专利名称：具有增强的产量相关性状的植物和用于产生该植物的方法
具有增强的产量相关性状的植物和用于产生该植物的方法本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及通过调节编码MSR(甲硫氨酸亚砜还 原酶)的核酸在植物中的表达来增强产量相关性状的方法。本发明还涉及具有调节了编码 MSR之核酸的表达的植物，所述植物相对于对应的野生型植物或其它对照植物而言具有增 强的产量相关性状。本发明还提供可用于本发明的方法的构建体。此外，本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及通过调节编码烯醇化酶之核酸 序列在植物中的表达来增强量相关性状的方法。本发明还涉及调节了编码烯醇化酶之核酸 序列的表达的植物，所述植物相对于对应的野生型植物或其它对照植物而言具有增强的产 量相关性状。本发明还提供可用于本发明的方法的构建体。此外，本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及通过调节编码ZAT样锌转运蛋 白之核酸序列在植物中的表达来增强多种产量相关性状的方法。本发明还涉及具有调节了 编码ZAT样锌转运蛋白之核酸序列的表达的植物，所述植物相对于对应的野生型植物或其 它对照植物而言具有增强的产量相关性状。本发明还提供可用于本发明的方法的构建体。此外，本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及通过调节编码6-POTH(6_磷酸 葡萄糖酸脱氢酶或6-磷酸葡糖酸脱氢酶)多肽之核酸序列在植物中的表达来改进多种植 物生长特征的方法。本发明还涉及具有调节了编码6-PGDH多肽之核酸序列的表达的植物， 所述植物相对于对应的野生型植物或其它对照植物而言具有改进的生长特征。本发明还提 供可用于本发明的方法的构建体。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进手段利用选择育种技术来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这样的植物，其经 常含有异源性遗传组分，这可能不总是导致从亲代植物中传递所希望的性状。分子生物学 进展已经允许人类改进动物及植物的种质。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)并且随后引入该遗传物质至植物中。此类技术具有产生具备 多种经济学、农学或园艺学改进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。产量通常定义为作物产生的可测量的经 济价值。这可以就数量和/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、植物构造(例如枝的数目)、种子产生、叶衰老等。根发育、养分摄入量、胁迫耐 性和早期萌发势(early vigor)也可以是决定产量的重要因素。因此，优化前述因素可以 对增加作物产量有贡献。种子产量是特别重要的性状，这是因为许多植物的种子对于人类和动物营养而言 至关重要。诸如玉米、稻、小麦、芸苔(canola)和大豆等作物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耗，还是通过由加工的种子所饲养的肉类产品的消耗。 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(新的苗和根的来 源)和胚乳(萌发和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，同化糖类、油类和蛋白质 的代谢前体，将其合成为贮存性高分子，以充盈籽粒。
