利技术还涉及具有编码HUBl的核酸或者编码可用于本专利技术方法的另 一蛋白质的核酸的受调节表达的植物，所述植物相对于相应的野生型植物或者其他对照植 物具有修饰的生长特征。本专利技术还提供了迄今为止未知的HUBl编码核酸，和可用于本专利技术 方法的构建体。持续增长的世界人口和农业用可耕地供应萎缩刺激了有关增加农业效率的研究。 常规的作物及园艺学改良手段利用选择育种技术以鉴定具有受欢迎特性的植物。然而，此 类选择育种技术具有几个缺陷，即这些技术一般耗费很多劳动并且产生经常含有异源性遗 传组分的植物，所述异源性遗传组分可能不总是导致所希望性状从亲代植物中传递。分子 生物学进展已经允许人类改良动物及植物的种质。植物的遗传工程使得可以分离和操作遗 传物质(一般处于DNA或RNA形式)并且随后将该遗传物质导入植物中。此类技术具有产 生具备多种经济学、农学或园艺学改良性状的作物或植物的能力。具有特殊经济意义的性状是增加的产量。产量通常定义为来自作物的经济价值的 可测量结果。该结果可以就数量和/或品质方面进行定义。产量直接取决于几个因素，例 如器官的数目和大小、植物结构(例如枝条的数目)、种子产生、叶衰老等。根发育、养分摄 入量、胁迫耐受性和早期活力(early vigor)也可以是决定产量的重要因素。优化前述因 素因而可以对增加作物产量有贡献。种子产量是尤其重要的性状，因为许多植物的种子对于人类和动物的营养非常重 要。作物如谷物、稻、小麦、卡诺拉油菜(canola)和大豆占人类总卡路里摄取量的一半以 上，不论是通过种子本身的直接消费，还是通过由加工的种子所饲养的肉类产品的消费。它 们也是工业加工所用的糖类、油类和多类代谢物的来源。种子含有胚(新的芽和根的来源) 和胚乳(萌发以及幼苗早期生长过程中胚生长的营养源)。种子的发育涉及许多基因，并且 需要代谢物自根、叶和茎转移至正在生长的种子。特别是胚乳，吸收糖类、油类和蛋白质的 代谢前体，将其合成为贮存高分子，以使谷粒饱满。许多作物的一个重要性状是早期活力。提高早期活力是温带和热带稻栽培种中现 代稻育种程序的重要目标。长根对于水中播种的稻的正确土壤锚定是重要的。当稻直接播 种到被淹没的田间并且当植物必须快速出水时，较长的根与萌发势有关。当实施播种机播 种时，较长的中胚轴和胚芽鞘对于好的幼苗萌出是重要的。将早期活力改造到植物中在农 业中是重要的。例如，弱的早期活力局限于对于基于欧洲大西洋部玉米带种质的玉米杂种 的引入产生限制。另一有趣的性状是植物的开花时间。植物的生存期可分为如下时期，如萌发、营养 性生长、生殖生长和衰老。开花时间是播种和生殖生长开始之间经过的时间。它是植物生命 中关键的时刻，其决定了从营养生长向生殖生长的过渡，在一些植物中与衰老的开始重合。 在许多植物中，这是苗顶端分生组织停止形成叶子并且开始形成花的时间点，对形态发生 具有重要影响，影响例如所形成的器官数目和植物的总体大小和形状。开花时间也影响植物中的其他产量相关的性状。通常，早开花品种显示出较少的分枝或者分蘖并且因此较不 浓密。此类性状对于农民例如简化作物管理是有利的。另一方面，延迟的开花可以导致植物 具有更多营养器官，例如，更多叶子，这在许多作物，尤其在收获的营养器官的作物如莴苣 中是所希望的性状。植物的营养和生殖期的相对持续时间直接影响其种子产量。在一些植 物中，开花时间的控制是一种用于避免胁迫如干旱的不利影响的机制。开花时间也可以影 响作物的质量性状，例如饲料作物中的草本质量，其中开花的延迟可以导致更高的消化率。 开花时间影响培养期的长度。作物的开花时间的修饰可以导致延长栽培的地理区域并且因 此增加栽培面积的可能性。