具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供通過調(diào)節(jié)編碼GRP(生長相關(guān)蛋白)多肽的核酸在植物中的表達(dá)來增強(qiáng)植物的產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法。本發(fā)明還提供具有經(jīng)調(diào)節(jié)的GRP多肽編碼核酸表達(dá)的植物，所述植物相對于對照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀，本發(fā)明還提供可以用于實(shí)施本發(fā)明增強(qiáng)植物的產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法、包含GRP編碼核酸的構(gòu)建體。
【專利說明】具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及分子生物學(xué)領(lǐng)域，涉及通過調(diào)節(jié)編碼GRP(生長相關(guān)蛋白)多肽的核酸在植物中的表達(dá)來增強(qiáng)產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法。本發(fā)明還涉及具有經(jīng)調(diào)節(jié)的GRP多肽編碼核酸表達(dá)的植物，所述植物相對于相應(yīng)的野生型植物或其它對照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀。本發(fā)明還提供了可以用于本發(fā)明方法的構(gòu)建體。
【背景技術(shù)】
[0002]不斷增長的世界人口和逐漸減少的農(nóng)業(yè)可用耕地推動(dòng)了提高農(nóng)業(yè)效率研究之勢。傳統(tǒng)的作物和園藝學(xué)改良方法利用選育技術(shù)來鑒定具有期望特征的植物。然而，此類選育技術(shù)有若干缺陷，即這些技術(shù)一般為勞動(dòng)密集型的，而且產(chǎn)生的植物通常含有異質(zhì)的遺傳組分，這些異質(zhì)的遺傳組分可能不總是導(dǎo)致期望的性狀自親本植物傳遞。分子生物學(xué)的進(jìn)展已經(jīng)使人類能夠修飾動(dòng)物和植物的種質(zhì)。植物遺傳工程需要分離和操作遺傳物質(zhì)(一般為DNA或RNA的形式)以及隨后將遺傳物質(zhì)引入植物。此類技術(shù)有能力輸送具有多種改良的經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)或園藝性狀的作物或植物。
[0003]具有特別經(jīng)濟(jì)利益的性狀是增加的產(chǎn)量。產(chǎn)量通常定義為作物的可測量的具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)出。這 可以以數(shù)量和/或質(zhì)量的方式進(jìn)行定義。產(chǎn)量直接取決于若干因素，例如器官的數(shù)量和大小、植物構(gòu)造(例如，分枝的數(shù)量)、種子生產(chǎn)、葉子衰老等等。根的發(fā)育、營養(yǎng)吸收、脅迫耐受性和早期活力也可以是決定產(chǎn)量的重要因素。因此優(yōu)化上述因素可以促進(jìn)作物產(chǎn)量的增加。
[0004]種子產(chǎn)量是特別重要的性狀，這是因?yàn)樵S多植物的種子對于人類和動(dòng)物營養(yǎng)而言至關(guān)重要。諸如玉米、稻、小麥、蕓苔(canola)和大豆等作物占人類總卡路里攝取量的一半以上，或是通過對種子本身的直接消耗，或是通過對飼養(yǎng)自加工的種子的肉類產(chǎn)品的消耗。它們也可以是工業(yè)加工中所用的糖類、油類和多類代謝物的來源。種子含有胚(新的枝條和根的來源)和胚乳(萌發(fā)期和幼苗早期生長過程中胚生長的營養(yǎng)源)。種子的發(fā)育涉及許多基因，并且需要代謝物自根、葉和莖轉(zhuǎn)移至正在生長的種子。特別是胚乳可以同化糖類、油類和蛋白質(zhì)的代謝前體，將其合成為貯存高分子，以充盈籽粒。
[0005]對于許多作物而言，另一重要的性狀是早期活力。提高早期活力是溫帶和熱帶稻類栽培種的現(xiàn)代稻類育種項(xiàng)目的重要目標(biāo)。長根對于水栽稻的土壤錨固至關(guān)重要。在直接向澇地里播種稻米的情況下，以及在植物必須迅速透水出苗的情況下，較長的枝條均與活力有關(guān)。在進(jìn)行條播的情況下，較長的中胚軸和胚芽鞘對于優(yōu)良的出苗至關(guān)重要。改造植物早期活力的能力在農(nóng)業(yè)上將具有極其重要的意義。例如，一直以來早期活力弱限制了在歐洲大西洋地區(qū)引入基于玉米帶種質(zhì)的玉米(玉蜀黍，Zea mays L.)雜交種。
[0006]另一重要的性狀是提高的非生物脅迫耐受性。非生物脅迫是全世界作物損失的主要原因，使大多數(shù)主要作物植物平均產(chǎn)量降低50 %以上(Wang等，Planta (2003) 218:1-14)。非生物脅迫可以因?yàn)楦珊?、鹽度、極端溫度、化學(xué)毒性及氧化脅迫引起。提高非生物脅迫植物耐受性的能力將對全世界農(nóng)場主帶來重大的經(jīng)濟(jì)利益，并將使人們能夠在否則將不可能進(jìn)行作物栽培的地區(qū)和不利條件下進(jìn)行作物栽培。
[0007]因此通過優(yōu)化上述因素之一可以增加作物產(chǎn)量。
[0008]視最終用途而定，對某些產(chǎn)量性狀的修飾可能優(yōu)于對其它產(chǎn)量性狀的修飾。例如，對于諸如飼料或木材生產(chǎn)或者生物燃料源等應(yīng)用，可能期望植物營養(yǎng)部分的增加，而對于諸如面粉、淀粉或油料生產(chǎn)等應(yīng)用，可能特別期望種子參數(shù)的增強(qiáng)。即便是在種子參數(shù)之中，取決于應(yīng)用，一些參數(shù)也可能優(yōu)于其它參數(shù)。多種機(jī)制可以促成增加的種子產(chǎn)量，無論是以增加的種子大小還是以增加的種子數(shù)量的形式。
[0009]現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，可通過在植物中調(diào)節(jié)GRP(生長相關(guān)蛋白)多肽編碼核酸在植物中的表達(dá)來改善植物的多種產(chǎn)量相關(guān)特征。
[0010]發(fā)明詳述
[0011]本發(fā)明顯示，在植物中調(diào)節(jié)編碼GRP多肽的核酸的表達(dá)可以產(chǎn)生相對于對照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。
[0012]根據(jù)第一實(shí)施方案，本發(fā)明提供了相對于對照植物增強(qiáng)植物的產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括調(diào)節(jié)編碼GRP多肽的核酸在植物中的表達(dá)以及任選地選擇具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。根據(jù)另一實(shí)施方案，本發(fā)明提供了用于生產(chǎn)相對于對照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物的方法，其中所述方法包括步驟:調(diào)節(jié)如本文中描述的編碼GRP多肽的核酸在所述植物中的表達(dá)、以及任選地選擇具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。
