[发明专利]提高植物生长和产量的材料和方法

说明书

本发明涉及用于调节植物的生长率、产量和/或对干旱条件的耐受性的材料和方法。在一个实施方式中，本发明的方法包括在植物中提高hc1基因(或提供基本上相同活性的其同源基因)的表达，或者提高由其hc1基因编码的蛋白质的表达或活性，其中hc1基因的表达或者hc1基因编码的蛋白质的表达或活性导致植物中提高的生长率、产量和/或耐旱性。

政府支持的声明

本发明利用美国能源部授予的合同号DE-FG02-05ER64114的政府资助完成。美国政府在本发明中具有一定权利。

相关申请的引用

本申请要求2013年1月11日提交的美国临时申请No.61/751,648的利益，且其全文通过引用并入本文中。

序列表的并入

包含在名称为“UFFL042WO_ST25.txt”的文件中的序列表与本文一起电子提交并通过引用并入本文，该文件在微软视窗操作系统中测量为3千字节大小且于2014年1月4日生成。

技术领域

本发明总体涉及分子生物学和遗传学的领域。更特别地，本发明涉及提高植物的生长和产量的方法。

背景技术

水缺乏和干旱是限制作物产量和生产率的主要因素，且是对全世界粮食安全的主要威胁。植物品种可以繁育成为每单位水供应具有更高的生产率，即更高的水利用效率(WUE)。但是，我们缺乏造成WUE的遗传机制的知识阻碍了这一性状的改善。水利用效率可受到多种因素的影响，包括气孔导度(其部分地受到导水率的调节)。导水率随着更大的木质部导管直径快速地提高，因为流量与导管直径的四次方成比例。调节分生组织细胞分化成导管的基因直到最近仍是未知的，但它们的操作可以提高导水率并因此提高光合作用率和植物生产率。

发明内容

本发明涉及用于调节植物中的生长率、产量和/或耐旱性的材料和方法。在一个实施方式中，本发明的方法包括上调植物中导水率1(hc1)基因(或提供基本上相同活性的其同源基因)的表达或提高其hc1基因编码的蛋白质的表达或活性，其中提高的hc1基因表达或提高的hc1基因编码的蛋白质的表达或活性导致植物生长的增加。在一个实施方式中，hc1基因编码含有SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列的蛋白质或具有基本上相同的活性的其片段或变体。在特定的实施方式中，hc1基因包含SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:3所示的核苷酸序列。在一个实施方式中，植物用编码Hc1蛋白或具有基本上相同的活性的其片段或变体的多核苷酸转化，其中Hc1蛋白在植物中表达。

在另一个实施方式中，本发明的方法提供本发明的hc1基因(或提供基本上相同活性的其同源基因)的提高的表达或者hc1基因(或其同源基因)编码的蛋白质的提高的表达或活性。在一个实施方式中，多个拷贝的本发明的hc1基因或其蛋白质编码部分并入植物中。在一个实施方式中，hc1基因编码含有SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列的蛋白质或具有基本上相同的活性的其片段或变体。在特定的实施方式中，hc1基因包含SEQ ID NO:1或SEQID NO:3所示的核苷酸序列。

附图说明

图1–显示线性回归图，其表明叶比导水率(specific hydraulic conductivity)(K_L)和直径增量(D_INC)之间的正相关性(r²＝0.4164,P＝0.0012)。点是后代基因型平均值。

图2-显示线性回归图，其表明导水管直径(hydraulic vessel diameter)(D_h)和直径增量(D_INC)之间的正相关性(r²＝0.7196,P<0.0001)。点是后代基因型平均值。