具有改良生长特性的植物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及通过增加植物中RNA结合蛋白或其同源物的活性来改良植物生长特性的方法，其中所述RNA结合蛋白或其同源物是(i)具有RNA结合活性的多肽并且其包含2或3个RNA识别基序(RRM)以及与基序I：PYEAAVVALPVVVKERLVRILRLGIATRYD具有至少75％序列同一性的基序和/或与基序II：RFDPFTGEPYKFDP具有至少50％序列同一性的基序；或(ii)RBP1多肽或其同源物，其具有(a)RNA结合活性；(b)两个RRM结构域；(c)以下两个基序：(i)KIFVGGL和(ii)RPRGFGF，基序中允许至多三个氨基酸取代和任意的保守的改变；和(d)与SEQ?ID?NO：15代表的氨基酸具有至少20％序列同一性。本发明专利技术还涉及其中引入了RNA结合蛋白编码核酸或其变体的转基因植物，所述植物与相应的野生型植物相比，具有改良的生长特性。本发明专利技术也涉及在本发明专利技术方法中有用的构建体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及分子生物学领域，并涉及改良植物生长特性的方法。更具体地，本专利技术涉及通过增加植物中RNA结合蛋白或其同源物的活性来改良植物生长特性，尤其是产率的方法。本专利技术还涉及具有增加活性的RNA结合蛋白或其同源物的植物，这些植物相对于相应的野生型植物，具有改良的生长特性。本专利技术方法中有用的RNA结合蛋白或其同源物具有RNA结合活性，并包含2或3个RNA识别基序(RRM)，且包含与基序1:PYEAAVVALPVVVKERLVRILRLGIATRYD具有至少75 %序列同一‘注的基序和/或与基序II RFDPFTGEPYKFDP具有至少50%序列同一性的基序。本专利技术方法中有用的RNA结合蛋白或其同源物也可以是具有下列特征的RBPl多肽或其同源物(a)RNA结合活性；(b)两个RRM结构域；(c)下列两个基序(i)KIFVGGL和(ii)RPRGFGF，基序中允许至多三个氨基酸取代和任意的保守改变；和(d)按照增加的偏好顺序与SEQ IDNO :15代表的氨基酸具有至少 20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%序列同一性。本专利技术也提供在本专利技术方法中有用的构建体。
技术介绍
世界人口的不断增长和用于农业的可耕种土地供给的减少，推动农业研究向着提高农业效率的方向发展。农作物和园艺改良的常规方法是利用选育技术来鉴定具有所希望特性的植物。然而，这种选育技术有几个缺点，即这些技术通常是劳动密集型的，并且产生通常含有异源遗传组分的植物，这些遗传组分并非总是产生从亲本植物传递的所希望的性状。分子生物学的进展已经允许人类改造动物和植物的种质(germplasm)。植物基因工程需要分离和操作遗传物质(通常以DNA或RNA的形式)及随后将此遗传物质引入植物。这种技术使能够递送具有多种改良的经济、农业或园艺性状的农作物或植物。具有特别经济利益的一个性状是产率 。产率通常被定义为来自农作物的经济价值可测量产出。其可以根据数量和/或质量来定义。产率直接依赖于几种因素，例如器官的数量和大小，植物构造(例如分枝数)，种子产量及更多的因素。根的发育，营养吸收和胁迫耐受性也是决定产率的重要因素。可以通过优化上述因素之一来增加农作物的产率。改良植物的多种生长特性的能力将在如增加农作物、植物育种、观赏植物的生产、树木栽培(aboriculture)、园艺学和林业等领域具有许多应用。改良的生长特性，如产率，也可以用于在生物反应器中使用的藻类生产(用于诸如药物、抗体、或疫苗物质的生物技术生产，或用于有机废物的生物转化)及其它这类领域。现已发现，与相应野生型植物相比，增加植物中RNA结合蛋白或其同源物的活性使植物具有改良的生长特性，所述RNA结合蛋白或其同源物具有RNA结合活性并包含2或3个RNA识别基序(RRM)，且包含与基序1:PYEAAVVALPVVVKERLVRILRLGIATRYD具有至少75%序列同一性的基序和/或与基序I1:RFDPFTGEPYKFDP具有至少50%序列同一性的基序。现已发现，与相应野生型植物相比，增加植物中RBPl多肽或其同源物的活性使植物具有改良的生长特性。所述RBPl多肽或其同源物指具有下列特征的多肽(a)RNA结合活性；(b)两个RRM结构域；(c)下列两个基序(i)KIFVGGL和(ii) RPRGFGF，基序中允许至多三个氨基酸取代和任意的保守改变；和⑷按照增加的偏好顺序与SEQ ID NO: 15代表的氨基酸具有至少 20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90 %、95%序列同一性。RNA结合蛋白在转录和转录后水平基因表达的调节中具有重要作用。调节的水平延伸至RNA分子的合成、加工和周转中的所有步骤，包括前mRNA剪接、多聚腺苷酸化作用、mRNA转运、翻译和稳定性/衰变。调节主要是直接地通过RNA结合蛋白完成，或间接地通过RNA结合蛋白调节其它调节因子的功能完成。RNA-蛋白质相互作用是细胞代谢、细胞分化和发育以及感染病原体复制的多方面的中心环节。RNA识别基序或RRM通常存在于多种RNA结合蛋白中并且涉及所有转录后加工，其中每个蛋白质的RRM数目从一到四个拷贝变化。RRM是含有几个高度保守残基的大约80个氨基酸的区域，其中的一些簇聚为两个短的亚基序，RNP-1 (八聚体)和 RNP-2 (六聚体)(Birney 等，Nucleic Acids Research, 1993,Vol. 21，No.25,5803-5816)。拟南芥(Arabidopsis)基因组编码196个含有RRM的蛋白质，其实例为RBPl (Lorkovic 等，Nucleic Acids Research, 2002，Vol. 30，No. 3，623-635)。