[0013]在一個(gè)實(shí)施 方案中，用于調(diào)節(jié)編碼GRP多肽的核酸之表達(dá)的優(yōu)選方法是，通過在植物中引入和表達(dá)編碼GRP多肽的核酸，優(yōu)選編碼GRP多肽的重組核酸來增加表達(dá)。在另一實(shí)施方案中，調(diào)節(jié)表達(dá)的優(yōu)選方法是，引入設(shè)計(jì)用于降低編碼GPR的核酸之表達(dá)的遺傳構(gòu)建體。
[0014]下文中對“用于本發(fā)明方法的蛋白質(zhì)”的任何提及，均旨在指如本文中定義的GRP多肽。下文中對“用于本發(fā)明方法的核酸”的任何提及，均旨在指能夠編碼該GRP多肽的核酸。待引入植物中(并因此可以用于實(shí)施本發(fā)明方法)的核酸是編碼現(xiàn)將進(jìn)行描述的此類蛋白質(zhì)的任何核酸，在下文中也稱為“GRP核酸”或“GRP基因”。
[0015]如本文中定義的“GPR多肽”指，選自實(shí)施例部分中表A的多肽，及其同源物和衍生物。
[0016]在特定的實(shí)施方案中，用于本發(fā)明方法的優(yōu)選GRP蛋白包括Zeama_GRMZM2G180172、Zeama_GRMZM2G012224_T0 1、Zeama_GRMZM2G055585、Zeama_GRMZM2G049398_T01、Zeama_GRMZM2G127850_T01、Zm 蛋白激酶相關(guān)(ZMl s60983186)、Orysa_L0C_0s03g46490、Zeama_GRMZM2Gl26566、Zeama_GRMZM2G031724、Zeama_GRMZM2G047684、Zm吲哚-3-乙酸酰胺合成酶樣1、Zm吲哚-3-乙酸酰胺合成酶樣2、Zeama_GRMZM2G031983_TO1、Zeama_GRMZM2G347043、0rysa_L0C_0s06g01440、Zeama_GRMZM2G108716、Zm 胚胎富集蛋白相關(guān)、Zm ATP-結(jié)合蛋白、Zeama_未知蛋白b。
[0017]優(yōu)選地，表A的多肽的同源物按照遞增的優(yōu)選次序與表A中所列蛋白質(zhì)的序列之一具有至少 25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%,39%A0%A1%A2%A3%A4:%A5%A6%A7%A8%A9%,50%,51%,52%,53%,54%,55%,56%,57%,58%,59%,60%,61 %,62%,63%,64%,65%,66%,67%,68%,69%,70%,71 %,72%,73%,74%,75%,76%,77%,78%,79%,80%,81 %,82%,83%,84%,85%,86%,87%,88%,89%,90%,91 %,92%,93%,94%,95%,96%,97%,98 %或99 %的全序列同一性?？梢允褂萌直葘λ惴?，例如程序GAP(GCG WisconsinPackage, Accelrys)中的Needleman Wunsch算法,優(yōu)選利用缺省參數(shù)和優(yōu)選利用成熟蛋白質(zhì)的序列(即，不考慮分泌信號或轉(zhuǎn)運(yùn)肽)，確定全序列同一性。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過對表A中所列蛋白質(zhì)的全長序列進(jìn)行多肽序列的比較來確定序列同一性水平。
[0018]可選地或另外，可以通過篩選存在與表A的多肽之一同樣的結(jié)構(gòu)域或基序，或通過篩選與表A的多肽之一相同的生物學(xué)活性，鑒別表A的多肽的同源物。用于鑒別結(jié)構(gòu)域的工具在本領(lǐng)域已知，包括以表A的蛋白質(zhì)序列或其同源序列查詢數(shù)據(jù)庫例如InterPro (Hunter 等，Nucleic Acids Res.37 (數(shù)據(jù)庫期號):?224~228, 2009)，如實(shí)施例 4 中所例示。鑒別基序也在本領(lǐng)域已知，例如通過使用MEME算法(Bailey和Elkan，第二屆分子生物學(xué)智能系統(tǒng)國際會議記錄(Proceedings of the Second International Conferenceon Intelligent Systems for Molecular Biology),第 28-36 頁，AAAI 出版社，MenloPark, California, 1994)。在MEME基序中的每個(gè)位置上,顯示于查詢組序列中以高于0.2的頻率存在的殘基。方括號中的殘基表不可替換的殘基。
[0019]可選地或另外，通過比較表A中給出的給定蛋白質(zhì)序列中一個(gè)或多個(gè)保守結(jié)構(gòu)域或基序與其它GRP多肽中相應(yīng)的保守結(jié)構(gòu)域或基序，以確定序列同一性水平。與全序列同一性相比，當(dāng)僅考慮保守結(jié) 構(gòu)域或基序時(shí)，序列同一性通常將更高。優(yōu)選地，GRP多肽中的基序按照遞增的優(yōu)選次序，與存在于表A的蛋白質(zhì)序列中的任何一個(gè)或多個(gè)基序具有至少 70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98% 或 99% 的序列同一性。
[0020]術(shù)語“結(jié)構(gòu)域”、“標(biāo)簽”和“基序”在本文中“定義”部分中進(jìn)行了定義。優(yōu)選地，表A中給定蛋白質(zhì)的同源物具有與表A特定蛋白質(zhì)中相同的結(jié)構(gòu)域和基序組構(gòu)。
[0021]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供用于相對于對照植物改善植物如本文中提供的產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括調(diào)節(jié)本文中定義的GRP多肽的編碼核酸，優(yōu)選列于表A中GRP多肽的編碼核酸，在植物中的表達(dá)。
[0022]優(yōu)選地，GRP多肽(至少以其天然形式)一般具有與表A的多肽之一類似或相同的生物學(xué)功能。測量生物學(xué)功能的工具和技術(shù)在本領(lǐng)域已知。此外，當(dāng)如實(shí)施例7和9中所述，按照本發(fā)明的方法在稻中表達(dá)GRP多肽的編碼核酸時(shí)，產(chǎn)生具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物，例如實(shí)施例10中的植物。GRP多肽的編碼核酸的另一個(gè)功能是，當(dāng)本發(fā)明的該酸序列在活的植物細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄和翻譯時(shí)，賦予合成增加如本文中所描述的產(chǎn)量或產(chǎn)量相關(guān)性狀的GRP蛋白的信息。
[0023]本發(fā)明以選自表A的核酸序列轉(zhuǎn)化植物來進(jìn)行舉例說明。然而，本發(fā)明的實(shí)施并不局限于這些序列；本發(fā)明的方法可以有利地利用本文所定義的任何GRP編碼核酸或GRP多肽來實(shí)施。如本文中所使用的術(shù)語“GRP”或“GRP多肽”也意欲包括表A中蛋白質(zhì)的如下文中定義的同源物。優(yōu)選的同源物為表A中蛋白的直向同源物或旁系同源物，術(shù)語“直向同源物”或“旁系同源物”如本文中定義。直向同源物和旁系同源物可以通過進(jìn)行如定義部分所述的所謂交互BLAST搜索，容易地鑒定；在查詢序列為表A中所列蛋白質(zhì)或DNA序列之一的情況下，二次BLAST (back-BLAST)將會針對玉米、稻或擬南芥序列進(jìn)行。[0024]核酸變體也可用于實(shí)施本發(fā)明的方法。這類變體的實(shí)例包括編碼實(shí)施例部分表A中給出的任一氨基酸序列的同源物和衍生物的核酸，其中“同源物”和“衍生物”如本文所定義。同樣可用于本發(fā)明方法的有，編碼實(shí)施例部分表A所給出的任一氨基酸序列的直向同源物或旁系同源物的同源物和衍生物的核酸。可用于本發(fā)明方法的同源物和衍生物與其源自的未修飾蛋白質(zhì)具有基本上相同的生物活性和功能活性。用于實(shí)施本發(fā)明方法的其它變體為密碼子使用經(jīng)優(yōu)化或miRNA靶位點(diǎn)被移去的變體。
