提高植物产量的基因工程方法及材料技术

本发明专利技术涉及提高植物产量的基因工程方法及材料。公开了上调EXPA1基因表达或EXPA1多肽的活性或共表达GhRDL1和GhEXPA1基因可以改良植物的性状，在农作物和花卉生产中具有应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于植物生物工程和植物改良基因工程领域。具体地说，本专利技术涉及提高植物产量的基因工程方法及材料。
技术介绍
棉花是ー种重要的经济作物，棉纤维是纺织エ业重要的原材料。最近3年，世界棉花产量连年降低，2009年全年世界共生产2190万吨棉花，其中中国的产量为640万吨，是近6年来最低点。现在的情况变得更有利棉花产业发展，由于棉花库存減少，国际棉价已经攀升至近50年以来最高点。同吋，棉纺织エ业对棉纤维的品质要求越来越高，如纤维更长，硬度更强，纤维更细并且更整齐，提高棉花的品质和产量至关重要，是棉花育种研究的主要目标。 棉纤维是由胚珠表皮细胞经分化、发育形成的单细胞纤维，其发育过程可分为4个时期纤维发育的起始期、伸长期、次生壁增厚期和成熟期，其中伸长期与次生壁增厚期具有相互重叠的时域。在这4个时期中，纤维细胞形态结构改变，伴随着重要生理生化过程，其间，有大量基因參与纤维发育过程的调控。研究这些基因的表达以及调控具有重要的意义。先前本专利技术人通过cDNA array和RT-PCR分析筛选到ー个棉纤维特异表达的、与拟南芥RD22同源的基因RDLl。陆地棉GhRDLl在开花后3 15天快速伸长的棉纤维中高表达，约18天以后表达迅速下降。因此，RDLl有可能在棉纤维伸长等方面起作用。之前已经申请专利《ー种利用棉花RDLl基因促进植物种子增大和棉纤维增长的基因工程方法》(200810033537. 2 ;PCT/CN2009/070355)，其主要内容为在棉花中过量表达RDLl基因得到种子增大和纤维增长等表型。转基因棉花的分析结果表明=RDLl基因的过量表达导致其种子增大和棉纤维增长的优良性状；转基因拟南芥的结果也表明RDLl基因的过量表达导致其种子体积増大。种子增大的优良性状对粮、油、果实作物的开发利用具有重要应用价值。作物种子是粮、棉、油等农业和エ业中重要的原料，本领域迫切需要找到有效的手段，对作物种子的性状进行改良，以实现粮、棉、油等作物种子产量和品质的提高。另一方面，在花卉生产中，增加单株植物的花朵数量是提高花卉观赏价值的重要途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新颖的提高植物产量的基因工程方法及材料。在本专利技术的第一方面，提供ー种改良植物性状的方法，所述方法包括增加(如上调)所述植物EXPAl基因的表达或EXPAl多肽的活性。在另ー优选例中，所述的增加是通过在植物中引入并表达EXPAl基因实现。在另ー优选例中，所述方法还包括增加所述植物中RDLl基因的表达或RDLl多肽的活性。在另ー优选例中，所述的增加是通过在植物中引入并表达RDLl基因实现。在另ー优选例中，所述的EXPAl多肽选自以下ー项或多项(a) SEQ ID NO 8或10所示的氨基酸序列的多肽；(b)在(a)限定的氨基酸序列中经过取代、缺失或添加ー个或几个(如1-100个，较佳地1-80个，较佳地1-50个，较佳地1-30个，较佳地1-20个，较佳地1_10个，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10个)氨基酸且具有改良植物性状的功能的由(a)衍生的蛋白质。在另ー优选例中，所述的EXPAl多肽的选自以下ー项或多项(a)具有EXPAl蛋白序列的第197-258位的连续氨基酸；(b)在(a)限定的氨基酸序列中经过取代、缺失或添加ー个或几个(如ト20个，较佳地1-10个，较佳地1-5个，例如2、3、4、5、6、7、8、9个)氨基酸且具有改良植物性状的功能的由(a)衍生的多肽。在另ー优选例中，所述的RDLl多肽选自以下ー项或多项(al)SEQ ID NO :2、4或6所示的氨基酸序列的多肽；(bl)在(al)限定的氨基酸序列中经过取代、缺失或添加ー个或几个(如1-100个，较佳地1-80个，较佳地1-50个，较佳地1-30个，较佳地1-20个，较佳地1_10个，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10个)氨基酸且具有改良植物性状的功能的由(al)衍生的多肽。在另ー优选例中，所述的EXPAl基因具有如下核苷酸序列(a2) SEQ ID NO :7或9 (或如AF043284、DQ204495中记载的序列)所示的核苷酸序列；(b2)在严格条件下与(a2)限定的核苷酸杂交且具有改良植物性状功能的核苷酸序列。(c2)与(a2)限定的序列以增加的优选顺序具有40 %、50 %、60 %、70 %、75 %、80%、85%、90%、92%、95%、96%、98%或更高的序列一致性的核苷酸序列。在另ー优选例中，所述的RDLl基因具有如下核苷酸序列(a3) SEQ ID NO :1、3 或 5 (或如 GenBank 登录号 AY072821、AY641990、AY641991 中记载的序列)所示的核苷酸序列；(b3)在严格条件下与(a3)限定的序列杂交且具有改良植物性状功能的核苷酸序列。(c3)与(a3)限定的序列以增加的优选顺序具有40 %、50 %、60 %、70 %、75 %、80%、85%、90%、92%、95%、96%、98%或更高的序列一致性的核苷酸序列。