本发明专利技术一般涉及分子生物学领域并且涉及增强植物中多种经济上重要的产量相关性状的方法。更具体地，本发明专利技术涉及增强在营养缺乏条件下生长的植物中产量相关性状的方法，包括调节植物中编码ＧＧＡＴ的核酸的表达。本发明专利技术还涉及具有编码ＧＧＡＴ的核酸的受调节表达的植物，所述植物相对于对照植物具有增强的产量相关性状。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利说明 本专利技术一般涉及分子生物学领域并且涉及增强在营养缺乏条件下生长的植物中产量相关性状的方法，包括调节植物中编码谷氨酸乙醛酸氨基转移酶(GGAT)的核酸的表达。本专利技术还涉及在营养缺乏条件下生长并且具有编码GGAT的核酸的受调节表达的植物，所述植物相对于对应的野生型植物或其他对照植物具有增强的产量相关性状。本专利技术还提供了用于本专利技术方法的构建体。 持续增长的世界人口和农业用可耕地供应萎缩刺激了有关增加农业效率的研究。常规的作物及园艺学改良手段利用选择育种技术以鉴定具有受欢迎特性的植物。然而，此类选择育种技术具有几个缺陷，即这些技术一般耗费很多劳动并且产生经常含有异源性遗传组分的植物，所述异源性遗传组分可能不总是导致所希望性状从亲代植物中传递。分子生物学进展已经允许人类改良动物及植物的种质。植物的遗传工程使得可以分离和操作遗传物质(一般处于DNA或RNA形式)并且随后将该遗传物质导入植物中。此类技术具有产生具备多种经济学、农学或园艺学改良性状的作物或植物的能力。 具有特殊经济意义的性状是增加的产量。产量通常定义为来自作物的经济价值的可测量结果。该结果可以就数量和/或品质方面进行定义。产量直接取决于几个因素，例如器官的数目和大小、植物结构(例如枝条的数目)、种子产生、叶衰老等。根发育、养分摄入量、胁迫耐受性和早期萌发势(early vigor)也可以是决定产量的重要因素。优化前述因素因而可以对增加作物产量有贡献。 种子产量是尤其重要的性状，因为许多植物的种子对于人类和动物的营养非常重要。作物如谷物、稻、小麦、油菜(canola)和大豆占人类总卡路里摄取量的一半以上，不论是通过种子本身的直接消费，还是通过由加工的种子所饲养的肉类产品的消费。它们也是工业加工所用的糖类、油类和多类代谢物的来源。种子含有胚(新的芽和根的来源)和胚乳(萌发以及幼苗早期生长过程中胚生长的营养源)。种子的发育涉及许多基因，并且需要代谢物自根、叶和茎转移至正在生长的种子。特别是胚乳，吸收糖类、油类和蛋白质的代谢前体，将其合成为贮存高分子，以使谷粒饱满。 许多作物的一个重要性状是早期萌发势。提高早期萌发势是温带和热带稻栽培种中现代稻育种程序的重要目标。长根对于水中播种的稻的正确土壤锚定是重要的。当稻直接播种到被淹没的田间并且当植物必须快速出水时，较长的根与萌发势有关。当实施播种机播种时，较长的中胚轴和胚芽鞘对于好的幼苗萌出是重要的。将早期萌发势改造到植物中在农业中是重要的。例如，弱的早期萌发势局限于对于基于欧洲大西洋部玉米带种质的玉米(Zea mays L.)杂种的引入产生限制。 另一重要的性状是提高的非生物胁迫耐受性。非生物胁迫是世界作物减产的主要原因，对于多数主要作物植物，将平均产量减少50％以上(Wang et al.，Planta(2003)2181-14)。非生物胁迫可以由干旱、盐度、极端温度、化学毒性和氧化胁迫引起。提高植物对非生物胁迫的耐受性的能力对于世界上的农场主将具有主要的经济利益并且将允许在不利条件下和否则不可能栽培作物的领域中栽培作物。 因此，通过优化上述因素之一可以提高作物产量。 取决于最终用途，某些产量性状的修饰可以相对于其他性状是有利的。例如，对于诸如草料或木材生产或生物燃料来源的应用，植物的营养部分的增加可以是想要的，对于诸如面粉、淀粉或油生产的应用，种子参数的增加可以是尤其想要的。甚至在种子参数中，一些可以比其他有利，这取决于应用。多种机理可以促进提高种子产量，无论其为增加的种子大小或增加的种子数目的形式。 提高植物中产量(种子产量和/或生物量)的一种方法可以是通过改变植物的内在生长机理，如涉及植物生长或防御机理的细胞周期或多种信号途径。 现在已经发现通过调节植物中编码GGAT的核酸的表达，可以增强营养缺乏条件下生长的植物中产量相关性状。 概述 令人惊奇地，现在已经发现调节编码GGAT多肽的核酸的表达产生了相对于对照植物在营养缺乏条件下生长的具有增强的产量相关性状的植物。 根据一个实施方案，提供了在营养缺乏条件下生长的植物中增强产量相关性状的方法，包括调节植物中编码GGAT多肽的核酸的表达。 定义 多肽/蛋白质 术语“多肽”和“蛋白质”在本文中可互换使用并且指处于任意长度聚合形式的通过肽键连接在一起的氨基酸。 多核苷酸/核酸/核酸序列/核苷酸序列 术语“多核苷酸”、“核酸序列”、“核苷酸序列”、“核酸”、“核酸分子”在本文中可互换使用并且指处于任意长度聚合未分枝形式中的核苷酸，即核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸或这二者的组合。 对照植物 选择合适的对照植物是实验设置的惯用部分并且可以包括对应的野生型植物或无目的基因的对应植物。对照植物一般是与待评估植物相同的植物物种或甚至是相同的变种。对照植物也可以是待评估植物的失效合子。失效合子是通过分离而缺少所述转基因的个体。