参与植物纤维发育的多核苷酸和多肽和使用它们的方法技术

提供了分离的多核苷酸。每种分离的多核苷酸包含编码多肽的核酸序列，所述多肽具有与ＳＥＱ?ＩＤ?ＮＯ：２６、１０６、１０７、１０９、１１０、１１２、１１４、１１５、１１８、１１９、１２２、１２３、１２４、１２６、９５或９６至少８０％同源的氨基酸序列，其中该多肽能调节棉花纤维发育。还提供了使用这样的多核苷酸提高纤维生产性植物的纤维质量和／或产量的方法，以及使用这样的多核苷酸生产具有提高的生物量／活力／产量的植物的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。本专利技术涉及一种新的计算方法，其利用比较基因组学来鉴别在纤维发育中起作用 的基因。
技术介绍
棉花和棉花副产物提供了用于生产大量基于消费者的产品的原料，所述产品除了 纺织品以外，包括棉花粮食、家畜饲料、肥料和纸。仅仅在美国，基于棉花的产品的生产、销 售、消费和贸易每年产生1000亿美元的盈余，从而使棉花成为最增值的农作物。据估计，人类使用棉花作为纤维，在中美洲可以追溯到7000年前，在印度可以追 溯到5000年前。即使在最近50年来，有合成纤维的增长，但棉花仍然占世界纺织品纤维的 约 50% [Agrow Reports, Global Seed markets DS208，October 2000]。尽管棉花作为农作物的价值的90%存在于纤维(皮棉)，但产量和纤维质量已经 下降，尤其是在最近十年来[Meredith (2000), Proc. World Cotton Research Conference II, Athens, Greece pp. 97-101]。该下降已经归因于棉花品种的遗传多样性的普遍侵 蚀，和该农作物对环境条件的增加的易损性[Bowman等，Crop Sci. 36 :577_581 (1996)； Meredith,同上]。存在许多棉花植物品种，从它们可以得到具有一系列特征的棉花纤维，并将其用 于多种应用。可以根据许多性质来表征棉花纤维，其中有些被认为是生产日益高质量的产 品和最佳地开发现代纺织技术的纺织工业中非常需要的。商业上需要的性质包括长度、长 度均勻性、细度、成熟度比率、减少的棉籽绒生产、马克隆尼气流式纤维细度测试仪、束纤维 强度和单纤维强度。已经将许多努力用于改良棉花纤维的特征，主要集中在纤维长度和纤 维细度上。具体地，对特定长度的棉花纤维存在大量需求。改良棉花纤维的特征或产量的方法，可以分成下面的三类1.通过杂交育种改良品种到目前为止，该方法已经被最广泛地利用。现在，棉花植物的几乎所有栽培品种都 是通过该方法育种的。但是，使用传统育种来提高棉花纤维产量相对较慢且效率低，且可以 达到的变异性程度有限。2.利用植物激素处理植物激素，例如生长素、赤霉素、细胞分裂素和乙烯，已经广泛地用于大田作物或 园艺产品。已知植物激素(尤其是赤霉素、生长素和油菜素内酯)对棉花植物的纤维特征 的影响[例如美国专利号5880110通过用油菜素类固醇处理生产具有改良的纤维特征的棉花纤维]。但是，尚未记载可测量的作用，从而使得这些激素的大规模实践应用非常不可能。3.通过基因工程改良品种基因工程改造的棉花在主要生产国的广泛接受和它是非食物农作物的事实，使它 成为有吸引力的用于改良纤维产量和/或质量的基因工程改造的候选品。近年来，植物基因工程改造已经取得显著进展，结果，已经报道了商业上重要 的农作物植物的几个成功的品种改良的例子(例如，棉花、大豆、玉米、低芥酸芥子、番 茄)。例如，已经开发了通过向棉花植物中导入编码BT毒素(即由苏云金芽胞杆菌 (Baillusthuringiensis)生成的杀虫蛋白毒素)的基因来提高抗虫性的方法，并将其付诸 实际应用。另外，通过导入编码5-烯醇-丙酮酸-莽草酸3-磷酸合成酶的基因，已经基因 工程改造了具有提高的除草剂(草甘膦)抗性的棉花植物。