对于众多作物的另一个重要性状是早期萌发势。改进早期萌发势是现代稻育种计 划在温带和热带稻栽培品种上的一个重要目标。长根在水栽稻中对于正确土壤固着是重要 的。在将稻直接播种至涝田的情况下，以及在植物必须从水中迅速出苗的情况下，较长的苗 与萌发势相关。在实施条播(drill-seeding)的情况下，较长的中胚轴和胚芽鞘对于良好 的出苗是重要的。人工改造植物内早期萌发势的能力将在农业中是极其重要的。例如，不 良的早期萌发势已经限制了基于玉米带生殖质(Corn Belt germplasm)的玉米(Zea mayes L.)杂种在欧洲大西洋地区的引种。另一个重要性状是改进的非生物胁迫耐受性。非生物胁迫是世界范围作物 损失的主要原因，对于大多数主要作物植物而言降低平均产量超过50% (Wang等、 Planta(2003) 218 :1_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。改进植物对非生物胁迫耐受性的能力将在世界范围对农民具有极大的经济优势并且会 允许在不利条件期间及在作物栽培否则是不可能的陆地上栽培作物。作物产量因而可以通过优化前述因素之一而增加。取决于最终用途，对某些产量性状的改进可能优先于其它产量性状。例如对于应 用如饲料或木材生产或生物燃料资源而言，增加植物营养体部分可能是期望的，而对于应 用如面粉、淀粉或油生产而言，增加种子参数可能是尤其希望的。即便在种子参数当中，某 些参数可以更优先于其它参数，这取决于应用。多种机制可以对增加种子产量有贡献，无论 形式为增加的种子大小或是增加的种子数目。增加植物中产量(种子产量和/或生物量)的一种方法可以是通过修饰植物的内 在生长机制，如细胞周期或参与植物生长或参与防御机制的多种信号途径。关于MSR多肽，目前已发现可以通过调节植物中编码MSR(甲硫氨酸亚砜还原酶) 之核酸在植物中的表达，来改进植物中多种产量相关性状。关于烯醇化酶多肽，目前已发现可以通过调节植物中编码烯醇化酶之核酸在植物 中的表达，来改进植物中多种产量相关性状。关于ZAT样锌转运蛋白多肽，目前已发现可以通过调节植物中编码ZAT样锌转运 蛋白之核酸在植物中的表达，来增强植物中产量相关性状。
背景技术：
1、甲硫氨酸亚砜还原酶(Msr)氧对所有的好氧生物是关键的，但也可以具有许多有害影响。蛋白质或肽中的 甲硫氨酸残基的氧化已涉及人类中的一些严重的疾病，包括成人呼吸道窘迫综合症、类风 湿性关节炎、吸烟者肺气肿和阿尔兹海默氏症。目前有增加的证据说明氧化的甲硫氨酸 残基的酶促修复可能在从细菌至人类的生物体中发挥了关键的保护性作用(ElHassoimi Proc Natl Acad Sci USA. 1999 ;96 :887-892)。除了是蛋白质氧化破坏的最常见形式， 甲硫氨酸氧化成甲硫氨酸亚砜(MetSO)是独特的，通过酶肽-Met亚砜还原酶(MSR ；EC 1.8.4. 11)可以方便的逆转，提示MSR能够在体内修复氧化破坏的蛋白质(Brot等人，Anal Biochem. 1982b ；122 :291-294)。甲硫氨酸亚砜还原酶(Msr)家族包括两种单体酶，名为MsrA和MsrB，其还原肽中 的氧化的甲硫氨酸残基(肽-L-甲硫氨酸⑶-S-氧)。MsrA和MsrB表现出对亚砜特殊的立体选择性。对于保护细胞免受由Met残基硫原子氧化导致的胁迫，两种异构体都作出贡 献且是必需的，其通常以两种立体异构体的外消旋混合物存在。此外，MsrA和MsrB类型共享相同的化学反应机制，包括3个步骤(1)形成次磺 酸中间体，伴随释放1摩尔甲硫氨酸/摩尔酶；( 形成单体内二硫Msr键；然后C3)通过 硫氧还蛋白(Trx)还原氧化的Msr。两种Msr的活性位点都适合结合蛋白质-结合的甲 硫氨酸亚砜(MetSO)，比游离的MetSO更有效率(Boschi-Muller等人，Biochim. Biophys. Acta(2005) ；1703 :231-238 ；Boschi-Muller 等入，2008， Arch Biochem Biophys. 15 ； 474(2) =266-73)。在多种细菌中，MSRA和MSRB结构域是融合的(Kryukov等人， 2002PNAS99 :4245-4250)。在植物细胞中，存在A和B型的若干MSR蛋白质异构体。异构体可以位于不同的 亚细胞区室内，如胞质溶胶、叶绿体或分泌通路。系统发生的分析揭示，A和B型已进化至 两类MSR-A和MSR-B亚群可以区分开。其差异主要在于催化和酶再生所涉及的半胱氨酸的 数量和位置上，但也在于亚细胞分布或编码异构体的基因的内含子/外显子分布上。MSR-A 和MSR-B异构体对植物细胞中的总MSR酶促活性作出贡献，如Sanchez等人，1983Plant Physiol 73 :619-623 ;Bechtold 等人，2004，Plant Cell 16 :908-919 所测量的。