發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及植物分子生物學(xué)和植物基因工程領(lǐng)域，用于調(diào)節(jié)植物中基因表達(dá)的dna分子和用于改善農(nóng)學(xué)性能的蛋白質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、世界上許多農(nóng)民都面臨土壤缺氮或缺磷酸鹽的壓力，這會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量低或植物死亡。共生固氮細(xì)菌可在低氮條件下提高植物生物量。為了啟動(dòng)該過(guò)程，豆科植物會(huì)長(zhǎng)出專門的根瘤以容納有益的固氮細(xì)菌，所述固氮細(xì)菌向植物提供氨以交換碳。這些共生根瘤具有包含容納固氮根瘤菌的細(xì)胞的根瘤(nodules)，在形態(tài)和功能上不同于側(cè)根。然而，確定根瘤器官身份的背后因素尚不清楚。因此，需要促進(jìn)豆科和非豆科植物中共生感染的根瘤形成的方法，以便為農(nóng)民提供在氮受限條件下表現(xiàn)出改善的農(nóng)藝學(xué)性能的作物。

2、發(fā)明簡(jiǎn)述

3、在一個(gè)方面，本公開提供重組dna分子，其包含可操作地連接至編碼光敏短下胚軸蛋白或其片段的多核苷酸片段的異源啟動(dòng)子，其中：a.所述蛋白質(zhì)包含seq?id?no:2或4的氨基酸序列；b.所述蛋白質(zhì)包含與seq?id?no:2或4具有至少85％，或90％，或95％，或98％或99％，或約100％氨基酸序列同一性的氨基酸序列；或c.所述多核苷酸片段在嚴(yán)格雜交條件下與具有seq?id?no:1、3、5、6、7或8的核苷酸序列的多核苷酸雜交。在一些實(shí)施方案中，提供的重組dna分子在植物細(xì)胞中表達(dá)以產(chǎn)生細(xì)胞間皮質(zhì)感染的增加、固氮細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)定植的增加或細(xì)菌的固氮的增加。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，提供的重組dna分子與載體可操作地連接，并且所述載體選自下組：質(zhì)粒、噬菌粒、桿粒、粘粒以及細(xì)菌或酵母人工染色體。公開的重組dna分子可以存在于宿主細(xì)胞中，其中所述宿主細(xì)胞選自下組：細(xì)菌細(xì)胞和植物細(xì)胞。例如，所述細(xì)菌宿主細(xì)胞可來(lái)自選自下組的細(xì)菌屬：農(nóng)桿菌(agrobacterium)、根瘤菌(rhizobium)、芽孢桿菌(bacillus)、短芽孢桿菌(brevibacillus)、埃希氏菌(escherichia)、假單胞菌(pseudomonas)、克雷伯氏菌(klebsiella)、泛菌(pantoea)和歐文氏菌(erwinia)。在更具體的實(shí)例中，所述芽孢桿菌是蠟樣芽孢桿菌(bacillus?cereus)或蘇云金芽孢桿菌(bacillus?thuringiensis)，所述短芽孢桿菌是側(cè)生短芽孢桿菌(brevibacillus?laterosperous)，或所述埃希氏菌是大腸桿菌(escherichia?coli)。在其他實(shí)例中，所述植物細(xì)胞可以來(lái)自雙子葉或單子葉植物細(xì)胞，例如選自下組的植物細(xì)胞：苜蓿、杏仁、班巴拉花生、香蕉、大麥、豆、黑醋栗、西蘭花、黑莓、蕓苔、卷心菜、油菜、胡蘿卜、木薯、蓖麻、花菜、芹菜、鷹嘴豆、大白菜、柑橘、椰子、咖啡、玉米、三葉草、棉花、豇豆、葫蘆、黃瓜、花旗松、茄子、桉樹、亞麻、豆科牧草、大蒜、葡萄、麻、啤酒花、靛藍(lán)、韭蔥、豆科植物、豆科植物樹、小扁豆、萵苣、火炬松、蓮花、羽扇豆、小米、甜瓜、苜蓿屬、堅(jiān)果、燕麥、橄欖、洋蔥、觀賞植物、棕櫚、牧草、豌豆、花生、胡椒、木豆、松樹、馬鈴薯、楊樹、南瓜、豆類、輻射松、蘿卜、油菜籽、覆盆子、紅醋栗、水稻、砧木、黑麥、紅花、灌木、高粱、南方松、大豆、菠菜、西葫蘆、草莓、甜菜、甘蔗、向日葵、楓香樹、甘薯、柳枝稷、茶、煙草、番茄、小黑麥、草坪草、核桃、西瓜、小麥和山藥植物細(xì)胞。