專利名稱：通過調(diào)節(jié)玉蜀黍轉(zhuǎn)錄輔激活物p15(pc4)蛋白提高植物的產(chǎn)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遺傳學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明組合物和方法涉及在植物中調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄和改進(jìn)產(chǎn)量。
背景技術(shù)：
通過常規(guī)育種改進(jìn)谷粒產(chǎn)量，在玉蜀黍(maize)方面幾乎是達(dá)到停滯不前的狀態(tài)了。因此自然要探索一些能用來獲得進(jìn)一步的產(chǎn)量提升的替代性非常規(guī)方法。由于在過去一百年左右對谷粒產(chǎn)量的選擇過程中，玉蜀黍的收獲指數(shù)基本上保持不變，因此產(chǎn)量的改進(jìn)是從提高每單位土地面積的總生物量產(chǎn)出來實現(xiàn)的(Sinclair等人，(1998)Crop Science 38 :638-643 ;Duvick 等人，(1999) Crop Science 39 :1622-1630 和 iTollenaar 等人，(1999) Crop Science 39 1597-1604)。該提高的總生物量是通過增加種植密度實現(xiàn)的， 這導(dǎo)致了適應(yīng)性表型改變，如葉角和穗大小的降低，而葉角能減少下方葉子受遮蔽程度，穗大小或許能提高收獲指數(shù)(Duvick等人，(1999) Crop Science 39:1622-1630)。玉蜀黍轉(zhuǎn)錄輔激活物pl5(PC4)與水稻、大豆和擬南芥(Arabidopsis)的轉(zhuǎn)錄輔激活物P15同源。已證實PC4涉及在TFIIA-TFIID-啟動子復(fù)合物的形成過程中引發(fā)轉(zhuǎn)錄激活。我們的數(shù)據(jù)顯示，組成型表達(dá)的PC4基因能賦予對玉蜀黍的產(chǎn)量性狀的強(qiáng)烈積極效果。本領(lǐng)域需要能采用這種序列以調(diào)節(jié)植物組織生長和改進(jìn)植物中的產(chǎn)量的方法和組合物。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于調(diào)節(jié)花器官發(fā)育、葉形成、趨光性、頂端優(yōu)勢、果實發(fā)育、發(fā)根和用于提高植物中的產(chǎn)量的組合物和方法。所述組合物包含PC4序列。本發(fā)明的組合物包含選自SEQ ID NO 1和2的氨基酸序列和核苷酸序列以及它們的變體和片段。編碼PC4的核苷酸序列在DNA構(gòu)建體中提供以便在目標(biāo)植物中表達(dá)。還提供了包含本發(fā)明的序列的表達(dá)盒、植物、植物細(xì)胞、植物部分和種子。在具體的實施方案中，該多核苷酸可操作性連接到組成型啟動子。提供了用于調(diào)節(jié)植物或植物部分中的PC4序列的水平的方法。所述方法包括將包含PC4序列的異源多核苷酸引入到植物或植物部分中。PC4多肽的水平可被提高或降低。 這種方法可用來提高植物中的產(chǎn)量；在一個實施方案中，該方法用來提高谷類中的谷粒產(chǎn)量。
圖1提供幾種PC4序列的比對，這些序列來自玉米(Zea mays) (SEQ ID NO :2)、擬南芥(Arabidopsis thaliana) (SEQ ID NO :4)、水稻(Oryza sativa) (SEQ ID NO :12)、大豆(Glycine max) (SEQ ID NO :6 和 8)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula) (SEQ ID NO :10)、 毛果楊(Populus trichocarpa) (SEQ ID NO :14)和高粱(Sorghum bicolor) (SEQ ID NOS 16)。PC4共有區(qū)域以高亮標(biāo)出。黃顏色代表各蛋白質(zhì)之間具有100%同一性的氨基酸，藍(lán)顏色代表具有75%同一性的氨基酸，而綠顏色代表具有50%同一性的氨基酸。對共有序列 (SEQ ID NO 17)進(jìn)行了標(biāo)識，而保守PC4區(qū)域(SEQ ID NO 18)以下劃線標(biāo)出。
具體實施例方式下文將結(jié)合附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中只顯示了本發(fā)明的一些實施方案， 而非全部實施方案。確實，這些發(fā)明方案可以以許多不同的形式來體現(xiàn)，不應(yīng)被認(rèn)為局限于本文給出的實施方案；提供這些實施方案是為了使本公開內(nèi)容能滿足適用的法律要求。借助前面的描述和隨附的附圖中給出的教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會想到本發(fā)明的許多修改形式和其他實施方案。因此，應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明不限于所公開的特定實施方案，并旨在將修改形式和其他實施方案包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。雖然本文采用了特定術(shù)語，但它們僅以一般性和描述性含義使用而不出于限制目的。I.概論本發(fā)明提供了方法和組合物，用來促進(jìn)花器官發(fā)育、發(fā)根和產(chǎn)量，并用來調(diào)節(jié)植物中的葉形成、趨光性、頂端優(yōu)勢、果實發(fā)育等。本發(fā)明的組合物和方法通過調(diào)節(jié)植物中至少一種PC4多肽或者具有本發(fā)明PC4多肽的生物活性變體或片段的多肽的水平，來導(dǎo)致植物或作物產(chǎn)量的提高。II.組合物本發(fā)明的組合物包含參與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的PC4多核苷酸和多肽以及它們的變體和片段。還包含在不同植物物種中在PC4中高度保守的特定多核苷酸和多肽以及它們的變體和片段(SEQ ID N0:18)。該保守區(qū)具有21個氨基酸。表 權(quán)利要求
1.一種分離的多核苷酸，所述多核苷酸包含選自以下的核苷酸序列(a)SEQ ID NO 1所示的核苷酸序列；(b)編碼SEQID NO 2的氨基酸序列的核苷酸序列；(c)與SEQID NO :1具有至少90%序列同一性的核苷酸序列，其中所述核苷酸序列編碼具有PC4蛋白活性的多肽；(d)包含SEQID NO 1的至少40個連續(xù)核苷酸或其互補(bǔ)序列的核苷酸序列；和(e)編碼與SEQID NO :2具有至少80%序列同一性的氨基酸序列的核苷酸序列，其中所述核苷酸序列編碼具有PC4蛋白活性的多肽。
2.一種表達(dá)盒，所述表達(dá)盒包含根據(jù)權(quán)利要求1所述的多核苷酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表達(dá)盒，其中所述多核苷酸可操作性連接到驅(qū)動在植物中的表達(dá)的啟動子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表達(dá)盒，其中所述多核苷酸可操作性連接到組成型啟動子。