植物 MSR(包括A和B型)，在功能上看起来构成在这样的条件下防止蛋白质破坏的关键组分， 所述条件是已知在质体中产生ROS的严重的环境限制(Romero等人，2004Plant Physiol 136 :3784-3794),或者是病原体感染(Sanchez等人，1983)，但也是处于更微妙的处理之 下，例如长夜周期(Bechtold等人，2004)。2、烯醇化酶(2-磷酸-D-甘油酸水解酶)烯醇化酶(2-磷酸-D-甘油酸水解酶)是催化2-磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮 酸相互转化的关键性的糖酵解酶。编码烯醇化酶蛋白质的基因在从原核生物到真核生物 中是保守的。在脊椎动物中，存在同功酶α、β和Y 存在于大部分组织中；β位于肌 肉组织中；而Y仅可见于神经组织中。功能性的酶作为任意2个异构体的二聚体存在在 未成熟的器官中和成体肝脏中，通常是α同二聚体；在成体骨骼肌中，是β同二聚体；在 成体神经元中，是Y同二聚体；在发育的肌肉中，通常是α/β异二聚体；在发育的神经系 统，是异二聚体。组织特异性形式表现出较小的动力学差异。在植物中，有报道称烯 醇化酶转录物的水平和活性在应答非生物胁迫时增加，所述胁迫例如盐、低温和高温，以及 厌氧胁迫(Forsthoefel 等人，1995 ;Plant Physiol. 108(3) :1185-1195)。在动物细胞中， 烯醇化酶也已知作为转录因子发挥功能，其通过结合c-myc基因启动子抑制c-myc的表达。在高等植物中，烯醇化酶与其它糖酵解的酶类似，作为分布在胞质溶胶和质体中 的多种异构体形式存在。在植物中，除了它在糖酵解和糖异生中的关键作用外，烯醇化酶在 对通过糖酵解的碳流具有高要求的过程中，例如水果成熟(Van Der Mraeten等人，1991 ； PlantCell, 3 :,719-735)和在厌氧条件下的生长中扮演了特殊的角色。将植物暴露在厌氧 胁迫下导致碳水化合物代谢从氧化型向发酵型模式的转变，导致糖酵解通路的多种酶的表 达增加(Lal 等人，1998PlantPhysiol. 1998Dec ； 118 (4) :1285-93)。在动物细胞中，已发现部分烯醇化酶蛋白与c-myc基因的启动子元件结合，并抑 制 c-myc 表达(Subramanian 等人，2000 J. Biol. Chem.，275 ，5958-5965)。相似的，植物 来源的烯醇化酶蛋白——L0S2蛋白，可以结合c-myc启动子以及来自拟南芥属的锌指STZ/ZATlO的启动子。烯醇化酶的特征性DNA结合和抑制子蛋白结构域在人α烯醇化酶和拟 南芥属L0S2烯醇化酶之间是保守的。已提示L0S2烯醇化酶蛋白在拟南芥(Arabidopsis thaliana)处于低温胁迫下控制基因表达中发挥作用(Lee等人，2002 ;EMB0 J. 21(11) 2692-2702)。拟南芥los2突变体植物据报道表现出寒冷和冰冻敏感性。3、拟南芥的Si转运蛋白(ZAT)Van der Zaal 等人(Plant Physiology,March 1999，第 119 卷，第 1047-1055 页) 描述了 398个氨基酸残基的ZAT锌转运蛋白(术语ZAT源自拟南芥拉丁文首字母和Si转 运蛋白的首字母，即Zntransporter of Arabidopsis thaliana),并预测其具有6个跨膜结 构域。作者分析了含有在花椰菜花叶病毒35S启动子控制下的拟南芥ZAT编码序列的转基 因植物。获得的具有正义链方向的ZAT的植物据报道表现出在高Si暴露下增强的Si抗性 和根中强烈增加的含量。生产反义HiRNA的植物据报道是有活力的，具有野生型水平的 Zn抗性和含量，类似于表达缺少蛋白质C端结构域的截短的编码序列的植物。Ramesh 等人(Plant Molecular Biology 54 :373-385,2004)描述了 在大麦 (Hordeum vulgare)栽培种Golden Promise中过表达拟南芥锌转运蛋白AtZIPl对植物生 长、种子矿物含量和锌转运速率的影响。