[0025]可用于實(shí)施本發(fā)明方法的其它核酸變體包括編碼GRP多肽的核酸的部分，與編碼GRP多肽的核酸雜交的核酸，編碼GRP多肽的核酸的剪接變體，編碼GRP多肽的核酸的等位基因變體，以及通過基因改組獲得的編碼GRP多肽的核酸的變體。術(shù)語雜交序列、剪接變體、等位基因變體和基因改組如本文所述。 [0026]編碼GRP多肽的核酸無需是全長核酸，因?yàn)楸景l(fā)明方法的實(shí)施不依賴于全長核酸序列的使用。根據(jù)本發(fā)明，提供了增強(qiáng)植物產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括在植物中引入和表達(dá)實(shí)施例部分表A所給出的任一核酸序列的部分、或者編碼實(shí)施例部分表A所給出的任一氨基酸序列的直向同源物、旁系同源物或同源物的核酸的部分。
[0027]可以例如，通過對核酸進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)缺失來制備核酸的“部分”。“部分”可以以分離的形式使用，或者可將其與其它編碼(或非編碼)序列融合，以便例如，產(chǎn)生組合了幾種活性的蛋白質(zhì)。當(dāng)與其它編碼序列融合時(shí)，經(jīng)翻譯后所產(chǎn)生的多肽可能比針對該蛋白質(zhì)部分預(yù)測的大小要大。
[0028]可用于本發(fā)明方法的“部分”編碼如本文所定義的GRP多肽或至少其部分，并與實(shí)施例部分表A所給出的氨基酸序列具有基本上相同的生物活性。優(yōu)選，“部分”是實(shí)施例部分表A所給出的任一核酸的部分，或是編碼實(shí)施例部分表A所給出的任一氨基酸序列的直向同源物或旁系同源物的核酸的部分。優(yōu)選“部分”為長度至少100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、10001050、1100、1150、1200、1250、1300、1350、1400、1450、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3100、3200個(gè)連續(xù)核苷酸，該連續(xù)核苷酸來自實(shí)施例部分表A中給出的任一核酸序列，或編碼實(shí)施例部分表A所給出任一氨基酸序列的直向同源物或旁系同源物的核酸。最優(yōu)選“部分”是表A中所列出的核酸的部分。優(yōu)選地，“部分”編碼與表A中所列出的蛋白質(zhì)之一具有至少25%序列同一性的氨基酸序列的片段。
[0029]可以用于本發(fā)明方法的另一核酸變體是這樣的核酸，所述核酸能夠在降低的嚴(yán)緊條件下，優(yōu)選在嚴(yán)緊條件下，更優(yōu)選在高嚴(yán)緊條件下，與編碼本文中定義的GRP多肽的核酸，或者與本文中定義的“部分”雜交。根據(jù)本發(fā)明，提供了增強(qiáng)植物產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括向植物中引入和表達(dá)能夠與實(shí)施例部分表A中給出的任一蛋白質(zhì)的編碼核酸的互補(bǔ)序列雜交、或與表A中給出的任何蛋白質(zhì)的直向同源物、旁系同源物或同源物的編碼核酸雜交的核酸。
[0030]用于本發(fā)明方法的雜交序列編碼本文中定義的GRP多肽，所述多肽與實(shí)施例部分表A所給出的氨基酸序列之任一具有基本上相同的生物活性。優(yōu)選，雜交序列能夠與實(shí)施例部分表A所給出的任一蛋白質(zhì)的編碼核酸的互補(bǔ)序列雜交，或與這些序列之任一的部分雜交，其中“部分”如上文所定義，或者所述雜交序列能夠與實(shí)施例部分表A所給出的任一氨基酸序列的直向同源物或旁系同源物的編碼核酸的互補(bǔ)序列雜交。最優(yōu)選，所述雜交序列能夠與表A所給出的序列之一代表的多肽的編碼核酸的互補(bǔ)序列雜交、或與其部分雜交。在一個(gè)實(shí)施方案中，如本文中所定義，雜交條件是中等嚴(yán)緊、優(yōu)選高嚴(yán)嚴(yán)緊。
[0031]優(yōu)選地，雜交序列編碼多肽，所述多肽具有與表A中所列出的蛋白質(zhì)之一至少25 %的序列同一性的氨基酸序列。
[0032]在另一實(shí)施方案中，提供了增強(qiáng)植物產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括在植物中引入和表達(dá)實(shí)施例部分表A中給出的任一蛋白質(zhì)的編碼核酸的剪接變體、或?qū)嵤├糠直鞟中給出的任一氨基酸序列的直向同源物、旁系同源物或同源物的編碼核酸的剪接變體。
[0033]優(yōu)選剪接變體是表A中給出的核酸的剪接變體、或表A中所列出的蛋白質(zhì)之一的直向同源物或旁系同源物的編碼核酸的剪接變體。優(yōu)選，剪接變體編碼的氨基酸序列與表A中所列出的蛋白質(zhì)之一具有至少25%的序列同一性。
[0034]在另一實(shí)施方案中，提供了增強(qiáng)植物產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括在植物中引入和表達(dá)實(shí)施例部分表A中給出的任一蛋白質(zhì)的編碼核酸的等位基因變體，或包括在植物中引入和表達(dá)實(shí)施例部分表A中給出的任何氨基酸序列的直向同源物、旁系同源物或同源物的編碼核酸的等位基因變體。
[0035]由可用于本發(fā)明方法的等位基因變體編碼的多肽與實(shí)施例部分表A中列出的GRP多肽之一具有基本上相同的生物活性。等位基因變體天然存在，并且對這些天然等位基因的應(yīng)用包含于本發(fā)明的方法中。優(yōu)選，等位基因變體為表A中給出的核酸之一的等位基因變體，或表A中列出的蛋白質(zhì)的直向同源物或旁系同源物的編碼核酸的等位基因變體。優(yōu)選，由等位基因變體編碼的氨基酸序列與表A中列出的蛋白質(zhì)之一具有至少25%的序列同一性。
[0036]在另一實(shí)施方案中，提供了增強(qiáng)植物產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括在植物中引入和表達(dá)實(shí)施例部分表A中給出的任一核酸序列的變體，或包括在植物中引入和表達(dá)實(shí)施例部分表A中給出的任何氨基酸序列的直向同源物、旁系同源物或同源物的編碼核酸的變體，所述變體核酸通過基因改組獲得。
[0037]優(yōu)選，由通過基因改組獲得的變體核酸編碼的氨基酸序列與表A中列出的蛋白質(zhì)之一具有至少25%的序列同一性。
[0038]此外，還可利用定點(diǎn)誘變獲得核酸變體。若干方法可用來實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)誘變，最常見的是基于 PCR 的方法(Current Protocols in Molecular Biology.Wiley 編輯)。在一個(gè)或幾個(gè)氨基酸上不同于表A中列出的蛋白質(zhì)的序列(如本文中定義的取代、插入和/或缺失)的GRP多肽可以等同地用于本發(fā)明的方法、構(gòu)建體和植物中來增加植物的產(chǎn)量。
