[发明专利]转C4光合关键基因提高C3植物光合作用的方法

摘要

本发明公开了一种转C4光合关键基因提高C3植物光合作用的方法。本发明提供了一种增强植物光合作用和/或提高植物产量和/或提高植物生物量的方法，包括：采用不同的启动子策略，向受体植物中导入5个C4光合关键基因，得到转基因植物；所述转基因植物与所述受体植物相比，光合作用增强和/或产量提高和/或生物量提高。利用本发明方法成功创制出具有光合效率显著提高的材料，大辐提高植物的生物量和产量，且没有附带其它不利性状。本发明对于培育C4水稻材料具有重大生产应用价值。 1

主权项

1.一种增强植物光合作用和/或提高植物产量和/或提高植物生物量的方法，包括如下步骤：向受体植物中导入5个C4光合关键基因，得到转基因植物；所述转基因植物与所述受体植物相比，光合作用增强和/或产量提高和/或生物量提高；

所述5个C4光合关键基因为磷酸丙酮酸双激酶的编码基因、PEP羧化酶的编码基因、苹果酸脱氢酶的编码基因、NADP－苹果酸酶的编码基因，以及碳酸酐酶的编码基因；

在所述转基因植物中，所述磷酸丙酮酸双激酶的编码基因由所述磷酸丙酮酸双激酶的编码基因的内源启动子驱动转录；所述PEP羧化酶的编码基因由所述PEP羧化酶的编码基因的内源启动子驱动转录；所述苹果酸脱氢酶的编码基因由35CaMVS启动子驱动转录；所述NADP－苹果酸酶的编码基因由Ubiqutin启动子驱动转录；所述碳酸酐酶的编码基因由OsActin启动子驱动转录。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述5个C4光合关键基因是通过重组载体的形式导入所述受体植物中的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述重组载体为权利要求4‑8中任一所述的重组载体。

4.重组载体或含有所述重组载体的重组菌，其特征在于：所述重组载体为含有DNA片段1、DNA片段2、DNA片段3、DNA片段4和DNA片段5的环形质粒；

所述DNA片段1自上游到下游依次含有磷酸丙酮酸双激酶的编码基因的内源启动子、磷酸丙酮酸双激酶的编码基因；

所述DNA片段2自上游到下游依次含有PEP羧化酶的编码基因的内源启动子、PEP羧化酶的编码基因；

所述DNA片段3自上游到下游依次含有35CaMVS启动子、苹果酸脱氢酶的编码基因；

所述DNA片段4自上游到下游依次含有Ubiqutin启动子、NADP－苹果酸酶的编码基因；

所述DNA片段5自上游到下游依次含有OsActin启动子、碳酸酐酶的编码基因。

5.根据权利要求4所述的重组载体或重组菌，其特征在于：所述重组载体为将所述DNA片段1、所述DNA片段2、所述DNA片段3、所述DNA片段4和所述DNA片段5顺次连接后插入到pCambia 300载体的Hind III和SmaI之间后得到的重组质粒。

6.根据权利要求1‑5所述的方法或重组载体或重组菌，其特征在于：所述磷酸丙酮酸双激酶为如下任一所示蛋白质：

(A1)氨基酸序列为SEQ ID No.11的蛋白质；

(A2)将SEQ ID No.11所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

(A3)与(A1)‑(A2)中任一所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；

(A4)在(A1)‑(A3)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白；

所述PEP羧化酶为如下任一所示蛋白质：

(B1)氨基酸序列为SEQ ID No.12的蛋白质；

(B2)将SEQ ID No.12所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

(B3)与(B1)‑(B2)中任一所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；

(B4)在(B1)‑(B3)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白；

所述苹果酸脱氢酶为如下任一所示蛋白质：

(C1)氨基酸序列为SEQ ID No.13的蛋白质；

(C2)将SEQ ID No.13所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

(C3)与(C1)‑(C2)中任一所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；

(C4)在(C1)‑(C3)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白；

所述NADP－苹果酸酶为如下任一所示蛋白质：

(D1)氨基酸序列为SEQ ID No.14的蛋白质；

(D2)将SEQ ID No.14所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

(D3)与(D1)‑(D2)中任一所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；

(D4)在(D1)‑(D3)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白；

所述碳酸酐酶为如下任一所示蛋白质：

(E1)氨基酸序列为SEQ ID No.15的蛋白质；

(E2)将SEQ ID No.15所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

(E3)与(E1)‑(E2)中任一所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；

(E4)在(E1)‑(E3)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白。

7.根据权利要求1‑6中任一所述的方法或重组载体或重组菌，其特征在于：所述磷酸丙酮酸双激酶的编码基因为如下任一所述的DNA分子：

(a1)SEQ ID No.2所示的DNA分子；

(a2)在严格条件下与(a1)限定的DNA分子杂交且编码所述磷酸丙酮酸双激酶的DNA分子；

(a3)与(a1)‑(a2)中任一限定的DNA序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且编码所述磷酸丙酮酸双激酶的DNA分子；

所述PEP羧化酶的编码基因为如下任一所述的DNA分子：

(b1)SEQ ID No.4所示的DNA分子；

(b2)在严格条件下与(b1)限定的DNA分子杂交且编码所述PEP羧化酶的DNA分子；

(b3)与(b1)‑(b2)中任一限定的DNA序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且编码所述PEP羧化酶的DNA分子；

所述苹果酸脱氢酶的编码基因为如下任一所述的DNA分子：

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