作者报道了在长期的生长实验中，处于锌充足或锌 缺乏条件下，转基因和对照品系之间在叶的锌含量或茎生物量上没有任何显著差异。据报 道，在低锌条件下生长的转基因植物中的根茎比较高。由于Ramesh等人描述的ZIP型锌转运蛋白没有使处于锌充足或锌缺乏条件下的 转基因和对照品系之间在叶的锌含量或茎生物量上产生任何显著差异，故发现基于调节 ZAT样锌转运蛋白在植物中的表达，ZAT样锌转运蛋白产生增强的产量相关性状是令人惊 讶的。4、6_磷酸葡萄糖酸脱氢酶出-P⑶H)6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(EC :1. 1. 1. 44) (6_P⑶H)是氧化型的羧化酶，在存在NADP 的条件下，催化6-磷酸葡萄糖酸脱羧还原为5-磷酸核酮糖。该酶对细胞内产生显著量 的还原能力(NADPH)作出贡献。该反应是单磷酸己糖支路和磷酸戊糖通路(PPP)的组分 (Broedel 和 Wolf J. Bacteriol. 172 4023-4031 1990)。原核和真核 6PGD 是约 470 个氨基 酸的蛋白质，其序列是高度保守的(Adams等人，EMBO J. 2 1009-1014 1983)。蛋白质是同 二聚体，其中单体独立的发挥作用每个单体含有大的、主要是α螺旋的结构域和较小的 β-α-β结构域，含有混合的平行和反平行的6链β片层。NADP结合在小结构域的裂缝 上，底物结合在相邻的口袋中。概述1、甲硫氨酸亚砜还原酶(Msr)目前令人惊讶地发现，调节编码MSR多肽之核酸的表达产生相对于对照植物具有 增强的产量相关性状的植物。根据一个实施方案，提供了相对于对照植物增强产量相关性状的方法，包括在植 物中调节编码MSR多肽之核酸的表达。2、烯醇化酶(2-磷酸-D-甘油酸水解酶)目前令人惊讶地发现，调节编码烯醇化酶多肽之核酸的表达产生相对于对照植物 具有增强的产量相关性状的植物。
根据一个实施方案，提供了相对于对照植物增强产量相关性状的方法，包括在植 物中调节编码烯醇化酶多肽之核酸的表达。3、拟南芥的Si转运蛋白(ZAT)目前令人惊讶地发现，调节编码ZAT样锌转运蛋白多肽之核酸的表达产生相对于 对照植物具有增强的产量相关性状，特别是增强的产量的植物。根据一个实施方案，提供了相对于对照植物增强植物产量相关性状的方法，包括 在植物中调节编码ZAT样锌转运蛋白多肽之核酸的表达。4、6_磷酸葡萄糖酸脱氢酶伯-P⑶H)目前令人惊讶地发现，调节编码6-P⑶H (6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶或6-磷酸葡萄糖 酸脱氢酶)之核酸的表达产生相对于对照植物具有增强的产量相关性状的植物。根据一个实施方案，提供了相对于对照植物改进产量相关性状的方法，包括在植 物中调节编码6-PGDH(6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶或6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶)多肽之核酸的 表达。改进的产量相关性状包括增加的生物量、增加的早期萌发势和增加的种子产量的一 种或多种。定义多肽/蛋白质术语“多肽”和“蛋白质”在本文中可互换使用，指通过肽键连接在一起的处于任 意长度的氨基酸聚合形式。多丰亥苷it/ ^ii / mmmn / m^mmn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 换使用并且指任意长度聚合无分支形式的核苷酸，即核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸或这二 者组合。对照植物选择合适的对照植物是实验设置的常规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价植物属于相同的植物物种或甚至是相同 的品种。对照植物也可以是待评价植物的失效合子。失效合子是通过分离丢失转基因的个 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 所讨论蛋白质具有氨基酸替换、缺失和/或插入并且与其所源自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。插入可以包含氨基 端融合和/或羧基端融合以及单个或多个氨基酸的序列内插入。通常，在氨基酸序列内部 的插入会比氨基端融合或羧基端融合小，约1-10个残基的级别。氨基端或羧基端融合蛋白 或融合肽的例子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、蛋白A、麦芽糖结合蛋白、二 氢叶酸还原酶、Tag · 100表位、c-myc表位、FLAG "表位、lacZ、CMP (钙调蛋白结合肽)、 HA表位、蛋白C表位和VSV表位。
