具有增强的产量相关性状的植物和用于产生该植物的方法技术

本发明专利技术一般地涉及分子生物学领域并且涉及用于通过调节植物中编码FSM1样(果实Sant/Myb)多肽、或PIF3样(植物光敏素相互作用因子)多肽、或尿卟啉原III脱羧酶(UROD)多肽、或AS-MTT(非生物胁迫膜系留转录因子)多肽、或EXO-1多肽、或YiAP2(增加产量的Apetala2)多肽的核酸的表达而增强植物中产量相关性状的方法。本发明专利技术还涉及具有编码FSM1样多肽的核酸的受调节表达的植物，所述植物相对于对应野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。本发明专利技术也提供可用于本发明专利技术方法中的构建体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有増强的产量相关性状的植物和用于产生该植物的方法本专利技术一般地涉及分子生物学领域并且涉及用于通过调节植物中编码FSMl样(果实Sant/Myb)多肽的核酸表达而增强植物中产量相关性状的方法。本专利技术还涉及具有编码FSMl样多肽的核酸的受调节表达的植物，所述植物相对于对应野生型植物或其他对照植物具有增强的产 相关性状。本专利技术也提供用于本专利技术方法中的构建体。本专利技术一般地涉及分子生物学领域并且涉及用于通过调节植物中编码PIF3样(植物光敏素相互作用因子)多肽的核酸的表达而增强植物中产量相关性状的方法。本专利技术还涉及具有编码PIF3样多肽的核酸的受调节表达的植物，所述植物相对于对应野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。本专利技术也提供用于本专利技术方法中的构建体。本专利技术一般地涉及分子生物学领域并且涉及用于通过调节植物中编码尿卟啉原III脱羧酶(UROD)多肽的核酸表达而增强植物中产量相关性状的方法。本专利技术还涉及具有编码UROD多肽的核酸的受调节表达的植物，所述植物相对于对应野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。本专利技术也提供用于本专利技术方法中的构建体。本专利技术一般地涉及分子生物学领域并涉及用于增强植物中多种经济重要的产量相关性状的方法。更具体地，本专利技术涉及用于通过调节植物中编码AS-MTT (非生物胁迫膜系留转录因子)多肽的核酸的表达而增强植物中产量相关性状的方法。本专利技术也涉及具有编码AS-MTT多肽的核酸的受调节表达的植物，所述植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状。本专利技术也提供包含编码AS-MTT的核酸的构建体，其用于开展本专利技术的方法。本专利技术一般地涉及分子生物学领域并且涉及用于通过调节植物中编码EX0-1多肽的核酸表达而增强植物中产量相关性状的方法。本专利技术还涉及具有编码EX0-1多肽的核酸的受调节表达的植物，所述植物相对于对应野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。本专利技术也提供用于本专利技术方法中的构建体。本专利技术一般地涉及分子生物学领域并且涉及用于通过调节植物中编码YiAP2(增加产量的Apetala2)多肽的核酸表达而增强植物中产量相关性状的方法。本专利技术还涉及具有编码YiAP2多肽的核酸的受调节表达的植物，所述植物相对于对应野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。本专利技术也提供用于本专利技术方法中的构建体。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这样的植物，其经常含有异源性遗传组分，其可能不总是导致从亲代植物中传递的所希望性状。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)并且随后导入该遗传物质至植物中。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測量結果。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、植物构造(例如枝的数目)、种子产生、叶衰老等。根发育、养分摄入量、胁迫耐受性和早期萌发势(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。