5.一種植物，所述植物包含根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的表達(dá)盒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的植物，其中所述植物是單子葉植物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的植物，其中所述單子葉植物是玉蜀黍、小麥、水稻、大麥、高粱或黑麥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的植物，其中所述單子葉植物是水稻。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的植物，其中所述單子葉植物是玉蜀黍。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的植物，其中所述植物具有提高的水平的選自以下的多肽(a)包含SEQID NO 2的氨基酸序列的多肽；(b)與SEQID NO :2具有至少90%序列同一性的多肽，其中所述多肽具有PC4蛋白活性；和(c)包含SEQID NO 3所示的PC4保守區(qū)的多肽。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的植物，其中所述植物具有選自以下的表型(a)種子總數(shù)增加；和(b)種子總重量增加。
12.一種提高植物中多肽的水平的方法，所述方法包括將根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4 所述的表達(dá)盒引入到所述植物中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述植物的產(chǎn)量得到提高。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中提高所述多肽的水平在所述植物中產(chǎn)生出選自以下的表型(a)種子總數(shù)增加；和(b)種子總重量增加。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述表達(dá)盒穩(wěn)定整合到所述植物的基因組中。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述植物是單子葉植物。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述單子葉植物是玉蜀黍、小麥、水稻、大麥、高粱或黑麥。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述單子葉植物是水稻。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述單子葉植物是玉蜀黍。
20.一種提高植物中的產(chǎn)量的方法，所述方法包括提高PC4多肽在所述植物中的表達(dá)， 其中所述PC4多肽具有PC4蛋白活性且選自(a)包含與SEQID NO :2所示序列具有至少80%序列同一性的氨基酸序列的多肽；和(b)包含SEQID NO 3所示的PC4結(jié)構(gòu)域的多肽。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述多肽包含與SEQID NO :2所示序列具有至少95%序列同一性的氨基酸序列。
22.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述多肽包含SEQID NO :2所示的氨基酸序列。
23.根據(jù)權(quán)利要求20至22中任一項所述的方法，所述方法包括將表達(dá)盒引入到所述植物中，所述表達(dá)盒包含可操作性連接到驅(qū)動在植物細(xì)胞中的表達(dá)的啟動子的編碼所述PC4 多肽的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含選自以下的核苷酸序列(a)SEQ ID NO 1所示的核苷酸序列；(b)編碼SEQID NO 2的多肽的核苷酸序列；(c)與SEQID NO 1所示序列包含至少95%序列同一性的核苷酸序列；(d)編碼包含SEQID NO :3所示氨基酸序列的多肽的核苷酸序列；和(e)編碼與SEQID NO :2所示序列具有至少90%序列同一性的氨基酸序列的核苷酸序列。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，所述方法包括(a)用所述表達(dá)盒轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞；和(b)從步驟(a)的轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞再生出轉(zhuǎn)化植物。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或權(quán)利要求M所述的方法，其中所述表達(dá)盒穩(wěn)定整合到所述植物的序列中。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述啟動子是組成型啟動子。
27.一種分離的多肽，所述多肽包含選自以下的氨基酸序列(a)包含SEQID NO 2的氨基酸序列；(b)與SEQID NO :2具有包含至少90%序列同一性的氨基酸序列，其中所述多肽具有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的能力；和(c)包含SEQID NO 2的至少40個連續(xù)氨基酸的氨基酸序列，其中所述多肽保持調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的能力。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于調(diào)節(jié)植物發(fā)育和用于提高植物中的產(chǎn)量的方法。所述組合物包含PC4序列。本發(fā)明的組合物包含選自SEQ ID NO1和2的氨基酸序列和核苷酸序列以及它們的變體和片段。編碼PC4分子的核苷酸序列在DNA構(gòu)建體中提供以便在所關(guān)注的植物中表達(dá)，以調(diào)節(jié)植物或植物部分中的PC4序列的水平。所述方法包括將包含本發(fā)明PC4序列的異源多核苷酸引入到植物或植物部分中。PC4多肽的水平可被提高或降低。這種方法可用來提高植物中的產(chǎn)量；在一個實施方案中，所述方法可用來提高谷類植物中的谷粒產(chǎn)量。
文檔編號C12P19/34GK102421912SQ201080017900
公開日2012年4月18日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者李國甫 申請人:先鋒國際良種公司