具有增強的產量相關性狀的植物和用於製備該植物的方法

2023-09-20 02:17:50 2

專利名稱：具有增強的產量相關性狀的植物和用於製備該植物的方法
具有增強的產量相關性狀的植物和用於製備該植物的方法本發明總體上涉及分子生物學領域並且涉及通過調節植物中編碼PRE樣(多效唑 抗性，Paclobutrazol REsistance)多肽的核酸的表達來改進多種植物生長特徵的方法。本 發明還涉及具有調節的核酸表達的植物，所述核酸編碼PRE樣多肽，所述植物相對於對應 的野生型植物或其他對照植物而言具有改進的生長特徵。本發明還提供了用於本發明方法 中的構建體。在另一實施方案中，本發明總體上涉及分子生物學領域並且涉及通過調節植物中 編碼SCEl (SUM0綴合酶1，SUMO Coniugating Enzyme 1)的核酸的表達來增強多種產量相 關性狀的方法。本發明還涉及具有調節的核酸表達的植物，所述核酸編碼SCEl，所述植物相 對於對應的野生型植物或其他對照植物而言具有增強的產量相關性狀。本發明還提供了此 前未知的SCEl-編碼核酸以及包含其的構建體，它們可用於進行本發明的方法。在又一實施方案中，本發明總體上涉及分子生物學領域並且涉及通過調節植物中 編碼YEF1(產量增強因子l，Iield Enhancing Factor 1)的核酸的表達來增強多種產量相 關性狀的方法。本發明還涉及具有調節的核酸表達的植物，所述核酸編碼YEF1，所述植物相 對於對應的野生型植物或其他對照植物而言具有增強的產量相關性狀。本發明還提供了用 於本發明方法中的構建體。在又一實施方案中，本發明總體上涉及分子生物學領域並且涉及通過調節植物中 編碼亞組III谷氧還蛋白(Grx)的核酸的表達來增強多種產量相關性狀的方法。本發明還 涉及具有調節的核酸表達的植物，所述核酸編碼亞組III Grx，所述植物相對於對應的野生 型植物或其他對照植物而言具有增強的產量相關性狀。本發明還提供了用於本發明方法中 的構建體。在還一實施方案中，本發明總體上涉及分子生物學領域並且涉及通過調節植物中 編碼FT姐妹蛋白(Sister of FT protein)或其同源物的核酸的表達來改變植物根莖比 的方法。本發明還涉及具有調節的核酸表達的植物，所述核酸編碼FT姐妹蛋白或其同源 物，所述植物相對於對應的野生型植物或其他對照植物而言具有改變的根莖比(ration of roots to shoots) 本發明還提供了用於本發明方法中的構建體。持續增長的世界人口和農業用可耕地供應萎縮刺激了有關提高農業效率的研究。 常規的作物及園藝學改良手段利用選擇育種技術以鑑定具有受歡迎特徵的植物。但是，此 類選擇育種技術具有幾個缺陷，即這些技術一般耗費很多勞動並且產生這樣的植物，其經 常含有異源的遺傳組分，其可能不總是導致從親代植物中傳遞的受歡迎性狀。分子生物學 進展已經允許人類改良動物及植物的種質。植物的遺傳工程使得可以分離和操作遺傳物質 (一般處於DNA或RNA形式)並且隨後導入該遺傳物質至植物中。此類技術具有產生具備 多種經濟學、農學或園藝學改良性狀的作物或植物的能力。具有特殊經濟意義的性狀是提高的產量。產量通常定義為來自作物的經濟價值的 可測量結果。該結果可以就數量和/或品質方面進行定義。產量直接取決於幾個因素，例 如器官的數目和大小、植物構造(例如枝的數目)、種子產生、葉衰老等。根發育、養分攝入 量、脅迫耐受性和早期萌發勢(early vigor)也可以是決定產量的重要因素。優化前述因
