非生物胁迫下具有改良的农艺性状的植物和涉及非生物胁迫耐受基因的构建体和方法技术

本发明专利技术公开了分离的多聚核苷酸和多肽，以及赋予植物增加的氮素利用效率和/或耐旱性和/或耐冷性的重组DNA构建体；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构建体包含可操作的连接植物中有功能的启动子的多聚核苷酸，其中所述多核苷酸编码低氮耐受性多肽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及植物育种和遗传学，特别是，涉及用于赋予植物氮素利用效率，氮素限制条件下的耐受性，和/或耐旱性的重组DNA载体。专利技术背景非生物胁迫诸如干旱、高盐、营养元素缺乏严重影响了植物包括作物的生长和生产，大大限制了世界范围内作物的生产。这些因素估计可造成农业平均减产70％。植物固着于地面，必须调整以适应周围的环境条件，这就导致了植物发育中基因调控、形态建成和新陈代谢的巨大可塑性。植物的适应和防御策略包括激活编码重要蛋白的基因，这些蛋白可以使植物适应或防御不同胁迫条件。干旱(有效水分不足)是一种主要的非生物胁迫，限制了世界范围内农作物的生产。在植物生长发育阶段，将植物暴露于水分限制环境下，将会激活植物各种不同生理和发育变化。近年来，尽管对非生物胁迫响应的分子机制和植物耐旱性的遗传调控网络进行了广泛的研究(Valliyodan，B.和Nguyen，H.T.(2006)Curr.Opin.PlantBiol.9：189-195；Wang，W.等(2003)Planta218：1-14；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(2003)Curr.Opin.PlantBiol.6:410-417；Yamaguchi-Shinozaki，K.和Shinozaki，K.(2005)TrendsPlantSci.10:88-94)，但是植物如何感受、传导干旱胁迫信号和其耐旱性的生物化学和分子机制仍然是生物学研究中面临的一个主要挑战。遗传学研究表明植物的耐旱性是一个由多基因调控的数量性状，分子标记辅助育种能够提高农作物的耐旱性，但是标记的准确性和育种效率仍然是有疑问的(AshrafM.(2010)Biotechnol.Adv.28：169-183)。转基因途径提高农作物的耐旱性已经取得了很大进展(VinocurB.和AltmanA.(2005)Curr.Opin.Biotechnol.16:123-132；LawlorDW.(2013)J.Exp.Bot.64：83-108)。植物对氮素的吸收对其生长起着重要作用(Gallais等(2004)J.Exp.Bot.55(396)：295-306)。植物能将环境中的无机氮合成氨基酸。因此，施用氮肥能有效增加栽培植物如水稻、玉米和大豆的产量。缺乏植物可用氮对植物生长发育的影响被认为是非生物胁迫。目前，农民希望通过减少氮肥使用，避免硝酸盐污染，确保充足的利润率。若某一植物品种能提高氮素同化利用率，它业有望增加植物生长和产量。总而言之，拥有较好的氮素利用效率的植物品种是有价值的。激活标签可以用于鉴定影响植物性状的基因，这一方法已经用于模式植物拟南芥的研究中(Weigel，D.等(2000)PlantPhysiol.122：1003-1013)。转录增强子序列的插入主要激活和/或提高邻近内源基因的表达，因此该方法可以用于分离植物中具有特定性状(如植物氮素利用效率)表型的基因，这些基因转入后能改变相应的性状。专利技术概述本专利技术包括以下具体实施例：在一个实施例中，本专利技术包括一个分离的多核苷酸，所述多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、6、9、12、15、18或21的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：4、7、10、13、16、19或22的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：5、8、11、14、17、20或23的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列；在植物中过表达所述多核苷酸能提高氮素胁迫耐受性。核苷酸序列包含SEQIDNO：3、SEQIDNO：4、SEQIDNO：6、SEQIDNO：7、SEQIDNO：9、SEQIDNO：10、SEQIDNO：12、SEQIDNO：13、SEQIDNO：15、SEQIDNO：16、SEQIDNO：18、SEQIDNO：19、SEQIDNO：21或SEQIDNO：22；多肽的氨基酸序列包含SEQIDNO：5、SEQIDNO：8、SEQIDNO：11、SEQIDNO：14、SEQIDNO：17、SEQIDNO：20或SEQIDNO：23。另一个实施例中，本专利技术包括重组DNA构建体，其包含可操作连接至少一个调控序列的分离多核苷酸，其中所述多核苷酸包含(a)核苷酸序列与SEQIDNO：3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18、19、21或22的核苷酸序列一致性至少为85％；(b)编码多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：5、8、11、14、17、20或23的氨基酸序列一致性至少为90％；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列；所述至少一个调控序列为植物中有功能的启动子。第三个实施例中，本专利技术包括含有重组DNA构建体的植物或种子，所述重组DNA构建体包含可操作连接至少一个调控序列的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含(a)核苷酸序列与SEQIDNO：3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18、19、21或22的核苷酸序列一致性至少为85％；(b)编码多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：5、8、11、14、17、20或23的氨基酸序列一致性至少为90％；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列；所述至少一个调控序列为植物中有功能的启动子。