具有增强的产量相关性状的植物和用于制备该植物的方法技术

本发明专利技术提供了一种通过以下方式增强植物中产量相关性状的方法：调节植物中编码TLP(Tify样蛋白)多肽、PMP22多肽(22kDa过氧化物酶体膜样多肽)、RTF(REM样转录因子)多肽或BP1(较大植物1)多肽的核酸表达。本发明专利技术也提供了具有受调节地表达编码TLP、PMP22、RTF或BP1多肽的核酸的植物，所述植物与对照植物相比具有增强的产量相关性状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求以下申请的优先权:2011年3月I日提交的EP 11 156 500.8、2011年3月I日提交的US61/447811、2011年3月I日提交的EP 11 156 495.1,2011年3月I日提交的US61/447797、2011年3月29日提交的US61/468676、2011年4月26日提交的EP11 163 740.1、2011 年 4 月 26 日提交的 US61/478975 和 EP 11 172 381.32011 日 7 月 I 日提交的EP 11 172 381.3，所述申请全部通过引用方式就整个公开内容而言并入本文。本专利技术总体上涉及分子生物学领域并且涉及一种通过以下方式增强植物中产量相关性状的方法:调节植物中编码TLP(Tify样蛋白)多肽、PMP22多肽(22kDa过氧化物酶体膜样多肽)、RTF(REM样转录因子)多肽或BPl (较大植物I)多肽的核酸的表达。本专利技术也涉及具有受调节的编码TLP、PMP22、RTF或BPl多肽的核酸表达的植物，所述植物与相应的野生型植物或其他对照植物相比具有增强的产量相关性状。本专利技术也提供可用于本专利技术方法中的构建体、植物、可收获部分和产物。持续增长的世界人口和农业用可耕地供应萎缩刺激了有关增加农业效率的研究。常规的作物及园艺学改良手段利用选择性育种技术以鉴定具有受欢迎特性的植物。然而，此类选择性育种技术具有几个缺陷，即这些技术一般耗费很多劳动并且产生这样的植物，其通常含有异源性遗传组分，其可能不总是导致从亲代植物中传递下去的所希望性状。分子生物学进展已经允许人类改良动物及植物的种质。植物的遗传工程使得可以分离和操作遗传物质(一般处于DNA或RNA形式)并且随后导入该遗传物质至植物中。此类技术具有产生具备多种经济学、农学或园艺学改良性状的作物或植物的能力。具有特殊经济意义的性状是增加的产量。产量通常定义为来自作物的经济价值的可测量结果。该结果可以就数量和/或品质方面进行定义。产量直接取决于几个因素，例如器官的数目和大小、植物构造(例如枝的数目)、种子产生、叶衰老等。根发育、养分摄入量、胁迫耐受性和早期生长势 (early vigor)也可以是决定产量的重要因素。优化前述因素因而可以对增加作物产量有贡献。种子产量是特别重要的性状，因为许多植物的种子对人和动物营养是重要的。作物如谷物、稻、小麦、卡诺拉油菜和大豆占超过一半的人类总热量摄入量，无论通过直接消费种子本身或通过消费基于加工的种子而产生的肉产品。作物也是糖、油及工业加工中所用许多类型代谢物的来源。种子含有胚(新苗和新根的起源)和胚乳(萌发期间和幼苗早期生长期间用于胚生长的养分来源)。种子发育涉及多种基因并且需要代谢物从根、叶和茎转移至正在生长的种子中。胚乳尤其同化糖类、油和蛋白质的代谢前体并且将它们合成为贮藏大分子以灌满籽粒。许多作物的另一个重要性状是早期生长势。改进早期生长势是现代稻育种计划在温带和热带稻品种上的重要目标。长根在水栽稻中对于合适的土壤固定是重要的。在将稻直接播种至被淹没田地的情况下，以及在植物必须从水中迅速出苗的情况下，较长的苗与生长势相关。在实施条播的情况下，较长的中胚轴和胚芽鞘对于幼苗良好出苗是重要的。将早期生长势人工改造到植物内的能力将在农业中是极其重要的。例如，不良的早期生长势已经限制了基于玉米带种质(Corn Belt germplasm)的玉米(Zea mayes L.)杂种在欧洲大西洋地区的引种。又一个重要性状是改善的非生物胁迫耐受性。非生物胁迫是世界范围作物损失的主要原因，对于大多数主要作物植物而言降低平均产量超过50%(Wang等人，Planta218:1-14，2003)。非生物胁迫可以由干旱、盐度、极端温度、化学毒性和氧化胁迫引起。改善植物对非生物胁迫耐受性的能力将在世界范围对农民而言是巨大的经济优势并且会允许在不利条件期间及在作物栽培否则是不可能的陆地上栽培作物。作物产量因而可以通过优化前述因素之一而增加。取决于最终用途，对某些产量性状的改良可能优先于其它的产量性状。例如对于多种应用如饲料或木材生产或生物燃料资源而言，植物营养体部分的增加可能是希望的，而对于应用如面粉、淀粉或油生产而言，种子参数的增加可能特别是希望的。即便在种子参数当中，取决于应用，某些参数可能相对于其它参数是更优先的。多种机制可以对增加种子产量有贡献，无论其形式为增加的种子大小或是增加的种子数目。现在已经发现，可以通过调节植物中编码TLP(Tify样蛋白)多肽的核酸的表达而改善植物中的多种产量相关性状。已经进一步发现，调节编码如本文中定义的PMP22多肽的核酸的表达产生了相对于对照植物具有增强的产量相关性状的植物。另外，现在已经发现，可以通过调节植物中编码RTF(REM样转录因子)多肽的核酸的表达而改善植物中的多种产量相关性状。