5素因而可以對提高作物產量有貢獻。種子產量是特別重要的性狀，因為許多植物的種子對人與動物營養是重要的。作 物如玉米、稻、小麥、卡諾拉油菜和大豆佔超過一半的人類總熱量攝入，無論通過直接消費 種子本身或通過消費基於加工的種子而產生的肉產品。作物也是糖、油及工業加工中所用 許多類型代謝物的來源。種子含有胚(新枝條和新根的起源)和胚乳(萌發期間及籽苗早 期生長期間用於胚生長的營養來源)。種子發育涉及多種基因並且需要代謝物從根、葉和莖 轉移至正在生長的種子中。胚乳尤其同化糖類、油和蛋白質的代謝前體並且將它們合成為 貯藏大分子以灌滿籽粒。對於許多作物的另一個重要性狀是早期萌發勢。改進早期萌發勢是現代稻育種計 劃在溫帶和熱帶稻品種上的重要目標。長根在水栽稻中對於正確土壤固定是重要的。在稻 直接播種至被淹沒田地的情況下，以及在植物必須從水中迅速出苗的情況下，較長的枝條 與萌發勢相關。在實施條播(drill-seeding)的情況下，較長的中胚軸和胚芽鞘對於良好 出幼苗是重要的。將早期萌發勢人工改造到植物內的能力將在農業中是極其重要的。例如， 不良的早期萌發勢已經限制了基於玉米帶種質(Corn Belt germplasm)在歐洲大西洋地區 引種玉米(Zea mayes L.)雜種。又一個重要性狀是改進的非生物脅迫耐受性。非生物脅迫是世界範圍作物 損失的主要原因，對於大多數主要作物植物而言降低平均產量超過50% (Wang等、 Planta(2003) 218 :1_14)。非生物脅迫可以由乾旱、鹽度、極端溫度、化學毒性和氧化脅迫引 起。提高植物對非生物脅迫耐受性的能力將在世界範圍對農民而言是巨大經濟優勢並且會 允許在不利條件期間及在作物栽培否則是不可能的陸地上栽培作物。作物產量因而可以通過優化前述因素之一而提高。取決於最終用途，對某些產量性狀的改良可能優先於其它產量性狀。例如對於應 用如飼料或木材生產或生物燃料資源而言，增加植物營養體部分可能是希望的，而對於應 用如麵粉、澱粉或油生產而言，種子參數的提高可能是特別希望的。即便在種子參數當中， 某些參數可以更優先於其它參數，這取決於應用。多種機制可以對提高種子產量有貢獻，無 論形式為增加的種子大小或是提高的種子數目。特別有農業興趣的另一性狀是改變的根莖比(root shoot ratio，根枝條 比)。具有減少的地上植物區域並且保持足夠的根生物量的植物特別適合在暴露的地區種 植。這將允許在不利條件期間和原本不能種植作物的地域中種植作物。現已發現，可通過 調節植物中編碼FT姐妹蛋白或其同源物的核酸的表達來改進植物根莖比。提高植物中產量(種子產量和/或生物量)的一種方法可以是通過調節植物的內 在生長機制如細胞周期或參與植物生長或參與防禦機制的多種信號傳導途徑。現在發現可以通過調節下述核酸在植物中的表達來在植物中改進多種生長特徵， 所述核酸編碼PRE樣(多效唑抗性)多肽。在另一實施方案中，現在發現可以通過調節下述核酸在植物中的表達來在植物中 改進多種產量相關性狀，所述核酸編碼SCEl (SUM0綴合酶1)或YEFl (產量增強因子1)，或 者編碼亞組111谷氧還蛋白或Grx。背景PRE 樣(多效唑抗性，Paclobutrazol REsistance)
赤黴素是被子植物、裸子植物、蕨類植物，可能還是苔蘚類和藻類以及至少一些真 菌中的一組結構相關化合物。它們幹擾植物生長和發育的不同方面，包括萌發、莖延長、葉 擴展、開花和果實發育(Holey，Plant Mol. Biol. 26，1529-1555，1994)。近來，PRE1(HLH 轉 錄調控子)顯示出參與赤黴素信號傳導(Lee等人，Plant Cell Physiol. 47，591-600)。其 由赤黴素誘導，並且處於GAI和SPY(赤黴素信號傳導的上遊負調控子)的控制下。PREl並 非bHLH轉錄因子，因為其缺乏HLH結構域前的鹼性結構域。其具有核定位。PREl在擬南芥 屬中的過量表達或活化標籤化(activation-tagging)導致更短的生命周期以及更早的開 花(這兩者都在短和長日條件下)。