替换指以具有相似特性(如相似疏水性、亲水性、抗原性、形成或破坏α -螺旋结 构或β-折叠结构的倾向)的其它氨基酸替换蛋白质的氨基酸。氨基酸替换一般是单个残 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。氨基酸替换优选地是保守性氨基酸替换。保守性替换表是本领域众所周知 的(见例如 Creighton (1984) Proteins. W. H. Freeman and Company (编著)禾口下表 1)。表1 保守性氨基酸替换的例子
权利要求
1.用于在植物中相对于对照植物增强产量相关性状的方法，包括调节编码MSR多肽的 核酸在植物中的表达，其中所述MSR多肽以递增的优先顺序与本文表Al给出的任何多肽 序列具有至少 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 83%,84%,85%,86%,87%,88%,89%,90%,91 %,92%,93%,94%,95%,96%,97%, 98%、99%或更高的氨基酸序列同一性。
2.权利要求1的方法，其中所述MSR多肽包含至少一个保守的蛋白质基序，所述基序以 递增的优先顺序与任一项的⑴由 SEQ ID NO 173 表示的基序 1 (Q) (Y) (R) (S)(ii)由SEQ ID NO 174 表示的基序 2 (Y/H/E/D/G) (H/S) (Q/R) (Q/K/R) (Y/F) (L/C/E)(iii)由SEQ ID NO 175 表示的基序 3 (I/V) (V/M/I/A/R/F/T) (T/V/R) (E/D/T) (I/V/ I/Q) (L/K/A/V/I)(P/G/T/K)(A/S/P/T/Q)(iv)由SEQ ID NO 176 表示的基序 4 (A/F/T/-) (Q/v/e/s/c/t/-) (F/I/A/-) (G/A/-) (A/L/S/T/-)(G/_)(C/S/-)(F/-)(W/-)(G/R/S/-)(V/S/G/-)(Ε/-) (L/_)(A/M/G/V/T/-) (F/ C/A/Y/-)(Q/ff/R/G/-)(R/C/E/-)(V/I/L/S/A/-)(P/H/R/N/S/-)(G/_)(V/L/-)(T/V/I/Y/R/ A/-) (K/R/E/S/A/Y/Q/V/-)(T/A/-) (E/S/R/A/-) (V/A/-) (G/_) (Y/-) (T/S/A/V/I/-) (Q/G/ A/H/-) (G/-) (N/S/L/H/K/A/D/Q/-)(L/K/S/T/I/V/F/R/M/-)(H/T/A/S/Q/K/E/P/D/-) (N/D/ H/R/G/E/M/-)(P/-)(T/S/L/N/D/-)(Y/-)(E/R/K/Y/G/Q/-)(D/A/L/-)(V/E/D/A/I/-)(C/ Y/-) (T/S/R/H/G/-)(G/N/S/-)(A/L/V/Q/R/K/T/D/M/-)(T/G/A/-)(Y/D/G/N/S/K/-)(H/-) (S/A/T/V/N/M)(E/Q)(V/S/F/A/G/C)(V/L/D)(R/Q/E/K/Y)(V/I/L/M)(Q/H/E/T/V/I)(Y/F) (D/N)(P/V/L)(K/R/S/Q/A/N)(A/V/L/I/M/Q/E/D/N)(C/I/V/G) (K/P/K/T/G/Q/H) (Y/F) (D/ R/S/K/T/E/Q) (D/Q/K/N/T/V/S) (L/I)(L/V)(D/E/S/A/K)(V/F/I/L/M/A/T)(F/H/L)(ff/Y) (A/S/Q/K/T/D/N)(R/K/S/M/N)(H)(D/N)(P/S)(T/R)(T/Q/E/A)(L/P/V/I/G/K/F)(N/F/H/M/ D) (R/G) (Q) (G/V) (N/P/G/A/E) (D/L) (V/Q/R/L/S) (G) (T/N/A/S/P) (Q) (Y) (R) (S) (G/V/A/C/ I) (I/V/L)(Y/F)(Y/T/F/C)(Y/N/H/Q/T/S)(ν)由 SEQ ID NO : 177 表示的基序 5 (G) (W) (P)(vi)由SEQ ID NO :178 表示的基序6 (L/V) (Y/F/L) (K/D/E/Q/S/R) (S/T/-) (T/S/A/I/ L/K/D/-) (T/A/-)(K/-)(F/-)(D/N/-)(S/A/R)(G/P)(vii)由SEQ ID NO 179 表示的基序 7 (G/D/E/N/-) (G/A/S/I/-) (H/F/-) (L/F/-) (G/ F/C/_)(H/F)(V/I/S)(F/T/H/L/V)(K/D/P/M/L/I/R)(viii)由SEQ ID NO :180表示的基序8 (K/R/L/T/ff/L/F/I/-) (S/T/R/Q/P/K/G/-) (E/ D/N/A/T/K/-)(E/A/Q/A/G/R/-)(E/D/R/-)((ff/L/Q/-)(R/K/A/V/E/Q/-)(A/V/K/T/Q/R/-) (V/I/Q/R/K/G/-)(L/A/_)(S/T/E/N/-)(P/D/S/Q/A/N/E/K/-)(E/D/Q/A/-) (Q/E/A) (F/Y/ R/-)(R/Y/H/K/T/Q/-)(I/V/-)(L/T/A/-)(R/L/_)(Q/K/L/D/R/E/H/-)(K/A/E/H/-)(G/M/S/ A)(T/I/S)(E/D/R)(R/A/K/N/Y/T/I/P/F/L)(P/A/K/Q/R/A)(G/F/N)(T/S/K/C)(G/S/E)(E/ P/V/R) (Y/F/L)(N/D/ff/V/T/L/E)(K/N/Q/D)(F/T/N/V/L/K/E/S)(F/ff/Y/K/H/D/S)(T/N/A/ G/E/D/K/R)(E/P/A/D/K/Q/V)(G)(I/V/A/T)(Y/F)(ix)由 SEQ ID NO 181 表示的基序 9 (C) (A/V/I/R) (G/C/L) (C) (G/A/D/N/K/Q/E) (T/ S/A/L/N)(P/A/D/K)(L/V)(Y/F/L)(K/E/D/Q/S/R)(S/-)(T/S/K/D/A/I/L)(χ)由 SEQ ID NO 182 表示的基序 10 (A/S) (F/Y) (F/Y/ff/D) (E/Q/D/R/A) (G/P/T/A) (I/V/L/F)(G/P/A/D)(G/A/P/N/D/K/E)(A/N/T)(I/V/H)(N/K/T/G/V/I/A)(R/Q/S/E/T)(T/ K/H/I/E/A/S/N)(P/L/R/T/A/M/V/I/E)(D/E/R/I/G/N)(P/L/A/D/R/ff/M)(D/E/S/T/A/G/-) (G/I/S/F/H/-)(R/I/F/P/G/H/L/K/M/-)(R/F/S/G/M/-)(M/V/Y/I/T/-)(P/R/V/-) (R/_) (Q/ T/-) (E/A/-)(I/V/S/T/-)(T/L/I/V/H/N/-)(C/-)(xi)由 SEQ ID NO 183 表示的基序 11 (G/A/S/I/-) (H/F/-) (L/F/-) (G/F/C/-) (H/F) (V/I/S)(F/T/H/L/V)(K/D/P/M/L/I/R)(G/D/N/T/V)(E/G/R/H)(G/P/N/D/ff/S)(F/P/H/Y/I/ N/R/S)(S/L/P/A/D/G/K/R-)(T/R/N/V/-)(P/D/A/F/T/-)(T/L/F/S/R)(D/G/L/Y/N)(E/K/A/ N/Q/L)(R/K/D/E/A/P)(H/Y/I/L/K/C/F)(C/V/-)(V/L/I/S/M/-)(N/Q/K/L/-)(S/L/Q/R/-) (V/I/A/R/Y/-)具有 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 93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的序列同一性，其中，括号中给出了各个位置上的 氨基酸，而“_”代表空位，即在所述位置无氨基酸。
