[发明专利]经修饰的向日葵转录因子能够提高产量

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年2月21日提交的美国临时申请号61/601,335的优先权，其通过引用全文纳入本文。

关于以文本文件形式提交的序列表

本发明涉及下文所列“序列表”，以文本文件形式提供。该文本文件包含一个标题为“HAHB4_SEQID_Listing_ascii_NA.txt”的文件(25,010字节，创建于2013年2月20日)，其通过引用全文纳入本文。

发明背景

技术领域

本发明涉及编码一种经修饰HaHB4转录因子的多核苷酸和编码一种经修饰HaHB4转录因子的功能活性片段和变体的多核苷酸以及包含这些多核苷酸和由所述多核苷酸编码的多肽的载体和宿主细胞。本发明还包括包含本发明的多肽和/或多核苷酸的转基因宿主细胞(包括植物细胞)、植物、种子、花粉和植物部分。本发明进一步包括生产转基因宿主细胞、植物、种子、花粉和植物部分的方法以及由所述转基因宿主生产的植物制品。

背景技术

已知同源异型结构域是存在于一类真核细胞转录因子中保守的含61个氨基酸的DNA结合基序，参与调节高等生物的发育过程(Gehring，Science 236：1245-1252(1987))。已从包括真菌、哺乳动物和植物的许多真核生物中分离到了编码含同源异型结构域蛋白的基因(Gehring等，Annu.Rev.Biochem.63:487-526(1994))。然而，目前仅在植物中发现了包含与蛋白互作亮氨酸拉链结构域连接的同源异型结构域的蛋白(通常称为HD-Zip蛋白)。通常认为同源异型结构域-亮氨酸拉链蛋白参与调节与植物对环境应答相关的发育过程(Chan等，Biochim.Biophys.Acta 1442(1):1-19(1998)；Carabelli等，Plant J.4:469-479(1993)；Schena等，Genes Dev.7:367-379(1993))。

HaHB4是一种向日葵(Helianthus annuus)转录因子，属于HD-Zip蛋白亚家族I且与该亚家族中其他成员的同源异型结构域在氨基酸序列上存在约50％的相同性，其中拟南芥转录因子AtHB7和AtHB12是两个例外，其与相应的HaHB4同源异型结构域序列分别有60％和53％的相同性。在受控和正常的环境条件下生长的向日葵植物中HaHB4的内源性表达水平很低。在缺水和暴露于脱落酸(ABA)条件下内源性HaHB4表达的上调被认为导致向日葵植株对于水胁迫的耐受性提高。类似地，有报道指出表达重组HaHB4的转基因拟南芥对水胁迫(干旱)环境的耐受性提高。具体而言，美国专利号7,674,955指出，在相同条件下与野生型拟南芥植物相比，过表达HaHB4的转基因拟南芥植物对干旱的耐受性升高。然而，美国专利号7,674,955并未公开本发明所描述的经修饰HaHB4转录因子，也未公开在相同条件下与野生型植物相比，在水胁迫和非水胁迫环境下含有这些经修饰HaHB4转录因子的转基因植物的产量提高。

增加的农业产量和作物对更宽范围环境条件的耐受能力为解决全世界农业生产所面临的用持续缩水的可耕种土地资源喂养持续增加的人口的严峻挑战提供了两种方法。相应地，需要提供产量增加并对环境胁迫具有耐受性的新作物和其他植物品种。

发明内容

HaHB4是一种植物转录因子亚家族的成员，被认为参与调节与植物对环境应答相关的发育过程。已有报道转基因植物中经遗传工程改造的向日葵转录因子HaHB4的表达能够提高农作物对于干旱和高盐环境的耐受性。标准生产条件下没有产量提高的报道，但当HaHB4受组成型启动子驱动而表达量过高时，有报道产量会略有减少。这里，我们报道了使用经修饰HaHB4序列对增产的转基因植物进行的遗传工程改造。更具体地，基于对增产的小麦、玉米和大豆株系中HaHB4转基因的测序，发明人意外地确定，相比于天然HaHB4(SEQ ID NO:2)的序列，转基因含有独特的序列变化。此外，发明人制备了另一种经修饰HaHB4序列，其含有相互重叠的编码天然和经修饰HaHB4蛋白的不同片段。