具有增强的产率相关性状的植物及其制备方法技术

本发明专利技术总体上涉及分子生物学领域，并且涉及通过调节植物中编码产率增加性多肽的核酸序列的表达来增强多种植物产率相关性状的方法，所述产率增加性多肽选自：核定位AT-hook基序蛋白19/20（AHL19/20）、GRP（生长调节蛋白)(其中所述GRP多肽是金属硫蛋白2a(MT2a)多肽）、丙氨酸氨基转移酶（AAT）样多肽、和丙氨酸氨基转移酶（AAT）多肽。本发明专利技术还涉及具有调节的产率增加性多肽编码核酸序列表达的植物，所述产率增加性多肽选自：核定位AT-hook基序蛋白19/20（AHL19/20）、GRP（生长调节蛋白）（其中所述GRP多肽是金属硫蛋白2a(MT2a)多肽）、丙氨酸氨基转移酶（AAT）样多肽、和丙氨酸氨基转移酶（AAT）多肽，该植物相对于对照植物具有增强的产率相关性状。本发明专利技术还提供了可以用于本发明专利技术方法的构建体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及分子生物学领域，并且涉及通过增加植物中产率增加性多肽的编码核酸序列的表达来增强多种植物产率相关性状的方法，所述产率増加性多肽选自核定位AT-hook 基序蛋白 19/20 (AHL19/20)、GRP (生长调节蛋白，其中所述GRP多肽是金属硫蛋白2a(MT2a)多肽)、丙氨酸氨基转移酶(AAT)样多肽，和丙氨酸氨基转移酶(AAT)多肽。本专利技术还涉及具有増加的编码所述产率増加性多 肽的核酸序列的表达的植物，该植物相对于对照植物具有增强的产率相关性状。本专利技术还提供了用于本专利技术方法的构建体。
技术介绍
不断增长的世界人口和逐渐減少的农业可用耕地助长了提高农业效率研究之势。传统的作物和园艺学改良方法利用选育技术来鉴定具有期望特性的植物。然而，此类选育技术有若干缺陷，即这些技术一般为劳动密集型的，而且产生的植物通常含有异质的遗传组分，这些异质的遗传组分不一定总是导致期望性状自亲本植物的传递。分子生物学的进展已经使人类能够修饰动物和植物的种质。植物遗传工程需要分离和操作遗传物质(一般为DNA或RNA的形式)以及随后将遗传物质引入植物。这类技术能够产生具多种改良的经济、农艺或园艺性状的作物或植物。具有特别经济意义的ー种性状是增加的产率。产率通常定义为作物可測量经济价值的产出。这可以以数量和/或质量的方式进行定义。产率直接取决于若干因素，例如器官的数量和大小、植物构造(例如，分枝的数量)、种子产量、叶子衰老等等。根的发育、营养吸收、胁迫耐受性和早期活力也是决定产率的重要因素。因此优化ー个或多个上述因素也可以促进作物产率的增加。种子产率是特别重要的性状，这是因为许多植物的种子对于人类和动物营养而言至关重要。通过对种子本身的直接消耗，或是通过消耗由加工的种子所饲养的肉类产品，作物诸如玉米、稻、小麦、芸苔(canola)和大豆等占人类总卡路里摄取量的一半以上。它们也是エ业加工所用的糖类、油类和多类代谢物的来源。种子含有胚(新的枝条和根的来源)和胚乳(萌发过程和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，同化糖类、油类和蛋白质的代谢前体，将其合成为贮存性高分子，以充盈籽粒。收获指数为种子产率与地上干重之间的比值，其在许多环境条件下相对稳定，因此在植物大小和粮谷(grain)产率之间通常能够获得比较稳靠的相关性(如Rebetzke等人(2002) Crop Science42:739) 0这些方法存在固有的联系，原因是大多数粮谷生物量取决于植物叶和莖的当前的或忙存的光合产率(Gardener等人(1985)Physiology of CropPlants. Iowa State University Press, 68-73页)。因此，对植物大小的选择，甚至是在发育早期阶段的选择，已经用作为未来潜在产率的指标(如Tittonell等人(2005)AgricEcosys & Environl05:213)。当检查遗传差异对胁迫耐受性的影响时，温室或植物生长室环境与田间相比具有固有的优势，即，能够使土壌性能、温度、水和养分可利用度以及光强度标准化。不过，由于因缺乏风カ或昆虫导致的不良授粉，或由于空间不足以让成熟根或冠层生长等等，而对产率造成的人为局限性，会限制这些受控环境在测试产率差异中的应用。