[发明专利]具有改变的生长特性的植物及其生产方法

说明书

本申请是申请日为2004年2月16日、申请号为200480008855.3、发明名称为“具有改变的生长特性的植物及其生产方法”的发明专利申请的分案申请。

发明领域

本申请涉及一种改变植物的生长特性的方法。更为具体地说，本发明涉及通过改变植物中编码TAD蛋白的核酸序列的表达和/或TAD蛋白的活性来增加产量。本发明还涉及具有编码TAD蛋白核酸序列表达的改变和/或TAD蛋白活性改变的植物，该植物相对于相应的野生型植物具有增加的产量。

发明背景

AAA蛋白家族(ATPases Associated with various cellular Activities，Kunau等人，Biochimie 75，209-224，1993)代表了一大组共有大约230个氨基酸的高度保守的ATP结合结构域的蛋白，表现出ATPase活性(Neuwald等人，Genome Research 9，27-43，1999；Vale，J.Cell Biol.150，F13-F19，2000)。AAA蛋白分布广泛，且已经在古细菌(Archaea)、真细菌(Eubacteria)和所有的真核界中被鉴定。AAA结构域是蛋白功能所必需的，以六聚体环组织，在ATP水解时发生构象改变。这种依赖于ATP水解的构象改变给结合蛋白质施加了压力，这一机械活动使相关蛋白打开折叠、蛋白-蛋白分离等等。结果，AAA蛋白在不同的细胞过程中发挥重要作用，包括细胞周期、细胞器合成、线粒体功能、囊泡运输、蛋白折叠、细胞骨架的调节和细胞内运动。因此，AAA蛋白可能代表了许多种类的机械酶(mechanoenzymes)，涉及在许多不同生物环境中利用实质上类似的构象改变的独特的方式，但是与其目标蛋白相互作用的基础仍然是需要思考的问题(Vale，2000)。到目前为止，大多的研究努力集中于解析AAA ATPases的分子结构和功能，而人们对它们在宏观水平的功能，例如植物生长或产量，一无所知。

基于不断增长的世界人口，提高农业效率和增加植物园艺学的多样性仍然是农业研究的一个主要目标。农作物和园艺提高的传统方式采用选择性育种技术来识别具有需要的特性的植物。然而，这种选择性育种技术具有几个缺点，即，这些技术通常是劳动密集型的，并且导致经常含有异质性遗传组分的植物，这导致所需的特性不能总是从亲本植物传给下代。分子生物学的进步已经允许人类操纵动物和植物的生殖质。植物的遗传工程学使分离和操纵遗传材料(通常以DNA或RNA的形式)以及随后将遗传材料导入植物成为可能。这种技术已经导致具有多种改良的经济学、农艺学或园艺学性质的植物的产生。一种具有特别经济利益的特性为较高的产量。

发明详述

发明人惊奇地发现改变植物中编码来源于TOB3样蛋白的ATPase结构域(此后命名为TOB3 ATPase结构域，TAD)的核酸序列的表达导致相对于相应的野生型植物具有增加的产量。

因此，根据本发明的第一个具体实施方式，提供了与相应的野生型植物相比，增加植物的产量的方法，包括改变植物中分离的编码TAD蛋白或其同源物、衍生物或活性片段的核酸序列的表达和/或改变植物中TAD蛋白、其同源物、衍生物或活性片段的活性。