[发明专利]与硅转运相关的组合物和方法

说明书

发明背景

本发明涉及可以用于在植物中(比如大豆)增加硅吸收并且增加对生物性以及非生物性胁迫的耐受性的组合物和方法。

对植物的生物性以及非生物性胁迫每年对作物引起价值数十亿美元的危害。例如，大豆锈病(由豆薯层锈菌真菌所引起的一种疾病)2003年在巴西导致价值大约十亿美元的损害。这种疾病现在已经开始传播进入美国(全世界大豆最大的生产者)。

虽然这种锈病可以使用化学杀菌剂来治疗，这么做是昂贵的、对环境有潜在的损害、并且可能仅仅是部分有效的。因此，对于用于保护植物免受生物性连同非生物性胁迫的额外的或改进的方法存在一种需求。大豆锈病的预防或控制是在这方面最重要的应用之一。

发明概述

我们已经发现在已知的有效吸收硅的植物中硅流入和流出转运蛋白的基因，这些植物包括：小麦、木贼、高粱、燕麦、以及大麦。这些编码的转运蛋白当在一种植物(如大豆)中表达时增加对生物性以及非生物性应激源的耐受性。因此，本发明的特征在于：对硅转运蛋白进行编码的多核苷酸；包括这类多核苷酸的载体、细胞、以及植物；以及用于制造这类植物的方法。该发明的特征还在于硅转运蛋白多肽以及它们的片段。具体地讲，有用的是用在此所说明的这些硅转运蛋白转化的大豆植物，其中该硅转运蛋白的表达导致对大豆锈病的耐受性增加。

相应地，在一个第一方面中，本发明的特征在于一种基本上纯的多核苷酸，该多核苷酸包括与选自下组的一种序列基本上一致的一个核酸序列(例如至少85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、或100％一致性)，该组的组成为：SEQ ID NO：4、9、12、13、14、15、33、52、67、SEQ ID NO：21的核苷酸124-919、SEQ ID NO：22的核苷酸146-694、以及SEQ ID NO：32的核苷酸124-1014、或其一种片段。本发明的特征还在于包括一个核酸序列的一种多核苷酸，该核酸序列编码与选自下组的一种序列基本上一致的一种多肽，，该组的组成为：SEQ ID NOS：5、6、34-38、60、以及68、或其一种片段。在其他的实施方案中，将该核酸序列进行修饰以便包含一种或多种(例如至少2、3、4、5、8、10、15)突变、缺失、插入、或它们的一种组合。该修饰的核酸序列可以编码当它在一种细胞中表达时具有增加或者减少硅转运的一种多肽。该多肽在与小麦SIIT1序列(SEQ ID NO：37)的位置132对应的位置可以具有一种突变。在某些实施方案中，该突变是一种苏氨酸到丙氨酸的突变)。在某些实施方案中，该多核苷酸是与SEQ ID NO：50基本上一致的或该多核苷酸编码与SEQ ID NO：51基本上一致的一种多肽。在一些实施方案中，在一种细胞中由该第一方面的多核苷酸编码的多肽的表达增加或能够增加进入所述细胞的硅转运。

在另一方面，本发明的特征在于包括与选自下组的一种核苷酸序列基本上一致的(例如至少85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、或100％一致性)一个核酸序列的一种基本上纯的多核苷酸，该组的组成为：SEQ ID NOS：29、71、以及73、或其一种片段。本发明的特征还在于包括一个核酸序列的一种基本上纯的多核苷酸，该核酸序列编码与选自下组的一种氨基酸序列基本上一致的一种多肽，该组的组成为：SEQ ID NOS：31、72、以及74、或其一种片段。在一些实施方案中，在一种细胞中由该多核苷酸编码的多肽的表达增加或能够增加离开所述细胞的硅转运。

在另一方面，本发明的特征在于包括与选自下组的一种核苷酸序列基本上一致的(例如至少85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、或100％一致性)一个核酸序列的一种基本上纯的多核苷酸，该组的组成为：SEQ ID NO：56、58、以及59、或其一种片段。本发明的特征还在于包括一个核酸序列的一种基本上纯的多核苷酸，该核酸序列编码与选自下组的一种序列基本上一致的一种多肽，该组的组成为：SEQ ID NO：63、65、以及66、或其一种片段。在一些实施方案中，在一种细胞中由该多核苷酸编码的多肽的表达增加或能够增加进入所述细胞的硅转运。