[发明专利]玉米ABA信号基因及使用方法

说明书

发明领域

本发明包含用于对植物进行基因修饰，特别是用于调节植物对脱落酸的响应的组合物和方法。

发明背景

脱落酸(ABA)是在多种生理过程中发挥基本调控作用的植物激素，所述生理过程包括胚的发育、种子休眠、蒸腾和对环境胁迫的适应。ABA调控许多植物发育的农艺学上重要的方面，包括种子贮藏蛋白和脂类的合成以及气孔关闭的调节。ABA响应启动子的分析已揭示了不同的潜在顺式作用调节元件。

影响ABA生物合成和信号传送(signaling)的基因中的突变在在一些植物种类中是已知的。参见，例如Leung and Giraudat，(1998)Annu.Rev.Plant Physiol.Plant Mol.Biol.49：199-222，以及其中引用的参考文献。在拟南芥(Arabidopsis)中，已鉴定出大量遗传学差异的拟南芥酸不敏感基因座。这些突变体是基于种子在抑制性浓度的ABA存在下发芽的能力进行选择。还表明突变能影响种子发育的某些其他方面，包括贮藏蛋白和脂类的累积、叶绿素分解、耐脱水性和胚的成熟。此外，ABA介导的生长控制是植物对不利环境条件的基本响应。需要调节植物对ABA的响应，特别是用于减轻非生物胁迫对营养和/或生殖生长的影响从而保持或增加产量的方法。

发明概述

提供了用于增加植物特别是种子植物产量的组合物和方法。本方法涉及调节脱落酸(ABA)识别和信号转导以保护植物免受胁迫和不利环境条件的有害影响。组合物包含影响植物或植物细胞中ABA敏感性的基因构建体。特别感兴趣的是ABA相关序列。这些序列包括参与ABA识别和信号转导的基因的突变体、片段和变体以及反义核苷酸序列。DNA序列可以提供在构建体中，所述构建体提供时间特异性、发育特异性和/或组织特异性。组合物在用于增加胁迫下特别是非生物胁迫下的植物产量的方法中是有用的。这样，除去了ABA对植物生长和/或产量的有害影响。还提供了转化的植物、植物细胞、组织和种子。

附图简要描述

图1显示了如下文实施例7进一步所述的ABI1转基因玉米的产量数据。

图2是拟南芥和玉米(Zea mays)ABI1蛋白的比对。

图3提供了SEQ ID NO：12中鉴定出的玉米基因的信息。

序列简要描述

SEQ ID NO：1和2中提供了拟南芥ABI1序列。SEQ ID NO：3和4中提供玉米ABI1核酸和氨基酸序列。SEQ ID NOS：5、6和7中分别提供了部分ZmABI1同源物A、B和C。SEQ ID NOS：8和9中分别提供了ZmABI-GF和同源物，SEQ ID NO：10中提供ZmABI-GF的氨基酸序列。SEQ ID NO：11和12是本文进一步所述的突变ZmABI1序列。SEQ ID NO：13是在启动子区具有ABRE(ABA响应元件)的ABA诱导型基因的基因组序列；还可参见图3。

发明详细描述

提供了调节植物对脱落酸(ABA)响应的方法。在某些实施方案中，通过除去ABA对种子发育的有害影响保持作物产量。特别是，本发明包括用于破坏或延缓ABA信号传送或功能的组合物和方法。对于以组织优选的和/或发育优选的方式破坏或延缓ABA的功能或作用从而使营养和/或生殖组织与胁迫和不利环境条件隔离，本组合物和方法是有用的。这可以有利地改变某些组织的发育时间段以便最小化非生物胁迫的影响。例如，可以改变胚乳发育的某些方面的时间以避免非生物胁迫的负面影响。

出于本发明的目的，“种子发育”包括但不限于生殖组织的发生和发育、胚乳发育和种子成熟。

ABA参与贯穿植物生命周期的很多生理和发育过程，包括种子休眠；对例如寒冷、干旱、盐度等非生物环境胁迫的适应；营养贮藏物质的累积；耐脱水性的获得；气孔关闭等。ABA介导植物对例如干燥、寒冷、盐胁迫等环境信号和其他胁迫的适应性，并且作为负面生长调节物。通常，ABA通过调节细胞电位来扩大，可能通过膨胀控制(turgor control)以及通过诱导有丝分裂生长抑制(mitotic growth arrest)来强制行使双峰(bimodal)负面生长控制。