本发明专利技术提供了调控植物发育的方法和组分。提供了编码异戊烯基转移酶(IPT)多肽的多核苷酸和氨基酸序列。该序列可用于包括调控根发育、调控花发育、调控叶和/或枝条发育、调控衰老、调控种子大小和/或重量及调控植物对非生物胁迫的耐受性在内的多种方法中。也提供了含IPT启动子的多核苷酸。启动子可用于调控目标序列的表达。也提供了转化的植物、植物细胞、组织和种子。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及植物基因操作，特别是调控基因活性以影响植物发育和生长的领域。专利技术背景 细胞分裂素是一类N6替代的嘌呤衍生植物激素，可调控细胞分裂及影响多种发育事件，例如枝条(Shoot)的发育、库强、根的分支、枝条顶端优势的控制、叶的发育、叶绿体发育和叶片衰老等(Mok et al.(1994) Cytokinins.Chemistry, Action and Function.CRC Press, Boca Raton, FLA, pp.155-166 ；Horgan(1984)Advanced Plant Physiologyed.MB., Pitman, London, UK, pp53-75 ；and Letham(1994)Annual Review of PlantPhysiol 34:163-197)。在玉米中，细胞分裂素(CK)在不利的环境条件下对确定种子大小、降低顶部谷粒的败育及增加种子固着等方面具有重要作用(Cheikh et al.(1994)PlantPhysiol.106:45-51 ；Dietrich et al.(1995)Plant Physiol Biochem 33:327-36)。活性细胞分裂素池(pool)由合成和降解的速度调控。直到最近，人们都认为根是生物合成细胞分裂素的主要部位，但也有证据表明其它组织，例如枝条的分生组织和发育中的种子也具有高的细胞分裂素生物合成活性。这表明细胞分裂素是在细胞增殖活跃的限定部位合成的。在Arabidopsis中存在的几种AtIPT基因及其不同的表达模式可能与实现这一目的有关。催化酶异戊烯基转移酶(IPT)指导细胞分裂素的合成，在调控植物组织中细胞分裂素水平方面具有重要作用。目前已提出了细胞分裂素生物合成的多个途径。由于某些tRNA分子在邻近反密码子位点处含有异戊烯基腺苷(iPA)残基，所以转运RNA的降解可能是细胞分裂素的来源(Swaminathan et al.(1977)Biochemistry 16:1355-1360)。修饰是由tRNA戊烯基转移酶(tRNA IPT ；EC 2.5.1.8)催化的，该酶已在诸如大肠杆菌、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、人(Homo sapiens)和玉米(Zea mays)等多种生物中被鉴定(Bartz et al.(1972)Biochemie 54:31-39 ;Kline et al.(1969)Biochemistry 8:4361-4371 ;Holtz etal.(1975)Hoppe-SeylerJ s Z.Physiol.Chem 356:1459-1464 ;Golovko et al.(2000)Gene 258:85-93 ;Holtz et al.(1979)Hoppe-SeylerJ s Z.Physiol.Chem 359:89-101)。但并不认为该途径是细胞分裂素合成的主要途径(Chen et al.(1997)Physiol.PlantlOl:665-673McGraw et al.(1995)Plant Hormones,Physiology,Biochemistry and MolecularBiology.Ed.Davies,98-117, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht)。形成细胞分裂素的另一个可能途径是以二甲基烯丙基二磷酸(DMAPP)、AMP、ATP和ADP为底物通过腺苷酸异戊烯基转移酶(IPT ；EC 2.5.1.27)从头生物合成iPMP。我们目前关于植物中细胞分裂素生物合成的知识，主要是由对根瘤土壤杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)中可能的同源系统进行研究推理得到的。根瘤土壤杆菌细胞可通过在宿主植物组织中诱导瘤形成而感染特定的植物种类(Van Montagu et al.(1982)CurrTop Microbiol Tmmunol 96:237-254 ;Hansen et al.(1999).Curr Top MicrobiolImmunol240:21-57)。为了实现这个目的，根瘤土壤杆菌细胞合成并分泌介导正常宿主植物组织转化为瘤或愈伤组织(calli)的细胞分裂素。可通过含编码细胞分裂素生物合成所必需的酶和调控物的基因的根瘤土壤杆菌瘤诱导质粒促进该过程。生化和遗传学研究表明瘤诱导质粒的基因4编码异戊烯基转移酶(IPT)，可将AMP和DMAPP转变为细胞分裂素的活性形式-异戍烯基腺苷 _5’_ 单憐酸(iPMP) (Akiyoshi et al.(1984) Proc.Natl.Acad.SciUSA 81:5994-5998)。