[0039]編碼GRP多肽的核酸可以源自任何天然或人工來源。該核酸可以通過有意的人為操作而在組成和/或基因組環(huán)境上不同于其天然形式。優(yōu)選，編碼GRP多肽的核酸來自植物，再優(yōu)選來自單子葉植物，更優(yōu)選來自禾本科(Poaceae),最優(yōu)選核酸來自稻(Oryzasativa)或玉米(Zea mays)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，GRP編碼核酸來自雙子葉植物,更優(yōu)選來自十字花科(Brassicaceae),最優(yōu)選核酸來自擬南芥(Arabidopsis thaliana)。在特定的實(shí)施方案中，內(nèi)源GRP編碼核酸的表達(dá)被下調(diào)。為達(dá)到最佳表現(xiàn)，用于降低或基本上消除內(nèi)源GRP基因表達(dá)的基因沉默技術(shù)需要使用與待下調(diào)的內(nèi)源GRP基因基本上同源的GRP序列。例如，將來自稻的GRP核酸(其可以是全長GRP序列或片段)轉(zhuǎn)化到稻植物中。GRP核Ife可以不必引入到相冋的植物品種中。最優(yōu)選地，來自稻的GRP核酸為表A中列出的SEQID Nos之任一的足夠長度的基本上連續(xù)的核苷酸、或表A中列出的GRP的直向同源物或旁系同源物的編碼核酸序列中足夠長度的基本上連續(xù)的核苷酸。本領(lǐng)域技術(shù)人員充分知曉，如何可以構(gòu)成足夠長度的基本連續(xù)核苷酸以進(jìn)行任何上文中定義的基因沉默方法，在某些情況下，其可以短至20個(gè)或更少個(gè)基本連續(xù)的核苷酸。
[0040]在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明延及重組染色體DNA，其包含用于本發(fā)明的核酸序列，其中所述核酸由于重組方法而存在于染色體DNA中，但不存在于其天然遺傳環(huán)境中。在另外的實(shí)施方案中，本發(fā)明的重組染色體DNA包含在植物細(xì)胞中。
[0041]本發(fā)明方法的實(shí)施產(chǎn)生具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。特別是，本發(fā)明方法的實(shí)施產(chǎn)生相對于照植物具有增加的早期活力和/或增加的產(chǎn)量，特別是增加的生物量和/或增加的種子產(chǎn)量的植物。術(shù)語“早期活力”、“產(chǎn)量”和“種子產(chǎn)量”在本文“定義”部分有更詳細(xì)的說明。
[0042]本發(fā)明因此提供了相對于對照植物增加植物的產(chǎn)量相關(guān)性狀，特別是早期活力、根生物量、枝條生物量和種子產(chǎn)量之一或多個(gè)，的方法，所述方法包括調(diào)節(jié)本文中定義的GRP多肽的編碼核酸在植物中的表達(dá)。
[0043]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的方面，實(shí)施本發(fā)明方法產(chǎn)生相對于對照植物具有增加的生長速率的植物。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了增加植物生長速率的方法，所述方法包括調(diào)節(jié)編碼本文所定義的GRP多肽的核酸在植物中的表達(dá)。
[0044]實(shí)施本發(fā)明方法，產(chǎn)生在非脅迫條件下或在輕度干旱條件下生長時(shí)相對于在相當(dāng)條件下生長的對照植物 具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了用于在非脅迫條件下或在輕度干旱條件下生長的植物中增加產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，所述方法包括調(diào)節(jié)編碼GRP多肽的核酸在植物中的表達(dá)。
[0045]實(shí)施本發(fā)明方法，產(chǎn)生在干旱條件下生長時(shí)相對于在相當(dāng)條件下生長的對照植物具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了用于在干旱條件下生長的植物中增加產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，所述方法包括調(diào)節(jié)編碼GRP多肽的核酸在植物中的表達(dá)。
[0046]實(shí)施本發(fā)明方法，產(chǎn)生在養(yǎng)分缺乏條件下，特別是在氮缺乏條件下生長時(shí)相對于在相當(dāng)條件下生長的對照植物具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了用于在養(yǎng)分缺乏條件下生長的植物中增加產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，所述方法包括調(diào)節(jié)編碼GRP多肽的核酸在植物中的表達(dá)。
[0047]實(shí)施本發(fā)明方法，產(chǎn)生在鹽脅迫條件下生長時(shí)相對于在相當(dāng)條件下生長的對照植物具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了用于在鹽脅迫條件下生長的植物中增加產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，所述方法包括調(diào)節(jié)編碼GRP多肽的核酸在植物中的表達(dá)。
[0048]本發(fā)明還提供遺傳構(gòu)建體和載體，以利于編碼GRP多肽的核酸在植物中的引入和/或表達(dá)。可以將基因構(gòu)建體插入適于轉(zhuǎn)化進(jìn)入植物或宿主細(xì)胞并適于在轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中表達(dá)目的基因的載體(可商購獲得)中。本發(fā)明還提供了如本文所定義的基因構(gòu)建體在本發(fā)明方法中的用途。
[0049]更特別地，本發(fā)明提供這樣的構(gòu)建體，其含有:
[0050](a)編碼如上文所定義的GRP多肽的核酸；
[0051](b) 一個(gè)或多個(gè)能夠驅(qū)動(dòng)(a)中核酸序列表達(dá)的控制序列；和任選[0052](c)轉(zhuǎn)錄終止序列。
[0053]優(yōu)選地，編碼GRP多肽的核酸如以上所定義。術(shù)語“控制序列”和“終止序列”如本文所定義。
[0054]本發(fā)明的遺傳構(gòu)建體可以包含在宿主細(xì)胞、植物細(xì)胞、種子、農(nóng)產(chǎn)品或植物中。植物或宿主細(xì)胞可以以包含任何上述核酸的遺傳構(gòu)建體例如載體或表達(dá)盒轉(zhuǎn)化。因此，本發(fā)明還提供了轉(zhuǎn)化有上述構(gòu)建體的植物或宿主細(xì)胞。特別是，本發(fā)明提供了轉(zhuǎn)化有上述構(gòu)建體的植物，所述植物具有如本文所述增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀。
[0055]在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)本發(fā)明的遺傳構(gòu)建體被引入到植物中，所述植物表達(dá)包含在遺傳構(gòu)建體中的GRP編碼核酸時(shí)，本發(fā)明的遺傳構(gòu)建體賦予植物增加的產(chǎn)量或產(chǎn)量相關(guān)性狀。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的遺傳構(gòu)建體賦予植物增加的產(chǎn)量或產(chǎn)量相關(guān)性狀，所述植物包含已經(jīng)引入了所述構(gòu)建體的植物細(xì)胞，該植物細(xì)胞表達(dá)包含在遺傳構(gòu)建體中的GRP編碼核酸。
[0056]技術(shù)人員充分知曉遺傳構(gòu)建體中必須存在的遺傳元件，以便成功進(jìn)行轉(zhuǎn)化、選擇并繁殖含目的序列的宿主細(xì)胞。目的序列將有效連接于一個(gè)或多個(gè)控制序列(至少連接于啟動(dòng)子)。