在另一方面，提供了包含本文所述的重組dna分子的植物或其部分。在某些實(shí)施方案中，所述植物可以是單子葉植物或雙子葉植物，例如，選自下組的植物：苜蓿、杏仁、班巴拉花生、香蕉、大麥、豆、黑醋栗、西蘭花、卷心菜、黑莓、蕓苔、油菜、胡蘿卜、木薯、蓖麻、花菜、芹菜、鷹嘴豆、大白菜、柑橘、椰子、咖啡、玉米、三葉草、棉花、豇豆、葫蘆、黃瓜、花旗松、茄子、桉樹、亞麻、豆科牧草、大蒜、葡萄、麻、啤酒花、靛藍(lán)、韭蔥、豆科植物、豆科植物樹、小扁豆、萵苣、火炬松、蓮花、羽扇豆、小米、甜瓜、苜蓿屬、堅(jiān)果、燕麥、橄欖、洋蔥、觀賞植物、棕櫚、牧草、豌豆、花生、胡椒、木豆、松樹、馬鈴薯、楊樹、南瓜、豆類、輻射松、蘿卜、油菜籽、覆盆子、紅醋栗、水稻、砧木、黑麥、紅花、灌木、高粱、南方松、大豆、菠菜、西葫蘆、草莓、甜菜、甘蔗、向日葵、楓香樹、甘薯、柳枝稷、茶、煙草、番茄、小黑麥、草坪草、核桃、西瓜、小麥和山藥。在某些實(shí)施方案中，本文所述的植物或其部分在24小時(shí)內(nèi)表現(xiàn)出編碼光敏短下胚軸蛋白的多核苷酸片段的差異表達(dá)。例如，所述植物或其部分可以在12小時(shí)/12小時(shí)的明/暗循環(huán)的前12小時(shí)期間以增加的水平表達(dá)編碼光敏短下胚軸蛋白的多核苷酸片段。在另一個(gè)實(shí)例中，所述植物或其部分可以在12小時(shí)/12小時(shí)明/暗循環(huán)的前6小時(shí)期間以增加的水平表達(dá)編碼光敏短下胚軸蛋白的多核苷酸片段。在其他實(shí)施方案中，提供包含本文所述重組dna分子的轉(zhuǎn)基因種子。在另一方面，提供產(chǎn)生包含本文提供的重組dna分子的后代種子的方法，所述方法包括：a.種植包含提供的重組dna分子的第一種子；b.由步驟a的種子培育植物；以及c.從所述植物收獲后代種子，其中所述收獲的種子包含所述重組dna分子。其他方面提供了易受固氮細(xì)菌細(xì)胞間皮質(zhì)感染或細(xì)胞內(nèi)定植的植物，其中所述植物的細(xì)胞包含本文所述的重組dna分子。還提供了用于在植物中增加固氮細(xì)菌細(xì)胞間皮質(zhì)感染或細(xì)胞內(nèi)定植的方法，所述方法包括：a.在植物中表達(dá)與seq?id?no:2或4具有至少70％，或80％，或90％，或95％，或99％，或約100％序列同一性的光敏短下胚軸蛋白或其片段；b.使所述植物與有效量的一種或多種根瘤菌、叢枝菌根真菌或其組合接觸。在某些實(shí)施方案中，所述根瘤菌選自下組：苜蓿中華根瘤菌(sinorhizobium?meliloti)、百脈根中生根瘤菌(mesorhizobium?loti)、費(fèi)氏中華根瘤菌(sinorhizobium?fredii)、根瘤菌屬(rhizobiumsp.)irbg74和ngr234、慢生根瘤菌屬(bradyrhizobiumsp.)。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，所述叢枝菌根真菌選自下組：異形根孢囊霉(r.irregularis)、摩西球囊霉(glomus?mosseae)和摩西管柄囊霉(funneliformis?mosseae)。在另一個(gè)方面，提供修飾的植物、植物種子、植物部分或植物細(xì)胞，其包含基因組修飾，與缺乏修飾的其他方面相同的植物、植物種子、植物部分或植物細(xì)胞中的lsh1或lsh2的活性相比，所述基因組修飾調(diào)節(jié)lsh1或lsh2活性。在某些實(shí)施方案中，所述修飾存在于內(nèi)源lsh1或lsh2基因的至少一個(gè)等位基因中。