它也可以导致植物更适于给定环境中的农业，例如，早期开花可 以允许在如下地区中的晚种植，在所述地区中，作物建立可以受到低温的不利影响或者可 以允许早收获以避免季节结束时的生物和非生物压力，因此导致作物产量的增加。因此，控 制开花时间的能力是重要的因素，在农业领域具有许多工业应用。对于作物植物，也重要的是充分应答它们所暴露的昼夜节律。对环境中规则改变 的预期通过缩短环境改变和其生理应答之间的延迟而给予了植物生长优势。例如，黎明前 光合作用途径的活化允许最佳地使用光照期，或者适时活化干旱胁迫应答保护植物免于温 暖夏季下午的水分短缺。另一重要的性状是提高的非生物胁迫耐受性。非生物胁迫是世界作物减产的主要 原因，对于多数作物植物，将平均产量减少50%以上(Wang等，Plant乂2003) 218 :1_14)。非 生物胁迫可以由干旱、盐度、极端温度、化学毒性和氧化胁迫引起。提高植物对非生物胁迫 的耐受性的能力对于世界上的农场主将具有主要的经济利益并且将允许在不利条件下和 否则不可能栽培作物的领域中栽培作物。因此，通过优化上述因素之一可以提高作物产量。取决于最终用途，某些产量性状的修饰可以相对于其他性状是有利的。例如，对于 诸如粮草或木材生产或生物燃料来源的应用，植物的营养部分的增加可以是想要的，对于 诸如面粉、淀粉或油生产的应用，种子参数的增加可以是尤其想要的。甚至在种子参数中， 一些可以比其他有利，这取决于应用。多种机理可以促进提高种子产量，无论其为增加的种 子大小或增加的种子数目的形式。增加植物中产量(种子产量和/或生物量)的一种方法是通过修饰植物的内在生 长机理，如细胞周期、昼夜节律或者涉及植物生长或防御机理的多种信号途径。昼夜节律控制植物代谢、生理和发育的许多方面。植物利用环境信号，如每日光 暗周期或者规则的温度变动来保持生物学计时机理。该机理已知为昼夜节律钟，通常表 示为所称作的振荡子，其由一组蛋白质组成，这些蛋白质以正和负转录反馈环的复杂模式 相互作用，综述见 McClung (PlantCell 18，792-803，2006)和 Gardner 等人(Biochemical Journal 397，15-24，2006)。该振荡子通过外部信号(如光，通过植物光敏素和隐花色素 感知)校准，这些信号通过“输入途径”传递到振荡子。振荡子又控制许多途径(“输出途 径”)，这些途径调节受到每日环境改变影响的生理过程。综述在Barak等人(Trends in Plant Science 5，517-522，2000)中给出并且包括例如，诱导开花、花瓣的打开、气孔的打 开或关闭、下胚轴的生长、子叶和叶子的运动、叶绿体的运动、与光合作用和有关的生物化 学和生理学过程相关的基因的表达、细胞质钙浓度，和蛋白质像磷酸烯醇丙酮酸羧化酶的 磷酸化状态。现在已经发现通过调节植物中编码植物中HUBl (组蛋白单泛素化1)的核酸的表 达，可以改变植物中的许多生长特征。背景泛素化在调节蛋白质更新中起关键作用。泛素是高度保守的76氨基酸蛋白质并 且是细胞中最丰富的蛋白质之一。发现泛素蛋白质与其他蛋白质如翻译后修饰关联。已经 表明多泛素化——四个以上泛素的连接——指导蛋白质降解。泛素缀合需要三种酶或蛋白 质复合体的顺序作用，这些酶即泛素活化本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．相对于对照植物改进植物中生长特征的方法，包括调节植物中与中等强度组成型启动子有效连接的编码ＨＵＢ１多肽的核酸的表达，其中所述ＨＵＢ１多肽包含ＲＩＮＧ结构域。

【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：K·西曼宁，
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