[发明专利]在缺氧条件下改变生长和适应

说明书

本申请的原始申请是申请日为2000年2月18日的美国临时申请流水号06/183572。

                         发明背景

深水水稻(Oryza sativa L.)植物特别适应忍受长时间地部分浸泡在水中。对低氧(缺氧)条件的适应包括厌氧基因的诱导，其中的某些基因编码能催化发酵途径的蛋白，在若干半水生植物中出现的另一种适应是幼小节间的快速生长，这使得植物能够通过将其某些叶子保持在上升的水面上而得以存活。节间的加速生长，是由于细胞分裂活性的增强和细胞伸长的增强而导致的，这些内容在文献中有充分报导(Kende，1987；Kende等，1993；Lorbiecke和Sauter，1998；Kende等，1998)。所述生长反应是由环境信号诱导的，并且是由若干植物激素相互作用介导的。

浸泡植物，会导致植物组织中乙烯浓度的提高，这是由于周围水所产生的物理滞留作用以及增强了的生物合成而导致的(Stunzi和Kende，1989；Raskin和Kende，1985)。乙烯能改变生长促进激素赤霉酸(GA)和顺-脱落酸(ABA)的比例，脱落酸是水稻节间中GA作用的有效的拮抗剂。降低ABA含量和提高GA含量，会导致组织对GA存在的响应的增强。

GA是节间中最终的生长促进激素(Raskin和Kende，1984)。施用乙烯和浸泡，能在3小时内将节间内部的ABA含量降低75％(Hoffmann-Benning和Kende，1992；Azuma等，1995)。与此同时，内源GA₁含量增加4倍。浸泡诱导生长的延迟期为3-4小时(Hoffmann-Benning和Kende，1992)。

业已从遗传学上证实，一个基因座决定水稻的抗浸泡性(Setter等，1997)。到目前为止，该基因的克隆和鉴定一直是令人困惑的。本发明提供了来自不同生物的SH2基因和相应的SH2蛋白。本发明的SH2基因决定厌氧诱导的SH2蛋白的诱导，因此，一个最重要的基本机制是对缺氧条件的适应。调节细胞中SH2的表达和/或活性，使得细胞能在低氧的条件下生长。

本发明提供了包括SH2A或SH2A样基因的核苷酸序列的转基因植物、植物部分或植物细胞，其中，所述核苷酸序列与所述转基因植物或植物细胞的基因组不同源。

还提供了包括SH2A或SH2A样基因的核苷酸序列的转基因植物或植物细胞，其中，业已通过重组DNA方法，将所述核苷酸序列导入所述植物、植物部分或植物细胞。所述植物可能具有内源SH2A样基因，并且，可以通过重组DNA方法，将其它的内源SH2A样基因添加到所述植物、植物部分或植物细胞中。

还提供了含有SH2A或SH2A样蛋白的转基因植物、植物部分或植物细胞，其中，所述蛋白与所述植物、植物部分或植物细胞不同源。

含有SH2A或SH2A样基因的核苷酸序列的宿主细胞，其中，所述核苷酸序列与所述宿主细胞的基因组不同源，或者其中，所述核苷酸序列是通过重组DNA方法导入所述宿主细胞的。宿主细胞的例子包括细菌、酵母、真菌、昆虫、植物或动物细胞。在所述宿主细胞内，SH2A或SH2A样基因的核苷酸序列相对指导该核苷酸序列表达的调控区而言，可以是正义或反义方向。

还提供了调节培养的细胞在缺氧条件下生长或存活的方法，该方法包括调节所述培养细胞中SH2A或SH2A样蛋白的含量或活性。本发明还提供了通过调节所述培养细胞中SH2A或SH2A样蛋白含量或活性来改变培养细胞的生长反应的方法。培养的细胞可以包括细菌、酵母、真菌、植物、哺乳动物或昆虫细胞。

本发明还提供了一种用于改变一种生物的细胞、组织或器官生长响应的方法，该方法包括调节所述生物的细胞、组织或器官中SH2A或SH2A样蛋白的含量或活性。还提供了一种用于改变植物细胞、组织或器官的生长响应的方法，该方法包括调节所述植物细胞、组织或器官中SH2A或SH2A样蛋白的含量或活性。例如，可以通过增强编码所述SH2A或SH2A样蛋白的核苷酸序列的转录来调控SH2A或SH2A样蛋白的含量。在植物上，转录的增强是通过使植物细胞、组织或器官接触乙烯利或乙烯诱导的。

还提供了一种用于生产适应在缺氧条件下生长的植物的方法，该方法包括用编码SH2A或SH2A样基因的序列转化植物细胞、花粉、原生质体、外殖体、植物部分或植物器官中的至少一种，并由此再生植物。还提供了用于改善植物在低氧条件下存活的方法，该方法包括用编码SH2A或SH2A样基因的序列转化植物细胞、花粉、原生质体、外殖体、植物部分或植物器官中的至少一种，并由此再生植物。