种子产量是特别重要的性状，因为众多植物的种子对人与动物营养是重要的。作物如玉米、稻、小麦、油菜和大豆占超过一半的人类总热量摄入，无论通过直接消费种子本身或通过消费基于加工的种子而产生的肉产品。作物也是糖、油及エ业加工中所用众多类型代谢物的来源。种子含有胚(新苗和新根的起源)和胚乳(萌发期间及幼苗早期生长期间用于胚生长的营养来源)。种子发育涉及多种基因并且需要代谢物从根、叶和茎转移至正在生长的种子中。胚乳尤其同化糖类、油和蛋白质的代谢前体并且将它们合成为贮藏大分子以灌满籽粒。对于众多作物的另ー个重要性状是早期萌发势。改进早期萌发势是现代稻育种计划在温帯和热带稻品种上的重要目标。长根在水栽稻中对于正确土壌固定是重要的。在将稻直接播种至被淹没田地的情况下，以及在植物必须从水中迅速出苗的情况下，较长的苗与萌发势相关。在实施条播的情况下，较长的中胚轴和胚芽鞘对于良好出苗是重要的。将早期萌发势人工改造到植物内的能力将在农业中是极其重要的。例如，不良的早期萌发势已经限制了基于玉米带种质(Corn Belt germplasm)的玉米(Zea mayes L.)杂种在欧洲大西洋地区的引种。·又ー个重要性状是改进的非生物胁迫耐受性。非生物胁迫是世界范围作物损失的主要原因，对于大多数主要作物植物而言降低平均产量超过50%(Wang等，Planta218，1-14，2003)。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耐受性的能力将在世界范围对农民是极大经济优势并且会允许在不利条件期间及在作物栽培否则是不可能的陆地上栽培作物。作物产量因而可以通过优化前述因素之一而増加。取决于最終用途，对某些产量性状的改良可能优先于其它产量性状。例如对于应用如饲料或木材生产或生物燃料资源而言，増加植物营养体部分可能是希望的，而对于应用如面粉、淀粉或油生产而言，増加种子參数可能是尤其希望的。即便在种子參数当中，某些參数可以更优先于其它參数，这取决于应用。多种机制可以对增加种子产量有贡献，无论形式为增加的种子大小或是增加的种子数目。増加植物中产量(种子产量和/或生物量)的ー种方法可以是通过调节植物的内在生长机制如细胞周期或參与植物生长或參与防御机制的多种信号途径。现在已经发现，可以通过调节植物中编码FSMl样(果实Sant/Myb)多肽、或PIF3样(植物光敏素相互作用因子3)多肽、或UROD(尿卟啉原III脱羧酶)多肽、或AS-MTT(非生物胁迫膜系留转录因子)多肽、或EXO-U目的蛋白)多肽或YiAP2多肽的核酸表达而改善植物中多种产量相关性状。背景I. FSMl 样(果实 Sant/Myb)多肽FSMl样蛋白是以存在SANT/MYB结构域为特征的转录因子。它们首先在番茄(Barg等人，Planta 221，197-211，2005)中被描述；并且据报道地參与花对称性的决定(Corley等人，Proc. Natl. Acad. Sci. 102，5068-5073，2005)。例如，RADIALIS 蛋白，ー种在金鱼草属(Antirrhinium)中的FSMl样蛋白，在花分生组织的背部区域中表达,在那里它与CYC和DICH相互作用以控制花非対称性(Baxter等人，Plant J. 52，105-113，2007)。番茄FSMl在极早发育阶段期间在果实中表达。番茄fsml在拟南芥属植物中的异位表达导致表现为生长迟滞的严重发育改变，并且減少番茄和拟南芥幼苗发育期间的顶端优势(Barg等人，2005)。2. PIF3样(植物光敏素相互作用因子3)多肽植物光敏素是调节植物对红光(R)和远红光(FR)反应的ニ聚体色蛋白。拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组编码5种光敏色素载脂蛋白1型phyA介导对FR的反应，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.08.19 EP 09168213.8;2009.08.19 EP 09168166.8;1.用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法，所述方法包括调节植物中编码FSMl样多肽的核酸的表达，其中所述FSMl样多肽包含SANT结构域(SMART登录号SMOOI7)。2.