用于改进植物的农艺学性状的UDP-葡萄糖-4-差向异构酶制造技术

公开了UDP-葡萄糖-4-差向异构酶的分离的多核苷酸和多肽和重组DNA构建体，所述UDP-葡萄糖-4-差向异构酶用于改进农艺学性状，包括产量和干旱耐受性。也公开了具有这些重组DNA构建体的转基因植物和使用这些重组DNA构建体的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】领域涉及作物育种和遗传学，且具体地，涉及可用于在植物中赋予干旱耐受性和产量增加的重组DNA构建体。
技术介绍
非生物胁迫是全世界作物损失的主要原因，造成主要作物的超过50%的平均产量损失(Boyer, J.S.(1982) Science 218:443-448; Bray, E.A.等人(2000) InBiochemistry and Molecular Biology of Plants, Edited by Buchannan, B.B.等人,Amer.Soc.Plant Biol.,第1158-1249页)。在各种非生物胁迫中，干旱是限制全世界作物产量的一个主要因素。处于不同发育阶段的植物向水限制环境的暴露，似乎会活化多种生理和发育变化。对干旱胁迫感知、转导和耐受性的基础生化和分子机制的理解是生物学的一项重大挑战。高等植物中的光合反应依赖于叶绿体类囊体膜系统。叶绿体类囊体装配和维护需要膜组分的连续供给。含有半乳糖的甘油脂是植物、藻类和蓝细菌中的光合膜的主要脂质组分。2种最常见的半乳糖脂是单半乳糖基二酰基甘油和二半乳糖基二酰基甘油(MGDG和DGDG)，它们分别占总类囊体脂质的约50和25 mol%。所有植物脂质中的约80%与光合膜有关，MGDG被认为是地球上最丰富的膜脂质。半乳糖脂在光合膜的组构中和在它们的光合活性中起重要作用。在植物中，在2个不同的步骤中合成MGDG:⑴UDP-葡萄糖4_差向异构酶(UGE)将 UDP-D-葡萄糖(UDP-Glc)转化成 UDP-D-半乳糖(UDP-Gal)JP (ii) MGDG 合酶(MGDl)将半乳糖基残基从M)P-Gal转移至二酰基甘油(DAG)，用于合成终产物。MGDl定位在内叶绿体被膜，并使用M )P-Gal作为底物。植物具有复杂的糖生物合成机制，所述机制包括这样核苷酸糖家族，所述核苷酸糖可以在它们的糖基部分处被核苷酸糖互变酶修饰以产生不同的糖。UDP-葡萄糖4-差向异构酶(也称作UDP-半乳糖4-差向异构酶，UGE; EC 5.1.3.2)会催化UDP-Glc和UDP-Gal的互变。从植物鉴别出的UGE缺少跨膜基序和信号肽，且似乎作为可溶性的实体存在于细胞质中。通常，植物UDP-Glc差向异构酶定位于胞质溶胶，它们的底物UDP-Glc和UDP-Gal在这里以高水平存在。作为用于在叶绿体中合成半乳糖脂MGDG的前体，UDP-Gal被普遍认为是从胞质溶胶运动，因为M)P-Gal浓度在质体内相对较低，MGDG合酶(MGDl)与内被摸有关。为了研究控制植物中的光合活性和碳同化的基因，鉴别出了具有减少的光同化物和产量生成的稻生长矮小突变体光同化物缺陷型7細沿)。本文公开了一种新颖的定位于叶绿体的UDP-Glc差向异构酶,其涉及光合膜生物发生(biogenesis)过程中叶绿体半乳糖脂生物合成的M)P-Gal供给
技术实现思路
公开了质体UDP葡萄糖差向异构酶、它的同系物和使用方法。PHDl的转基因表达会增加光合活性和增强生长。本文讨论了 PHD1、其同系物和功能片段在光合能力和碳同化物体内稳态中的作用。