另一个实施例中，本专利技术包括基因组内含有重组DNA构建体的植物，所述重组DNA构建体包含可操作连接至少一个调控序列的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含(a)核苷酸序列与SEQIDNO：3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18、19、21或22的核苷酸序列一致性至少为85％；(b)编码多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：5、8、11、14、17、20或23的氨基酸序列一致性至少为90％；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列；与对照植物相比，所述转基因植物显示增强的氮素利用效率。另一个实施例中，本专利技术包括一个分离的多核苷酸，所述多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：15的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：16的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：17的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列；在植物中过表达所述多核苷酸能提高耐旱性和耐冷性。核苷酸序列包含SEQIDNO：15或SEQIDNO：16；多肽的氨基酸序列包含SEQIDNO：17。另一个实施例中，本专利技术包括含有重组DNA构建体的植物，所述重组DNA构建体包含可操作连接至少一个调控序列的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含(a)核苷酸序列与SEQIDNO：15或16的核苷酸序列一致性至少为85％；(b)编码多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：17的氨基酸序列一致性至少为90％；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离的多核苷酸，其包括(a)一种多核苷酸序列，其核苷酸序列与SEQ ID NO：3、6、9、12、15、18或21的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸序列，其核苷酸序列与SEQ ID NO：4、7、10、13、16、19或22的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸序列，其编码多肽的氨基酸序列与SEQ ID NO：5、8、11、14、17、20或23的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，在植物中过表达所述多核苷酸能提高植物低氮胁迫耐受性或氮素利用效率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.03 CN PCT/CN2014/0816001.一种分离的多核苷酸，其包括(a)一种多核苷酸序列，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、6、9、12、15、18或21的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸序列，其核苷酸序列与SEQIDNO：4、7、10、13、16、19或22的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸序列，其编码多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：5、8、11、14、17、20或23的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，在植物中过表达所述多核苷酸能提高植物低氮胁迫耐受性或氮素利用效率。2.如权利要求1所述的分离的多核苷酸，所述多核苷酸包括SEQIDNO：3、SEQIDNO：4、SEQIDNO：6、SEQIDNO：7、SEQIDNO：9、SEQIDNO：10、SEQIDNO：12、SEQIDNO：13、SEQIDNO：15、SEQIDNO：16、SEQIDNO：18、SEQIDNO：19、SEQIDNO：21或SEQIDNO：22的核苷酸序列。3.如权利要求1所述的分离的多核苷酸，所述分离的多核苷酸，其编码的多肽包括SEQIDNO：5、SEQIDNO：8、SEQIDNO：11、SEQIDNO：14、SEQIDNO：17、SEQIDNO：20或SEQIDNO：23的氨基酸序列。4.一种重组DNA构建体，其包含权利要求1-3任一项的多核苷酸。5.一种重组DNA构建体，其包含权利要求1-3的任一项分离的多核苷酸和与之可操作连接的至少一个异源调控序列。6.一种转基因植物或种子，在其基因组中包含重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包含权利要求1-3的任一项多核苷酸和与之可操作连接的至少一个调控序列。7.一种转基因植物，在其基因组中包含重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包含权利要求1-3的任一项多核苷酸和与之可操作连接的至少一个调控序列；当与对照植物相比，所述植物表现出提高的氮素利用效率。8.一种分离的多核苷酸，其包括(a)一种多核苷酸序列，其核苷酸序列与SEQIDNO：15序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸序列，其核苷酸序列与SEQIDNO：16序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸序列，其编码多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：17的序列一致性至少为90％；或(d)核苷酸序列(a)、(b)或(c)的全长互补序列，在植物中过表达所述多核苷酸能提高植物耐旱性和耐冷性。9.如权利要求8所述的分离的多核苷酸，所述多核苷酸包括SEQIDNO：15或SEQIDNO：16的核苷酸序列。10.如权利要求8所述的分离的多核苷酸，所述分离的多核苷酸，其编码的多肽包括SEQIDNO：17的氨基酸序列。11.一种转基因植物，在其基因组中包含重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包含权利要求8-11的任一项多核苷酸和与之可操作连接的至少一个调控序列；当与对照植物相比，所述植物表现出提高的耐旱性和耐冷性。12.如权利要求6、7或11所述的转基因植物，所述植物选自水稻、玉米、大豆、向日葵、高粱、油菜、小麦、苜蓿、棉花、大麦、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕贵华，高阳，李聪，李慧婷，刘军华，毛冠凡，王昌贵，王伟，王喜萍，
申请(专利权)人：先锋海外公司，
类型：发明
国别省市：美国;US