在另ー优选例中，所述的方法包括(I)提供构建物，所述构建物包括EXPA1多肽的表达盒；(2)将所述构建物转入植物，从而改良植物性状。在另ー优选例中，步骤(I)的构建物中还包括RDL1蛋白的表达盒；附加条件是所述的RDLl多肽的表达盒以及EXPAl多肽的表达盒位于同一构建物中，或位于不同的构建物中。在另ー优选例中，所述的构建物是表达载体。在另ー优选例中，⑴中，所述的EXPAl多肽的表达盒包括(5，— 3’ ):启动子序列，EXPAl基因序列以及终止子。所述的RDLl多肽的表达盒包括(5’ 一 3’ ):启动子序列，RDLl基因序列以及终止子；或在另ー优选例中，所述的表达盒的各元件是操作性相连的。在另ー优选例中，所述的启动子是CaMV 35S启动子。在另ー优选例中，所述的终止子是Nos PloyA终止子。在另ー优选例中，步骤(2)包括(a)将所述的构建物转化农杆菌，获得携带所述构建物的农杆菌；和(b)将植物细胞或组织或器官与步骤(a)中的携带所述构建物的农杆菌接触，从而使所述的构建物转入植物。 在另ー优选例中，还包括步骤(C)选择出转入了所述构建物的植物细胞或组织或器官；以及(d)将步骤(C)中的植物细胞或组织或器官再生成植物。在另ー优选例中，所述的改良植物性状包括改良植物产量相关性状。在另ー优选例中，上调EXPAl基因的表达后，所述的改良植物产量相关性状选自以下ー项或多项种子纤维增长、分枝数増加、种子体积增大、种子重量増加、结实数増加、产量增カロ。在另ー优选例中，上调EXPAl基因和RDLl基因的表达后，所述的改良植物产量相关性状性状选自以下ー项或多项种子体积增大、种子重量増加、种子纤维增长、种子纤维强度増大、分枝数増加、花数量增加、结实数增加、生长速度提高、加快现蕾、生物量增加、产量增加。在另ー优选例中，所述的改良植物产量相关性状包括种子纤维增长或分枝数增カロ ；或种子体积增大、种子重量増加、结实数増加或产量增加。在另ー优选例中，所述的改良植物产量相关性状包括种子体积增大、种子重量增カロ、种子纤维增长、种子纤维强度増大、分枝数増加、花数量増加、结实数増加、生长速度提高、加快现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改良植物性状的方法，所述方法包括：增加所述植物EXPA1基因的表达或EXPA1多肽的活性。

【技术特征摘要】
2011.03.31 CN 201110081766.31.一种改良植物性状的方法，所述方法包括增加所述植物EXPAl基因的表达或EXPAl多肽的活性。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法还包括增加所述植物中RDLl基因的表达或RD Ll多肽的活性。3.如权利要求I所述的方法，所述的增加是通过在植物中引入并表达EXPAl基因实现。4.如权利要求2所述的方法，所述的增加是通过在植物中引入并表达RDLl基因实现。5.如权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,所 述的EXPAl多肽选自以下一项或多项 (a)具有SEQID NO 8或10所示的氨基酸序列的多肽； (b)在(a)限定的氨基酸序列中经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有改良植物性状的功能的由(a)衍生的蛋白质；或 所述的RDLl多肽选自以下一项或多项 (al)具有SEQ ID NO :2、4或6所示的氨基酸序列的多肽； (bl)在(al)限定的氨基酸序列中经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有改良植物性状的功能的由(al)衍生的多肽。6.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述的EXPAl基因具有如下多核苷酸序列 (a2)如SEQ ID NO :7或9所示的核苷酸序列； (b2)在严格条件下与(a2)限定的序列杂交且具有改良植物性状功能的核苷酸序列；(c2)与(a2)限定的序列以增加的优选顺序具有40%、50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、92%、95%、96%、98%或更高的序列一致性的核苷酸序列；或所述的RDLl基因具有如下核苷酸序列 (a3)如SEQ ID NO :1、3或5所示的核苷酸序列； (b3)在严格条件下与(a3)限定的序列杂交且具有改良植物性状功能的核苷酸序列；(c3)与(a3)限定的序列以增加的优选顺序具有40%、50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、92%、95%、96%、98%或更高的序列一致性的核苷酸序列。7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的方法包括 (1)提供构建物，所述构建物包括=EXPAl多肽的表达盒； (2)将所述构建物转入植物，从而改良植物性状。8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法包括 (1)提供构建物，所述构建物包括=EXPAl多肽的表达盒和RDLl多肽的表达...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓亚，徐冰，林芝萍，王凌健，上官小霞，单淳敏，
申请(专利权)人：中国科学院上海生命科学研究院，
类型：发明
国别省市：