[发明专利]DOF(具有一指的DNA结合)序列和使用方法

说明书

本申请是申请日为2006年11月7日的中国专利申请200680050650.0“DOF(具有一指的DNA结合)序列和使用方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及遗传学和分子生物学领域。更具体地，所述组合物和方法涉及植物的碳固定的调节，提高氮利用，提高产量和提高胁迫耐受性。

背景技术

近年来，通过常规育种来提高谷粒产量已经在玉米中达到平台。然后自然地采用一些替代性的、非常规的方法，它们可以用于得到额外的产量增加。由于在过去的约百年中选择谷粒产量期间，玉米的收获指数保持基本上不变，已经从增加每单位陆地面积的总生物量生产，实现了产量提高(Sinclair，等人，(1998)Crop Science 38：638-643；Duvick，等人，(1999)Crop Science 39：1622-1630；和，Tollenaar，等人，(1999)Crop Science 39：1597-1604)。该增加的总生物量已经通过增加种植密度来实现，所述增加种植密度已经导致适应性的表型改变，例如叶角和雄花穗大小的减小，前者会减少低矮叶的遮蔽，后者可能会增加收获指数(Duvick，等人，(1999)Crop Science 39：1622-1630)。

碳固定和氮同化作用是限制生物量生产的两个关键过程(Sinclair，等人，(1975)Science 189：565-567；Bhatia，等人.(1976)Science 194：1418-1421；Dhugga，等人(1989)Crop Sci.29：1232-1239；和Sinclair，等人，(1998)Crop Science 38：638-643)。使用硝态氮(它是玉米从土壤中获得的主要氮形式)制备蛋白的能量成本，从光合产物单位是制备碳水化合物所需能量成本的约2倍(Penning，等人，(1974)J.Theor.Biol.45：339-377和Sinclair，等人，(1975)Science 189：565-567)。与此相一致，作为选择在更高的种植密度的谷粒产量的结果，玉米谷粒中的蛋白浓度已经下降(Duvick，等人，(1999)Crop Science 39：1622-1630)。理想地，用最小量的应用氮来最大化谷粒产量。除了抬升肥料价格以外，流失和渗掉的硝酸盐造成不希望的环境效应(Frink，等人，(1999)PNAS 96：1175-1180)。鉴于一条开放途径是选择降低的谷粒蛋白含量(因为更大量的碳水化合物的积累，这可能反映为增加的谷粒产量)，另一途径是增加光合作用的速率(Leakey，等人，(2004)Global Change Biology 10：951-962)。

考虑到代谢途径的复杂性，单一基因改变不可能在提高生物量生产中取得丰硕成果(Morandini，等人，(2003)Trends in Plant Science 8：70-75)。但是，整个途径中不同组分的同步提高，可能克服(至少在一定程度上)代谢途径的复杂性。基因表达的上游调节因子会辅助实现该目的(Morandini，等人，(2003)Trends in Plant Science 8：70-75)。例如，单个的上游‘主调节’基因可以用于改变途径中多个代谢基因的表达(Rabinowicz，等人，(1999)Genetics 153：427-444；DellaPenna(2001)Plant Physiol 125：160-153；Morandini，等人，(2003)Trends in Plant Science 8：70-75)。这些类型的基因称作转录因子(TF)。TF在更高水平的分子级系运行，在多种生物学过程中起关键作用。这从下述事实显而易见：约5％的拟南芥基因组编码TF(约1500)，它们基于每个组特有的DNA-结合域，分成约50个不同的组(Riechmann，等人，(2000)Science 290：2105-2110)。

本领域需要可以使用这样的主调节序列来调节植物的碳固定和氮同化作用的方法和组合物。

发明内容