專利名稱：：植物CO₂傳感器、編碼它們的核酸以及制造和使用它們的方法
技術領域：
：本發(fā)明一般涉及植物分子生物學和細胞生物學。具體而言，本發(fā)明提供通過表達和控制C02傳感器基因，包括本發(fā)明的新C02傳感器基因來操縱水和/或二氧化碳(C02)經(jīng)植物氣孔交換的組合物和方法。本發(fā)明還提供抗旱植物；以及工程改造成水利用率提高的植物和抗旱植物的方法。
背景技術：
：植物葉表皮中的氣孔能夠控制植物的水損失以及co2從環(huán)境向植物內(nèi)的流入量。二氧化碳被吸收用于光合碳固定，并且水通過氣孔的蒸騰作用損失掉。每一氣孔由一對稱作保衛(wèi)細胞的特化細胞構成，其可以通過控制保衛(wèi)細胞膨脹狀況改變氣孔的孔大小。在農(nóng)業(yè)、生物技術應用以及生物燃料生產(chǎn)中的一個重要形狀是植物的水利用率。水利用率定義為植物平衡經(jīng)氣孔的水損失與用于光合作用的葉內(nèi)凈C02攝取以及此后的生物量積累的情況如何。若干生物和非生物因子影響氣孔開口狀態(tài)，由此優(yōu)化植物在特定條件下的水利用率。C02濃度調(diào)節(jié)氣孔運動，其中高水平的C02會導致氣孔關閉并且低水平的C02會誘導氣孔張開。因此C02調(diào)節(jié)植物的C02流入量和總體范圍的植物水損失。然而，目前還沒有鑒定出C02傳感器。調(diào)節(jié)C02響應的C02受體方面的知識可以用于操縱植物如何感應二氧化碳(C02)水平仍然未知。co2如何被植物感知的知識將用于操縱co2響應，使得在植物生長過程中碳和水利用率會增強。磷酸蜂醇丙酮酸(PEP)羧化酶(PEPC;EC4丄1.31)在C02固定表現(xiàn)為C4或CAM途徑的那些植物物種中是光合作用的關鍵酶。PEPC的主要底物是游離形式的PEP。PEPC催化PEP和碳酸氫鹽轉化成草酰乙酸無機磷酸鹽(Pi)。該反應是稱作C4二羧酸途徑的代謝途徑的第一步，其使得通過光呼吸生產(chǎn)的能量損失最小化。PEPC存在于植物、藻類、藍細菌和細菌中。碳固定或者co2順應細胞生物化學向還原形式的轉化存在于不同生物體內(nèi)的幾種代謝途徑中。它們當中最熟悉的當屬卡爾文循環(huán)("卡爾文-本森"循環(huán))，其18存在于藍細菌及其質(zhì)體衍生物如葉綠體和變形菌中?？栁难h(huán)利用酶"mbisco"或"核酮糖-l,5-二磷酸羧化酶/力口氧酶"。Rubisco存在至少兩種形式形式Irubisco存在于變形菌、藍細菌和質(zhì)體中，例如作為由八個大亞基和八個小亞基構成的辛二聚體；形式IImbisco是酶的二聚體形式，例如存在于變形菌中的酶。Rubisco包含兩個竟爭性酶活性加氧酶和羧化酶活性。Rubisco催化的氧合反應是個"不經(jīng)濟"的過程，因為其竟爭并顯著降低所固定碳的凈總量。不同光合生物中編碼的Rubisco酶種類已經(jīng)通過自然進化進行了選擇，以向高等植物提供在大氣氧存在下基本上更有效羧化的Rubisco酶。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供通過控制C02傳感器基因，包括稱作"092&"基因"的本發(fā)明的新C02傳感器基因，來操縱水和/或二氧化碳(C02)經(jīng)植物氣孔交換的組合物和方法。通過控制C02如何被植物感知的本發(fā)明方法可以用于操縱C02響應，使得碳和水在植物生長過程中更加(或更少)有效地利用。因此，本發(fā)明方法可以用于通過操縱C02傳感器基因，包括任何本發(fā)明的新C02傳感器基因或其任意組合的表達和/或活性來改變植物中的凈co2攝取和水利用率。這些發(fā)現(xiàn)證明了co2傳感器基因，包括任何本發(fā)明的新C02傳感器基因在植物中感應和/或C02感知信號轉導中的潛在重要作用。本發(fā)明提供通過控制C02傳感器基因，包括任何本發(fā)明的新C02傳感器基因來操縱水和C02經(jīng)氣孔交換的組合物和方法，所述操縱包括上調(diào)或下調(diào)表達，這可以通過上調(diào)或者下調(diào)或抑制C02傳感器基因和/或轉錄物，包括本發(fā)明的序列來實現(xiàn)。本發(fā)明提供改變植物中凈C02攝取和水利用率的組合物和方法。本發(fā)明提供表現(xiàn)出在有限水條件下增進生長的植物，例如轉基因植物；因此本發(fā)明提供耐干旱植物(例如農(nóng)作物)。