最后，现在已经发现，可以通过调节植物中编码BPl (较大植物I)多肽的核酸的表达而改善植物中的多种产量相关性状。`A.背景A-1.TLP (Tifv 样蛋白)多狀TIFY家族是拟南芥属中参与调节多样的植物特异性生物过程如发育并应答于植物激素的新植物特异性基因家族(Ye等人，Plant Mol Biol.2009，71 (3) 291-305)。人们并不充分了解TIFY蛋白的功能,然而已经提出TIFY蛋白是转录因子(见Vanholme等人，Trends Plant Sc1.200712(6): 239-44)，Ye等人(上述引文)报道在单子叶植物物种模型一稻中存在20种TIFY基因。序列分析表明稻TIFY蛋白具有超出如拟南芥属中先前所显示的TIFY结构域之外的保守基序。大多数的OsTIFY基因优势地在叶中表达。9个OsTIFY基因响应于茉莉酸和创伤处理。几乎全部OsTIFY基因应答于一种或多种非生物胁迫，包括干旱、盐度和低温。另外，还假定TIFY蛋白可能参与发育过程(见Vanholme等人，见上述引文)。令人吃惊地，现在已经发现，调节编码如本文中定义的TLP多肽的核酸表达产生了相对于对照植物具有增强的产量相关性状、尤其增加的生物量和/或增加的种子产量。根据一个实施方案，提供了用于相对于对照植物改善植物中如本文中提供的产量相关性状的方法，所述方法包括调节植物中编码如本文中定义的TLP多肽的核酸表达。A-2.PMP22多狀(22k Pa讨氣化物酶体腊样多狀)22kDa过氧化物酶体膜蛋白是过氧化物酶体膜的主要组分。在人类中，这种家族中的成员参与孔形成活性并且可以有助于细胞器膜通透性。Mpvl7是参与早期发作型肾小球硬化发展的一种密切相关的过氧化物酶体蛋白。在酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)(面包酵母)中该家族的一个成员被鉴定为线粒体内膜的整合膜蛋白并且提出它在热休克期间的线粒体功能方面发挥作用。它们由特定靶向肽靶向至过氧化物酶体。在植物中，已经显示直接分选至过氧化物酶体，而没有ER转运(Murphy等人，(2003).Plant Physiologyl33:813-828.Characterization of the Targeting Signal of theArabidopsis22-kD Integral 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，所述方法包括调节植物中编码TLP(Tify样蛋白)多肽的核酸的表达，其中所述TLP多肽选自：a)包含如SEQ?ID?NO:2中所示序列的多肽，b)与如SEQ?ID?NO:2所代表的多肽具有至少50%序列同一性的多肽，和c)由多核苷酸编码的多肽，所述多核苷酸在严格条件下与具有如SEQ?ID?NO:1中所示序列的多核苷酸杂交，或与具有如SEQ?ID?NO:1中所示序列的这种多核苷酸的互补序列杂交。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.01 EP 11156495.1;2011.03.01 EP 11156500.81.用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法，所述方法包括调节植物中编码TLP (Tify样蛋白)多肽的核酸的表达，其中所述TLP多肽选自: a)包含如SEQID N0:2中所示序列的多肽， b)与如SEQID N0:2所代表的多肽具有至少50%序列同一性的多肽，和 c)由多核苷酸编码的多肽，所述多核苷酸在严格条件下与具有如SEQID NO:1中所示序列的多核苷酸杂交，或与具有如SEQ ID NO:1中所示序列的这种多核苷酸的互补序列杂交。2.根据权利要求1所述的方法，其中 (i)所述TLP多肽包含具有Pfam登录号PF06200的Pfam结构域和/或具有登录号PF09425的Pfam结构域，优选地包含这两种结构域，和/或 (ii)所述TLP多肽包含具有Interpro登录号IPR010399的Interpro结构域和/或具有Interpro登录号IPR018467的I nterpro结构域,优选地包含这两种结构域。3.根据权利要求1和2所述的方法，其中所述TLP多肽包含 a.全部的以下基序:(i)基序1-1:(SEQ ID NO:35):QLTIFY[AG]G[SM]V[NC]V[YF][DE][DN][IV]S[PA]EKAQ[AE][IL]M,(ii)基序2-1:(SEQ ID NO:37):PQARKASLARFLEKRKERV[MT][NST][TAL][AS]PY,(iii)基序3-1: (SEQ ID NO:39):MERDF[LM]GL[NGSI][IS]K[DEN][PS][LP][LA][VT][VI]K[DE]Exxx[SD][SG]，(iv)基序4-1 (SEQ ID NO:40)Q[LM]TIFY[AG]G[SMATL]V[NCS][VI][YF][DEN][DN][IV][STP][PAV][ED][KQ]A[QK][AE][IL]MFLA[GS][HNR]，(V)基序 5-1 (SEQ ID NO:43):RFLEKRKE(vi)基序6-1 (SEQ ID NO:44) =QLTIFY [AG] G(vii)基序7-1 (SEQ ID NO:45):MERDF[LM]GL ;或 b.