據報導，PREl對萌發頻率沒有影響，但是過量表達PREl 的幼苗具有增加的胚軸長度。沒有觀察到對初級花序的影響。PREl屬於小的基因家族，Lee等人(2006)報導了擬南芥屬中的6個成員，它們在 序列和長度上全部都很相似。在轉基因植物中的過量表達產生了相似的作用，這暗示PRE 基因可能是功能上多餘的(Lee等人，2006)。PRE樣多肽顯示出與Id蛋白極少的序列同源 性。這些蛋白大約120-150個胺基酸長，並且還具有HLH結構域但是沒有鹼性結構域。Id 蛋白與普遍存在的bHLH蛋白E結合，由此阻止E蛋白與其它bHLH結合(它們進而不再與 其靶啟動子結合，由此失活bHLH靶基因的表達)。Id蛋白在正常細胞中低水平表達，但是 它們在很多腫瘤類型中具有作用(細胞周期進展、腫瘤侵入、腫瘤血管形成)。W02005/072100描述了對來自擬南芥屬的PRE樣多肽的鑑定，當其在擬南芥屬中 過量表達時，導致種子油含量增加。沒有報導過其它表型作用。SCEl (SUM0 綴合酶 1，SUMO Conjugating Enzyme 1)真核蛋白功能部分受翻譯後過程(例如小多肽的共價結合)調控。最頻繁且最佳 的特徵在於通過泛素和泛素樣蛋白的修飾。SUM0，小泛素樣修飾子(small ubiquitin-Uke modifier)與泛素在三級結構上相似，但是一級序列不同。SUMO與靶蛋白綴合的過程被稱 為sumo化(sumoylation)，其中涉及大量酶的順序作用，即，活化(El)、綴合(E2或SUMO E2)和連接酶(E3)。該過程是可逆的，去sumo化是從底物除去SUM0，其由SUMO蛋白酶介導。 機制上，sumo化包含不同的階段。最初，El酶複合體通過經由高反應活性的巰基鍵與SUMO 結合來活化其。然後經活化的SUMO經由trans-sterification反應轉移至E2綴合酶，這 涉及E2酶中的保守半胱氨酸殘基。殘基半胱氨酸94是擬南芥E2酶(也被稱為AtSCEl蛋 白)中的綴合殘基。在最後步驟中，SUMO通過異肽鍵轉移至底物。雖然泛素的蛋白修飾通常導致蛋白降解，sumo化，即，SUMO與蛋白的綴合通常與 蛋白穩定化相關。Sumo化功能在酵母和動物中被最好地理解，其中，其在信號轉導、細胞 周期DNA修復、轉錄調控、核輸入和隨後的定位以及病毒致病原因中具有作用。植物中， sumo化與應答於發育、激素和環境改變的基因表達的調控相關(Miura等人2007. Current Opinion in Plant Biol. 10，495—502)。Sumo化途徑的蛋白組分被編碼於真核細胞的基因組中。在酵母和哺乳動物中，描 述了單個的SUMO E2綴合酶。雖然最初在擬南芥中僅發現了單個SUMO E2, AtSCEla(Lois 等人2003. The Plant Cell 15，1347-1359)，但一些植物可具有多種同種型，例如對水稻來 說，已經描述了編碼E2酶的三個基因(Miura等人2007)。AtSCEla蛋白的特徵在於UBC 結構域以及活性位點半胱氨酸殘基的存在。在擬南芥中，有超過40種含UBC結構域蛋白， 其中絕大多數被認為作為泛素綴合酶發揮作用，它們中僅有四種預計或顯示出對泛素樣蛋白的綴合有功能。後者中，僅被認為是假基因編碼的AtSCEla(At3g57870)和截短的SCElb 蛋白(At5g02240)被提出作為SUMO E2綴合酶發揮作用(Kraft等人Plant Phys 2005， 1597-1611)。較之其它UBC蛋白，SCEla蛋白具有更高的與人UBC12和UBC9的胺基酸同一 性。進化系統分析揭示，具有UBC結構域和活性位點半胱氨酸胺基酸殘基的擬南芥蛋白可 被分進16組，其中組I在SUMO綴合途徑中發揮功能(Kraft等人2005)。