根据权利要求I所述的方法，其中所述FSMl样多肽包含以下基序的一个或多个 (i)基序I:ff[TS][PA]K[QE]NK[LA]FE[RK]ALAVYD[KR][DE]TPDRff[HSQ]N[VI]A[RK]A(SEQ IDNO :283)，(ii)基序2 :GGK[ST] [AV] [ED]EV[KR]RHYE[IL]L(SEQ ID NO:284),(iii)基序3 D[VL] [KF] [HF] I [ED] [SN]G[RM] VPFP[NK] Y(SEQ IDNO: 285)。3.根据权利要求I或2所述的方法，其中所述受调节的表达通过在植物中导入并且表达编码FSMl样多肽的核酸实现。4.根据权利要求I至3任一项所述的方法，其中所述编码FSMl样多肽的核酸编码在表Al中所列的任一种蛋白质或是这种核酸的一部分或是能够与这种核酸杂交的核酸。5.根据权利要求I至4任一项所述的方法，其中所述的核酸序列编码在表Al中给出的任一蛋白质的直向同源物或旁系同源物。6.根据权利要求I至5任一项所述的方法，其中所述增强的产量相关性状包括相对于对照植物增加的产量，优选增加的生物量和/或增加的种子产量。7.根据权利要求I至6任一项所述的方法，其中所述增强的产量相关性状在非胁迫条件下获得。8.根据权利要求3至7任一项所述的方法，其中所述核酸与组成型启动子、优选地与G0S2启动子、最优选地与来自稻的G0S2启动子有效连接。9.根据权利要求I至8任一项所述的方法，其中所述编码FSMl样多肽的核酸是植物来源的，优选地来自双子叶植物，进一步优选地来自爺科(Solanaceae),更优选地来自番爺属(Lycopersicon)，最优选地来自番爺(Solanum Iycopersicum)。10.通过根据权利要求I至9任一项所述的方法可获得的植物或其部分，包括种子，其中所述的植物或其部分包含编码FSMl样多肽的重组核酸。11.构建体，其包含 (i)编码如权利要求I或2中定义的FSMl样多肽的核酸； (ii)能够驱动(a)的核酸序列表达的一个或多个控制序列；和任选地 (iii)转录终止序列。12.根据权利要求11所述的构建体，其中所述的控制序列之一是组成型启动子，优选地是G0S2启动子，最优选地是来自稻的G0S2启动子。13.根据权利要求11或12所述的构建体在用于制备植物的方法中的用途，所述植物相对于对照植物具有增加的产量，尤其增加的生物量和/或增加的种子产量。14.用根据权利要求11或12所述的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。15.用于产生转基因植物的方法，所述转基因植物相对于对照植物具有增加的产量、尤其增加的生物量和/或增加的种子产量，所述方法包括 (i)在植物中导入并且表达编码如权利要求I或2中所定义的FSMl样多肽的核酸；和 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培育植物细胞。16.转基因植物，其因编码如权利要求I或2中所定义FSMl样多肽的核酸的受调节表达所致的相对于对照植物具有增加的产量、尤其增加的生物量和/或增加的种子产量，或来自所述转基因植物的转基因植物细胞。17.根据权利要求10、14或16所述的转基因植物或来自其的转基因植物细胞，其中所述植物是作物植物，如甜菜，或单子叶植物，如甘蔗，或谷物植物，如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黑麦、黑小麦、高粱、二粒小麦、斯佩尔特小麦、黑麦、单粒小麦、埃塞俄比亚画眉草、蜀黍和燕麦。18.根据权利要求17的植物的可收获部分，其中所述的可收获部分优选地是苗生物量和/或种子。19.产物，其源自根据权利要求17所述的植物和/或源自根据权利要求18所述的植物的可收获部分。20.编码FSMl样多肽的核酸在相对于对照植物增加植物中产量、尤其增加种子产量和/或苗生物量中的用途。21.用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法，所述方法包括调节植物中编码PIF3样多肽的核酸的表达，其中所述的PIF3样多肽包含螺旋-环-螺旋结构域(PF00010)。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述PIF3样多肽包含基序7至12(SEQIDNO:358 至 SEQ ID NO:363)的一个或多个。23.根据权利要求21或22所述的方法，其中所述的受调节表达通过在植物中导入并且表达编码PIF3样多肽的核酸实现。24.根据权利要求21至23任一项的方法，其中所述编码PIF3样多肽的核酸编码在表A2中所列的任一种蛋白质或是这种核酸的一部分或是能够与这种核酸杂交的核酸。25.