本发明专利技术涉及耐旱植物的开发。本发明专利技术涉及在衰老诱导型启动子的控制下，表达参与细胞分裂素合成的蛋白质的转基因植物的制备。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐旱植物相关申请的交叉引用本申请要求US申请60/664,035的优先权，其内容纳入本文作为参考。在联邦资助下进行研究和开发的专利技术权利的声明 无参考"序列表"，在磁盘上提交表格或计算机程序列表附件 无专利技术背景生理学和基因研究表明，衰老是一种受到高度调节的过程(Nooden， Senescence and Aging in Plants(植物的衰老与老化)，(L. D. Nooden禾P A. C. Leopold编)，第391-439页，Academic Press, SanDiego， Calif.， 1988; Thomas 等，Ann. Rev. Plant Physiol. 31:83-111， 1980)。分子研究提示，基因表达的改 变与衰老进程有关。例如，衰老期间编码参与光合作用的蛋白质的mRNA水平 降低(Bate等，J. Exp. Bot. 42:801-811， 1991; Hensel等，Plant Cell 5:553-564， 1993; Jiang等，Plant Physiol. 101:105-112， 1993)，而编码认为参与衰老进程 的蛋白质的基因mRNA水平升高(Graham等，Plant Cell 4:349-357， 1992，Hensel 等，Plant Cell 5:553-564， 1993; Kamachi等，Plant Physiol. 93:1323-1329， 1992; Taylor等，Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:5118-5122， 1993)。已提示，可利用衰老特异性启动子来驱动所选衰老基因的表达。例如，美 国专利5,689,042采用的一种基因构建物包含衰老特异性启动子SAG12，其可 操作地连接于天然不与该启动子序列相连的编码土壤杆菌属异戊基转移酶(IPT) 的DNA序列。含此构建物的转基因植物通过SAG12启动子所驱使的IPT表达 能保持绿叶更长时间。己知IPT能提高细胞分裂素水平，细胞分裂素是一种衰 老期间其浓度减低的植物激素，因而在控制叶片衰老中可能起作用。类似地，Gan和Amasino表明，通过自身调节细胞分裂素产生的可抑制叶 片衰老(Gao等，Science 270:1986-1988， 1995)。还鉴定了其它衰老诱导型启动 子。例如，肾豆(Phaseolus vulgaris)的SARK启动子在WO 99/29159和Hajouj 等，Plant Physiol. 124:1305-1314 (2000)中描述。一个内在调节感兴趣基因表达的有用而理想的方面是，能够只调节经历衰 老的那些细胞中细胞分裂素的表达，从而保持正常细胞不受影响并避免细胞分 裂素过度产生的可能导致的不良作用。虽然已证明利用SAG12来控制IPT表达能够控制叶片衰老，但是，对这 类植物的其它表型尚未很好地了解。本专利技术解决了这些和其它需要。专利技术概述本专利技术涉及耐旱植物的开发。本专利技术方法提供了耐旱性能提高和具有其它 有益特征如产量提高的植物。此外，本专利技术的植物也具有更高的的水分利用效 率。本专利技术涉及能在衰老诱导型启动子控制下表达参与细胞分裂素合成的蛋白 质的转基因植物的制备。本专利技术方法包括(a)将包含SARK启动子的重组表达盒引入植物群中，该 SARK启动子可操作地连接于编码参与细胞分裂素合成的蛋白质的核酸序列； 和(b)选择能耐受干旱应激的植物。引入表达盒的步骤可采用任何已知方法进 行。例如，通过有性杂交(sexualcross)或采用土壤杆菌属引入该表达盒。SARK启动子可从肾豆方便地制备，它的序列与SEQ ID NO: 1至少95% 相同。在一些实施方式中，参与细胞分裂素合成的蛋白质是土壤杆菌属的异戊 烯基转移酶(IPT)。 