[發明專利]成花基因座T(FT)和經遺傳修飾可調節開花的植物

無效

• 申請號: 99806502.1
• 申請日: 1999-04-13
• 公開（公告）號: CN1302328A
• 公開（公告）日: 2001-07-04
• 發明（設計）人: 德特勒夫·魏格爾
• 申請（專利權）人: 索爾克生物研究學會
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12P21/00;C12Q1/25
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 胡交宇

技術領域

本發明一般涉及植物遺傳工程，特別涉及具有可調節成花表型的遺傳工程植物，以及培育這些植物的方法。

背景

絕大多數種類的被子植物受環境刺激，如晝夜長短和溫度，以及內在因素如年齡的誘導而開花，有花植物的成熟組織由被稱作分生組織的幾類干細胞發育而來。每種分生組織的特性是由其發育而成的結構決定的：營養分生組織發育成根和葉，花序分生組織發育成成花分生組織，成花分生組織發育成花器官如花萼和花瓣。不僅分生組織能夠產生具有不同特性的新的分生組織，而且它們自身特性在發育過程中也能改變。例如，營養莖分生組織經成花誘導后可轉變為花序分生組織，而且在一些植物種類中花序分生組織自身最終將轉變為成花分生組織。盡管分生組織的轉化在植物發育過程中具有重要意義，但對其中的機理了解很少。

在植物發芽后，莖分生組織在其兩側產生一系列葉分生組織，然而，一旦經成花誘導，莖分生組織會轉而產生花分生組織，成花分生組織產生花器官原基，原基進而單獨發育成花萼、花瓣、雄蕊和心皮。這樣，花的形成可設想為一系列不同的發育階段，即成花誘導、花原基的形成、花器官的產生，已從多種植物中分離出中斷每一階段的突變體，這說明有整套遺傳體系在控制成花過程(見綜述，Weigel和Meyerowitz，“形態發生的分子基礎”(M.Bernfield編著)，發育生物學會第51屆年會，pp.93-107，紐約，1993)。

最近通過對二種遠緣雙子葉植物擬南芥(Arabidopsis?thaliana)和金魚草(Antirrhinum?majus)的研究鑒定出三類同源基因，它們單獨或共同決定花組織特性(Bowman等，Development,112:1,1991；Carpenter和Coen等，Genes?Devl.,4:1483,1990；Schwarz-Sommer等，Science,250:931,1990)。這些基因其中一些是轉錄因子，它們DNA結合的保守區已確定為MADS閱讀框(Schwarz-Sommer等，見上)。

已經鑒定早期啟動的控制成花分生組織特性的基因，在擬南芥(Arabidopsis?thaliana)和金魚草(Antirrhinum?majus)中成花分生組織是由花序分生組織發育而來，已經知道二種因子參與控制分生細胞發育成為花。在擬南芥中，控制因子是LEAFY基因(Weigel等Cell?69:843,1992)和APETALAl基因(Mandel等，Nature?360:273,1992)的產物，當這些基因中的一個突變失活后，花和花序的結構和特性便形成(Weigel等見上；Irish和Sussex,Plant?Cell,2:741,1990)。在金魚草中，與擬南芥LEAFY基因同源的是FLORICAULA，與APETALAI基因同源的是SQUAMOSA(Huijser等，EMBO?J.,11:1239,1992)，這一對基因包含有MADS閱讀框區域。

有花植物具有二種類型的花序構成：無序型的，其花序生長不定，或有序型的，最終形成定型的花序。在這二個遠緣種擬南芥的terminalflower?1基因和金魚草的centroradialis基因突變體中，通常是無序型的花序轉變為有序構型。金魚草的基因CENTRORADIALIS(CEN)和擬南芥的基因TERMINAL?FLOWER?1(TFL1)表現出同源性，說明在這些植物中花序的無定型具有共同的遺傳機制。然而，與CEN基因不同的是，TFL1基因在營養生長階段也表達，這會推遲花序發育，從而影響花序分生組織形成的時間及其特性(見實施例，PCT/GB96/02276，詳見參考文獻)。

在植物生物技術領域已成功構建出包括一些主要作物在內的基因工程植物，這些研究成果讓人振奮，其中通過改變植物基因而促使其提前開花是經濟上所需要的，花誘導經常是種植作物的制約因素。除地域因素外控制開花誘導最重要的因素之一是白晝的長短，它隨季節的變化而變化。需要建立一種方法能人為控制和誘導植物開花而使其不受地域和環境條件的制約，這樣就能使作物在所需要的時間內結實，由于大多數作物的果實(即種子，谷粒，水果)來源于花，因此能夠控制開花的方法具有經濟價值。

概述

本發明是基于發現的一個調節植物開花的基因。這個基因定義為“開花基因座T”或“FT”，其功能是調節開花時間。在擬南芥中FT基因的過量表達導致開花明顯提前，而FT基因通過突變或反義失活喪失功能時會導致延遲開花。