根据权利要求21至24任一项所述的方法，其中所述核酸序列编码在表A2中给出的任一蛋白质的直向同源物或旁系同源物。26.根据权利要求21至25任一项所述的方法，其中所述增强的产量相关性状包括相对于对照植物而言增加的早期萌发势和/或增加的种子产量。27.根据权利要求21至26任一项所述的方法，其中所述增强的产量相关性状在干旱胁迫条件下获得。28.根据权利要求23至27任一项所述的方法，其中所述的核酸与组成型启动子、优选地与GOS2启动子、最优选地与来自稻的GOS2启动子有效连接。29.根据权利要求21至28任一项所述的方法，其中所述编码PIF3样多肽的核酸是植物来源的，优选地来自双子叶植物，进一步优选地来自禾本科(Poaceae)，更优选地来自稻属(Oryza),最优选地来自稻(Oryza sativa)。30.通过根据权利要求21至29任一项所述的方法可获得的植物或其部分，包括种子，其中所述的植物或其部分包含编码PIF3样多肽的重组核酸。31.构建体，其包含 (i)编码如权利要求21或22中所定义的PIF3样多肽的核酸； (ii)能够驱动(a)的核酸序列表达的一个或多个控制序列；和任选地 (iii)转录终止序列。32.根据权利要求31所述的构建体，其中所述的控制序列之一是组成型启动子，优选地是G0S2启动子，最优选地是来自稻的G0S2启动子。33.根据权利要求31或32所述的构建体在用于制备植物的方法中的用途，所述植物相对于对照植物具有增加的产量，尤其增加的生物量和/或增加的种子产量。34.用根据权利要求32或33所述的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。35.用于产生转基因植物的方法，所述转基因植物相对于对照植物具有增加的产量、尤其增加的生物量和/或增加的种子产量，所述方法包括 (i)在植物中导入并且表达编码如权利要求21或22中所定义的PIF3样多肽的核酸；和 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培育植物细胞。36.转基因植物，其相对于对照植物具有因编码如权利要求21或22中所定义PIF3样多肽的核酸的受调节表达所致增加的产量、尤其增加的生物量和/或增加的种子产量，或来自所述转基因植物的转基因植物细胞。37.根据权利要求30、44或36所述的转基因植物或来自其的转基因植物细胞，其中所述植物是作物植物，如甜菜，或单子叶植物，如甘蔗，或谷物植物，如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黑麦、黑小麦、高粱、二粒小麦、斯佩尔特小麦、黑麦、单粒小麦、埃塞俄比亚画眉草、蜀黍和燕麦。38.根据权利要求37的植物的可收获部分，其中所述的可收获部分优选地是苗生物量和/或种子。39.产物，其源自根据权利要求37的植物和/或源自根据权利要求38的植物的可收获部分。40.编码PIF3样多肽的核酸在相对于对照植物增加植物中产量、尤其增加种子产量和/或苗生物量中的用途。41.分离的核酸分子，其包含选自以下特征中的任一种 ⑴由SEQ ID NO:356代表的核酸； (ii)由SEQID NO:356代表的核酸的互补核酸； (iii)编码PIF3样多肽的核酸，所述PIF3样多肽以增加的优选顺序与SEQID NO: 357所代表的氨基酸序列具有至少 50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、.62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、.81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98% 或 99%序列同一性，并且额外或备选地包含一个或多个基序，所述基序与SEQ ID NO:358至SEQ IDNO: 363中给出的任何一个或多个基序相比，以增加的优选顺序具有少于5个、少于4个、少于3个、少于2个或少于I个取代(序列错配)，并且还优选地相对于对照植物赋予增强的产量相关性状； (iv)与(i)至(iii)的核酸分子在高严格性杂交条件下杂交并且相对于对照植物赋予增强的产量相关性状的核酸分子。42.