本發(fā)明提供用于工程改造增強植物(例如農(nóng)作物)水利用率或者增強植物(例如農(nóng)作物)干旱耐受的方法。本發(fā)明提供用于通過控制任意一個、兩個或者三個本發(fā)明新公開C02傳感器基因和/或轉錄物來操縱植物中生物量積累和/或生物燃料生產(chǎn)的組合物和方法。本發(fā)明提供用于操縱植物葉表皮中保衛(wèi)細胞上氣孔打開或關閉的組合物和方法，由此能夠控制植物水損失和從環(huán)境向植物內(nèi)的co2流入量。本發(fā)明提供操縱經(jīng)氣孔的二氧化碳攝取、光合碳固定和/或經(jīng)蒸騰過程的水損失的組合物和方法；每一氣孔由一對特化的稱作保衛(wèi)細胞的細胞構成，其可以通過控制保衛(wèi)細胞膨脹狀態(tài)改變氣孔的孔大小。本發(fā)明提供用于操縱保衛(wèi)細胞膨脹狀態(tài)的組合4勿禾口方法。本發(fā)明提供用于通過操縱植物水利用率來增強用于生物燃料生產(chǎn)的生物量生產(chǎn)的組合物和方法；水利用率定義為植物經(jīng)氣孔的水損失與用于光合作用的葉內(nèi)凈C02攝取的平衡以及由此的生物量積累的情況如何。發(fā)明人已經(jīng)鑒定出了擬南芥C4ra&Wo;w、Afl/z'a"a)中的雙突變體和三突變體，根據(jù)細胞特異性微陣列分析，其缺乏在野生型保衛(wèi)細胞中高表達的同源基因的全長表達。C(92S^雙突變體和三突變體表現(xiàn)出受損的對通過實時氣體交換分析所測定的二氧化碳濃度([C02])改變的氣孔響應；該測定涉及從環(huán)境中365ppmC02升高至800ppmC02和從800ppmC02降低至100ppmC02的改變。已知所編碼的蛋白質(zhì)結合co2。這些發(fā)現(xiàn)證明了本發(fā)明核酸，即所謂的"C02&w基因"在感應和/或信號轉導C02感知中的作用。本發(fā)明提供控制植物如何感應C02的方法，從而還提供生產(chǎn)帶有改變的碳和水利用率的農(nóng)作物的方法。因此，本發(fā)明提供改善提高的大氣[C02]對不同植物物種效應的組合物(例如轉基因植物)和方法。本發(fā)明提供用于操縱植物如何感應C02的組合物和方法，以及用于控制帶有改變的水利用率(WUE)的農(nóng)作物生產(chǎn)的組合物和方法。許多植物表現(xiàn)出對不同的C02濃度具有弱的氣孔運動響應。來自本發(fā)明雙突變體(C47/CM4基因)的數(shù)據(jù)表明對于改變的[C02]氣孔響應受損，并且在保衛(wèi)細胞中過表達任一基因極大地提高植物的水利用率。這些數(shù)據(jù)表明，過表達所有或者任意一個這些基因(例如本發(fā)明的092&"力引起改善的C.O"向應。因此，本發(fā)明核酸的過表達(導致C(9^em'所編碼蛋白質(zhì)的過表達)隨不斷提高的大氣C02濃度而增強WUE。本發(fā)明的轉基因植物或者遺傳操作的植物(例如農(nóng)作物)將比野生型植物更大的程度關閉它們的氣孔，由此保存了它們的水；本發(fā)明提供用于通過例如用編碼C02Sens的核酸，例如作為質(zhì)粒、病毒等等插入或感染植物，來過表達092&似所編碼蛋白質(zhì)的方法。結果，本發(fā)明的植物(例如農(nóng)作物)將具有更高的水利用率并將具有提高的抗旱性。本發(fā)明還提供用于通過例如對保衛(wèi)細胞中C02傳感器的反義和/或RNAi阻抑來抑制C(92&似基因、轉錄物和C02Sens蛋白質(zhì)表達的組合物和方法。農(nóng)作物可以表現(xiàn)出對提高的大氣C.02具有強響應，使得它們相對強地關閉它們的氣孔，這對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)量而言具有幾個缺點，例如強的C02誘導的氣孔關閉響應會限制這些農(nóng)作物固定碳以便最大化生長的能力。本發(fā)明的C02Sens欠表達的轉基因植物或者092&似欠表達的植物通過比野生型植物更大程度的開啟它們的氣孔來解決該問題，從而避免了在可以得到充足水的時候產(chǎn)量有限。本發(fā)明還提供解決農(nóng)作物不能夠抵抗增加的溫度時所出現(xiàn)的主要問題的組合物和方法，所述主要問題即因為溫度的增加導致代謝、光合作用和生長"崩潰":提高的C02導致氣孔關閉；并且這會因為水從葉子蒸發(fā)(蒸騰)的降低而增加葉溫度。