[发明专利]具有迟发性种子散布的特性的种子植物

说明书

本发明是在全国科学基金DCB9018749提供的政府资助下进行的。政府在本发明中拥有一定的权利。本发明的背景

本发明的领域

本发明主要涉及植物分子生物学和遗传工程，尤其涉及经遗传改良、其天然的熟裂过程被延迟了的种子植物。

背景信息

油菜籽是仅次于大豆和棉籽的最为重要的油籽作物，在1990年它占世界油籽生产的10％。油菜籽含有40％的油，从种子中榨取，剩下的高蛋白的种子粉可用作动物饲料和氮肥。菜籽油，也称作canola油，它是一种很有价值的产品，是世界第四大普通贸易植物油。

油料种子的产品，油菜籽的种子粉和油，作为食物和饲料粮食，在过去的30年中，主要由于栽培面积的扩大而持续增加。大部分的北欧国家生产油菜籽作为其主要的食用油作物。到2000年，中国预计是最大的生产国，生产9.2吨(Mt；26％)；其后是印度，7.8Mt(22％)；欧共体(12国)，7.6Mt(21％)；加拿大，3.8Mt(11％)和东欧，2.6Mt(7％)。

遗憾的是，油菜籽和相关植物中种子的产生受到果荚熟裂的限制，这是发生在果实发育后期的一个过程，果荚打开，包裹的种子释放出来。沿着分隔果荚的两半的分离的细胞层，称作“熟裂区域”的细胞壁降解并分离，使得两半果荚分开并释放出内含的种子。种子“散落”，因而在收获作物之前，种子过早地熟裂而散去，这是商业种子生产者所要面对的一个重要的问题，它意味着产业收入的损失。不利的气候条件会恶化熟裂过程，导致50％以上的种子产量的损失。

在过去的20年中，对于解决此问题的尝试曾集中于培育抗散落的变异体。但是，植物杂种通常是不育的，而且必须回交以重新获得丧失的优良特性，这些都是费时费力的。其他缓解果荚散落的策略包括使用化学药物诸如果荚密封剂，或者机械技术，诸如铺草来降低风刺激的散落。而到目前为止，还未见有文献描述一种简单的方法，能够产生经过遗传学改良而不会提前打开释放出种子的种子植物。

因此，有必要鉴定调控熟裂过程的基因，并开发出经过遗传学改良、其天然的种子散布过程被延迟了的种子植物变种。本发明正满足于这种需要并且还提供了相关的优势。

本发明的小结

本发明提供了一种非天然存在的种子植物，它由于编码AGL-8类的基因产物的核酸分子的异位表达因而具有了迟发性种子散布的特性。这种AGL-8类的基因产物可以基本上具有，例如，AGL8定向进化同源物诸如拟南芥属的AGL8(SEQ ID NO：2)的氨基酸序列。本发明中尤其有用的、具有了迟发性种子散布的特性的种子植物包括十字花科的成员，诸如油菜籽，以及豆科(Fabaceae)成员如大豆、花生、扁豆和菜豆。

在一个具体实施方案中，本发明提供了由于编码AGL-8类的基因产物的核酸分子的异位表达因而具有了迟发性种子散布的特性的转基因种子植物。在本发明的转基因种子植物中，编码AGL-8类的基因产物的核酸分子可以与外源性调控因子可操纵相连。有用的外源性调控因子包括组成型调控因子和熟裂区域选择性调控因子。尤其是，外源性调控因子可以是AGL1调控因子和AGL5调控因子的熟裂区域选择性调控因子。

在另一个具体实施方案中，本发明提供了一种非天然存在的种子植物，由于该种子植物中AGL-1和AGL-5表达的抑制因而具有了迟发性种子散布的特性。这种非天然存在的、具有了迟发性种子散布的特性的种子植物可以是，例如，agl1 agl5双突变体。

本发明进一步还提供了一种来自本发明的非天然存在的种子植物的组织。在一个具体实施方案中，本发明提供了一种来自本发明的非天然存在的种子植物的组织，该种子植物具有异位表达的编码AGL-8类的基因产物的核酸分子，并具有迟发性种子散布的特性。在另一个具体实施方案中，本发明提供了一种来自非天然存在的种子植物的组织，该种子植物中AGL1的表达和AGL5的表达都被抑制，从而该种子植物具有迟发性种子散布的特性。

本文还提供了生产非天然存在的、具有迟发性种子散布的特性的种子植物的方法。该方法使得编码AGL-8类的基因产物的核酸分子在种子植物中异位表达，从而由于该核酸分子的异位表达而推迟种子的散布。

本发明还提供了一种基本纯化的熟裂区域选择性调控因子，包括能使与其可操纵相连的核酸分子在种子植物的壳瓣边缘或熟裂区域中选择性表达的核苷酸序列，条件是该熟裂区域选择性调控因子不具有SEQ ID NO：4中的第1889至2703位核苷酸所构成的核苷酸序列，该熟裂区域选择性调控因子可以是，例如，AGL1调控因子或者AGL5调控因子。