[发明专利]具有受调节的碳分配的植物及其制备方法

说明书

本发明一般涉及分子生物学领域并涉及用于在植物中调节碳分配(carbon partitioning)的方法。更具体地，本发明涉及在通过调节编码特定类型的NAC转录因子的核酸在植物中表达而在植物中调节碳分配的方法。本发明还涉及具有编码NAC转录因子的核酸的受到调节表达的植物，所述植物相对于对照植物具有受调节的碳分配。本发明也提供用于本发明方法的构建体。

持续增长的世界人口和农业用可耕地供应萎缩刺激了有关增加农业效率的研究。常规的作物及园艺学改良手段利用选择育种技术以鉴定具有受欢迎特性的植物。然而，此类选择育种技术具有几个缺陷，即这些技术一般耗费很多劳动并且产生这样的植物，其经常含有异源性遗传组分，其可能不总是导致从亲代植物中传递的所希望性状。分子生物学进展已经允许人类改良动物及植物的种质。植物的遗传工程使得可以分离和操作遗传物质(一般以DNA或RNA的形式)并且随后引入该遗传物质至植物中。此类技术具有产生具备多种经济学、农学和园艺学改良性状的作物或植物的能力。

本发明涉及特定类型的NAC转录因子在植物中调节碳分配的用途。转录因子通常定义为显示序列特异性DNA结合，和能够激活和/或抑制转录的蛋白质。拟南芥基因组编码至少1533个转录调节子，这占其估计的基因总数的～5.9％。报导大约45％的这些转录因子来自植物特异性家族(Riechmann等人，2000(Science Vol.290，2105-2109))。这种植物特异性家族转录因子的一个实例是NAC家族。

NAC是取自首次描述为包含NAC结构域的三个基因的首字母的缩写词，所述三个基因即NAM(无顶端分生组织)、ATAF1，2和CUC2(杯状子叶)。NAC蛋白质似乎在植物中广泛分布，估计拟南芥基因组至少含有100个NAC-编码基因，但是至今没有在其他真核生物中发现任何实例(Riechmann等人，2000)。

NAC蛋白质家族包含多个植物蛋白质，它们通过存在高度保守的N-末端NAC结构域以及不同的C-末端结构域鉴定。NAC蛋白质的DNA-结合能力通常定位在NAC结构域，C-末端区组成转录活化结构域。已发现几个NAC基因是激素诱导的。已提示NAC结构域与其他蛋白质相互作用，所述蛋白质例如病毒蛋白质和环指蛋白(RING finger protein)。还已提示NAC蛋白质在多种植物过程的转录控制(中起作用)，所述植物过程包括茎端分生组织和花器官的发育，以及侧根的形成。还已提示NAC蛋白质响应胁迫和病毒感染，Ernst等人，2004(EMBO Reports 5，3，297-303)。

US专利6,844,486描述了分离自拟南芥的NAC家族成员、NACI。据报道NACl涉及子叶和侧生根的发育调控。据报导nacI基因的过表达产生相对于野生型植物的更大的植物，其具有更大的根和更多的侧生根。

令人惊讶的是，现已发现在植物中调节编码特定类型的NAC转录因子的核酸的表达产生相对于对照植物，具有受调节的碳分配的植物。适合于在植物中调节碳分配的特定类型的NAC转录因子详述于下。

本发明提供相对于对照植物，在植物中调节碳分配的方法，其包括在植物中调节编码特定类型的NAC转录因子的核酸的表达。

选择合适的对照植物是实验设置的常规部分，并且可以包括对应的野生型植物或无目的基因的对应植物。对照植物一般是与待评估植物相同的植物物种或甚至是相同的品种。对照植物也可以是待评估植物的失效合子。如文中所用的“对照植物”不仅指整株植物，还指植物部分，包括种子及种子部分。

调节(优选增加)NAC转录因子的编码核酸表达的优选方法是通过在植物中引入并表达如下进一步定义的特定类型NAC转录因子的编码核酸。

待引入植物(并因此用于实施本发明的方法)的核酸是编码文中所述类型的NAC转录因子的任意核酸。文中定义的“NAC转录因子”意指任何氨基酸序列，当其用于构建NAC系统树(例如图1所示的)时，趋向聚簇于包含SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列的NAC组，而不是聚簇于任何其他NAC组。