3.权利要求1或2的方法，其中所述受调控的表达通过在植物中引入和表达MSR多肽 之编码核酸而实现。
4.权利要求1-3的任一项的方法，其中所述MSR多肽之编码核酸编码表Al中列举的任 一蛋白质，或者是此类核酸的一部分，或者是能够与此类核酸杂交的核酸。
5.权利要求1-4的任一项的方法，其中所述核酸序列编码表Al给出的任意蛋白质的直 向同源物或旁系同源物。
6.任意前述权利要求的方法，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。
7.权利要求1-6的任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状是在非胁迫条件下获 得的。
8.权利要求1-6的任一项的方法，其中所述增强的产量相关性状是在干旱胁迫、盐胁 迫或氮缺乏条件下获得的。
9.权利要求3-8的任一项的方法，其中所述核酸与组成型启动子，优选G0S2启动子，最 优选来自稻的G0S2启动子有效连接。
10.权利要求1-9的任一项的方法，其中所述MSR多肽之编码核酸是植物来源的，优选 来自单子叶植物，更优选来自稻属，最优选来自稻，或者来自双子叶植物，更优选来自苜蓿 属，最优选来自蒺藜苜蓿。
11.通过权利要求1-10的任一项方法可获得的植物或其部分，包括种子，其中所述植 物或其部分包含编码MSR多肽的重组核酸。
12.构建体，包含(a)编码如权利要求1、2或22定义的MSR多肽的核酸；(b)能够驱动(a)的核酸序列表达的一个或多个控制序列；和任选的(C)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成型启动子，优选G0S2启动子， 最优选来自稻的G0S2启动子。
14.权利要求12或13的构建体在方法中的用途，该方法用于制造相对于对照植物具有 增加的产量，特别是增加的生物量和/或增加的种子产量的植物。
15.用权利要求12或13的构建体转化的植物、植物部分或植物细胞。
16.用于生产相对于对照植物具有增加的产量，特别是增加的生物量和/或增加的种 子产量的转基因植物的方法，包括(i)在植物中引入和表达如权利要求1或2定义的MSR多肽之编码核酸；和( )在促进植物生长和发育的条件下培养植物细胞。
17.相对于对照植物，具有增加的产量，特别是增加的生物量和/或增加的种子产量的 转基因植物，或源自所述转基因植物的转基因植物细胞，由如权利要求1或2定义的MSR多 肽之编码核酸受调控的表达而获得。
18.权利要求11、15或17的转基因植物，或源自它的转基因植物细胞，其中所述植物是 作物植物或单子叶或谷物，例如稻、玉米、小麦、大麦、粟、黑麦、黑小麦、高粱、野小麦、德国 小麦、黑麦属、一粒系小麦、teff、高粱(milo)和燕麦。
19.权利要求18的植物的可收获部分，其中所述可收获部分优选是茎生物量和/或种子。
20.来自权利要求18的植物和/或权利要求19的植物的可收获部分的产物。
21.MSR多肽之编码核酸在相对于对照植物，在植物中增加产量，特别是增加种子产量 和/或增加茎生物量中的用途。
22.分离的核酸分子，选自⑴由 SEQ ID NO :31、33、41、105、107、109、113、115、117、119、121、123、125、165、167、 169和SEQ ID NO 171的任一项表示的核酸；(ii)由SEQID NO :31、33、41、105、107、109、113、115、117、119、121、123、125、165、167、 169和SEQ ID NO 171的任一项表示的核酸的互补序列；(iii)编码由SEQ ID NO :32、34、42、106、108、110、114、116、118、120、122、124、126、 166、168、170和SEQ ID NO :172的任一项表示的多肽的核酸，优选由于遗传密码简并性 的结果，所述分离的核酸可源自如 SEQ ID NO :32、34、42、106、108、110、114、116、118、120、 122、124、126、166、168、170和SEQ IDNO 172的任一项表示的多肽序列，且还优选地产生相 