具有增强的产量相关性状的植物及其制备方法技术

本发明专利技术提供通过调节编码变体滑膜肉瘤转运(SYT)多肽的核酸在植物中的表达来增强植物中产量相关性状的方法，该变体SYT多肽包含任一个或多个以下结构域或由任一个或多个以下结构域组成：SNH结构域、Met富含结构域和QC富含结构域。本发明专利技术还提供具有此类变体SYT多肽的编码核酸受调节的表达的植物，该植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状。本发明专利技术还提供了可以用于该方法的构建体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术一般涉及分子生物学领域并涉及通过调节编码变体滑膜肉瘤转运(SYT)多肽的核酸在植物中的表达来增强植物中产量相关性状的方法，该变体SYT多肽从N端到C端以任意顺序包含任一个或多个以下结构域或由从N端到C端任意顺序的任一个或多个以下结构域组成，或具有与一个或多个以下结构域相关的活性:SNH结构域、QC富含结构域和Met富含结构域。然而该变体SYT多肽不包括具有与全长SYT多肽相关的典型活性的全长SYT多肽。本专利技术还涉及具有此类变体SYT多肽编码核酸受调节表达的植物，该植物相对于相应的野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。本专利技术还提供了可以用于本专利技术方法的构建体。不断增长的世界人口和逐渐减少的农业可用耕地推动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征的植物。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可能不总是导致期望的性状自亲本植物传递。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。此类技术有能力输送具有多种改良的经济、农业或园艺性状的作物或植物。具有特别经济利益的性状是增加的产量。产量通常定义为作物的可测量的具有经济价值的产出。这可以以数量和/或质量的方式进行定义。产量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，枝的数量)、种子产生、叶子衰老等等。根的发育、营养吸收、胁迫耐受性和早期生长势也可以是决定产量的重要因素。因此优化上述因素可以促进作物产量的增加。种子产量是特别重要的性状，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。诸如玉米、稻、小麦、卡诺拉(canola)和大豆等作物占人类总卡路里摄取量的一半以上，或是通过对种子本身的直接消耗，或是通过对饲养自加工的种子的肉类产品的消耗。它们也可以是工业加工中所用的糖类、油类和多类代谢物的来源。种子含有胚(新的苗和根的来源)和胚乳(萌发期和幼苗早期`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。特别是胚乳可以同化糖类、油类和蛋白质的代谢前体，将其合成为贮存高分子，以充盈籽粒。对于许多作物而言，另一重要的性状是早期生长势。提高早期生长势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。长根对于水栽稻的土壤锚固至关重要。在直接向涝地里播种稻的情况下，以及在植物必须迅速透水出苗的情况下，较长的苗均与活力有关。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。改造植物早期生长势的能力在农业上将具有极其重要的意义。例如，一直以来早期生长势弱限制了在欧洲大西洋地区引入基于玉米带种质的玉蜀黍(玉米，Zea mays L.)杂交种。再一重要的性状为提高的非生物胁迫耐受性。非生物胁迫是全世界作物损失的主要原因，使大多数主要作物植物平均产量降低50%以上(Wang等，Planta218，1-14,2003)。非生物胁迫可以因为干旱、盐度、极端温度、化学毒性和氧化胁迫引起。提高非生物胁迫植物耐受性的能力将对全世界农场主带来重大的经济利益，并将使人们能够在否则将不可能进行作物栽培的地区和不利条件下进行作物栽培。因此通过优化上述因素之一可以增加作物产量。视最终用途而定，对某些产量性状的修饰可能优于对其他产量性状的修饰。例如，对于诸如饲料或木材生产或者生物燃料源等应用，可能期望植物营养部分的增加，而对于诸如面粉、淀粉或油料生产等应用，可能特别期望种子参数的增强。即便是在种子参数之中，取决于应用，一些参数也可能优于其它参数。多种机制可以促成增加的种子产量，无论是以增加的种子大小还是以增加的种子数量的形式。现已发现，可通过调节植物中变体SYT多肽的编码核酸的表达来增强植物的多种产量相关性状，该变体从N端到C端以任意顺序包含任一个或多个以下结构域或由从N端到C端任意顺序的任一个或多个以下结构域组成，或具有与一个或多个以下结构域相关的活性:SNH结构域、QC富含结构域和Met富含结构域。然而该变体SYT多肽不包括具有与全长SYT多肽相关的典型活性的全长SYT多肽。
技术介绍
SYT为转录共激活剂，在植物中，其与GRF(生长调控因子)家族蛋白质的转录激活剂形成功能复合物(Kim HJ, Kende H(2004)Proc Nat Acad SclOl: 13374-9)。SYT 也称为GIF,为GRF相互作用因子(GRF-1nteracting factor)的缩写。GRF转录激活剂与酵母染色质重塑复合物的SWI/SNF蛋白质共享结构域(在N端区域)(van der Knaap E等，(2000)Plant Physl22:695-704)。认为这些复合物的转录共激活剂参与将SWI/SNF复合物募集至增强子和启动子区域，以实现局部染色质重塑(Μ--r AM等综述，(2001) AnnuRev Biochem70:475-501) 0局部染色质结构的改变调节转录激活。更准确地说，认为SYT与植物SWI/SNF复合物相互作用，以实现GRF靶基因的转录激活(Kim HJ, Kende H(2004)Proc Nat Acad SclOl:13374-9)。