對菸草屬(Nicotiana) SCEl蛋白的功能性表徵顯示，其可體外活化SUM0，並且其 可補足酵母 SUMO E2 突變體(Castilo 等人 2004. J. virology 78:2758-2769)。過量表達 被組氨酸標籤修飾的AtSCE Ia的擬南芥轉基因植物用於顯示AtSCEla和SUM01/2的核共 定位(Lois等人2003)。作者顯示，轉基因植物以改變的行為應答於特定的脅迫，例如鹽和 激素ABA，但是不針對激素生長素(auxin)。然而，作者沒有指出在缺乏導致脅迫的因子的 對照培養基上生長的轉基因植物和對照之間的任何生長區別。YEFl (產量增強因子 1, Yield Enhancing Factor 1)蛋白和RNA之間的相互作用是植物發育和功能的很多方面的基礎。因此，植物和 其它真核生物編碼數百種含有與核酸(例如RNA (核糖核酸)和DNA (脫氧核糖核酸))相 互作用的結構域的蛋白。蛋白中存在的與核酸相互作用的蛋白結構域的例子是CCCH鋅指 (C3H Znf)結構域和RRM(RNA識別基序)結構域。CCCH結構域已在參與細胞周期或生長階段相關調控的蛋白中被發現，例如在人 TISllB(丁酸酯應答因子1)和人剪接因子U2AF 35kD亞基中被發現，其通過介導必要的蛋 白-蛋白相互作用和蛋白-RNA相互作用(3』剪接位點選擇所需的)在組成型和增強子依 賴型剪接中都具有關鍵作用。鋅結合結構域是穩定的結構，其與其靶結合時很少經歷構象 改變。已提出，蛋白中的鋅指結構域是穩定的骨架，它們進化了專門功能。例如，Znf結構 域在基因轉錄、翻譯、mRNA運輸(trafficking)、細胞骨架組織、上皮發育、細胞粘附、蛋白 摺疊、染色質重構和鋅感知中發揮功能。已經顯示，不同的CCCH型的Znf蛋白與多種mRNA 的3，-非翻譯區域相互作用(Carballo等人1998Science 281 1001-1005)。CCCH結構域 可通過序列C-X8-C-X5-C-X3-H來表示，其中保守半胱氨酸和組氨酸殘基被提出與Zn離子 配位(Brown 2005. Curr. Opin. Struct. Biol. 1594-8)。RNA識別基序或RRM—般存在於參與轉錄後事件的大量不同的RNA結合蛋白中，其 中，每個蛋白的RRMs的數量在從一至數拷貝之間變化。RRM是大約80個胺基酸的區域，其含 有若干個良好保守的殘基，其中一些聚類為兩個短的亞基序，RNP-I (八聚體)和RNP-2(六 聚體)(Birney 等人，Nucleic Acids Research, 1993, Vol. 21, No. 25,5803-5816)。含有 RRM 結構域的蛋白的例子包括異源核糖核蛋白(hnRNPs)、與對替代性剪接的調控相關的蛋白 (SR.U2AF.Sxl)、小核核糖核蛋白的蛋白組分(Ul和U2snRNPs)以及調控RNA穩定性和翻譯 的蛋白(PABP，La，Hu)5REF)。基序還出現於一些單鏈DNA結合蛋白中。典型的RRM結構域由 四條反平行的β鏈和兩條α -螺旋以β - α - β - β - α - β摺疊排列成，其中側鏈與RNA鹼 基堆疊。RNA結合的特異性是通過與周圍胺基酸的多種接觸來測定的。一些情況下，在RNA 結合期間存在第三螺旋(Birney Ε.等人1993 ；Maris C.等人2005 FEBS J 2722118-31)。
