[發(fā)明專利]使用稻啟動子增加植物生長和產(chǎn)量的方法和組合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580040139.1
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN108064301B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·P·布魯特內(nèi)爾;D·W·布萊恩特;T·C·莫克勒;王林
• 申請（專利權(quán)）人: 本森希爾生物系統(tǒng)股份有限公司
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/113;A01H5/10;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 余穎;楊昀

本文提供了用于改善植物生長的組合物和方法。組合物包含啟動子序列，其以發(fā)育調(diào)控的方式直接表達操作性連接的核苷酸。也提供了用于表達感興趣基因的表達構(gòu)建體、多核苷酸和多肽，包含該表達構(gòu)建體、多核苷酸和多肽的植物，和產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物的方法，該感興趣基因的表達可改善農(nóng)業(yè)性質(zhì)，包括但不限于作物產(chǎn)量、生物和非生物脅迫耐受性、和早期活力。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于控制參與植物生長和發(fā)育中涉及的核苷酸的表達的方法和組合物。

發(fā)明背景

持續(xù)增加的世界人口和日漸減少的農(nóng)業(yè)可耕種土地供應(yīng)推動開發(fā)具有增加的生物質(zhì)和產(chǎn)量的植物。常規(guī)農(nóng)作物和園藝改進手段采用選擇性育種技術(shù)來鑒定具有所需特性的植物。然而，這種選擇性育種技術(shù)具有幾個缺陷，即，這些技術(shù)一般是費力的并且產(chǎn)生通常含有異源遺傳組件的植物，其可能并不總是導(dǎo)致所需的性狀從親本植物傳遞下去。分子生物學(xué)的進展提供了調(diào)節(jié)植物種質(zhì)的手段。植物遺傳改造要求分離和操作遺傳物質(zhì)(一般是DNA或RNA的形式)并且隨后向植物導(dǎo)入該遺傳物質(zhì)。這種技術(shù)具有向作物或植物遞送各種改善的經(jīng)濟、農(nóng)業(yè)或園藝性狀的能力。

感興趣的性狀包括植物生物質(zhì)和產(chǎn)量。產(chǎn)量通常定義為可測量的來自作物的有經(jīng)濟價值的產(chǎn)物。這可以量和/或質(zhì)來定義。產(chǎn)量直接取決于幾個因素，例如，器官的數(shù)量和尺寸、植物結(jié)構(gòu)(例如，分枝數(shù)量)、種子產(chǎn)生、葉衰老等。根發(fā)育、營養(yǎng)攝入、脅迫耐受性和早期活力也可能是決定產(chǎn)量的重要因素。因此，優(yōu)化上述因素可產(chǎn)生增加的植物產(chǎn)量。

種子產(chǎn)量的增加是特別重要的性狀，因為許多植物的種子對于人和動物消耗而言是重要的。作物例如玉米、水稻、小麥、油菜和大豆占人類總熱量攝入的超過一半，無論是通過直接消耗其種子還是通過消耗在經(jīng)加工的種子上產(chǎn)生的肉制品。它們也是工業(yè)過程中使用的糖類、油脂和許多類型礦物質(zhì)的來源。種子含有胚(新芽和根的來源)和胚乳(在萌發(fā)期間和幼苗的早期生長期間胚生長的營養(yǎng)源)。種子的發(fā)育涉及許多基因，并且需要將代謝物從根、葉和莖轉(zhuǎn)移到生長的種子中。尤其是胚乳，其吸收了糖類、油脂和蛋白質(zhì)的代謝前體并將它們合成儲存大分子以填充谷粒。植物生物質(zhì)的增加對于飼料作物如苜蓿、青貯玉米和干草而言重要。許多基因參與植物生長和發(fā)育。因此，需要調(diào)節(jié)這些基因以增加作物產(chǎn)量的方法。

發(fā)明內(nèi)容

提供用于調(diào)節(jié)植物中基因表達的組合物和方法。所述方法增加植物生長，導(dǎo)致較高作物產(chǎn)量。組合物包含：用于發(fā)育調(diào)控的啟動子的新型核苷酸序列、包含操作性地連接至編碼和感興趣的核苷酸序列的啟動子的DNA構(gòu)建體，和轉(zhuǎn)化的植物、種子、植物部分和植物細(xì)胞，其具有穩(wěn)定引入其基因組的、包含本發(fā)明的啟動子序列的構(gòu)建體。所述啟動子可用于通過如下方式改變植物生長：調(diào)控一種或多種感興趣的核苷酸和/或編碼序列(尤其是光合作用相關(guān)基因)的表達水平和/或表達模式。編碼植物光合作用中涉及的蛋白質(zhì)的基因的表達可經(jīng)調(diào)控，以增加植物生長、植物質(zhì)，和植物產(chǎn)量。本文中描述利用這些啟動子來調(diào)控編碼光合蛋白質(zhì)的基因的表達水平和/或發(fā)育表達概況的方法。

本發(fā)明的實施方式包括：

1.一種表達植物中感興趣的基因的方法，其包括：用DNA構(gòu)建體轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞，所述DNA構(gòu)建體包含發(fā)育調(diào)控的啟動子，所述發(fā)育調(diào)控的啟動子所具有的序列包含SEQ IDNO:3、4、5、15、17、19或21所示的序列，其操作性地連接至用于感興趣的基因的編碼區(qū)域，和，從所述植物細(xì)胞再生轉(zhuǎn)化的植物。

2.如實施方式1所述的方法，其中，所述編碼區(qū)域編碼光合作用中涉及的蛋白質(zhì)。

3.如實施方式2所述的方法，其中，所述編碼區(qū)域編碼具有景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶活性的酶。

4.如實施方式3所述的方法，其中，所述編碼區(qū)域包含SEQ ID NO:1的序列，或與SEQ ID NO:1具有至少80％相同性的序列。

5.如實施方式3所述的方法，其中，所述編碼區(qū)域編碼SEQ ID NO:2的氨基酸序列，或與SEQ ID NO:2具有至少80％相同性的序列。