本发明专利技术总地说来涉及与相应的未转化野生型植物细胞相比，对环境胁迫具有提高的耐性和/或抗性并且生物量产生增加的植物细胞，其通过在植物中增加或产生与非生物胁迫响应和非生物耐性相关的多肽的一种或多种活性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对环境胁迫具有提高的耐性和/或抗性以及增加的生物量产生的植物本专利技术总地说来涉及与相应的未转化野生型植物细胞相比，对环境胁迫具有提高的耐性和/或抗性并且生物量产生增加的植物细胞，其通过在植物中增加或产生与非生物胁迫响应和非生物耐性相关的多肽的一种或多种活性。具体而言，本专利技术涉及适应于在水分不足条件下生长的植物。本专利技术还涉及制备、筛选并培养这类植物细胞 或植物的方法。在田间条件下，生长、发育、生物量积累和产量方面的植物性能依赖于对环境变化和胁迫的适应能力。如干旱胁迫、盐胁迫、热胁迫和冷胁迫的非生物环境胁迫是植物生长和生产力的主要限制因子(Boyer. 1982. Science 218，443-448)。暴露于热和/或少水或干旱条件下的植物通常具有植物材料、种子、果实和其他可食用产物的低产量。由这些胁迫引起的主要作物(如稻、玉蜀黍(玉米)和小麦)的作物损失及作物产量损失表现为重要的经济和政治因素，并引起许多不发达国家的食品短缺。干旱、热、冷和盐胁迫具有对植物生长而言很重要的共同因素，即水的可用度。植物在其生命周期中通常暴露在环境水含量减少的条件下。大部分植物已进化出在少水或干燥条件下保护自身的策略。然而，如果干旱条件的强度太大、持续时间太长的话，其对植物发育、生长和大多数作物产量的影响是极大的。持续暴露于干旱引起植物代谢的较大变化。这些代谢中的巨大变化最终导致细胞死亡并因此引起产量损失。开发胁迫耐性植物和/或抗性植物是可能解决或调解至少部分这些问题的策略(McKersie 和 Leshem,1994, Stress and Stress Copingin Cultivated Plants, KluwerAcademic Publishers)。然而,开发对这些种类的胁迫表现出抗性(耐性)的新植物品系的传统植物育种策略相对缓慢，并需要特定抗性的品系与需要的品系杂交。用于胁迫耐性的有限的种质资源和关系较远的植物物种间杂交的不相容性代表常规培养中遇到的重要问题。另外，引起干旱、冷和盐耐性和/或抗性的天然细胞过程是复杂的而且涉及细胞适应的多重机制和大量代谢途径(McKersie 和 Leshem, 1994.，Stress and Stress Coping inCultivated Plants,Kluwer AcademicPublishers)。胁迫耐性和/或抗性的多成分的特性不仅使得耐性和/抗性育种很大程度上不成功，而且还限制了使用生物技术方法遗传改造胁迫耐受植物的能力。植物在其生命周期过程中还暴露于热、冷和盐胁迫中。保护策略与耐干旱的保护策略类似。由于一些土壤中的高盐含量引起细胞可吸收的水分减少，所以其影响类似于在干旱条件下所观察到的。另外，低于冰冻温度时，质外体中开始形成冰并从共质体中夺取水分而导致植物细胞损失水分(McKersie和Leshem, 1994, Stress and Stress CopinginCultivated Plants,Kluwer Academic Publishers)。这些胁迫在生理学上也相互联系，并可诱导类似的细胞损伤。例如，干旱和盐胁迫主要显示为渗透胁迫，导致细胞中内环境稳定和离子分布遭到破坏(Serrano等，1999 ；Zhu, 2001a ；ffang等,2003)。经常伴随高温、高盐或干旱胁迫的氧化胁迫可引起功能蛋白质或结构蛋白质的变性(Smirnoff, 1998)。结果，这些非生物胁迫经常激活类似的信号发放途径(Shinozaki和Ymaguchi-Shinozaki, 2000 ；Knight和Knight，2001 ；Zhu 2001b, 2002)和细胞响应，例如产生某些胁迫蛋白质、抗氧化剂和可混溶溶质(compatible solute) (Vierling 和 Kimpel, 1992 ；Zhu 等，1997 ；. Cushman和 Bohnert,2000)。目前的研究结果表明干旱耐性和/或抗性是复杂的定量特性，且目前为止没有得到真正的鉴别标记。对机制理解的缺乏使得难于设计转基因方法来提高水胁迫耐性和/或抗性。目前已知许多遗传和生物技术方法获得在低水可用度(lowwater availability)的条件下生长的植物。这些途径一般基于在植物细胞中引入并表达编码例如在W02004011888、W02006032708、 US20050097640、 US 20060037108、 US20050108791、 Serrano 等(1999;Scientia Horticulturae 78 :261-269)中公开的不同酶以及许多其他酶的基因。例如，抗氧化酶或ROS清除酶的超量表达是改变耐性的ー种可能，例如，表达Mn 超氧化物歧化酶的转基因苜蓿植物在缺水胁迫后倾向于具有减少的伤害(McKersie等，1996. Plant Physio. 111，1177-1181)。同样的转基因植物在田间试验中有增加的生物量产生(McKersie 等，1999. Plant Physiology, 119 :839-847 ；McKersie 等，1996. PlantPhysiol. 111,1177-1181)。过量产生渗压剂如甘露糖醇、果聚糖、脯氨酸或甜菜碱的转基因植物也对ー些形式的非生物胁迫表现出提高的抗性，并且认为合成的渗压剂作为ROS清除剂发挥作用(Tarczynski.等 1993Science 259, 508-510 ;Sheveleva,等 1997. PlantPhysiol. 115，1211-1219)。来自谷氧还蛋白和硫氧还蛋白家族的基因的表达赋予对环境胁迫，尤其是对盐或冷胁迫的提高耐性(EP1529112A)。这些植物比敏感性植物具有更高的种子产量、光合作用和干物质产生。对这些植物在稀疏养分耗尽(sparsly nutrient disposability)条件下的发育ー无所知。一般而言，所引用的转化的且胁迫抗性的植物由于植物发育和生理中的不平衡显示更慢的生长和减少的生物量，因此具有显著的适应性成本(Kasuga等，1999, Danby和Gehring等，2005)。尽管维持基本的代谢功能，但这也导致严重的生物量和产量损失。根/茎干重比往往随植物水胁迫发展而增长。这种增长主要是由于茎干重的相对減少。在许多环境条件下种子产量与地上干重的比例相对稳定，因此经常可在植物大小与谷粒产量之间获得强的相关性。因为大多数谷粒生物量依赖于通过植物叶和茎目前储存的光合生产力，所以这些过程内在相关联。因此甚至在发育早期阶段选择植物大小已经用作未来潜力的指示物。在一些情况下(US20060037108)，通过停止浇水6到8天进行干旱处理后观察到提高的生物量，主要观察到更高的茎生物量。仍然需要鉴定在胁迫耐性植物中表达的基因，其具有赋予它的宿主植物和其他植物物种胁迫耐性，尤其是赋予它的宿主植物和其他植物物种对环境胁迫的提高耐性和/或抗性，优选优选在水分短缺的情况下，并赋予増加的生物量产生的能力。本专利技术的目的是鉴定新方法以在植物或植物细胞中赋予胁迫耐性和/或抗性。非生物胁迫现象的复杂特性使得遗传优化变得困难。然而，在几种情况下单个基本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【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：
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