非生物胁迫下具有改良的农学性状的植物以及涉及非生物胁迫耐性的相关构建体和方法技术

本发明专利技术公开了分离的多核苷酸和多肽，用于提高植物耐旱性、低氮耐性和/或耐冷性的重组DNA构建体，包含这些重组DNA构建体的植物或种子组合物，以及利用这些重组DNA构建体的方法。所述重组DNA构建体包括一个多核苷酸和与其可操作连接的植物中有功能的启动子，其中所述多核苷酸编码耐旱性多肽、低氮耐性多肽和/或耐冷性多肽。

Plants having improved agronomic traits under abiotic stresses and related constructs and methods involving abiotic stress tolerance

Polynucleotides and polypeptides of the present invention discloses separation, for improving the drought resistance of plants, low nitrogen tolerance and / or cold tolerance of recombinant DNA constructs, containing the recombinant DNA construct plant or seed body composition, and methods of using these recombinant DNA constructs. The recombinant DNA construct comprises a polynucleotide and a functional promoter in a plant that can be operatively connected, wherein the polynucleotide encodes a drought tolerant polypeptide, a low nitrogen tolerance polypeptide, and / or a cold tolerant polypeptide.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非生物胁迫下具有改良的农学性状的植物以及涉及非生物胁迫耐性的相关构建体和方法
本专利技术涉及植物育种和遗传学，特别是，涉及用于提高植物诸如干旱、冷等非生物胁迫抗性的重组DNA载体。
技术介绍
生物和非生物原因可以对植物产生胁迫，例如造成生物胁迫的原因包括病原菌感染、昆虫取食、一种植物对另一种植物的寄生，例如槲寄生；非生物胁迫包括诸如有效水分的过量或者不足、极限温度和诸如除草剂的合成化学药品。非生物胁迫是造成世界范围内农作物减产的主要原因，造成主要农作物平均减产50％以上(Boyer,J.S.(1982)Science218：443-448；Bray,E.A.等(2000)InBiochemistryandMolecularBiologyofPlants,editedbyBuchannan,B.B.等,Amer.Soc.PlantBiol.,pp.1158-1249)。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、形态形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)，但是植物如何感知、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.andAltmanA.(2005)Curr.Opin.Biotechnol.16:123-132；LawlorDW.(2013)J.Exp.Bot.64：83-108)。冷(低温)也可以减少作物产量。春季或秋季突然的霜冻可能会导致植物过早的组织死亡。从生理上讲，干旱和低温胁迫的影响可能是相似的，均能够导致细胞脱水，例如，细胞间间隙中冰的形成可以跨过细胞膜吸收水分，造成细胞内水分的缺失。因此提高植物的耐旱性也可能提高耐冷性。早期非生物胁迫响应分子方面的研究主要借助差异和/或加减法分析(Bray，E.A.(1993)PlantPhysiol.103：1035-1040；Shinozaki，K.和Yamaguchi-Shinozaki，K.(1997)PlantPhysiol.115：327-334；Zhu，J.-K.等(1997)Crit.Rev.PlantSci.16：253-277；Thomashow，M.F.(1999)Annu.Rev.PlantPhysiol.PlantMol.Biol.50：571-599)；和其它的方法，如分离候选基因，分析胁迫条件下该基因的表达或活性产物，或进行特定胁迫条件下功能互补分析(Xiong，L.和Zhu，J.-K.(2001)PhysiologiaPlantarum112：152-166)。另外，用于鉴定和分离调控基因突变体的正向和反向遗传学研究为胁迫条件下基因表达的变化提供了证据(Xiong，L.和Zhu，J.-K.(2001)PhysiologiaPlantarum112：152-166)。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具有重要农艺性状表型的基因，包括提高非生物胁迫如耐旱性和耐冷性的基因。专利技术概述本专利技术包括以下具体实施方案：在一个实施方案中，本专利技术包括一种分离的多核苷酸，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或18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或19的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：5、8、11、14、17或20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，其中过量表达所述多核苷酸能够提高植物的耐旱性。所述分离的多核苷酸包括SEQIDNO：3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18或19所示的核苷酸序列；所述多肽包括SEQIDNO：5、8、11、14、17或20所示的氨基酸序列。在另一个实施方案中，本专利技术包括一个重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包括一个分离的多核苷酸和与其可操作的连接至少一个异源调控序列，其中所述多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18或19的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其编码多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：5、8、11、14、17或20的序列一致性至少为90％；或者(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列。在另一个实施例中，本专利技术包括一种转基因的植物或种子，所述植物或种子包括一个重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包括一个多核苷酸和与其可操作的连接至少一个调控序列，其中所述多核苷酸包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18或19的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸序列，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：5、8、11、14、17或20的序列一致性至少为90％；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列。