本公开内容包括: 在一个实施方案中，一种植物，所述植物在它的基因组内包含重组DNA构建体，所述构建体包含与至少一个调控元件可操作地连接的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含选自下述的核苷酸序列:(a)编码具有质体差向异构酶活性的多肽的核苷酸序列，其中所述多肽具有与SEQ ID NO: 1-17相比至少60%、80%、85%、90%、95%或100%序列同一性的氨基酸序列，这基于Clustal V比对方法，其中逐对比对的默认参数为:KTUPLE=1，GAP PENALTY=3,WIND0W=5和DIAGONALS SAVED=5, (b)编码具有差向异构酶活性的多肽的核苷酸序列，其中所述核苷酸序列可在严谨条件下与包含SEQ ID NO: 18-34的完整互补体的DNA分子杂交，(c)编码具有差向异构酶活性的多肽的核苷酸序列，其中通过至少一种选自缺失、置换、添加和插入的方法，通过改变一个或多个核苷酸，从SEQ ID NO: 18-34衍生出所述核苷酸序列，(d)编码多肽的核苷酸序列，其中所述多肽的氨基酸序列包含SEQ ID NO: 1，和(e)包含SEQ ID NO: 18的核苷 酸序列，且其中与不包含所述重组DNA构建体的对照植物相比，所述植物表现出增加的干旱耐受性。所述植物可以是单子叶植物或双子叶植物。在一个实施方案中，所述PHDl多肽不具有SEQ ID NO:1的N-端叶绿体转运肽1-62氨基酸或在其它PHDl同系物中的对应等效肽。例如，在植物细胞中(例如，在质体中)，表达基本上缺少编码叶绿体转运肽的区域的核苷酸分子。在一个实施方案中，将叶绿体转运肽(SEQ ID NO:1的1-62氨基酸，或与SEQ IDNO:1的62个氨基酸的N-端区域基本上类似的序列)与用于将表达的蛋白/肽运输进叶绿体中的异源肽融合。 在另一个实施方案中，一种植物，所述植物在它的基因组内包含重组DNA构建体，所述构建体包含与至少一个调控元件可操作地连接的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含选自下述的核苷酸序列:(a)编码具有差向异构酶活性的多肽的核苷酸序列，其中所述多肽具有与SEQ ID NO: 1-17相比至少60%、80%、85%、90%、95%或100%序列同一性的氨基酸序列，这基于Clustal V比对方法，其中逐对比对的默认参数为:KTUPLE=I, GAP PENALTY=3,WIND0W=5和DIAGONALS SAVED=5, (b)编码具有差向异构酶活性的多肽的核苷酸序列，其中所述核苷酸序列可在严谨条件下与包含SEQ ID NO: 18-34的完整互补体的DNA分子杂交，(c)编码具有差向异构酶活性的多肽的核苷酸序列，其中通过至少一种选自缺失、置换、添加和插入的方法，通过改变一个或多个核苷酸，从SEQ ID NO: 18-34衍生出所述核苷酸序列，(d)编码多肽的核苷酸序列，其中所述多肽的氨基酸序列包含SEQ ID NO: 1，和(e)包含SEQ ID NO: 18的核苷酸序列，且其中与不包含所述重组DNA构建体的对照植物相比，所述植物表现出产量增加。在水限制条件下，与不包含所述重组DNA构建体的对照植物相比，所述植物可以表现出所述产量增加。所述植物可以是单子叶植物或双子叶植物。在另一个实施方案中，一种增加植物的干旱耐受性的方法，所述方法包括:(a)向可再生的植物细胞中导入重组DNA构建体，所述构建体包含与至少一个调控元件可操作地连接的多核苷酸，其中所述多核苷酸选自下述的核苷酸序列:(i)编码具有差向异构酶活性的多肽的核苷酸序列，其中所述多肽具有与SEQ ID NO: 1-17相比至少60%、80%、85%、90%、95%或100%序列同一性的氨基酸序列，这基于Clustal V比对方法，其中逐对比对的默认参数为:KTUPLE=1，GAP PENALTY=3, WINDOW=5 和 DIAGONALS SAVED=5, (ii)编码具有差向异构酶活性的多肽的核苷酸序列，其中所述核苷酸序列可在严谨条件下与包含SEQ IDNO: 18-34的完整互补体的DNA分子杂交，(i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：C楚，C李，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：
国别省市：