[0057]有利地，可以使用任何類型的天然或合成啟動(dòng)子來驅(qū)動(dòng)核酸序列的表達(dá)，但優(yōu)選啟動(dòng)子是植物來源的。組成型啟動(dòng)子在本發(fā)明方法中特別有用。有關(guān)各種啟動(dòng)子類型的定義，參見本文中“定義”部分。
[0058]在一個(gè)實(shí)施方案中，組成型啟動(dòng)子是中等強(qiáng)度的遍在組成型啟動(dòng)子。優(yōu)選其是植物來源的啟動(dòng)子，例 如植物染色體來源的啟動(dòng)子，例如G0S2啟動(dòng)子或基本上同樣強(qiáng)度和具有基本上相同表達(dá)模式的啟動(dòng)子(功能上等同的啟動(dòng)子)，更優(yōu)選啟動(dòng)子是來自稻的G0S2啟動(dòng)子。更優(yōu)選組成型啟動(dòng)子為與SEQ ID N0:643基本上相似的核酸序列，最優(yōu)選組成型啟動(dòng)子如SEQ ID NO:643所示。在另一個(gè)實(shí)施方案中，組成型啟動(dòng)子為CaMV_35S啟動(dòng)子，優(yōu)選35S啟動(dòng)子與SEQ ID NO:644基本上相似。有關(guān)組成型啟動(dòng)子的其它實(shí)例，參見本文中“定義”部分。
[0059]根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，編碼GRP多肽的核酸有效連接于根特異性啟動(dòng)子。根特異性啟動(dòng)子優(yōu)選為中柱鞘特異性UAS啟動(dòng)子(Brand and PerrimonDevelopmentl18(2):401-415, 1993 ；Laplaze 等,The Plant cell,19，3889-38900，2007)、或基本上同樣強(qiáng)度和具有基本上相同表達(dá)模式的啟動(dòng)子(功能上等同的啟動(dòng)子)。還可以用于實(shí)施本發(fā)明方法的其它根特異性啟動(dòng)子的實(shí)例示于“定義”部分表2b中。
[0060]應(yīng)當(dāng)清楚，本發(fā)明的實(shí)施并不局限于表A中所列的GRP多肽編碼核酸，而且，當(dāng)由組成型啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)GRP多肽編碼核酸表達(dá)時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施也不局限于稻G0S2啟動(dòng)子或局限于35S啟動(dòng)子。
[0061]任選的，可以在引入植物的構(gòu)建體中使用一個(gè)或多個(gè)終止子序列。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知曉可適合用于實(shí)施本發(fā)明的終止子序列。在一個(gè)實(shí)施方案中，構(gòu)建體包含表達(dá)盒，所述表達(dá)盒包含G0S2啟動(dòng)子，所述G0S2啟動(dòng)子與SEQ ID NO: 643基本上類似，有效連接于編碼GRP多肽的核酸。更優(yōu)選地，構(gòu)建體還包含連接于GRP編碼序列的3’末端的玉米醇溶蛋白終止子(t-zein)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，構(gòu)建體包含表達(dá)盒，所述表達(dá)盒包含與SEQ IDNO:644基本上類似的CaMV-35S啟動(dòng)子，所述CaMV_35S啟動(dòng)子有效連接于編碼GRP多肽的核酸。
[0062]此外，引入植物中的構(gòu)建體中可以存在一個(gè)或多個(gè)編碼選擇標(biāo)記的序列。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，調(diào)節(jié)的表達(dá)是增加的表達(dá)。用于增加核酸或基因或基因產(chǎn)物表達(dá)的方法在本領(lǐng)域有充分的文獻(xiàn)記載，并且在“定義”部分提供了實(shí)例。在另一個(gè)實(shí)施方案中，調(diào)節(jié)的表達(dá)是降低的表達(dá)。用于降低核酸或基因或基因產(chǎn)物表達(dá)的方法在本領(lǐng)域有充分的文獻(xiàn)記載，并且在“定義”部分提供了實(shí)例。
[0064]如上文所述，調(diào)節(jié)編碼GRP多肽的核酸表達(dá)的一個(gè)優(yōu)選方法是，在植物中引入和表達(dá)編碼GRP多肽的核酸，所述核酸包含在設(shè)計(jì)用于增加表達(dá)或用于降低表達(dá)的遺傳構(gòu)建體中；然而，實(shí)施所述方法的效果，即增強(qiáng)產(chǎn)量相關(guān)性狀，也可以利用其他眾所周知的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，包括但不限于=T-DNA激活標(biāo)記、TILLING、同源重組。這些技術(shù)的說明在“定義”部分提供。
[0065]本發(fā)明還提供了產(chǎn)生相對于對照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的轉(zhuǎn)基因植物的方法，包括在植物中引入和表達(dá)編碼如前文所定義的GRP多肽的任何核酸。
[0066]更具體地，本發(fā)明提供了產(chǎn)生具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的轉(zhuǎn)基因植物的方法，所述方法包括:
[0067](i)向植物或植物細(xì)胞中引入和表達(dá)GRP多肽編碼核酸或包含GRP多肽編碼核酸的遺傳構(gòu)建體；和
[0068](ii)在促進(jìn)植物生長和發(fā)育的條件下培養(yǎng)所述植物細(xì)胞。
[0069]⑴的核酸可以是如本文中定義的任何能夠編碼GRP多肽的核酸。
[0070]在促進(jìn)植物生長和發(fā)育的條件下培養(yǎng)植物細(xì)胞可以包括或可以不包括再生和/或生長至成熟。因此，在本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施方案中，通過本發(fā)明方法轉(zhuǎn)化的植物細(xì)胞能再生為轉(zhuǎn)化的植物。在另一特定實(shí)施方案中，通過本發(fā)明方法轉(zhuǎn)化的植物細(xì)胞不能再生為轉(zhuǎn)化的植物，即，使用本領(lǐng)域已知的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)不能再生為植物的細(xì)胞。盡管植物細(xì)胞通常具有全能性特性，但是一些植物細(xì)胞并不能用以從所述細(xì)胞再生或繁殖完整的植物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的植物細(xì)胞為這樣的細(xì)胞。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的植物細(xì)胞為不能以自養(yǎng)方式維持其自身的植物細(xì)胞。
[0071]可以將核酸直接引入植物細(xì)胞或植物本身(包括引入植物的組織、器官或任何其它部分)。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的方面，優(yōu)選通過轉(zhuǎn)化將核酸引入植物或植物細(xì)胞中。術(shù)語“轉(zhuǎn)化”在本文“定義”部分有更詳細(xì)的說明。
[0072]在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明延及由本文所述任何方法產(chǎn)生的任何植物細(xì)胞或植物，以及其所有的植物部分及繁殖體。