在另一个实施例中，本专利技术包括一种转基因植物，所述转基因植物在其基因组中包括一个重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包括一个多核苷酸和与其可操作的连接至少一个调控序列，其中所述多核苷酸序列包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18或19的序列一致性至少为85％；(b)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或20的序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离的多核苷酸，其包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQ ID NO：3、6、9、12、15或18的序列一致性至少为85％；(b)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQ ID NO：4、7、10、13、16或19的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码多肽的氨基酸序列与SEQ ID NO：5、8、11、14、17或20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，其中过量表达所述多核苷酸能够提高植物的耐旱性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.03 CN PCT/CN2014/0816031.一种分离的多核苷酸，其包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：3、6、9、12、15或18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或19的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：5、8、11、14、17或20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，其中过量表达所述多核苷酸能够提高植物的耐旱性。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或SEQIDNO：19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编码的多肽包括SEQIDNO：5、SEQIDNO：8、SEQIDNO：11、SEQIDNO：14、SEQIDNO：17或SEQIDNO：20的氨基酸序列。4.一种重组载体，其包括1-3任一权利要求的多核苷酸。5.一种重组DNA构建体，其包括1-3任一权利要求的分离的多核苷酸可与其可操作连接的至少一个异源调控序列。6.一种转基因的植物或种子，所述植物或种子包括一个重组DNA构建体，其中所述重组DNA构建体包括1-3任一权利要求的多核苷酸和与其可操作的连接至少一个调控序列。7.一种转基因植物，所述转基因植物在其基因组中包括一个重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包括1-3任一权利要求的多核苷酸和与其可操作的连接至少一个调控序列，其中，与对照植物相比，所述转基因植物显示提高的耐旱性能。8.一种分离的多核苷酸，其包括(a)一种多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：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：22的序列一致性至少为85％；(c)一种多核苷酸，其编码多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：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，其中过量表达所述多核苷酸增加植物的敏旱性，减少所述多核苷酸的表达提高植物的耐旱性。9.如权利要求8所述的分离的多核苷酸，其中所述的多核苷酸包括SEQIDNO：21或22的核苷酸序列。10.如权利要求8所述的分离的多核苷酸，其中所述分离的多核苷酸编码的多肽包括SEQIDNO：23的氨基酸序列。11.一种抑制表达DNA构建体，其包括至少一个异源调控序列和与其可操作连接的8-10任一权利要求的所述的多核苷酸的全部或部分序列。12.如权利要求11所述的抑制表达DNA构建体，其中所述多核苷酸包括(a)一个多核苷酸，其核苷酸序列与SEQIDNO：21或22的序列一致性至少为85％；(b)一个多核苷酸，其编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：23的序列一致性至少为90％；或者(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列；13.如权利要求12所述的抑制表达DNA构建体，其中所述多核苷酸包括SEQIDNO：24的氨基酸序列。14.一种转基因的植物或种子，其包含一个抑制表达DNA构建体，其中，所述抑制表达DNA构建体包括至少一个调控序列与其可操作连接的多核苷酸的全部或部分序列，所述多核苷酸包括(a)核苷酸序列与SEQIDNO：21或22的序列一致性至少为85％的多核苷酸；(b)编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：23的序列一致性至少为90％的多核苷酸；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列。15.如权利要求14所述的转基因的植物或种子，其中所述抑制表达DNA构建体包括至少一个调控序列和与其可操作连接的SEQIDNO：24多核苷酸。16.一种转基因的植物，所述植物在其基因组中包含一个抑制表达DNA构建体，所述抑制表达DNA构建体包括至少一个调控元件与其可操作连接的多核苷酸的全部或部分序列，所述多核苷酸序列包括(a)核苷酸序列与SEQIDNO：21或22的序列一致性至少为85％的多核苷酸；(b)编码的多肽的氨基酸序列与SEQIDNO：23的序列一致性至少为90％的多核苷酸；或(c)核苷酸序列(a)或(b)的全长互补序列；与对照植物相比，所述植物显示出增强的耐旱性。17.如权利要求16所述的转基因的植物，其中所述抑制表达DNA构建体包括至少一个调控元件与其可操作连接的序列为SEQIDNO:24的多核苷酸；与对照植物相比，所述植物显示出增强的耐旱性。18.一种分离的多核苷酸，其包括(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，其中，过量表达所述多核苷酸能够提高植物的耐冷性。19.如权利要求18所述的分离的多核苷酸，其中所述多核苷酸包括SEQIDNO：15或16的核苷酸序列。20.如权利要求18所述的分离的多核苷酸，其中所述分离的多核苷酸编码的多肽包括SEQIDNO：17的氨基酸序列。21.一种重组DNA构建体，其包括18-20任一权利要求的分离的多核苷酸和与其可操作的连接至少一个异源调控序列。22.一种转基因的植物或种子，其包括一个重组DNA构建体，所述重组DNA构建体包括18-20任一权利要求的多核苷酸和与其可操作的连接至少一个调控序列。23.一种转基因植物...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕贵华，高阳，刘敏，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