他们报道AtRBPl的RRM与后生动物Musashi蛋白质的RRM最相似。除了 AtRBPl，Lorkovic等还描述了与AtRBPl和Musashi蛋白质具有相似性的三个蛋白质。来自拟南芥(Arabidopsisthaliana)的 RBPl 由 Suzuki 等(Plant Cell Physiol. 41 (3) :282-288 (2000))首次分离并发现在快速分裂的组织中表达RBPl为一种RNA结合蛋白(如Suzuki等2000所示)，包含两个RRM。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方案，提供了改良植物生长特性的方法，其包括增加植物中RNA结合蛋白或其同源物的活性，所述RNA结合蛋白或其同源物具有RNA结合活性和2或3个RNA识别基序(RRM)，且包含与基序I PYEAAVVALPVVVKERLVRILRLGIATRYD具有至少75%序列同一性的基序和/或与基序II RFDPFTGEPYKFDP具有至少50%序列同一性的基序。根据本专利技术的一个实施方案，提供了改良植物生长特性的方法，其包含增加植物中RBPl多肽或其同源物的活性，所述RBPl多肽或其同源物具有下列特征(a) RNA结合活性；(b)两个RRM结构域；(c)下列两个基序(i)KIFVGGL ;和(ii) RPRGFGF，基序中允许至多三个氨基酸取代和任意保守的改变；和(d)按照增加的偏好顺序与SEQ ID NO :15代表的氨基酸具有至少 20%,25%,30%,35%,40%,45%,50%,55%,60%,65%,70%,75%,80%,85%、90%、95% 序列同一性。有利地，执行本专利技术的方法使植物具有多种改良的生长特性，尤其是增加的产率，特别是种子产率。本文所定义术语“增加的产率”意指相对于相应的野生型植物，在以下任一或多个方面的增加(i)植物的一个或多个部分，特别是地上(可收获)部分增加的生物量(重量)、增加的根生物量或者任何其它可收获部分增加的生物量；(ii)增加的种子产率，包括种子生物量(种子重量)的增加，并且其可以是在每株植物种子重量或以单个种子为基础的增加；(iii)增加的(饱满)种子数量；(iv)增加的种子大小，其也可能影响种子的组成；(v)增加的种子体积，其也可能影响种子的组成；(Vi)增加的收获指数，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
改良植物生长特性的方法，其包括增加植物中RNA结合蛋白或其同源物的活性，其中所述RNA结合蛋白或其同源物为RBP1多肽或其同源物，其具有(a)RNA结合活性；(b)两个RRM结构域；(c)以下两个基序：(i)KIFVGGL和(ii)RPRGFGF，基序中允许至多三个氨基酸取代和任意的保守的改变；和(d)按照增加的偏好顺序与SEQ?ID?NO：15所代表的氨基酸具有至少20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％序列同一性；和任选地选择具有改良生长特性的植物。

【技术特征摘要】
2004.08.16 EP 04103926.4;2004.08.19 US 60/602,6801.改良植物生长特性的方法，其包括增加植物中RNA结合蛋白或其同源物的活性，其中所述RNA结合蛋白或其同源物为RBPl多肽或其同源物，其具有(a)RNA结合活性；(b)两个RRM结构域；(c)以下两个基序(i)KIFVGGL和(ii) RPRGFGF，基序中允许至多三个氨基酸取代和任意的保守的改变；和⑷按照增加的偏好顺序与SEQ ID N0:15所代表的氨基酸具有至少 20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%序列同一性；和 任选地选择具有改良生长特性的植物。2.根据权利要求1的改良植物生长特性的方法，其包括在植物中引入和表达RNA结合蛋白编码核酸或其功能变体，其中所述编码的RNA结合蛋白或其同源物为RBPl多肽或其同源物，其具有(a) RNA结合活性(b)两个RRM结构域；(c)以下两个基序(i)KIFVGGL和(ii)RPRGFGF，基序中允许至多三个氨基酸取代和任意的保守的改变；和(d)按照增加的偏好顺序与SEQ ID勵15所代表的氨基酸具有至少20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95% 序列同一性。3.根据权利要求2的方法，其中所述变体是RNA结合蛋白编码核酸的部分或者能与RNA结合蛋白编码核酸杂交的序列。4.根据权利要求2或3的方法，其中所述RNA结合蛋白编码核酸或其功能变体在植物中过表达。5.根据权利要求2到4中任一项的方法，其中所述RNA结合蛋白编码核酸或其功能变体是植物来源的，优选来自双子叶植物，进一步优选来自十字花科，更优选核酸来自拟南芥。6.根据权利要求2到5中任一项的方法，其中所述rbpl核酸或其功能变体有效地连接于能够在枝条中偏好地表达所述核酸的启动子。7.根据权利要求6的方法，其中所述启动子具有与β扩展蛋白启动子相似的表达谱。8.根据权利要求1到7中任一项的方法，其中所述改良的植物生长特性是相对于相应的野生型植物增加的产率，包括增加的植物生物量和/或增加的种子产率。9.根据权利要求8的方法，其中所述增加的种子产率选自以下的任一或更多(i)增加的种子生物量；(ii)增加的(饱满)种子数；(iii)增加的种子大小；(iv)增加的种子体积；(V)增加的收获指数；和(Vi)增加的千粒重(...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·弗兰卡德，C·鲁兹，A·I·桑兹莫林纳罗，
申请(专利权)人：克罗普迪塞恩股份有限公司，
类型：发明
国别省市：