SYT属于拟南芥(Arabidopsis)中由三个成员组成的基因家族。所述SYT多肽与人SYT享有同源性。已显示人SYT多肽为转录共激活剂(Thaete等(1999)Hum MolecGenet8:585-591)。如下三个结构域表征了哺乳动物SYT多肽:(i)N端SNH(SYT N端同源)结构域，在哺乳动物、植物、线虫和鱼类中是保守的；(ii)C端QPGY富含结构域，主要由甘氨酸、脯氨酸、谷酰胺和酪氨酸组成，以不定的间隔出现；(iii)位于前述两个结构域之间的甲硫氨酸富含(Met富含)结构域。在植物SYT多肽中，SNH结构域充分保守。C端结构域富含甘氨酸和谷酰胺，但并不富含脯氨酸或酪氨酸。因此其被命名为QG富含结构域，与哺乳动物的QPGY结构域形成对照。同哺乳动物SYT—样，在QG结构域N端可以鉴定到Met富含结构域。QG富含结构域可视为基本上是蛋白质C端的剩余部分(除去SHN结构域)；Met富含结构域通常包含在QG富含结构域的头一半之内(从N端到C端的方向)。可能有第二 Met富含结构域位于植物SYT多肽SNH结构域之前(见图1)。据报道，丧失功能的SYT突变体以及SYT表达降低的转基因植物发育出小且窄的叶子和花瓣，它们具有较少的细胞(Kim HJ, Kende H(2004) Proc Nat AcadSclOl:13374-9)。已公开的国际专利申请号W02006/079655描述了全长SYT多肽在增加植物产量中的用途。专利技术概述令人惊讶地，现已发现，调节编码变体SYT多肽的核酸在植物中的表达产生相对于对照植物具有增强的产量相关性状，该变体SYT多肽从N端到C端以任意顺序包含任一个或多个以下结构域或由从N端到C端任意顺序的任一个或多个以下结构域组成，或具有与一个或多个以下结构域相关的活性:SNH结构域、QC富含结构域和本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法，其包括调节编码变体SYT多肽的核酸在植物中的表达，所述变体SYT多肽从N端到C端以任意顺序包含任一个或多个以下结构域或由从N端到C端任意顺序的任一个或多个以下结构域组成，或具有与一个或多个以下结构域相关的活性：SNH结构域、QC富含结构域和Met富含结构域，其前提所述变体SYT多肽不是具有与全长SYT多肽相关的典型活性的全长SYT多肽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.09 EP 11165359.8;2011.05.09 US 61/483,7861.用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法，其包括调节编码变体SYT多肽的核酸在植物中的表达，所述变体SYT多肽从N端到C端以任意顺序包含任一个或多个以下结构域或由从N端到C端任意顺序的任一个或多个以下结构域组成，或具有与一个或多个以下结构域相关的活性:SNH结构域、QC富含结构域和Met富含结构域，其前提所述变体SYT多肽不是具有与全长SYT多肽相关的典型活性的全长SYT多肽。2.用于增强植物中产量相关性状的方法，其包括将编码变体SYT多肽的核酸导入植物中并在植物中表达，所述变体SYT多肽包含以下中的任一个或多个或由以下中的任一个或多个组成: 1)SNH结构域； 2)QC富含结构域； 3)Met富含结构域， 其中所述变体SYT多肽包含以下或由以下组成: a)选自1、2或3的单个结构域； b)选自1、2或3的相同结构域的至少两个或多个重复； c)选自1、2或3的至少两个或多个不同结构域； d)a)、b)和c)的任意组合。3.根据权利要求1或2的方法，其中相对于全长SYT多肽，所述变体SYT多肽是截短的。4.根据权利要求1至3中任 意项的方法，其中所述变体SYT多肽是表(i)到(iv)中定义的变体a的变体ο中的任一个。5.根据权利要求1至4中任一项的权利要求的方法，其中所述变体SYT多肽包含以下中的任一个或由以下中的任一个组成: a)QC富含结构域，或与a)中定义的所述QC富含结构域相关的活性； b)(i) SNH结构域、(ii)Met富含结构域和(iii) QC富含结构域，或包含与b)中定义的所述结构域相关的活性； c)(i)Met富含结构域和(ii)QC富含结构域,或包含与c)中定义的结构域相关的活性； d)(i)N端Met富含结构域、(ii) SNH结构域和(iii)Met富含结构域,或包含与d)中引用的结构域相关的活性； e)(i)N端Met富含结构域和(ii) SNH结构域，或包含与e)中引用的结构域相关的活性。6.根据权利要求5的方法，其中所述a)的变体SYT多肽由SEQID NO: 8的多肽序列代表，或由与SEQ ID N0:8具有至少40%的序列同一性的序列代表。7.根据权利要求5的方法，其中b)的变体由SEQID NO: 4的多肽序列代表，或由与SEQID NO:4具有至少40%的序列同一性的序列代表。8.根据权利要求5的方法，其中c)的变体由SEQID NO:6或SEQ ID NO:113的多肽序列代表，或由与SEQ ID NO:6或SEQ ID NO: 113具有至少40%的序列同一性的序列代表。9.根据权利要求5的方法，其中d)的变体由SEQID NO: 10或SEQ ID NO: 115的多肽序列代表，或由与SEQ ID NO: 10或SEQ ID NO: 115具有至少40%的序列同一性的序列代表。10.根据权利要求5的方法，其中e)的变体由SEQID NO: 111的多肽序列代表，或由与SEQ ID NO: 111具有至少40%的序列同一性的序列代表。11.根据任意前述权利要求的方法，其中所述变体SYT多肽衍生自表A中所列任一多肽，或衍生自表A中所给任意多肽的直向同源物和旁系同源物。12.根据任意前述权利要求的方法，其中所述编码变体SYT的核酸是植物来源，优选来自双子叶植物，进一步优选来自十字花科，更优选来自拟南...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·弗兰卡尔德，M·劳尔斯，
申请(专利权)人：巴斯夫植物科学有限公司，
类型：
国别省市：