因此，本發(fā)明的組合物和方法，通過抑制CO2&似核酸和/或C02Sens蛋白質(zhì)的表達，幫助對提高的溫度敏感的農(nóng)作物應對提高的大氣C02濃度，還降低或改善加速增加的葉溫度。本發(fā)明提供包含反義和RNAi阻抑保衛(wèi)細胞中C02傳感器的組合物和方法。在一個方面，保衛(wèi)細胞啟動子提供了經(jīng)增強這些農(nóng)作物中蒸騰作用而降低葉溫度的方法，還提供了最大化農(nóng)作物產(chǎn)量的方法。本發(fā)明的組合物和方法可用于操縱植物如何感應C02,因此實施本發(fā)明可助于帶有改變的且改良的碳和水利用率的農(nóng)作物的產(chǎn)量。實施本發(fā)明也改善了我們關于增加的大氣C02濃度對不同植物物種影響的預測。本發(fā)明也證明了所鑒定的C02Sen基因在感應和/或信號轉導C02感知中的至關重要的作用。本發(fā)明的組合物和方法可用于操縱植物生長，例如通過4喿縱C02如何被植物感知。本發(fā)明的組合物和方法可用于操縱植物C02響應，使得在植物生長過程中碳和水利用率增強了。本發(fā)明還提供了包含本發(fā)明核酸和/或蛋白質(zhì)的試劑盒，和用于制造和/或使用它們的說明書，以及用于實施其中所提供方法的說明書。本發(fā)明提供分離的、合成的或重組的核酸(多核苷酸)，包含(a)編碼SEQIDNO:3、SEQIDNO:6或SEQIDNO:9，或其功能片革殳的核酸(多核苷酸)序列，其中功能片段具有C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)活性、碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或卩-碳酸酐酶活性；(b)與SEQIDNO:l、SEQIDNO:2、SEQIDNO:4、SEQIDNO:5、SEQ1DNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:20、SEQIDNO:21、SEQIDNO:22、SEQIDNO:23、SEQIDNO:24、SEQIDNO:25、SEQIDNO:26、SEQIDNO:27、SEQ1DNO:28、SEQlDNO:29、SEQIDNO:30、SEQIDNO:31、SEQIDNO:32、SEQIDNO:33、SEQIDNO:34和/或SEQIDNO:35，在覆蓋至少約50、75、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1050、1100、1150或者更多殘基的區(qū)域，或者編碼蛋白質(zhì)的序歹'j(轉錄物)或基因的全長范圍內(nèi)，具有至少約70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或更高或完全序列同一性的核酸(多核苷酸)序列，其中核酸編碼(i)具有C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)活性的C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)，(ii)具有碳酸肝酶(碳酸脫水酶)活性或(3-碳酸肝酶活性的多肽；或者(iii)能夠產(chǎn)生抗體的多肽或肽，所述抗體特異性結合至具有SEQIDNO:3、SEQIDNO:6和/或SEQIDNO:9序列的多肽；(c)編碼由核酸(b)所編碼蛋白質(zhì)的功能片段的核酸(多核苷酸)，其中功能片段具有C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)活性或碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或|3-碳酸酐酶活性；(d)與SEQIDNO:10和Z或SEQIDNO:ll,在覆蓋至少約50、75、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800或更多個殘基的區(qū)域，或者具有保衛(wèi)細胞特異性活性的啟動子或具有保衛(wèi)細胞特異性活性的轉錄調(diào)節(jié)區(qū)全長范圍內(nèi)，具有至少約70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、％。/。