植物基因工程改造的有效性和成功结合棉花是通过重组技术进行基因操纵的优 良候选物的事实，已经引导研究人员假设，如果可以鉴别出与改良的棉花纤维性质有关的 基因，则可以使用重组技术上调所述基因，从而提高棉花纤维的特征或产量。相反地，如果 可以鉴别出与棉花纤维性质的降低有关的基因，则可以使用基因沉默方法下调所述基因。 为此目的，必须在基因水平阐明纤维延长和形成的机理，且必须鉴别出与这些机理密切相 关的基因。棉花纤维由已经从种皮的表皮细胞分化的单个细胞形成，它的发育经过4个阶 段，即起始、延长、次生细胞壁增厚和成熟阶段。更具体地，开花后，立即在胚珠的表皮细胞 中开始棉花纤维的延长，此后棉花纤维迅速延长约21天。然后终止纤维延长，形成次生细 胞壁，且生长成熟，以变成成熟的棉花纤维。已经分离了几个与棉花纤维的延长和形成有关的候选基因。例如，通过差示筛选 方法和差示展示方法，已经从棉花植物鉴别出在棉花纤维延长阶段特异性表达的5个基因 [美国专利号5，880，100和美国专利申请系列号08/580，545,08/867, 484和09/262，653]。W00245485描述了通过调节蔗糖合酶(对细胞壁合成重要的一种糖)在这样的植 物中的活性和/或表达，调节纤维-生产性植物(例如棉花)中的纤维质量的方法和工具。美国专利号6，472，588和W00117333提供了通过用编码蔗糖磷酸合酶的DNA转 化，提高由棉花植物生产的棉花纤维的质量的方法。纤维质量包括强度、长度、纤维成熟度 比率、不成熟纤维含量、纤维均勻性和马克隆尼气流式纤维细度测试仪。W09508914公开了一种纤维生产性植物，其在它的基因组中包含异源基因构建体。 该基因构建体包含纤维_特异性的启动子和编码植物过氧化物酶(例如棉花过氧化物酶) 的编码序列。W09626639提供了这样的方法，其中使用子房特异性的启动子序列来在棉花胚珠 组织中表达植物生长修饰激素。该方法允许修饰棉花植物的棉铃组(boll set)的特征，并 提供改变纤维质量特征(例如纤维尺寸和强度)的机理。美国专利号5，981，834、美国专利号5，597，718、美国专利号5，620，882、美国专利 号5，521，708和美国专利号5，495，070都公开了基因工程改造纤维-生产性植物的方法， 和用于鉴别棉花中的纤维基因的cDNA克隆的鉴别。cDNA克隆可以用于从纤维生产性植物 开发对应的基因组克隆，以使得能够使用这些基因来基因工程改造棉花和其它植物。以有 义或反义方向使用来自这些分离的基因的编码序列，以改变转基因纤维生产性植物的纤维特征。美国专利申请2002049999和2003074697都公开了具有改良的棉花纤维特征的 棉属(Gossypium)的棉花植物。该棉花植物具有一个表达盒，所述表达盒含有编码选自 endoxyloglucan转移酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的酶的基因，从而该基因在棉花纤维细 胞中表达，以改良棉花纤维特征。WO 01/40250提供了通过调节转录因子基因表达来改良棉花纤维质量的方法。WO 96/40924提供了新DNA构建体，其可以用作分子探针，或者可选择地插入植物 宿主，以在棉花纤维发育的各个阶段，提供目标DNA序列的转录的修饰。该DNA构建体包含 与在棉花纤维中表达的基因有关的棉花纤维转录起始调节区。还提供了一种新棉花，其具 有天然颜色的棉花纤维。通过在棉花纤维细胞中导入和表达色素基因构建体，实现该颜色。EP0834566提供了一种基因，其控制棉花植物的纤维形成机理，且其可以用于工业 上有用的改良。但是，除了蔗糖合酶以外，迄今为止没有证明任何特定基因的表达在棉花纤维形 成或增强的纤维特征中起关键作用。因而，仍然需要鉴别与棉花植物的纤维特征有关的其它基因，且需要更彻底地搜 索质量_相关的基因。在将本专利技术变为实践的同时，专利技术人设计和采用了新的计算方法，其利本文档来自技高网...