若干資料庫具有包含RRM結構域的蛋白的目錄，例如植物RBP (Walker,等人2007. Nucleic Acids Res, 35, D852-D856) ；pfam(Bateman ^A 2002. Nucleic Acids Research 30(1) 276-280)和 InterPro (Mulder 等人，(2003) Nucl. Acids. Res. 31，315-318)。RRM 結構域和CCCH在InterPro中的登錄號分別是IPR000504、IPR000571。對蛋白和蛋白結構域資料庫(例如IntrePro和pfam)的挖掘揭示，僅少量真核蛋 白除了包含CCCH和RRM結構域之外，還包含通常在N-末端發現的、模擬組蛋白摺疊結構域 的較為保守的結構域(InterPro登錄號IPR0009072)。此類蛋白的一個例子是Le_YEFl_l， 這是下文描述的番茄蛋白。組蛋白摺疊結構域由三個螺旋的核心構成，其中，長的中間螺旋 每個末端側翼有較短的螺旋。展示出該結構的蛋白包括核小體核心組蛋白和TATA-框結合 蛋白(TBP)相關因子(TAF)，其中，組蛋白摺疊是介導TAF-TAF相互作用的常見基序。TAF 蛋白是轉錄因子IID的組分(TFIID)。TFIID形成了 RNA聚合酶II依賴型轉錄所需的核心 啟動子元件上啟動前複合體的部分。亞組III谷氧還蛋白(Grx)活細胞在其正常環境中經歷的氧化還原化學由氧支配。但是活細胞的胞質溶膠是 非常還原性的環境，還原性條件對其正確的功能來說是必需的。氧和分子氧的反應性衍生 物是對生物系統的持續威脅。普通蛋白的唯一顯著的氧化還原活性組分是胺基酸半胱氨 酸，其在正常大氣條件下將完全氧化，形成二硫鍵。雖然二硫化物交聯對很多分泌性蛋白的 結構和穩定性都很重要，但是它們在胞質溶膠蛋白中基本上不存在。如果它們通過分子氧 或活性氧產生自自發氧化，活細胞具有兩種主要途徑來處理二硫鍵在胞質溶膠中的還原 硫氧還蛋白和谷氧還蛋白途徑。關鍵成分是下述結構相似的小的酶(硫氧還蛋白和谷氧還 蛋白(Grx))，所述小的酶利用CysXaaXaaCys序列基序(其中Xaa可以是大量不同的胺基酸 殘基)中的反應性硫醇-二硫化物中繼系統(relay system)。谷氧還蛋白(Grx)催化蛋白 中二硫鍵還原，將穀胱甘肽(GSH)轉化為穀胱甘肽二硫化物(GSSG)。GSSG進而通過穀胱甘 肽還原酶循環成GSH，其間消耗NADPH。在反應循環中，人們認為谷氧還蛋白活性位點處的 半胱氨酸對被轉化為二硫化物。當植物處於不利環境條件(生物性或非生物性脅迫)下時，它們非常經常通過 產生氧化裂解來反應。為避免生物損害，氧化種類的濃度應當受到控制。谷氧還蛋白 (Grxs)在植物中最常被記載的功能之一是其參與氧化脅迫應答。它們與很多不同途徑相 關，例如，通過直接還原過氧化物或者脫氫抗壞血酸酯(DHA)，通過還原過氧化物氧還蛋白 (peroxiredoxins, Prx)以及還通過保護其它酶上的硫醇基團(經由穀胱甘肽化/去穀胱 甘肽化機制)。Grxs需要被還原以發揮功能，還原系統由被稱為穀胱甘肽還原酶(GR)的 NADPH依賴性吡啶核苷酸氧化還原酶和小的三肽——穀胱甘肽構成。Rouhier等人，2006， Journal of Experimental Botany, 5 ^ 23 El。Grx多肽已基於序列比對、活性位點序列以及無根進化系統樹被分為三個亞組 (見 Rouhier 等人，2006)。Rouhier等人，2006報導稱，亞組I含有具有CPYC、CGYC, CPFC和CSY[C/S]活性 位點的Grx。該組包含五種不同的Grx (Grx C1-C4和S12)，它們的活性位點序列有所不同。 使用的命名法(C或S)基於在活性位點的第四個位置上存在半胱氨酸或絲氨酸(CxxC或 CxxS) 0他們報導，亞組II的蛋白具有CGFS活性位點，但是它們重複模塊的數量不同。亞 組III的蛋白被報導為主要具有CC[M/L] [C/S]形式的活性位點。FT 姐妹FLOWERING LO⑶S(FT)基因在整合擬南芥中的開花信號中具有中樞作用，因為其表達受光周期和春化作用途徑的拮抗性調控。