耐旱性植物和相关构建体及涉及编码DTP4多肽的基因的方法技术

本文提供用于提供胁迫耐受性的分离的多核苷酸和多肽及重组DNA构建体、连同包含这些重组DNA构建体的组合物(例如植物或种子)、以及利用这些重组DNA构建体的方法。所述重组DNA构建体包含可操作地连接至在植物中有功能的启动子的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码DTP4多肽。

Drought tolerant plants and related constructs and methods relating to genes encoding DTP4 polypeptides

This paper provides polynucleotides and polypeptides and recombinant DNA provides separation of stress tolerance constructs, and compositions comprising these recombinant DNA constructs (such as plants or seeds), and methods of using these recombinant DNA constructs. The recombinant DNA construct comprises a polynucleotide operably connected to a functional promoter in a plant, wherein the polynucleotide encodes a DTP4 polypeptide.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求提交于2013年12月30日的美国临时申请61/921754的权益，其全部内容以引用方式并入本文。对以电子方式提交的序列表的引用通过EFS-Web以电子方式将序列表的正式文本作为ASCII格式的序列表提交，该文件名称为20141218_BB1672PCT_SequenceListing，创建日期为2014年12月18日，文件大小为1,461千字节，并且该文件与本说明书同时提交。该ASCII格式文档中所含的序列表是本说明书的一部分，并且全文以引用的方式并入本文。
本专利
涉及植物育种和遗传学，尤其是涉及在植物中用于赋予耐旱性的重组DNA构建体。
技术介绍
非生物胁迫是世界范围内作物损失的主要原因，它引起主要作物超过50％的平均产量损失(Boyer，J.S.(1982)Science 218：443-448；Bray，E.A.等人(2000)，Biochemistry and Molecular Biology of Plants，由Buchannan，B.B.等人编辑，Amer.Soc.Plant Biol.，第1158-1203页)。在多种非生物胁迫中，干旱是限制世界范围内作物产量的主要因素。在不同发育阶段使植物暴露于水限制环境似乎活化了多个生理和发育变化。了解干旱胁迫感应、转导和耐受性的基本生物化学和分子机制是生物学上的主要挑战。已经出版了对非生物胁迫响应的分子机制和干旱胁迫耐受性的基因调控网络的综述(Valliyodan，B.和Nguyen，H.T.，(2006)Curr.Opin.Plant Biol.9：189-195；Wang，W.等人(2003)，Planta 218：1-14)；Vinocur，B.和Altman，A.(2005)Curr.Opin.Biotechnol.16：123-132；Chaves，M.M.和Oliveira，M.M.(2004)J.Exp.Bot.55：2365-2384；Shinozaki，K.等人(2003)，Curr.Opin.Plant Biol.6：410-417；Yamaguchi-Shinozaki，K.和Shinozaki，K.(2005)Trends Plant Sci.10：88-94)。可限制作物产量的另一种非生物胁迫是低氮胁迫。植物的氮吸收在它们的生长中起到重要作用(Gallais等人，J.Exp.Bot.55(396)：295-306(2004))。植物从环境中的无机氮合成氨基酸。因此，氮肥已经成为提高栽培植物如玉米和大豆的产量的有力工具。如果能提高植物的氮同化能力，那么也可预期植物生长和产量的提高。概括地说，具有更好的氮利用效率(NUE)的植物品种是所期望的。
技术实现思路
本公开包括：本公开的一个实施方案是在其基因组中包含重组DNA构建体的植物，该重组DNA构建体包含可操作地连接至至少一个异源调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，该多肽具有的氨基酸序列在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59，61，64，65，66，95，97，101，103，107，111，113，117，119，121，123，127，129，130，131，132，135，627或628进行比较时具有至少80％的序列同一性，并且其中所述植物在与不包含所述重组DNA构建体的对照植物进行比较时表现出至少一个选自下列的表型：提高的三重胁迫耐受性、提高的干旱胁迫耐受性、提高的氮胁迫耐受性、提高的渗透胁迫耐受性、改变的ABA响应、改变的根构造、提高的分蘖数。在一个实施方案中，所述植物在与不包含所述重组DNA构建体的对照植物进行比较时表现出产量、生物量或两者的提高。在一个实施方案中，所述植物在水限制条件下与不包含所述重组DNA构建体的所述对照植物进行比较时表现出产量、生物量或两者的所述提高。