如本文中所用的“对照植物”不仅指整株植物，还指植物部分，包括种子及种子部分。 同源物 蛋白质的“同源物”包括这样的肽、寡肽、多肽、蛋白质及酶，它们相对于非修饰的上述蛋白质具有氨基酸取代、缺失和/或插入并且与所述肽、寡肽、多肽、蛋白质及酶来源的非修饰蛋白质具有相似生物学活性和功能活性。 缺失指从蛋白质中移除一个或多个氨基酸。 插入指一个或多个氨基酸残基在蛋白质中预定位点内的引入。插入可以包含单个或多个氨基酸的N端融合和/或C端融合以及序列内插入。通常，在氨基酸序列内部的插入会比N端融合或C端融合小约1-10个残基级别。N端或C端融合蛋白或融合肽的实例包括如酵母双杂交系统中所用转录激活物的结合结构域或激活结构域、噬菌体外壳蛋白、(组氨酸)-6-标签、谷胱甘肽S-转移酶-标签、A蛋白、麦芽糖结合蛋白、二氢叶酸还原酶、Tag·100表位、c-myc表位、 -表位、lacZ、CMP(钙调蛋白结合肽)、HA表位、C蛋白表位和VSV表位。 取代指以具有相似特性(如相似疏水性、亲水性、抗原性、形成或破坏α-螺旋结构或β-片层结构的倾向)的其他氨基酸替换蛋白质的氨基酸。氨基酸取代一般是单个残基的，不过可以是簇集性的，这取决于置于多肽的功能性约束；插入通常会是约1-10个氨基酸残基级别。氨基酸取代优选地是保守性氨基酸取代。保守性取代表是本领域众所周知的(见例如Creighton(1984)Proteins.W.H.Freeman and Company(编辑)和下表1)。 表1保守性氨基酸取代的实例 氨基酸取代、缺失和/或插入可以使用本领域众所周知的肽合成技术如固相肽合成法等或通过重组DNA操作而轻易地进行。用于操作DNA序列以产生蛋白质的取代、插入或缺失变体的方法是本领域众所周知的。例如，用于在DNA中的预定位点处产生取代突变的技术是本领域技术人员众所周知的并且包括M13诱变法、T7-Gen体外诱变法(USB，Clevelaand，OH)、QuickChange位点定向诱变法(Stratagene，San Diego，CA)、PCR-介导的位点定向诱变或其他位点定向诱变法。 衍生物 “衍生物”包括这样的肽、寡肽、多肽，其中与天然发生形式的蛋白质(如目的蛋白质)的氨基酸序列相比，它们包含以非天然发生的氨基本文档来自技高网...
【技术保护点】
在生长于营养缺乏条件的植物中增强产量相关性状的方法，包括调节编码谷氨酸：乙醛酸氨基转移酶（ＧＧＡＴ）的核酸的表达。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-7-20 07112907.6;US 2007-11-13 60/987,4241.在生长于营养缺乏条件的植物中增强产量相关性状的方法，包括调节编码谷氨酸乙醛酸氨基转移酶(GGAT)的核酸的表达。2.权利要求1的方法，其中所述GGAT包含一个或多个下面的基序(a)能够催化下面的反应(b)属于酶分类码EC 2.6.1.4，(c)具有氨基转移酶结构域(在InterPro中通过IPR004839表示；在PFAM中通过PF00155表示)，(d)具有1-氨基环丙烷-1-羧化酶合酶结构域(在InterPro中通过IPR001176/PR00735表示)，(e)具有吡哆醛磷酸依赖性转移酶，主要区域，亚结构域(在InterPro中通过IPR01542表示)，(f)是过氧化物酶体的，(g)当用于构建含有GGAT序列的系统树时，与包含SEQ ID NO2的GGAT样多肽的组而不是GGAT或AAT样序列的任何其他组聚类。3.权利要求1或2的方法，其中所述营养缺乏条件包括氮缺乏。4.前面权利要求任一项的方法，其中通过在植物中导入并表达编码GGAT的核酸实现所述受调节的表达。5.前面权利要求任一项的方法，其中所述编码GGAT的核酸能够与SEQ ID NO1表示的核酸杂交。6.前面权利要求任一项的方法，其中所述核酸序列编码SEQ ID NO2表示的蛋白质序列的直向同源物或旁系同源物。7.前面权利要求任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状包括相对于对照植物增加的产量，优选增加的生物量和/或增加的种子产量。8.权利要求3到7任一项的方法，其中所述核酸有效连接到组织特异性启动子，优选根特异性启动子。9.权利要求8的方法，其中所述根特异性启动子是金属硫蛋白启动子，优选来自稻。10.前面权利要求任一项的方法，其中所述编码GGAT的核酸是植物来源的，优选来自单子叶植物，进一步优选来自禾本科，更优选来自甘蔗属，最优选来自甘蔗。11.通过前面权利要求任一项的方法可得到的植物或其部分，包括种子，其中所述植物或其部分包含编码GGAT的重组核酸。12.构建体，其包含(i)编码如权利要求2定义的GGAT的核酸；(ii)能够驱动(a)的核酸序列表达的一种或多种控制序列；和任选地(iii)转录终止序列。13.权利要求12的构建体，其中所述控制序列之一是组织特异性启动子，优选根特异性启动子。14.权利要求12或13的构建体的用途，用于制备相对于对照植物在营养缺乏...
【专利技术属性】
技术研发人员：Y海茨费尔德，V弗兰卡德，
申请(专利权)人：克罗普迪塞恩股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]
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