[發明專利]能在鹽化土壤中生長的抗脅迫、超大轉基因植物

無效

• 申請號: 00816302.2
• 申請日: 2000-11-10
• 公開（公告）號: CN1399512A
• 公開（公告）日: 2003-02-26
• 發明（設計）人: R·A·蓋歐拉
• 申請（專利權）人: 康涅狄格州大學;懷特黑德研究所
• 主分類號: A01H1/00
• 分類號: A01H1/00;A01H5/00;C07H21/04;C12N15/00;C12N15/09;C12N15/63;C12N15/70;C12N15/74;C12N15/82;C12N15/87
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 唐偉杰

相關申請

本申請要求以下相關申請的權益：由Roberto?Gaxiola于1999年11月10日提出的名稱為“質子轉運蛋白及其在植物中的應用”的美國臨時申請60/164,808；由Roberto?Gaxiola于2000年8月22日提出的名稱為“質子轉運蛋白及其在植物中的應用”的美國專利申請09/644,039以及由Roberto?Gaxiola于2000年8月18日提出的名稱為“抗干旱、抗冷凍轉基因植物”的美國臨時申請60/226233，這些申請所包含的全部內容都以參考文獻的形式被收錄在此。政府支持

在此所描敘的發明全部或部分由國立衛生研究院(NationalInstitute?of?Health)批準號GM52414、DK54214、DK43495、DK51509、DK34845、GM35010及由國家科學基金批準號MCB9317175提供支持。政府在本發明中擁有一定的權利。

發明背景

1.發明領域

本發明涉及遺傳改良植物，它們對干旱和冷凍等環境脅迫具有很強抗性、具有超大營養和/或繁殖結構(與其正常表型的對應植物相比)，并能在高鹽介質中生長。

2.相關領域背景

進入新世紀后，養活整個人類的前景堪優。隨著世界人口的不斷增長，農業研究一個主要目標是提高作物產量。同樣，園藝研究的一個主要目標是培育作物以外的強抗性植物，如觀賞植物、牧草、灌木以及其它發現有利于人類或能娛悅人的植物。

直到最近，作物和園藝植物的改良都有賴于對攜帶目標性狀的植株進行選擇育種。然而，這種選擇育種技術通常不太令人滿意，因為許多植株含有異種遺傳成分而使其目標性狀和親本不一樣。

分子生物學的發展已經允許人類對動植物種質進行操作。植物遺傳工程需要分離和操作遺傳物質(其典型形式為DNA或RNA)，其后將此遺傳物質導入植物中去。使用這種技術培育了抗蟲性增強的植物、能產生藥物與其它化學物質的植物及表達有利性狀的植物。有利的是，這種植物不僅包含有用基因，而且是可育的。

植物科學一個特別重要的新領域是培育脅迫抗性提高的植物。一般來說，植物都擁有和維持著保證其在不利環境條件下生存的適應機制。植物普遍遭受到的兩類的脅迫是冷凍和干旱，它們都和細胞脫水有關。已知某些植物攜帶在寒冷或長期脫水條件下開啟的基因，這些基因編碼的產物直接或間接地使此植物的抗旱性和/或抗凍性比其許多類似植物高。現在已經表征了許多熱脅迫和水分脅迫相關基因(見例如，美國專利5,837,545、5,071,962、4,707,359)。很多人相信，這些基因編碼某種可能有利于植物生存的蛋白質，如“水分脅迫蛋白”。例如，某些植物在脅迫條件下產生名為脫落酸(ABA)的激素，此激素使植株氣孔關閉，從而降低了其受脅迫的嚴重程度。不幸的是，已知ABA抑制新葉的形成，促進花和果實的脫落并導致減產。

據信，許多熱帶植物都不具備耐受長期干旱和/或冷凍條件的進化能力。相反，已知許多溫帶植物都形成了至少一些耐受此條件的能力。在干燥條件下及冷凍后，各植物種類的生產力有很大不同。例如，煙草(煙草屬(Nicotiana?spp.))的新葉對干旱高度敏感，因而其不能在水資源匱乏和蒸發量高的地區進行商業種植。與水分脅迫相比，對抗凍相關蛋白質和基因知之甚少。然而，已經假設了抗凍主成分可能和耐脫水有關(見例如，Yelenosky，G.C.，Guy，L.(1989)Plant?Physiol.89：444-451)。

另一個特別重要的新領域是培育在鹽化土壤中生長能力提高的植物。含溶解鹽水分的供給使土壤發生鹽化。水分蒸發后，鹽類就在土壤中逐漸積累。在我們這個星球的大多數豐產地區，灌溉土地的不斷鹽化危及著農業的未來(Serrano，R.等，Crit.Rev.Plant?Sci.，13：121-138(1994))。例如，干旱地區為大多數作物的生長提供了最適宜的光周期和溫度條件，但其降雨量不太適宜。人工灌溉只能在短期內解決問題，因為已發現處于這樣環境下的土壤往往很快被鹽化。為了能在防礙包括糧食作物在內的許多植物生長的鹽化環境下種植，植物必須在其胞質中維持比其生長土壤中存在的低得多的Na⁺/K⁺比率。