FT屬於特徵在於磷酯醯乙醇胺結合蛋白 (PEBP)結構域的六個基因的家族。在擬南芥中，FT編碼與磷酯醯乙醇胺結合蛋白(PEBP) 相似的蛋白。FT是小基因家族的成員，該家族包括5個其它基因TERMINAL FLOWER 1 (TFL 1), TWIN SISTER OF FT (TSF)、ARABIDOPSIS THALIANACENTRORADIALIS (ATC)、BROTHER OF FT AND TFLlfPMOTHEROF FT AND TFLl (MFT)。BFT 與開花無關，但是 FT、TSF 以及 MFT (程 度較低)的組成型表達加速開花。Faure等人，2007，Genetics 176:599-609。

發明內容
令人驚訝地，現已發現調節下述核酸的表達提供了相對於對照植物具有增強的產 量相關性狀(特別是相對對照植物而言，增加的種子產量)的植物，所述核酸編碼PRE樣多 肽，條件是增加的種子產量不包括增加的種子油含量。根據一個實施方案，提供了相對於對照植物改進植物產量相關性狀的方法，所述 方法包括在植物中調節編碼PRE樣多肽的核酸的表達。改進的產量相關性狀包括提高的種
子產量。還令人驚訝地，現已發現調節下述核酸的表達提供了相對於對照植物具有增強的 產量相關性狀的植物，所述核酸編碼SCEl多肽。根據一個實施方案，提供了相對於對照植物增強植物產量相關性狀的方法，所述 方法包括在植物中調節編碼SCEl多肽的核酸的表達。增強的產量相關性狀包括提高的枝 條(shoot)和根生物量以及增加的數量的圓錐花序和植物種子。此外，令人驚訝地，現已發現調節下述核酸的表達提供了相對於對照植物具有增 強的產量相關性狀(特別是相對對照植物而言，增加的產量)的植物，所述核酸編碼YEFl 多肽。根據一個實施方案，提供了相對於對照植物增強植物產量相關性狀的方法，所述 方法包括在植物中調節編碼YEFl多肽的核酸的表達，以及任選地，選擇具有增強的產量相 關性狀的植物。此外，令人驚訝地，現已發現調節下述核酸的表達提供了相對於對照植物具有增 強的產量相關性狀(特別是(增加的產量))的植物，所述核酸編碼亞組III Grx多肽。此外，令人驚訝地，現已發現調節下述核酸的表達提供了相對於對照植物具有改 變的根莖比的植物，所述核酸編碼FT姐妹蛋白或其同源物。根據一個實施方案，提供了改變植物的根莖比的方法，所述方法包括在植物中 調節編碼FT姐妹蛋白或其同源物的核酸的表達。定義多肽/蛋白質術語「多肽」和「蛋白質」在本文中可相互交換地使用並且指由肽鍵連接起來的任 意長度聚合物形式的胺基酸。多豐亥苷it/ ^ii / mmmn / m^mmn術語「多核苷酸」、「核酸序列」、「核苷酸序列」、「核酸」、「核酸分子」在本文中可相 互交換地使用並且指任意長度的聚合非分支形式的核苷酸，即核糖核苷酸或脫氧核糖核苷 酸或這二者的組合。
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選擇合適的對照植物是實驗設計的例行部分並且可以包括相應的野生型植物或 無目的基因的相應植物。對照植物一般是相同的植物物種或甚至是與待評估植物相同的品 種。對照植物也可以是待評估植物的失效合子。失效合子是因分離而丟失轉基因的個體。 如本文中所用的「對照植物」不僅指完整植物，也指植物部分，包括種子和種子部分。同源物蛋白質的「同源物」包括這樣的肽、寡肽、多肽、蛋白質和酶，它們相對於非修飾的 所討論蛋白質具有胺基酸替換、缺失和/或插入並且與從中衍生它們的非修飾蛋白質具有 相似的生物學活性和功能活性。缺失指從蛋白質中移除一個或多個胺基酸。插入指一個或多個胺基酸殘基被導入蛋白質中的預定位點。插入可以包含氨基端 融合和/或羧基端融合以及序列內插入單個或多個胺基酸。