如上文a.中所定义的全部基序2-1至7-1和额外地基序1-la)(SEQ ID NO:36):QLTIFYGGMV[NC]V[YF]E[DN] [IV]S[PA]EKAQ[AE] [IL]M ;或 c.如上文a.中所定义的全部基序1-1和3-1至7-1和额外地基序2-la)(SEQ IDNO:38):PQARKASLARFLEKRKERV [MT] [NST] L [AS] PY ;或 d.如上文a.中所定义的全部基序1-1至7-1，其中基序4-1由基序4-la)(SEQ IDNO:41):Q[LM]TIFY[AG]G[SMATL]V[NCS][VI][YF][DEN][DN][IV][STP][PAV][ED]，和 / 或基序 4b) (SEQ ID NO:42):[KQ]A[QK] [AE] [IL]MFLA[GS] [HNR]替换；或 e.如上文a.至d.中所定义的全部基序l_la)、2_la)、3_l、4_la)和4_lb)、5_1至7_1;或 f.如上文a.至d.中所定义的任何3种、优选地任何4种、更优选地任何5种基序；或 g.如f.中所定义的基序的任何组合，其中基序1-1，2-1和4-1不存在；或 h.如上文a.至d中所定义的任何基序。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述受调节的表达通过在植物中导入、优选地重组导入并且表达编码所述TLP多肽的所述核酸实施。5.根据权利要求1或4所述的方法，其中所述增强的产量相关性状包括相对于对照植物增加的产量，和优选地包括相对于对照植物增加的生物量和/或增加的种子产量。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述增强的产量相关性状在非胁迫条件下获得和/或其中所述增强的产量相关性状在干旱胁迫、盐胁迫和/或缺氮的条件下获得。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述编码TLP的核酸编码表Al中列出的任一种多肽。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述核酸编码由SEQID NO:2代表的多肽。9.构建体，其包含: (i)编码如权利要求1至3、7和8的任一项中所定义的TLP的核酸； (ii)能够驱动(i)的核酸序列表达的一个或多个控制序列；和任选地 (iii)转录终止序列。10.根据权利要求9所述的构建体，其中所述控制序列之一是组成型启动子，优选地是中等强度组成型启动子，优选地是植物启动子，更优选地是GOS2启动子，最优选地是来自稻的GOS2启动子。11.根据权利要求9或10所述的构建体在用于制备植物的方法中的用途，所述植物相对于对照植物具有增强的产量 相关性状，优选地具有增加的产量，并且更优选地相对于对照植物具有增加的种子产量和/或增加的生物量。12.根据权利要求9或10所述的构建体，其包含于植物、植物部分或植物细胞中。13.用于产生转基因植物的方法，所述转基因植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状，优选地相对于对照植物具有增加的产量，并且更优选地相对于对照植物具有增加的种子产量和/或增加的生物量，所述方法包括: (i)在植物细胞或植物中导入并且表达编码如权利要求1至3、7和8的任一项中所定义的TLP多肽的核酸；和 (ii)在促进植物生长和发育的条件下培育所述植物细胞或植物。14.转基因植物，其相对于对照植物具有增强的产量相关性状，优选地相对于对照植物具有增加的产量，并且更优选地具有增加的种子产量和/或增加的生物量，原因在于编码如权利要求1至3、7和8的任一项中所定义的TLP多肽的核酸的重组增加的表达，或源自所述转基因植物的转基因植物细胞。15.根据权利要求14所述的转基因植物或源自其的转基因植物细胞，其中所述植物是作物植物，优选地 ?双子叶作物植物如大豆、棉花、包括卡诺拉油菜在内的油籽油菜、甜菜、糖料甜菜或苜蓿；或 ?单子叶作物植物如甘蔗；或谷类，如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黑麦、黑小麦、高粱、二粒小麦、斯佩耳特小麦、单粒小麦、埃塞俄比亚画眉草、芦粟或燕麦。16.编码如权利要求1至3、7和8的任一项中所定义的TLP多肽的核酸的用途，用于相对于对照植物增强植物中的产量相关性状，优选地用于增加产量，并且更优选地相对于对照植物用于增加植物中的种子产量和/或增加生物量。17.分离的多核苷酸，选自: a)编码包含如SEQID NO:2中所示序列的多肽的多核苷酸， b)编码与如SEQID N0:2所代表的多肽具有至少50%序列同一性的多肽的多核苷酸，和 c)包含如SEQID NO:1中所示序列的多核苷酸， d)与如SEQID NO:1所代表的多核苷酸具有至少50%序列同一性的多核苷酸，和 e)多核苷酸，其在严格条件下与具有如SEQID NO:1中所示序列的多核苷酸杂交，或与具有如SEQ ID NO:1中所示序列的这种多核苷酸的互补序列杂交。18.