已表明土壤杆菌ipt基因在各种转基因植物中的过量表达可在宿主植物中引起细胞分裂素水平增加，并引发典型的细胞分裂素应答(Hansen et al.(1999)Curr Top Microbiol Immunol 240:21-57)。因此推定植物细胞使用与根瘤土壤杆菌相似的细胞分裂素生物合成机制。最近在拟南芥和矮牵牛中发现了拟南芥IPT同源物(Takei etal.(2001)J.Biol.Chem.276:26405-26410 and Kakimoto(2001)Plant Cell Physiol.42:677-685)。拟南芥IPT同源物在植物中的过量表达提高了细胞分裂素的水平，于组织培养条件下在植物中引发了典型的细胞分裂素应答(Kakimoto (2001)Plant Cell Physiol.42:677-685)。拟南芥ipt基因是由9个不同基因所组成的一个小的多基因家族的成员，该家族中两个编码tRNA异戊烯基转移酶，7个编码具有细胞分裂素生物合成功能的基因产物。重组AtIPT4蛋白的生化分析表明，与细菌的酶相反，拟南芥的酶以ATP代替AMP为底物。使用激活标记策略在Petunia hybrida中鉴定了另一个植物IPT基因(Sho) (Zubko etal.(2002)The Plant Journal 29:797-808)。由于细胞分裂素影响包括根形成、枝条和叶的发育、种子固着等多种植物发育过程，能够在高等植物细胞中调控细胞分裂素水平，从而强烈影响植物生长和生产率，提供了重要的商业价值(Mok et al.(1994)Cytokinins.Chemistry, Action and Function.CRCPress, Boca Raton, FL A, pp.155-166)。专利技术的简要描述本专利技术的组合物和方法包含并使用参与调控植物发育、形态和生理过程的异戊烯基转移酶(IPT)多肽和多核苷酸。组合物进一步包含具有本专利技术的IPT序列的表达盒、植物、植物细胞和种子。与未经本专利技术修饰的与植物、植物细胞或种子相比，本专利技术的植物、植物细胞和种子可具有表型改变，例如被调节的(增加或降低)细胞分裂素水平；被调节的花的发育；被调节的根的发育；改变的枝条与根的比例；增加的种子大小或增加的种子重量；增加的植物产量或植物活力；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包含SEQ?ID?NO：6、9、12、15、18、23、27、41、43、46、49、52、54、57、59、61、63或66的氨基酸序列的分离多肽。
【技术特征摘要】
2004.09.17 US 60/610,656;2004.12.17 US 60/637,2301.一种包含 SEQ ID NO:6、9、12、15、18、23、27、41、43、46、49、52、54、57、59、61、63 或66的氨基酸序列的分离多肽。2.一种包含选自下述的氨基酸序列的分离多肽:(a)与SEQ ID NO:6、9、12、15、18、23、27、41、43、46、49、52、54、57、59、61、63 或 66 具有至少85%序列同一性的氨基酸序列，其中所述多肽具有细胞分裂素合成活性。(b)由与SEQID NO:4、5、7、8、10、11、13、14、16、17、19、20、21、22、24、26、28、40、42、44、45、47、48、50、51、53、55、56、58、60、62、64、65、69、70、71、72、73 或 74 所表示的多核苷酸的互补序列在严格条件下杂交的多核苷酸编码的氨基酸序列，其中所述严格条件包含于37°C在50%甲酰胺、IM NaCl、l% SDS中杂交，于60°C到65°C在0.1X SSC中漂洗，其中所述多肽具有细胞分裂素合成活性；及(c)包含SEQ ID NO:6、9、12、15、18、23、27、41、43、46、49、52、54、57、59、61、63 或 66 中至少50个连续氨基酸的氨基酸序列，其中所述多肽具有细胞分裂素合成活性。3.一种包含SEQ ID NO:4、5、7、8、10、11、13、14、16、17、19、20、21、22、24、26、28、40、42、44、45、47、48、50、51、53、55、56、58、60、62、64、65、69、70、71、72、73 或 74 的核苷酸序列的分离多核苷酸。4.一种包含选自下述的核苷酸序列的分离多核苷酸:(a)编码包含SEQ ID NO:6、9、12、15、18、23、27、41、43、46、49、52、54、57、59、61、63 或66的氨基酸序列的核苷酸序列；(b)包含与SEQ ID NO:4、5、7、8、10、11、13、14、16、17、19、20、21、22、24、26、28、40、42、44、45、47、48、50、51、53、55、56、58、60、62、64、65、69、70、71、72、73 或 74 具有至少 85% 序列同一性的核苷酸序列，其中所述多核苷酸编码具有细胞分裂素合成活性的多肽；及 (c)在...
【专利技术属性】
技术研发人员：N·布鲁吉耶，
申请(专利权)人：先锋高级育种国际公司，
类型：发明
国别省市：
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