本公开的一个实施方案也包括本文公开的植物的种子，其中所述种子在其基因组中包含重组DNA构建体，该构建体包含可操作地连接至至少一个异源调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，该多肽具有的氨基酸序列在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59，61，64，65，66，95，97，101，103，107，111，113，117，119，121 123，127，129，130，131，132，135，627或628进行比较时具有至少80％的序列同一性，并且其中由所述种子产生的植物在与不包含所述重组DNA构建体的对照植物进行比较时表现出至少一个选自下列的表型的提高：干旱胁迫耐受性、三重胁迫耐受性、渗透胁迫耐受性、氮胁迫耐受性、分蘖数、产量和生物量。本公开的一个实施方案是提高植物中的胁迫耐受性的方法，其中胁迫选自：干旱胁迫、三重胁迫、氮胁迫和渗透胁迫，该方法包括：(a)将重组DNA构建体引入到可再生的植物细胞中，该重组DNA构建体包含可操作地连接至至少一个异源调控序列的多核苷酸，其中多核苷酸编码多肽，该多肽具有的氨基酸序列在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59，61，64，65，66，95，97，101，103，107，111，113，117，119，121，123，127，129，130，131，132，135，627或628进行比较时具有至少80％的序列同一性；(b)由(a)的可再生的植物细胞再生转基因植物，其中转基因植物在其基因组中包含重组DNA构建体；以及(c)获取来源于(b)的转基因植物的子代植物，其中所述子代植物在其基因组中包含重组DNA构建体并且在与不包含该重组DNA构建体的对照植物进行比较时表现出对至少一个选自下列的胁迫的提高的耐受性：干旱胁迫、三重胁迫、氮胁迫和渗透胁迫。本公开也包括选择具有提高的胁迫耐受性的植物的方法，其中胁迫选自：干旱胁迫、三重胁迫、氮胁迫和渗透胁迫，该方法包括：(a)获取转基因植物，其中转基因植物在其基因组中包含重组DNA构建体，该构建体包含可操作地连接至至少一个异源调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，该多肽具有的氨基酸序列在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59，61，64，65，66，95，97，101，103，107，111，113，117，119，121，123，127，129，130，131，132，135，627或628进行比较时具有至少80％的序列同一性；(b)使部分(a)的转基因植物在其中该多核苷酸得以表达的条件下生长；以及(c)选择在与不包含该重组DNA构建体的对照植物进行比较时具有提高的胁迫耐受性的部分(b)的转基因植物，其中胁迫选自；干旱胁迫、三重胁迫、氮胁迫和渗透胁迫。本公开的一个实施方案是选择产量、生物量或两者发生改变的植物的方法，该方法包括：(a)获取转基因植物，其中转基因植物在其基因组中包含重组DNA构建体，该构建体包含可操作地连接至至少一个调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，该多肽具有的氨基酸序列在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59，61，64，65，66，95，97，10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高作物植物中至少一个选自下列的表型的方法：三重胁迫耐受性、干旱胁迫耐受性、氮胁迫耐受性、渗透胁迫耐受性、ABA响应、分蘖数、产量和生物量，所述方法包括提高所述作物植物中羧酸酯酶的表达。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.30 US 61/9217541.一种提高作物植物中至少一个选自下列的表型的方法：三重胁迫耐受性、干旱胁迫耐受性、氮胁迫耐受性、渗透胁迫耐受性、ABA响应、分蘖数、产量和生物量，所述方法包括提高所述作物植物中羧酸酯酶的表达。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述作物植物是玉米，并且所述羧酸酯酶是植物羧酸酯酶。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述羧酸酯酶在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59，61，64，65，66，95，97，101，103，107，111，113，117，119，121，123，127，129，130，131，132，135，627或628进行比较时具有至少80％的序列同一性。4.一种在其基因组中包含重组DNA构建体的植物，所述重组DNA构建体包含可操作地连接至至少一个异源调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽具有的氨基酸序列在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59，61，64，65，66，95，97，101，103，107，111，113，117，119，121，123，127，129，130，131，132，135，627或628进行比较时具有至少80％的序列同一性，并且其中所述植物在与不包含所述重组DNA构建体的对照植物进行比较时表现出至少一个选自下列的表型：提高的三重胁迫耐受性、提高的干旱胁迫耐受性、提高的氮胁迫耐受性、提高的渗透胁迫耐受性、改变的ABA响应、改变的根构造和提高的分蘖数。5.一种在其基因组中包含重组DNA构建体的植物，所述重组DNA构建体包含可操作地连接至至少一个异源调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽具有的氨基酸序列在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59，61，64，65，66，95，97，101，103，107，111，113，117，119，121，123，127，129，130，131，132，135，627或628进行比较时具有至少80％的序列同一性，并且其中所述植物在与不包含所述重组DNA构建体的对照植物进行比较时表现出产量、生物量或两者的提高。