分离的多肽，其选自 ⑴由SEQ ID NO:357代表的氨基酸序列； (ii)氨基酸序列，所述氨基酸序列以增加的优选顺序与SEQ ID NO:357所代表的氨基酸序列具有至少 50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98% 或 99% 序列同一,注，并且额外或备选地包含一个或多个基序，所述基序与SEQ IDNO:358至SEQ ID NO:363中给出的任何一个或多个基序相比，以增加的优选顺序具有少于5个、少于4个、少于3个、少于2个或少于I个取代(序列错配)，并且还优选地相对于对照植物赋予增强的产量相关性状； (iii)以上⑴或(ii)中给出的任一氨基酸序列的衍生物。43.用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法，所述方法包括调节植物中编码具有尿卟啉原III脱羧酶活性(UROD)的多肽的核酸的表达。44.根据权利要求43所述的方法，其中所述UROD多肽包含基序13至30中任何一个或多个。45.根据权利要求43或44所述的方法，其中所述的受调节表达通过在植物中导入并且表达编码UROD多肽的核酸实现。46.根据权利要求43至45任一项的方法，其中所述编码UROD多肽的核酸编码在表A3中所列的任一种蛋白质或是这种核酸的一部分或是能够与这种核酸杂交的核酸。47.根据权利要求43至46任一项所述的方法，其中所述核酸序列编码在表A3中给出的任一蛋白质的直向同源物或旁系同源物。48.根据权利要求43至47任一项所述的方法，其中所述增强的产量相关性状包括相对于对照植物而言增加的种子产量。49.根据权利要求43至48任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状在非胁迫条件下获得。50.根据权利要求43至48任一项所述的方法，其中所述增强的产量相关性状在干旱胁迫的条件下获得。51.根据权利要求45至50任一项所述的方法，其中所述的核酸与组成型启动子、优选地与G0S2启动子、最优选地与来自稻的G0S2启动子有效连接。52.根据权利要求43至53任一项所述的方法，其中所述编码UROD多肽的核酸是植物来源的，优选来自杨柳科(Salicaceae),更优选地来自杨属(Populus),最优选地来自毛果杨(Populus trichocarpa)。53.通过根据权利要求43至52任一项所述的方法可获得的植物或其部分，包括种子，其中所述的植物或其部分包含编码UROD多肽的重组核酸。54.构建体，其包含 (i)编码如权利要求43或44中所定义的UROD多肽的核酸； (ii)能够驱动(a)的核酸序列表达的一个或多个控制序列；和任选地 (iii)转录终止序列。55.根据权利要求54所述的构建体，其中所述的控制序列之一是组成型启动子，优选地是G0S2启动子，最优选地是来自稻的G0S2启动子。56.根据权利要求54或55所述的构建体在用于制备植物的方法中的用途，所述植物相对于对照植物具有增加的产量，尤其增加的种子产量。57.用根据权利要求54或55所述的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。58.用于产生转基因植物的方法，所述转基因植物相对于对照植物具有增加的产量、尤其增加的生物量和/或增加的种子产量，所述方法包括 (i)在植物中导入并且表达编码如权利要求43或44中所定义的UROD多肽的核酸；和 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培育植物细胞。59.转基因植物，其相对于对照植物具有因编码如权利要求43或44中所定义UROD多肽的核酸的受调节表达所致增加的产量、尤其种子产量，或来自所述转基因植物的转基因植物细胞。60.根据权利要求53、57或59所述的转基因植物或来自其的转基因植物细胞，其中所述植物是作物植物，如甜菜，或单子叶植物，如甘蔗，或谷物植物，如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黑麦、黑小麦、高粱、二粒小麦、斯佩尔特小麦、黑麦、单粒小麦、埃塞俄比亚画眉草、蜀黍和燕麦。61.根据权利要求60的植物的可收获部分，其中所述的可收获部分优选地是苗生物量和/或种子。62.产物，其源自根据权利要求60的植物和/或源自根据权利要求61的植物的可收获部分。63.编码UROD多肽的核酸在相对于对照植物增加植物中产量、尤其增加种子产量和/或苗生物量中的用途。64.用...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·I·桑兹莫林纳罗，Y·海茨费尔德，V·弗兰卡德，C·勒佐，
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：