对于对照植物增强的产量相关性状；(iv)以递增的优先顺序，与表A的任意核酸序列具有至少30%、31%、32%、33%、 34%,35%,36%,37%,38%,39%,40%,41 %,42%,43%,44%,45%,46%,47%,48%, 49%,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 %的序列同一性，且还优选地产生相对于对照植物增强的 产量相关性状；(ν)在严格的杂交条件下，与(i)至(iv)的核酸分子杂交的核酸分子，且优选地产生相对于对照植物增强的产量相关性状；(Vi)编码MSR多肽的核酸，所述多肽以递增的优先顺序与SEQ ID NO :32、34、42、106、 108、110、114、116、118、120、122、124、126、166、168、170 和 SEQ ID NO 172 的任一项表示的 氨基酸序列或与表Al的任意其它氨基酸序列具有至少50%、51%、52%、53%、54%、55%、 56%,57%,58%,59%,60%,61 %,62%,63%,64%,65%, 6 6%,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% 的序列 同一性，且优选地产生相对于对照植物增强的产量相关性状。
23.分离的多肽，选自⑴由 SEQ ID NO :32、34、42、106、108、110、114、116、118、120、122、124、126、166、168、 170和SEQ ID NO 172的任一项表示的氨基酸序列；(ii)以递增的优先顺序，与SEQ ID NO :32、34、42、106、108、110、114、116、118、120、 122、124、126、166、168、170和SEQ ID NO 172的任一项表示的氨基酸序列或表Al的任何 其它氨基酸序列具有至少 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%的序列同一性的氨基酸序列，且优选 地产生相对于对照植物增强的产量相关性状；(iii)上述(i)或(ii)给出的任意氨基酸序列的衍生物。
全文摘要
本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及通过调节编码MSR(甲硫氨酸亚砜还原酶)的核酸在植物中的表达来增强产量相关性状的方法。本发明还涉及具有调节了编码MSR之核酸的表达的植物，所述植物相对于对应的野生型植物或其它对照植物而言具有增强的产量相关性状。本发明还提供可用于本发明的方法的构建体。此外，本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及通过调节编码烯醇化酶之核酸序列在植物中的表达来增强产量相关性状的方法。本发明还涉及调节了编码烯醇化酶之核酸序列的表达的植物，所述植物相对于对应的野生型植物或其它对照植物而言具有增强的产量相关性状。本发明还提供可用于本发明的方法的构建体。此外，本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及通过调节编码ZAT样锌转运蛋白之核酸序列在植物中的表达来增强植物多种产量相关性状的方法。本发明还涉及具有调节了编码ZAT样锌转运蛋白之核酸序列的表达的植物，所述植物相对于对应的野生型植物或其它对照植物而言具有增强的产量相关性状。本发明还提供可用于本发明的方法的构建体。此外，本发明一般地涉及分子生物学领域，并涉及通过调节编码6-PGDH(6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶)多肽之核酸序列在植物中的表达来改进多种植物生长特征的方法。本发明还涉及具有调节了编码6-PGDH多肽之核酸序列的表达的植物，所述植物相对于对应的野生型植物或其它对照植物而言具有改进的生长特征。本发明还提供可用于本发明的方法的构建体。
文档编号C07K14/415GK102099480SQ200980127839
公开日2011年6月15日 申请日期2009年7月14日 优先权日2008年7月17日
发明者莫林纳罗 A·I·桑兹, C·勒佐, Y·海茨费尔德 申请人:巴斯夫植物科学有限公司