一种示例性序列(IPT)与SEQ ID NO: 3至少95%相同。可将该序列引入能用重组表达构建物转染的任何植物中。本文阐述其在烟 草中的表达。本专利技术常规使用的其它植物包括草坪植物。附图说明图1表明，野生(WT)烟草植物在无水干旱应激5和7天内出现进行性叶片 蒌蔫，而两个独立的转基因株不显示萎蔫症状。 图2A-2L示出了 4月龄烟草植株遭受干旱应激后复水(rewatering)。野生型 (图2A)和转基因植株(图2B和2C)在干旱7天后都出现了叶片萎蔫症状。干旱 18天后，WT (图2D)和两个转基因株(图2E和2F)的叶片萎蔫症状都变得更加 明显。植株复水7天对萎蔫的WT植物几乎没有作用(图2G)，但诱导了转基因 株的部分恢复(图2H和21)，转基因株T4-24(图21)显示比转基因株T2-36(图2H) 恢复得更好。植株复水14天不能使WT植株恢复(图2J)，却使两个转基因株完 全恢复(图2K和2L)。图3显示了经14天复水后图2所示植物的鲜重。数值是平均值iSD(n二40)。 图4显示了经干旱应激和复水5天后的WT鼠耳芥属植株和Tl转基因植 株(pSARK:IPT)。专利技术详述 定义如本文所用，术语"耐旱"或"抗旱"表示植物从经历干旱应激(即几天时 间没有或几乎没有水)期后恢复的能力。通常，干旱应激至少为5天，可长达 18-20天。术语"水分利用效率"表示植物在低于正常水分含量(通常约一半)的延长 的时间范围内生长基本上不受到妨碍的能力。术语"衰老"(也称为程序性细胞死亡)表示植物细胞和组织丧失对组织和 功能的遗传控制的主动过程。术语"衰老相关基因"表示参与衰老的基因。衰老过程可诱导(或改变)该 基因的表达。如本文所用，术语"启动子"包括所有能驱使编码序列在植物细胞中转录 的序列。因此，本专利技术构建物中所用的启动子包括顺式作用的转录控制元件以 及与基因转录时机和/或转录速率的调节或调整有关的调节序列。例如，启动子 可以是顺式作用的转录控制元件，包括增强子、启动子、转录终止子、复制起 点、染色体整合序列、5'和3'非翻译区、或内含子序列，它们与转录调节有关。 这些顺式作用的序列通常与蛋白质或其它生物分子相互作用以进行(开/关、调节、调整等)转录。"可诱导成熟的启动子"是赋予可操作连接的编码序列暂时特异性、从而 在成熟完成和/或衰老过程期间发生表达的启动子。"衰老诱导型启动子"是能赋予可操作连接的编码序列暂时特异性、从而 在衰老过程期间驱使表达的启动子。术语"植物"包括全植物、枝条营养器官/结构(例如，叶、茎和块茎)、根、 花和花样器官/结构(例如，苞片、萼片、花瓣、雄蕊、心皮、花药和胚珠)、种子 (包括胚胎、胚乳和种皮)和果实(成熟子房)、植物组织(例如，维管组织、地面组 织等)和细胞(例如，保卫细胞、卵细胞、毛状体等)、以及它们的后代。本专利技术 方法中可使用的植物类型通常广泛地包括适应转化技术的低等和高等植物类 型，包括被子植物(单子叶和双子叶植物)、裸子植物、厥类植物和多细胞藻类。其 包括各种多倍体水平的植物，例如非整倍体、多倍体、二倍体、单倍体和半合子。如下所述，当排列对比两条核酸序列或多肽的最大相应时，如果两条序列 中的核苷酸或氨基酸残基序列分别相同，则认为这两条核酸序列或多肽"相 同"。术语"互补"在这里用于表示该序列与所有或一部分参比多核苷酸序列 互补。可用以下算法进行比较序列本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备能耐受干旱应激的植物的方法，该方法包括： （ａ）将包含ＳＡＲＫ启动子的重组表达盒引入植物群中，所述ＳＡＲＫ启动子可操作地连接于编码参与细胞分裂素合成的蛋白质的核酸序列；和 （ｂ）选择能耐受干旱应激的植物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S杰普斯坦，A杰普斯坦，E布鲁沃尔德，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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