通常，在胺基酸序列內部的插 入物比氨基端融合物或羧基端融合物小約1至10個殘基級別。氨基端或羧基端融合蛋白或 融合肽的例子包括如酵母雙雜交系統中所用的轉錄激活物的結合結構域或激活結構域、噬 菌體外殼蛋白、(組氨酸)-6-標籤、穀胱甘肽S-轉移酶-標籤、蛋白A、麥芽糖結合蛋白、二 氫葉酸還原酶、Tag · 100表位、c-myc表位、FLAG -表位、lacZ、CMP (鈣調蛋白結合肽)、 HA表位、蛋白C表位和VSV表位。替換指以具有相似特性(如相似的疏水性、親水性、抗原性、形成或破壞α -螺旋 結構或摺疊結構的傾向性)的其他胺基酸替代蛋白質的胺基酸。胺基酸替換一般是單 個殘基的，不過根據給予多肽的功能性約束條件，可以是簇集的；插入通常是約1至10個 胺基酸殘基級別。胺基酸替換優選地是保守性胺基酸替換。保守性替換表是本領域熟知的 (見例如 Creighton (1984) Proteins. W. H. Freeman and Company (編著)禾口下表 1)。表1 保守性胺基酸替換的例子
權利要求
在植物中相對於對照植物增強產量相關性狀的方法，所述方法包括調節植物中下述核酸的表達，所述核酸編碼PRE樣多肽，或SCE1多肽，或YEF1多肽，或亞組III Grx多肽，或FT姐妹蛋白，並且其中在所述核酸編碼FT姐妹蛋白的情況下，產量相關性狀是根莖比的改變，該方法包括調節植物中編碼FT姐妹多肽或以增加的優選順序與SEQ ID NO440示出的胺基酸序列具有至少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％的整體序列同一性的其同源物的核酸的表達。
2.根據權利要求1的方法，其中所述PRE樣多肽包含一個或多個下述基序基序1(SEQ ID NO 7)、基序 2 (SEQ ID NO 8)和基序 3 (SEQ IDNO 9)。
3.根據權利要求1或2的方法，其中所述調節的表達通過在植物中導入和表達編碼 PRE樣多肽的核酸來實現。
4.根據任何前述權利要求的方法，其中所述編碼PRE樣多肽的核酸編碼表A中所列的 任一蛋白質或者是此類核酸的一部分或者是能夠與此類核酸雜交的核酸。
5.根據任何前述權利要求的方法，其中所述核酸序列編碼表A中所給出的任何蛋白質 的直向同源物或旁系同源物。
6.根據任何前述權利要求的方法，其中所述增強的產量相關性狀包括相對於對照植物 提高的產量、優選提高的種子產量，條件是所述提高的種子產量不包括提高的種子油含量。
7.根據權利要求1至6任一項的方法，其中所述增強的產量相關性狀在非脅迫條件下 獲得。
8.根據權利要求1至6任一項的方法，其中所述增強的產量相關性狀在乾旱脅迫、鹽脅 迫或缺氮條件下獲得。
9.根據權利要求3至8中任一項的方法，其中所述核酸與組成型啟動子，優選與G0S2 啟動子，最優選與來自稻的G0S2啟動子有效連接。
10.根據任何前述權利要求的方法，其中所述編碼PRE樣多肽的核酸是植物來源的，優 選來自雙子葉植物，進一步優選來自禾本科(Poaceae)，更優選來自小麥屬(Triticum)，最 優選來自普通小麥(Triticum aestivum)。
11.植物或其部分，其包括種子，通過根據任何前述權利要求的方法可獲得，其中所述 植物或其部分包含編碼PRE樣多肽的重組核酸。
12.構建體，其包含(a)編碼在權利要求1或2中定義的PRE樣多肽的核酸；(b)一個或多個調控序列，其能夠驅動(a)的核酸序列的表達；以及任選地(c)轉錄終止序列。
13.根據權利要求12的構建體，其中所述調控序列之一是組成型啟動子，優選G0S2啟 動子，最優選來自稻的G0S2啟動子。
14.根據權利要求12或13的構建體在方法中的用途，所述方法用於製備相對於對照植 物具有提高的產量，特別是提高的種子產量的植物。