、97%、98%、99%或更高或完全序列同一性的核酸(多核苷酸)序列，其中核酸包含保衛(wèi)細胞特異性啟動子或保衛(wèi)細胞特異性轉錄調(diào)節(jié)區(qū)或由其組成；(e)(b)或(d)的核酸(多核苷酸)，其中序列同一性使用由BLAST2丄2版本算法構成的序列比較算法計算，其中過濾設置設成blastall-pblastp-d"nrpataa"-FF,并且所有其他選項均設成默認值；(f)在嚴格條件下與包含下列的核酸雜交的核酸(多核苷酸)序列(i)SEQIDNO:l、SEQIDNO:2、SEQIDNO:4、SEQIDNO:5、SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:20、SEQIDNO:21、SEQIDNO:22、SEQIDNO:23、SEQIDNO:24、SEQIDNO:25、SEQIDNO:26、SEQIDNO:27、SEQIDNO:28、SEQIDNO:29、SEQIDNO:30、SEQIDNO:31、SEQIDNO:32、SEQIDNO:33、SEQIDNO:34和Z或SEQIDNO:35，其中核酸編碼(A)具有C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)活性的C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)，或者(B)具有碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或(3-碳酸酐酶活性的多肽；(ii)SEQIDNO:IO和/或SEQIDNO:ll，其中核酸具有保衛(wèi)細胞特異性啟動子活性或保衛(wèi)細胞特異性轉錄調(diào)節(jié)活性；并且嚴格條件包括洗滌步驟，所述洗滌步驟包括在0.2XSSC中于約65°C的溫度下洗滌約15分鐘；(g)核酸(f),其中核酸長度為蛋白質(zhì)編碼區(qū)或者基因或者啟動子或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)的至少約20、30、40、50、60、75、100、150、200、300、400、500、600、700、800、900、1000或更多個殘基或者全長；或者(h)與(a)至(g)中任何一個全部(完全)互補的核酸(多核苷酸)。本發(fā)明提供反義寡核苷酸，包含(a)與本發(fā)明的序列或者其亞序列互補或者能夠與之在嚴格條件下雜交的核酸序列；或者，(b)(a)的反義寡核苷酸，其中反義寡核苷酸長度在約10至50、約20至60、約30至70、約40至80或約60至100個石威基之間。傳感器)蛋白質(zhì)的信使翻譯的方法，包括向細胞或植物或植物部分施用，或者在細胞或植物或植物部分中表達反義寡核苷酸，所述反義寡核苷酸包含(a)本發(fā)明的核酸，或者(b)與本發(fā)明的核酸序列互補或者能夠在嚴格條件下與之雜交的核酸序列。本發(fā)明提供雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子，包含(a)本發(fā)明核酸序列的亞序列；(b)(a)的雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子，其中雙鏈抑制性認A是siRNA或miRNA分子，或者(c)具有約15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25或更多個雙鏈體核苷酸長度的(a)或(b)的雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子。本發(fā)明提供抑制或降低細胞或植物或植物部分中C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)和/或C(92&"信使表達的方法，包括向細胞或植物或植物部分施用，或者在細胞或植物或植物部分中表達:(a)權利要求4的雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子，或(b)雙鏈抑制性RNA(iRNA),其中RNA包含本發(fā)明核酸序列的亞序列，其中在一個方面，RNAi是siRNA或miRNA分子。