[0073]本發(fā)明涵蓋可由根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的植物或其部分(包括植物細(xì)胞和種子)。所述植物或植物部分或植物細(xì)胞含有編碼如上文所定義的GRP多肽的核酸轉(zhuǎn)基因，所述核酸轉(zhuǎn)基因優(yōu)選存在于遺傳構(gòu)建體例如表達(dá)盒中。本發(fā)明還延及由任何上述方法產(chǎn)生的原代轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)染的細(xì)胞、組織、器官或整個(gè)植物的后代，唯一要求是所述后代呈現(xiàn)與親本在根據(jù)本發(fā)明方法中產(chǎn)生的基因型和/或表型特征相同的基因型和/或表型特征。
[0074]在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明延及到包含本發(fā)明的表達(dá)盒、本發(fā)明的遺傳構(gòu)建體、或上述GRP編碼核酸和/或GRP多肽的種子。
[0075]本發(fā)明也包括包含編碼上文所定義的GRP多肽的分離核酸的宿主細(xì)胞。在一個(gè)實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的宿主細(xì)胞是植物細(xì)胞、酵母、細(xì)菌或真菌。對于在根據(jù)本發(fā)明方法中使用的核酸、構(gòu)建體、表達(dá)盒或載體，宿主植物原則上可以有利地為能夠合成用于本發(fā)明方法的多肽的所有植物。在特定的實(shí)施方案中，本發(fā)明的植物細(xì)胞過表達(dá)本發(fā)明的核酸分子。
[0076]本發(fā)明方法有利地適用于任何植物，尤其適用于本文中定義的任何植物。尤其可用于本發(fā)明方法的植物包括屬于植物界超家族的所有植物，尤其是單子葉植物和雙子葉植物，包括飼料或牧草豆科植物、觀賞植物、糧食作物、喬木或灌木。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，植物為作物植物。作物植物的實(shí)例包括但不限于菊苣、胡蘿卜、木薯、三葉草(trefoil)、大豆、甜菜、糖用甜菜、向日葵、卡諾拉、苜蓿、菜籽油菜、亞麻籽(linseed)、棉花、番茄、馬鈴薯和煙草。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，植物是單子葉植物。單子葉植物的實(shí)例包括甘蔗。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，植物是谷類。谷類的實(shí)例包括稻、玉米、小麥、大麥、粟、黑麥、黑小麥、高粱、二粒小麥、斯佩耳特小麥(spelt)、單粒小麥、埃塞俄比亞畫眉草、買羅高粱(milo)和燕麥。在一個(gè)特定實(shí)施方案中，用于本發(fā)明方法的植物選自玉米、小麥、稻、大豆、棉花、油籽油菜，包括卡諾拉、甘蔗、糖用甜菜和苜蓿。本發(fā)明的方法有利地比已知的方法更有效，因?yàn)楸景l(fā)明的植物，與用于可比方法中的對照植物相比較，具有增加的產(chǎn)量和/或?qū)Νh(huán)境脅迫的耐受性。
[0077]本發(fā)明也延及植物、植物的部分或植物的可收獲部分，例如但不限于:種子、葉、果實(shí)、花、莖、根、根莖、塊莖和球莖，所述植物、植物的部分或可收獲部分含有編碼GRP多肽的重組核酸。本發(fā)明還涉及由這樣的植物的可收獲部分衍生的或生產(chǎn)的、優(yōu)選直接衍生的或生產(chǎn)的產(chǎn)品，如干丸(pellets)、粗粉 (meal)或粉末、油、脂肪和脂肪酸、淀粉或蛋白質(zhì)。
[0078]本發(fā)明還包括用于制造產(chǎn)品的方法，包括a)生長本發(fā)明的植物，和b)從或由本發(fā)明的植物或其部分(包括種子)生產(chǎn)所述產(chǎn)品。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括步驟a)生長本發(fā)明的植物，b)從植物取下如以本文所定義的可收獲部分，和c)從或由根據(jù)本發(fā)明的植物可收獲部分生產(chǎn)所述產(chǎn)品。
[0079]在一個(gè)實(shí)施方案中，通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的產(chǎn)品是植物產(chǎn)品，例如但不限于食品、飼料、食品增補(bǔ)劑、飼料增補(bǔ)劑、纖維、化妝品或藥品。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述生產(chǎn)方法用來產(chǎn)生農(nóng)產(chǎn)品，所述農(nóng)產(chǎn)品例如但不限于植物提取物、蛋白質(zhì)、氨基酸、碳水化合物、月旨肪、油、聚合物、維生素等等。
[0080]在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的多核苷酸或多肽包含在農(nóng)產(chǎn)品中。在特定的實(shí)施方案中，本發(fā)明的核酸序列和蛋白質(zhì)序列可被用作產(chǎn)品標(biāo)記，例如當(dāng)農(nóng)產(chǎn)品是通過本發(fā)明方法產(chǎn)生時(shí)。這樣的標(biāo)記可以被用來鑒定由有利方法產(chǎn)生的產(chǎn)品，從而導(dǎo)致該方法的更高效率、以及由于用于該方法的植物材料和收獲部分的增強(qiáng)品質(zhì)而改善的產(chǎn)品品質(zhì)?？梢酝ㄟ^多種本領(lǐng)域已知的方法檢測這樣的標(biāo)記，所述方法例如但不限于基于PCR的方法用于檢測核酸，或基于抗體的方法用于檢測蛋白質(zhì)。
[0081]本發(fā)明還包括在增強(qiáng)植物的任一上述產(chǎn)量相關(guān)性狀中，編碼如本文所述的GRP多肽的核酸的用途，以及這些GRP多肽的用途。例如，可以在育種程序中使用編碼本文所述的GRP多肽的核酸、或所述GRP多肽本身，其中鑒定可能與編碼GRP多肽的基因遺傳連鎖的DNA標(biāo)記。可以使用所述核酸/基因或所述GRP多肽本身來定義分子標(biāo)記。接著可以在育種程序中使用此DNA或蛋白質(zhì)標(biāo)記，以選擇在本發(fā)明方法中具有如本文所定義的增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。此外，編碼GRP多肽的核酸/基因的等位基因變體也可以用于標(biāo)記輔助的育種程序。編碼GRP多肽的核酸還可以用作探針對包含其的基因進(jìn)行遺傳和物理作圖，以及用作與這些基因連鎖的性狀的標(biāo)記。這樣的信息可以在植物育種中使用，以培育具有所期望表型的株系。
[0082]此外，本發(fā)明涉及下列特定實(shí)施方案:
[0083]1.相對于對照植物增強(qiáng)植物的產(chǎn)量相關(guān)性狀的方法，包括調(diào)節(jié)編碼表A中所列GRP多肽的核酸在植物中的表達(dá)。
[0084]2.根據(jù)實(shí)施方案I的方法，其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)的表達(dá)通過向植物中引入和表達(dá)編碼所述GRP多肽的所述核酸來實(shí)現(xiàn)。
[0085]3.根據(jù)實(shí)施方案I或2的方法，其中所述增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀包括相對于對照植物增加的產(chǎn)量和/或增加的早期活力， 其中所述增加的產(chǎn)量優(yōu)選包括相對于對照植物增加的生物量和/或增加的種子產(chǎn)量。
[0086]4.根據(jù)實(shí)施方案I至3之任一的方法，其中所述增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀在非脅迫條件下獲得。