15.用根據權利要求12或13的構建體轉化的植物、植物部分或植物細胞。
16.用於產生轉基因植物的方法，所述植物相對於對照植物具有提高的產量，特別是提 高的生物量和/或提高的種子產量，所述方法包括(i)在植物中導入和表達編碼如權利要求1或2中所定義的 PRE樣多肽的核酸；和( )在促進植物生長和發育的條件下培養植物細胞。
17.相對於對照植物具有提高的產量、特別是提高的種子產量的轉基因植物或來自所 述轉基因植物的轉基因植物細胞，所述轉基因植物獲得自編碼如權利要求1或2所定義的 PRE樣多肽的核酸的調節的表達。
18.根據權利要求11、15或17的轉基因植物或來自其的轉基因植物細胞，其中所述植 物是作物植物或單子葉植物或穀物，例如稻、玉米、小麥、大麥、穀子、裸麥、黑小麥、高粱、二 粒小麥、斯佩爾特小麥、黑麥屬、單粒小麥、衣索比亞畫眉草、蜀黍和燕麥。
19.根據權利要求18的植物的可收穫部分，其中所述可收穫部分優選是枝條生物量和 /或種子。
20.來自根據權利要求18的植物和/或來自根據權利要求19的植物可收穫部分的產PΡΠ O
21.編碼PRE樣多肽的核酸在相對於對照植物在植物中提高產量，特別是提高種子產 量中的用途。
全文摘要
本發明總體上涉及分子生物學領域並且涉及通過調節植物中編碼PRE樣(多效唑抗性，Paclobutrazol REsistance)多肽的核酸的表達來改進多種植物生長特徵的方法。本發明還涉及具有調節的核酸表達的植物，所述核酸編碼PRE樣多肽，所述植物相對於對應的野生型植物或其他對照植物而言具有改進的生長特徵。本發明還提供了用於本發明方法中的構建體。在另一實施方案中，本發明總體上涉及分子生物學領域並且涉及通過調節植物中編碼SCE1(SUMO綴合酶1，SUMO Conjugating Enzyme 1)的核酸的表達來增強多種產量相關性狀的方法。本發明還涉及具有調節的核酸表達的植物，所述核酸編碼SCE1，所述植物相對於對應的野生型植物或其他對照植物而言具有增強的產量相關性狀。本發明還提供了此前未知的SCE1-編碼核酸以及包含其的構建體，它們可用於進行本發明的方法。在又一實施方案中，本發明總體上涉及分子生物學領域並且涉及通過調節植物中編碼YEF1(產量增強因子1，Yield Enhancing Factor 1)的核酸的表達來增強多種產量相關性狀的方法。本發明還涉及具有調節的核酸表達的植物，所述核酸編碼YEF1，所述植物相對於對應的野生型植物或其他對照植物而言具有增強的產量相關性狀。本發明還提供了用於本發明方法中的構建體。在又一實施方案中，本發明總體上涉及分子生物學領域並且涉及通過調節植物中編碼亞組III谷氧還蛋白(Grx)的核酸的表達來增強多種產量相關性狀的方法。本發明還涉及具有調節的核酸表達的植物，所述核酸編碼亞組III Grx，所述植物相對於對應的野生型植物或其他對照植物而言具有增強的產量相關性狀。本發明還提供了用於本發明方法中的構建體。在還一實施方案中，本發明總體上涉及分子生物學領域並且涉及通過調節植物中編碼FT姐妹蛋白(Sister of FT protein)或其同源物的核酸的表達來改變植物根莖比的方法。本發明還涉及具有調節的核酸表達的植物，所述核酸編碼FT姐妹蛋白或其同源物，所述植物相對於對應的野生型植物或其他對照植物而言具有改變的根莖比。本發明還提供了用於本發明方法中的構建體。
文檔編號C07K14/415GK101965405SQ200980108341
公開日2011年2月2日 申請日期2009年1月23日 優先權日2008年1月25日
發明者A·I·桑茲莫林納羅, C·勒佐, S·范德納比利, V·弗蘭卡德, Y·海茨費爾德 申請人:巴斯夫植物科學有限公司