例如，所述基因組修飾可以在編碼與seq?id?no:2或4具有至少70％，至少75％，至少80％，至少85％，至少90％，至少95％，至少96％，至少97％，至少98％，至少99％，至少99.5％或100％序列同一性的蛋白質(zhì)的內(nèi)源lsh1或lsh2基因中。在一些實(shí)例中，所述修飾可以在lsh1或lsh2基因的可轉(zhuǎn)錄區(qū)域中。所述植物、植物種子、植物部分或植物細(xì)胞對(duì)于所述修飾可以是雜合的或?qū)τ谒鲂揎椏梢允羌兒系?。本文所述的修飾可包括缺失、插入、取代、倒位、重?fù)或其任何組合。例如，所述修飾可包括至少1個(gè)、至少3個(gè)、至少5個(gè)、至少10個(gè)、至少15個(gè)、至少20個(gè)、至少25個(gè)、至少30個(gè)、至少35個(gè)、至少40個(gè)、至少45個(gè)、至少50個(gè)、至少55個(gè)、至少60個(gè)、至少65個(gè)、至少70個(gè)、至少75個(gè)、至少80個(gè)、至少85個(gè)、至少90個(gè)、至少95個(gè)、至少100個(gè)、至少125個(gè)或至少150個(gè)連續(xù)核苷酸的缺失。本文提供的修飾的植物、植物種子、植物部分或植物細(xì)胞可包含lsh1或lsh2基因中的染色體序列，其在缺失、插入、取代、倒位或重復(fù)之外的區(qū)域中與seqid?no:1、3、5、6、7或8具有至少70％，至少75％，至少80％，至少85％，至少90％，至少95％，至少96％，至少97％，至少98％，至少99％，至少99.5％或100％序列同一性。還提供用于產(chǎn)生包含修飾的lsh1或lsh2基因的植物的方法，所述方法包括：a.將調(diào)節(jié)lsh1或lsh2活性的修飾引入植物細(xì)胞的內(nèi)源lsh1或lsh2基因中的至少一個(gè)靶位點(diǎn)；b.鑒定并選擇步驟a的一種或多種玉米植物細(xì)胞，其在所述lsh1或lsh2基因中包含所述修飾；以及c.從包含所述修飾的步驟b中選擇的所述一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞或其后代再生至少第一植物。在另一方面，本公開提供了包含選自下組的dna序列的重組dna分子：a)與seq?id?no:84-93中的任一個(gè)具有至少85％序列同一性的序列；b)包含seq?id?no:84-93中任一個(gè)的序列；以及c)seq?id?no:84-93中任一個(gè)的片段，其中所述片段具有基因調(diào)節(jié)活性；其中所述序列與異源可轉(zhuǎn)錄dna分子可操作地連接。本文所述的重組dna分子可包含與seq?id?no:84-93中任一個(gè)的dna序列具有至少90％序列同一性的序列，或與seq?id?no:84-93中任一個(gè)的dna序列具有至少95％序列同一性的序列，或包含seq?id?no:84-93中任一個(gè)的dna序列的序列。本公開提供的重組dna分子可以包含異源可轉(zhuǎn)錄dna分子，所述異源可轉(zhuǎn)錄dna分子包含農(nóng)學(xué)目的基因。還提供包含本文公開的重組dna分子的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞，其可以是單子葉植物細(xì)胞或雙子葉植物細(xì)胞。還提供包含本文公開的重組dna分子的轉(zhuǎn)基因植物、其部分、后代植物和轉(zhuǎn)基因種子。本公開還提供產(chǎn)生商品的方法，包括獲得根據(jù)本公開的轉(zhuǎn)基因植物或其部分，并由其產(chǎn)生商品，包括用于產(chǎn)生諸如以下的商品的方法：蛋白質(zhì)濃縮物、蛋白質(zhì)分離物、谷物、淀粉、種子、粗粉、面粉、生物質(zhì)或種子油。進(jìn)一步提供了表達(dá)可轉(zhuǎn)錄dna分子的方法，包括獲得如本文所述的轉(zhuǎn)基因植物并培養(yǎng)所述植物，其中可轉(zhuǎn)錄dna被表達(dá)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路