本發(fā)明提供表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘粒或人工染色體，包含(a)本發(fā)明的核酸(序列)；(b)(a)的表達盒、質(zhì)粒、病毒、載體、粘粒或人工染色體，其中本發(fā)明的核酸包含C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)編碼序列或由其組成，并且蛋白質(zhì)編碼序列可操作地連接至啟動子或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)；(c)(b)的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，其中啟動子是保衛(wèi)細胞特異性啟動子或者保衛(wèi)細胞特異性轉錄調(diào)節(jié)區(qū)；(d)(c)的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，其中本發(fā)明的核酸包含保衛(wèi)細胞特異性啟動子或者保衛(wèi)細胞特異性轉錄調(diào)節(jié)區(qū)或由其組成，并且啟動子可操作地連接至蛋白質(zhì)編碼序列；(e)(d)的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘粒或人工染色體，其中蛋白質(zhì)編碼序列編碼具有碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或p-碳酸酐酶活性的多肽；(l)(b)的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘粒或人工染色體，其中啟動子或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)包含組成型啟動子或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)、組織特異性啟動子或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)、可誘導的啟動子或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)、沉默啟動子、C02感應啟動子；(g)(a)至(f)中任意一個的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，其中重組病毒是植物病毒或者載體是植物載體；或者(h)(a)至(g)中任何一個的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘粒或人工染色體，其中啟動子包含SEQIDNO:10或SEQIDNO:ll的啟動子序列或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)，或其功能性(轉錄調(diào)節(jié)性)亞序列。本發(fā)明提供轉導的或轉化的細胞，包含(a)本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，或本發(fā)明的核酸(序列)；(b)(a)的轉導或轉化細胞，其中細胞是細菌細胞、哺乳動物細胞、真菌細胞、酵母細胞、昆蟲細胞或植物細胞；(c)(a)的轉導或轉化細胞，其中細胞是植物保衛(wèi)細胞。本發(fā)明提供植物、植物細胞、植物器官、植物葉、植物果實或種子，包含(a)本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘粒或人工染色體，或本發(fā)明的核酸(序列)；(b)(a)的植物、植物細胞、植物器官、植物葉、植物果實或種子，其中植物24是、或者植物細胞、植物器官、植物葉、植物果實或種子衍生自(i)雙子葉或單子葉植物；(ii)小麥(wheat)、燕麥(oat)、黑麥(rye)、大麥(barley)、稻(rice)、高粱(sorghum)、玉米(maize)(玉黍蜀(corn))、煙草(tobacco)、豆科才直物(legume)、習習扇豆類(lupins)、馬鈴薯(potato)、甜菜(sugarbeet)、豌豆(pea)、菜豆(bean)、大豆(soybean)(黃豆(soy))、十字花科植物(cruciferousplant)、花椰菜(cauliflower)、油菜(rape)(或完菁(rapa)或卡諾拉油菜(canola))、蔗(cane)(甘蔗(sugarcane))、亞麻