[0087]5.根據(jù)實(shí)施方案I至3之任一的方法，其中所述增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀在干旱脅迫、鹽脅迫或氮缺乏條件下獲得。
[0088]6.根據(jù)實(shí)施方案I至5之任一的方法，其中所述編碼GRP的核酸是植物來源的，優(yōu)選來自單子葉植物或雙子葉植物。
[0089]7.根據(jù)實(shí)施方案I至6之任一的方法，其中所述編碼列于表A中GRP的核酸是該核酸的一部分，或是能夠與該核酸雜交的核酸。
[0090]8.根據(jù)實(shí)施方案I至7之任一的方法，其中所述核酸序列編碼表A中給出的任何多肽的直向同源物或旁系同源物。
[0091]9.根據(jù)實(shí)施方案I至8之任一的方法，其中所述核酸有效連接于植物來源的組成型啟動(dòng)子，優(yōu)選連接于植物來源的中等強(qiáng)度組成型啟動(dòng)子，更優(yōu)選連接于G0S2啟動(dòng)子，最優(yōu)選連接于來自稻的G0S2啟動(dòng)子。
[0092]10.根據(jù)實(shí)施方案I至8之任一的方法，其中所述核酸有效連接于強(qiáng)組成型啟動(dòng)子，優(yōu)選CaMV-35S啟動(dòng)子。
[0093]11.可以根據(jù)實(shí)施方案I至10之任一的方法獲得的植物或其部分或植物細(xì)胞，其中所述植物、植物部分或植物細(xì)胞包含編碼如實(shí)施方案I和6至8之任一中定義的GRP多肽的重組核酸。
[0094]12.構(gòu)建體，包含:
[0095](i)編碼如實(shí)施方案I和6至8之任一中定義的GRP的核酸；
[0096](ii) 一個(gè)或多個(gè)能夠驅(qū)動(dòng)(i)的核酸序列表達(dá)的控制序列；和任選地
[0097](iii)轉(zhuǎn)錄終止序列。
[0098]13.根據(jù)實(shí)施方案12的構(gòu)建體，其中所述控制序列之一是植物來源的組成型啟動(dòng)子，優(yōu)選植物來源的中等強(qiáng)度的組成型啟動(dòng)子，更優(yōu)選G0S2啟動(dòng)子，最優(yōu)選來自稻的G0S2
啟動(dòng)子。
[0099]14.根據(jù)實(shí)施方案12的構(gòu)建體，其中所述控制序列之一是強(qiáng)組成型啟動(dòng)子，優(yōu)選CaMV-35S啟動(dòng)子。[0100]15.根據(jù)實(shí)施方案12至14之任一的構(gòu)建體在用于制備相對于對照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀，優(yōu)選增加的產(chǎn)量和/或早期活力的植物的方法中的應(yīng)用。
[0101]16.轉(zhuǎn)化了根據(jù)實(shí)施方案12至14之任一的構(gòu)建體的植物、植物部分或植物細(xì)胞。
[0102]17.用于生產(chǎn)相對于對照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀，優(yōu)選相對于對照植物具有增加的產(chǎn)量和/或增加的早期活力，和更優(yōu)選相對于對照植物具有增加的種子產(chǎn)量和/或增加的生物量的轉(zhuǎn)基因植物的方法，包括:
[0103](i)在植物細(xì)胞或植物中引入和表達(dá)編碼如實(shí)施方案I和6至10之任一中定義的GRP多肽的核酸；和
[0104](ii)在促進(jìn)植物生長和發(fā)育的條件下培養(yǎng)所述植物細(xì)胞或植物。
[0105]18.通過調(diào)節(jié)編碼如實(shí)施方案I和6至8之任一中定義的GRP多肽的核酸的表達(dá)而得到的相對于對照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量相關(guān)性狀，優(yōu)選相對于對照植物具有增加的產(chǎn)量和/或早期活力的轉(zhuǎn)基因植物、或來源于所述轉(zhuǎn)基因植物的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞。
[0106]19.根據(jù)實(shí)施方案11、16或18的轉(zhuǎn)基因植物、或來源于其的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞，其中所述植物是作物植物，例如甜菜、糖用甜菜或苜蓿；或單子葉植物，例如甘蔗；或谷類，例如稻、玉米、小麥、大麥、粟、黑麥、黑小麥、高粱、二粒小麥、斯佩耳特小麥(spelt)、單粒小麥、埃塞俄比亞畫眉草、買羅高粱(milo)和燕麥。
[0107]20.根據(jù)實(shí)施方案19的植物的可收獲部分，其中所述可收獲部分優(yōu)選為枝條生物量和/或根生物量和/或種子。
[0108]21.來源于根據(jù)實(shí)施方案19的植物和/或來源于根據(jù)實(shí)施方案20的植物的可收獲部分的產(chǎn)品。
[0109]22.編碼如實(shí)施方案I和6至8之任一中定義的GRP多肽的核酸在相對于對照植物增強(qiáng)植物產(chǎn)量相關(guān)性狀，優(yōu)選在相對于對照植物增加產(chǎn)量和/或早期活力中的應(yīng)用。
[0110]23.用于制造產(chǎn)品的方法，包括步驟:生長根據(jù)實(shí)施方案12、16、19或20的植物，和從或由所述植物或其部分(包括種子)生產(chǎn)所述產(chǎn)品。
[0111]24.從根據(jù)實(shí)施方案19的植物和/或從根據(jù)實(shí)施方案20的植物的可收獲部分生
產(chǎn)的產(chǎn)品。
[0112]25.包含在植物細(xì)胞中的根據(jù)實(shí)施方案12至14之任一的構(gòu)建體。
[0113]26.包含根據(jù)實(shí)施方案12至14之任一的構(gòu)建體的重組染色體DNA。
[0114]定義
[0115]以下定義將在本申請中通篇使用。本申請中的章節(jié)說明文字和標(biāo)題僅以方便和參考為目的，其不應(yīng)以任何方式影響本申請的含義或解釋。在本申請范圍內(nèi)的技術(shù)術(shù)語和表達(dá)一般具有其在植物生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物信息學(xué)和植物育種相關(guān)領(lǐng)域中普遍適用的含義。所有以下術(shù)語定義適用于本申請的全部內(nèi)容。關(guān)于屬性或值，術(shù)語“基本上”、“大約”、“大致”等特別地也分別定義確切地該屬性或確切地該值。在給定的數(shù)值或范圍的上下文中，術(shù)語“大約”特別涉及給定值或范圍的20%以內(nèi)、10%以內(nèi)或5%以內(nèi)的值或范圍。
[0116]肽/蛋白質(zhì)
[0117]術(shù)語“肽”、“寡肽”、“多肽”和“蛋白質(zhì)”在文中可互換使用，是指通過肽鍵連接起來的、任意長度的氨基酸的聚合物，除非在本文中另有說明。
[0118]多核苷酸/核酸/核酸序列/核苷酸序列[0119]術(shù)語“多核苷酸”、“核酸序列”、“核苷酸序列”、“核酸”、“核酸分子”在文中可互換使用，是指任何長度的無支鏈形式的核苷酸聚合物，所述核苷酸可以為核糖核苷酸或脫氧核糖核苷酸或者兩者的組合。
[0120]同源物
[0121]蛋白質(zhì)的“同源物”包括肽、寡肽、多肽、蛋白質(zhì)和酶，其相對于所討論的未修飾蛋白質(zhì)具有氨基酸取代、缺失和/或插入，并且與其源自的未修飾蛋白質(zhì)具有相似的生物活性和功能活性。
[0122]直向同源物和旁系同源物是同源物的兩種不同形式，其涵蓋用于描述基因的祖先關(guān)系的進(jìn)化概念。旁系同源物為相同物種內(nèi)的基因，其起源自祖先基因的復(fù)制；而直向同源物為來自不同生物體的基因，其通過物種形成起源，并且也源自于共同的祖先基因。
[0123]缺失是指從蛋白質(zhì)中除去一個(gè)或多個(gè)氨基酸。