【技术保护点】
分离的多核苷酸，其包含编码具有与ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：２６、１０６、１０７、１０９、１１０、１１２、１１４、１１５、１１８、１１９、１２２、１２３、１２４、１２６、９５或９６至少８０％同源的氨基酸序列的多肽的核酸序列，其中所述的多肽能调节棉花纤维发育。

【技术特征摘要】
US 2004-6-14 60/578833分离的多核苷酸，其包含编码具有与SEQ ID NO26、106、107、109、110、112、114、115、118、119、122、123、124、126、95或96至少80％同源的氨基酸序列的多肽的核酸序列，其中所述的多肽能调节棉花纤维发育。2.权利要求1的分离的多核苷酸，其中所述的核酸序列选自SEQIDNO. 1、2、4、5、7、9、 10、16、17、20、21、22、24、25、27 和 13。3.权利要求1的分离的多核苷酸，其中所述的多肽如SEQID NO. 26、106、107、109、 110、112、114、115、118、119、122、123、124、126、95 或 96 所述。4.权利要求1的分离的多核苷酸，其中所述的氨基酸序列如SEQIDNO. 26、106、107、 109、110、112、114、115、118、119、122、123、124、126、95 或 96 所述。5.权利要求1的分离的多核苷酸，其中所述的棉花纤维发育包含纤维形成。6.权利要求1的分离的多核苷酸，其中所述的棉花纤维发育包含纤维延长。7.分离的多核苷酸，其包含与SEQID NO :85或91具有至少80%同一性的核酸序列， 其中所述的核酸序列能调节至少一个可操作地与其连接的多核苷酸序列在胚珠内皮细胞 中的表达。8.权利要求7的分离的多核苷酸，其中所述的胚珠内皮细胞是植物纤维或毛状体的。9.寡核苷酸，其能与权利要求1或7的分离的多核苷酸特异性地杂交。10.包含权利要求1的分离的多核苷酸的核酸构建体。11.包含权利要求7的分离的多核苷酸的核酸构建体。12.权利要求10的核酸构建体，其中该核酸构建体还包含至少一个可操作地连接到分 离的多核苷酸上的顺式_作用调节元件。13.权利要求7的核酸构建体，其中所述的多核苷酸序列选自SEQID N0:l、2、4、5、7、 9、10、16、17、20、21、22、24、25、27 和 13。14.权利要求12的核酸构建体，其中所述的顺式-作用调节元件是如SEQID NO :74、 75,85或91所述的或其功能等同物。15.包含权利要求10和/或11的核酸构建体的转基因细胞。16.包含权利要求10和/或11的核酸构建体的转基因植物。17.提高纤维生产性植物的纤维质量和/或产量的方法，该方法包含，调节至少一种 编码多肽的多核苷酸在纤维生产性植物中的表达水平或活性，所述多肽具有与SEQ ID NO 26、106、107、109、110、112、114、115、118、119、122、123、124、126、95 或 96 至少 80% 同源的 氨基酸序列，从而提高纤维生产...

【专利技术属性】
技术研发人员：G罗南，E戈尔德，R耶林，R梅斯纳，H卡奇，S阿雅尔，
申请(专利权)人：伊沃基因有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]