[发明专利]使用稻启动子增加植物生长和产量的方法和组合物

说明书

本文提供了用于改善植物生长的组合物和方法。组合物包含启动子序列，其以发育调控的方式直接表达操作性连接的核苷酸。也提供了用于表达感兴趣基因的表达构建体、多核苷酸和多肽，包含该表达构建体、多核苷酸和多肽的植物，和产生转基因植物的方法，该感兴趣基因的表达可改善农业性质，包括但不限于作物产量、生物和非生物胁迫耐受性、和早期活力。

发明领域

本发明涉及用于控制参与植物生长和发育中涉及的核苷酸的表达的方法和组合物。

发明背景

持续增加的世界人口和日渐减少的农业可耕种土地供应推动开发具有增加的生物质和产量的植物。常规农作物和园艺改进手段采用选择性育种技术来鉴定具有所需特性的植物。然而，这种选择性育种技术具有几个缺陷，即，这些技术一般是费力的并且产生通常含有异源遗传组件的植物，其可能并不总是导致所需的性状从亲本植物传递下去。分子生物学的进展提供了调节植物种质的手段。植物遗传改造要求分离和操作遗传物质(一般是DNA或RNA的形式)并且随后向植物导入该遗传物质。这种技术具有向作物或植物递送各种改善的经济、农业或园艺性状的能力。

感兴趣的性状包括植物生物质和产量。产量通常定义为可测量的来自作物的有经济价值的产物。这可以量和/或质来定义。产量直接取决于几个因素，例如，器官的数量和尺寸、植物结构(例如，分枝数量)、种子产生、叶衰老等。根发育、营养摄入、胁迫耐受性和早期活力也可能是决定产量的重要因素。因此，优化上述因素可产生增加的植物产量。

种子产量的增加是特别重要的性状，因为许多植物的种子对于人和动物消耗而言是重要的。作物例如玉米、水稻、小麦、油菜和大豆占人类总热量摄入的超过一半，无论是通过直接消耗其种子还是通过消耗在经加工的种子上产生的肉制品。它们也是工业过程中使用的糖类、油脂和许多类型矿物质的来源。种子含有胚(新芽和根的来源)和胚乳(在萌发期间和幼苗的早期生长期间胚生长的营养源)。种子的发育涉及许多基因，并且需要将代谢物从根、叶和茎转移到生长的种子中。尤其是胚乳，其吸收了糖类、油脂和蛋白质的代谢前体并将它们合成储存大分子以填充谷粒。植物生物质的增加对于饲料作物如苜蓿、青贮玉米和干草而言重要。许多基因参与植物生长和发育。因此，需要调节这些基因以增加作物产量的方法。

发明内容

提供用于调节植物中基因表达的组合物和方法。所述方法增加植物生长，导致较高作物产量。组合物包含：用于发育调控的启动子的新型核苷酸序列、包含操作性地连接至编码和感兴趣的核苷酸序列的启动子的DNA构建体，和转化的植物、种子、植物部分和植物细胞，其具有稳定引入其基因组的、包含本发明的启动子序列的构建体。所述启动子可用于通过如下方式改变植物生长：调控一种或多种感兴趣的核苷酸和/或编码序列(尤其是光合作用相关基因)的表达水平和/或表达模式。编码植物光合作用中涉及的蛋白质的基因的表达可经调控，以增加植物生长、植物质，和植物产量。本文中描述利用这些启动子来调控编码光合蛋白质的基因的表达水平和/或发育表达概况的方法。

本发明的实施方式包括：

1.一种表达植物中感兴趣的基因的方法，其包括：用DNA构建体转化植物细胞，所述DNA构建体包含发育调控的启动子，所述发育调控的启动子所具有的序列包含SEQ IDNO:3、4、5、15、17、19或21所示的序列，其操作性地连接至用于感兴趣的基因的编码区域，和，从所述植物细胞再生转化的植物。

2.如实施方式1所述的方法，其中，所述编码区域编码光合作用中涉及的蛋白质。

3.如实施方式2所述的方法，其中，所述编码区域编码具有景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶活性的酶。

4.如实施方式3所述的方法，其中，所述编码区域包含SEQ ID NO:1的序列，或与SEQ ID NO:1具有至少80％相同性的序列。

5.如实施方式3所述的方法，其中，所述编码区域编码SEQ ID NO:2的氨基酸序列，或与SEQ ID NO:2具有至少80％相同性的序列。