[0124]“插入”是指在蛋白質(zhì)的預(yù)定位置引入一個(gè)或多個(gè)氨基酸殘基。插入可以包括N-末端和/或C-末端融合，以及單個(gè)或多個(gè)氨基酸的序列內(nèi)插入。一般，氨基酸序列內(nèi)的插入將小于N-或C-末端的融合，約I到10個(gè)殘基左右。N-或C-末端融合蛋白或肽的實(shí)例包括在酵母雙雜交系統(tǒng)中應(yīng)用的轉(zhuǎn)錄激活因子的結(jié)合結(jié)構(gòu)域或激活結(jié)構(gòu)域、噬菌體外殼蛋白、(組氨酸)-6-標(biāo)簽、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶標(biāo)簽、蛋白質(zhì)A、麥芽糖結(jié)合蛋白、二氫葉酸還原酶、
Tag.100表位、c-myc表位、FLAG⑩表位、lacZ、CMP( 鈣調(diào)蛋白結(jié)合肽)、HA表位、蛋白 質(zhì)C表位和VSV表位。
[0125]“取代”是指蛋白質(zhì)中的氨基酸用具有相似特性(如相似的疏水性、親水性、抗原性、形成或打破α螺旋結(jié)構(gòu)或β片層結(jié)構(gòu)的傾向)的其他氨基酸替換。氨基酸取代一般是單殘基的取代，但是視施加于多肽上的功能性限制而定也可以是成簇取代，并且可以是I到10個(gè)氨基酸。氨基酸取代優(yōu)選為保守氨基酸取代。保守取代表在本領(lǐng)域公知(參見例如 Creighton (1984) Proteins, ff.H.Freeman and Company (編輯)和下表 I)。
[0126]表1:保守氨基酸取代的實(shí)例
[0127]
殘基I保守取代 I殘基I保守取代
Ala SerLeu He ；Val
Arg LysLys Arg ；Gln

Asn Gln ；HisMet Leu ；Ile
Asp GluPhe Met ；Leu ；Tyr
Gln AsnSer Thr ；Gly
Cys SerThr Ser ；Val
Glu AspTrp Tyr
【權(quán)利要求】
1.用于生產(chǎn)相對于對照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量的轉(zhuǎn)基因植物的方法，包括在植物細(xì)胞或植物中引入和表達(dá)編碼表A中所列GRP多肽或其同源物的核酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述編碼GRP多肽的核酸 ⑴編碼SEQ ID NO:626所示GRP多肽，或 (ii)編碼SEQID NO:626的同源物，所述同源物與SEQ ID NO:626具有至少75%的全序列同一'I"生，或 (iii)為與(i)或(ii)的核酸雜交的核酸；
3.權(quán)利要求1或2的方法，還包括在促進(jìn)植物生長和發(fā)育的條件下培養(yǎng)所述植物細(xì)胞或植物。
4.權(quán)利要求3的方法，還包括選擇具有增強(qiáng)的產(chǎn)量的植物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中所述增加的產(chǎn)量包括增加的種子產(chǎn)量和/或增加的生物量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述增加的種子產(chǎn)量包括至少一個(gè)選自下列的參數(shù):增加的種子總重，增加的種子大小，增加的收獲指數(shù)，增加的飽滿率，增加的飽滿種子數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述增加的生物量為根生物量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之任一的方法，其中所述核酸有效連接至組成型啟動(dòng)子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述組成型啟動(dòng)子為中等強(qiáng)度的組成型啟動(dòng)子，優(yōu)選G0S2啟動(dòng)子。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述組成型啟動(dòng)子為CaMV-35S啟動(dòng)子。
11.可以根據(jù)權(quán)利要求1至10之任一的方法獲得的植物或其部分或植物細(xì)胞，其中所述植物、植物部分或植物細(xì)胞包含編碼如權(quán)利要求1或2定義的GRP多肽的重組核酸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10之任一的方法，其中所述增加的產(chǎn)量在非脅迫條件下獲得。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至10之任一的方法，其中所述增加的產(chǎn)量在干旱脅迫條件下獲得。
14.構(gòu)建體，包含: (i)編碼如權(quán)利要求1或2中定義的GRP多肽的核酸； (ii)一個(gè)或多個(gè)能夠驅(qū)動(dòng)(i)的核酸序列表達(dá)的控制序列；和任選地 (iii)轉(zhuǎn)錄終止序列。
15.權(quán)利要求14的構(gòu)建體，其中所述一個(gè)或多個(gè)控制序列是中等強(qiáng)度的組成型啟動(dòng)子，優(yōu)選GOS2。
16.權(quán)利要求14的構(gòu)建體，其中所述一個(gè)或多個(gè)控制序列是CaMV-35S啟動(dòng)子。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16之任一的構(gòu)建體在用于制備相對于對照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量的植物的方法中的應(yīng)用。
18.轉(zhuǎn)化了根據(jù)權(quán)利要求14至16之任一的構(gòu)建體的植物、植物部分或植物細(xì)胞。
19.包含在植物細(xì)胞中的根據(jù)實(shí)施方案14至16之任一的構(gòu)建體。
20.通過在植物中引入和表達(dá)編碼如權(quán)利要求1或2中定義的GRP多肽的重組核酸獲得的相對于對照植物具有增強(qiáng)的產(chǎn)量的轉(zhuǎn)基因植物、或來源于所述轉(zhuǎn)基因植物的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞。
21.根據(jù)權(quán)利要求11或20的轉(zhuǎn)基因植物、或來源于其的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞，其中所述植物是作物植物，例如甜菜、糖用甜菜或苜蓿；或單子葉植物，例如甘蔗；或谷類，例如稻、玉米、小麥、大麥、粟、黑麥、黑小麥、高粱、二粒小麥、斯佩耳特小麥(spelt)、單粒小麥、埃塞俄比亞畫眉草、買羅高粱(milo)和燕麥。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21的植物的可收獲部分，其中所述可收獲部分優(yōu)選為枝條生物量和/或根生物量和/或種子。
23.源自根據(jù)權(quán)利要求20或21的植物和/或源自根據(jù)權(quán)利要求22的植物的可收獲部分的產(chǎn)品。
24.編碼如權(quán)利要求1或2中定義的GRP多肽的核酸的用途，用于相對于對照植物增強(qiáng)轉(zhuǎn)基因植物的如 權(quán)利要求4至6之任一中定義的產(chǎn)量。
【文檔編號】C12N5/14GK104024415SQ201280055931
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月14日
【發(fā)明者】W·范坎普, S·范德納比利, M·勞爾斯, J·馬丁 申請人:巴斯夫植物科學(xué)有限公司