因此，在生长室或温室中在标准化条件下測量早期发育阶段的植物大小，是提供潜在遗传产率优势指标的标准作法。另ー重要的性状为增加的非生物胁迫耐受性。非生物胁迫是导致全世界作物损失的首要原因，使大多数主要作物植物的平均产率下降超过50%(Wang等人，Planta (2003) 218:1-14)。非生物胁迫可以因干旱、盐度、极端温度、化学毒性、养分(大量元素和/或微量元素)过量或不足、辐射和氧化胁迫而引起。提高植物非生物胁迫耐受性的能力将对全世界的农场主带来重大的经济利益，并将使得能够在不利条件下以及在原本不可能栽培作物的地域中栽培作物。 对于许多作物而言,另ー重要的性状是早期活力(early vigour)。改良早期活力是温带和热带稻类栽培种的现代稻类育种项目的重要目标。长根对于水栽稻的恰当土壤锚固至关重要。在直接向涝地里播种稻米的情况下，以及在植物必须迅速穿过水出苗的情况下，较长的枝条与活力有夫。在进行条播的情况下，较长的中胚轴和胚芽鞘对于优良的出苗至关重要。改造植物早期活力的能力在农业上将具有极其重要的意义。例如，一直以来早期活力弱限制了在欧洲大西洋地区引入基于玉米带种质的玉米(玉蜀黍，Zea mays L.)杂交种。另ー重要的性状是在非生物胁迫条件下生长的植物的增强的产率相关性状。非生物胁迫是导致全世界作物损失的首要原因，使大多数主要作物植物的平均产率下降超过50% (Wang等人，Planta (2003) 218:1-14)。非生物胁迫可以因干旱、盐度、极端温度、化学毒性、养分(大量元素和/或微量元素)过量或不足、辐射和氧化胁迫而引起。增强在非生物胁迫条件下生长的植物的产率相关性状的能力将对全世界的农场主带来重大的经济利益，并将使得能够在不利条件下以及在原本不可能栽培作物的地域中栽培作物。因此通过优化上述因素之一可以增加作物产率。视最终用途而定，可能更优选修饰某些产率性状。例如，对于诸如饲料或木材生产或者生物燃料资源等应用，可能期望植物营养部分的增长，而对于诸如面粉、淀粉或油料生产等应用，可能特别期望种子參数的增长。即便是在种子參数之中，视用途而定，一些參数也可能比另ー些更优。多种机制可促成増加的种子产率，无论形式是增加的种子大小、还是增加的种子数量。增加植物产率相关性状(种子产率和/或生物量)的ー种方法可以是修饰植物的内在生长机制，如细胞周期或者參与植物生长或防御机制的各种信号传递路径。
技术实现思路
现已发现，通过在植物中增加编码核定位AT-hook基序蛋白19/20 (AHL19/20)多肽的核酸序列的表达，可以相对于对照植物增强植物的多种种子产率相关性状，而无延迟的开花。增强的种子产率性状相关性状包括一个或多个下列性状増加的每圆锥花序的花数、增加的每株植物的种子总产率、增加的饱满种子数和增加的收获指数。此外，现已发现，増加编码GRP多肽(其中所述GRP多肽是金属硫蛋白2a (MT2a)多肽)的核酸序列的表达，可以产生在非生物胁迫条件下生长时相对于在相当条件下生长的对照植物具有增强的产率相关性状的植物。此外，现还发现，调节ATT样多肽编码核酸在地上植物部分中的表达，可以产生相对于对照植物具有增强的产率相关性状，特别是增加的产率，的植物。此外，现已发现，在非限氮条件下生长的植物的产率相关性状可通过调节ATT多肽编码核酸在这样的植物中的表达来增強。专利技术背景 DNA结合蛋白是包含任何DNA结合结构域并因此对DNA具有特定的或一般的亲和力的蛋白质。DNA结合蛋白包括例如调节转录过程的转录因子、切割DNA分子的核酸酶以及參与细胞核中DNA包装的组蛋白。AT-hook基序是首先在高迁移率组非组蛋白染色体蛋白质HMG-I/Y中描述的短DNA 结合蛋白基序(Reeves 和 Nissen(1990) J Biol Chem265:85本文档来自技高网...

【技术保护点】
相对于对照植物增强植物的产率相关性状的方法，包括调节编码丙氨酸氨基转移酶（AAT）样多肽的核酸在地上植物部分中的表达。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：Y·海茨费尔德，V·弗兰卡德，
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：