6.根据权利要求5所述的植物，其中所述植物在水限制条件下与不包含所述重组DNA构建体的所述对照植物进行比较时表现出产量、生物量或两者的所述提高。7.根据权利要求4至6中任一项所述的植物，其中所述植物选自：拟南芥属(Arabidopsis)、玉米、大豆、向日葵、高粱、卡诺拉、小麦、苜蓿、棉花、稻、大麦、粟、甘蔗和柳枝稷。8.权利要求4至7中任一项所述的植物的种子，其中所述种子在其基因组中包含重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包含可操作地连接至至少一个异源调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽具有的氨基酸序列在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59，61，64，65，66，95，97，101，103，107，111，113，117，119，121，123，127，129，130，131，132，135，627或628进行比较时具有至少80％的序列同一性，并且其中由所述种子产生的植物在与不包含所述重组DNA构建体的对照植物进行比较时表现出至少一个选自下列的表型的提高：干旱胁迫耐受性、三重胁迫耐受性、渗透胁迫耐受性、氮胁迫耐受性、分蘖数、产量和生物量。9.一种提高植物中的胁迫耐受性的方法，其中所述胁迫选自：干旱胁迫、三重胁迫、氮胁迫和渗透胁迫，所述方法包括：(a)将重组DNA构建体引入到可再生的植物细胞中，所述重组DNA构建体包含可操作地连接至至少一个异源调控序列的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽具有的氨基酸序列在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59，61，64，65，66，95，97，101，103，107，111，113，117，119，121，123，127，129，130，131，132，135，627或628进行比较时具有至少80％的序列同一性；(b)由(a)的所述可再生的植物细胞再生转基因植物，其中所述转基因植物在其基因组中包含所述重组DNA构建体；以及(c)获取来源于(b)的所述转基因植物的子代植物，其中所述子代植物在其基因组中包含所述重组DNA构建体并且在与不包含所述重组DNA构建体的对照植物进行比较时表现出对至少一个选自下列的胁迫的提高的耐受性：干旱胁迫、三重胁迫、氮胁迫和渗透胁迫。10.一种选择具有提高的胁迫耐受性的植物的方法，其中所述胁迫选自：干旱胁迫、三重胁迫、氮胁迫和渗透胁迫，所述方法包括：(a)获取转基因植物，其中所述转基因植物在其基因组中包含重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包含可操作地连接至至少一个异源调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽具有的氨基酸序列在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59，61，64，65，66，95，97，101，103，107，111，113，117，119，121，123，127，129，130，131，132，135，627或628进行比较时具有至少80％的序列同一性；(b)使部分(a)的所述转基因植物在其中所述多核苷酸得以表达的条件下生长；以及(c)选择部分(b)的所述转基因植物，其在与不包含所述重组DNA构建体的对照植物进行比较时具有提高的胁迫耐受性，其中所述胁迫选自：干旱胁迫、三重胁迫、氮胁迫和渗透胁迫。11.一种选择产量、生物量或两者发生改变的植物的方法，所述方法包括：(a)获取转基因植物，其中所述转基因植物在其基因组中包含重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包含可操作地连接至至少一个调控元件的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码多肽，所述多肽具有的氨基酸序列在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59，61，64，65，66，95，97，101，103，107，111，113，117，119，121，123，127，129，130，131，132，135，627或628进行比较时具有至少80％的序列同一性；(b)使部分(a)的所述转基因植物在其中所述多核苷酸得以表达的条件下生长；以及(c)选择部分(b)的所述转基因植物，其在与不包含所述重组DNA构建体的对照植物进行比较时表现出产量、生物量或两者的改变。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述选择步骤(c)包括确定(b)的所述转基因植物在水限制条件下与不包含所述重组DNA构建体的对照植物进行比较时是否表现出产量、生物量或两者的改变。13.根据权利要求11或权利要求12所述的方法，其中所述改变是提高。14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其中所述植物选自：拟南芥属、玉米、大豆、向日葵、高粱、卡诺拉、小麦、苜蓿、棉花、稻、大麦、粟、甘蔗和柳枝稷。15.一种分离的多核苷酸，其包含：(a)编码具有胁迫耐受性活性的多肽的核苷酸序列，其中所述胁迫选自：干旱胁迫、三重胁迫、氮胁迫和渗透胁迫，并且其中所述多肽具有的氨基酸序列在与SEQ ID NO：18，39，43，45，47，49，51，55，59...

【专利技术属性】
技术研发人员：SM阿伦，B安德雷兹札，N布鲁吉伊雷，侯正林，R库姆里亚，HR拉菲特，李小怡，吕程，S鲁克，A莫汉蒂，J穆伦，R拉贾，H萨凯，SV廷格伊，RW威廉斯，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，先锋国际良种公司，
类型：发明
国别省市：美国;US