分离的多肽，其选自: a)包含如SEQID NO:2中所示序列的多肽， b)与如SEQID NO:2所代表的多肽具有至少50%序列同一性的多肽，和 c)由多核苷酸编码的多肽，所述多核苷酸在严格条件下与具有如SEQID NO:1中所示序列的多核苷酸杂交，或与具有如SEQ ID NO:1中所示序列的这种多核苷酸的互补序列杂交。19.用于相对于对照植物增强植物中产量相关性状的方法，所述方法包括调节植物中编码PMP22(22kDa过氧化物酶体膜样蛋白)多肽、RTF (REM样转录因子)多肽或BPl多肽的核酸的表达， 其中所述PMP22多肽选自: ⑴包含如SEQ ID NO:51、57、91或105中所示序列的多肽， (ii)在如SEQID NO:51、57、91或105所代表的氨基酸序列的整个长度范围内比较时，以增加的优选顺序与如SEQ ID NO:51、57、91或105所代表的多肽分别具有至少60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98% 或 99%序列同一性的多肽，和 (iii)由多核苷酸编码的多肽，所述多核苷酸在严格条件下与具有如SEQID NO:50,56,90或104中所示序列的多核苷酸杂交，或与具有如SEQ ID N0:50、56、90或104中所示序列的这种多核苷酸的互补序列杂交；和 其中所述RTF多肽由选自以下的核酸编码:(i)由SEQ ID NO:139、141、143、145、147、149、151、153、155、157、159、161、或 163 中任一者代表的核酸；(ii)由SEQ ID NO:139、141、143、145、147、149、151、153、155、157、159、161、或 163 中任一者代表的核酸的互补物； (iii)编码如 SEQ ID NO: 140、142、144、146、148、150、152、154、156、158、160、162 或164中任一者所代表的多肽的核酸，优选地因为遗传密码的简并性，所述分离的核酸可以从如 SEQ ID NO: 140、142、144、146、148、150、152、154、156、158、160、162 或 164 中任一者所代表的多肽序列推导出来； (iv)以增加的优选顺序与SEQ ID NO: 139、141、143、145、147、149、151、153、155、157、159、161 或 163 的任一核酸序列具有至少 30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、.40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、.59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、.78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、.97%,98%或99%序列同一性的核酸， (V)与(i)至(iv)的核酸分子或与互补于该核酸分子的核酸在严格杂交条件下杂交的核酸，和 (vi)编码多肽的核酸，所述多肽以增加的优选顺序与SEQ ID N0:140、142、144、146、.148、150、152、154、156、158、160、162、或164中任一者所代表的氨基酸序列具有至少50%、.51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、.70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、.89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98% 或 99% 序列同一性，和 其中通过重组插入包含编码BPl多肽的核酸的表达盒调节所述编码BPl多肽的核酸的表达，并且所述BPl多肽选自: ⑴包含如SEQ ID NO: 171中所示序列的多肽，(ii)以增加的优选顺序与SEQ ID NO:171 具有至少 60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、.67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、.86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98% 或 99% 序列同一,注的多肽，其中BPl多肽优选地不是在作为US20030135870公布的专利申请中作为SEQ ID NO:75649所公开的核酸序列编码的多肽，和 (iii)由多核苷酸编码的多肽，所述多核苷酸在严格条件下与具有如SEQID NO: 170中所示序列的多核苷酸杂交，或与具有如SEQ ID NO: 170中所示序列的这种多核苷酸的互补序列杂交，其中BPl多肽优选地不是在作为US20030135870公布的专利申请中作为SEQ IDNO:75649所公开的核酸序列编码的多肽。20.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·勒佐，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：
国别省市：