(flax)、棉花(cotton)、棕櫚(palm)、甜菜(sugarbeet)、花生(peanut)、樹(tree)、楊樹(poplar)、羽扇豆(lupin)、絲綿樹(silkcottontree)、沙杉卩(desertwillow)、石炭酸灌木(creosotebush)、北美駝絨藜(winterfat)、輕木(balsa)、苧麻(ramie)、洋麻(kenaf)、大麻(hemp)、洛神葵(roselle)、黃麻(jute)、劍麻(sisal)或蕉麻(abaca);或者,(c)來自腰果屬(y4wacflni/MW)、落花生屬(Jrafc/2/s)、天門冬屬(A;arafgM"、顛茄屬04&o/7a)、燕麥屬(爿vewfl)、蕓苔屬(5ra^/ca)、柑桔屬(C/Mw)、西瓜屬(Ow〃w力、,束杯又屬(Cfl/w/cwm)、紅花屬(CflW/;awztf)、椰子屬(Coc仍')、咖啡屬(Q^5a)、黃瓜屬(Cwcw附/s)、南瓜屬(Cwc〃廠6/to)、胡蘿卜屬(Daw"")、油棕屬(i^/e/s)、草莓屬(/^agw/a)、大豆屬(G7_yc/"e)、才帛屬(Gos^v//wm)、向曰葵屬(/^//""http://"》、萱草屬(//</^6><:"〃/^)、大麥屬(7/oniez/w)、莨菪屬(/fyos'c》wwM力、萬苣屬(丄a"wcfl)、亞乂尿屬("wm)、黑麥草屬(丄o/,'w/w)、習習扇豆屬(丄wp/"w力、番癡屬(Zj'co^ers'/co〃)、蘋果屬(tWa/〃力、木薯屬(勿w,7w/1)、馬約蘭屬(M2)ora〃fl)、苜蓿屬(Afcd/cflgo)、煙草屬(W/co"owa)、木犀才覽屬((9/ea)、稻屬(Oy:a)、黍屬(Pflw/eww)、3良尾草屬CPaw7^"wm)、壘f梨屬CPe"'eo)、菜豆屬CP/zawo/1^)、黃連木屬(尸^toc/2/.0)、5宛豆屬(P/w柳)、梨屬(尸,m')、李屬(/V朋^)、蘿卜屬(/(3//7am")、蓖麻屬(7/c/肌"')、黑麥屬(&ca/e)、千里光屬(&"ec,'o)、芥屬(S/腦p/X)、茄屬(So/am/w)、高粱屬(5"org/2ww)、可可屬(772eo/)廠cw7ws)、葫，巴屬(7Wgo"e〃a)、'J、麥屬(r/'z力.cww)、里于豌豆屬(Wc/a)、葡萄屬(P7fe)、豇豆屬(Wg"fl)或玉蜀黍屬(Zea)的物種。本發(fā)明提供轉基因植物、植物細胞、植物部分、植物葉、植物器官、植物果實或種子，包含(a)異源核酸，其中異源核酸包含本發(fā)明的核酸(序列)，或本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，(b)(a)的轉基因植物、植物細胞、植物部分、植物葉、植物器官、植物果實或種子，其中植物細胞是植物保衛(wèi)細胞；或者(c)(a)的轉基因植物、植物細胞、植物部分、植物葉、植物器官、植物果實或種子，其中植物是、或植物細胞、植物器官、植物果實或種子衍生自:(i)雙子葉或單子葉植物；(ii)小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、高粱、玉米(玉黍蜀)、煙草、豆科植物、羽扇豆類、馬鈴薯、甜菜、豌豆、菜豆、大豆(黃豆)、十字花科植物、花椰菜、油菜(或蕪菁或卡諾拉油菜)、甘蔗、亞麻、棉花、棕櫚、甜菜、花生、樹、楊樹、羽扇豆、絲綿樹、沙柳、石炭酸灌木、北美駝絨藜、輕木、苧麻、洋麻、大麻、洛神葵、黃麻、劍麻或蕉麻；或者，(c)來自腰果屬、落花生屬、天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔屬、西瓜屬、辣椒屬、紅花屬、椰子屬、咖啡屬、黃瓜屬、南瓜屬、胡蘿卜屬、油棕屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向曰葵屬、萱草屬、大麥屬、莨菪屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、羽扇豆屬、番茄屬、蘋果屬、木薯屬、馬約蘭屬、苜蓿屬、煙草屬、木犀欖屬、稻屬、黍屬、狼尾草屬、絝梨屬、菜豆屬、黃連木屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、蓖麻屬、黑麥屬、千里光屬、芥屬、茄屬、高粱屬、可可屬、葫蘆巴屬、小麥屬、野豌豆屬、葡萄屬、虹豆屬或玉蜀黍屬的物種。本發(fā)明提供分離的、合成的或者重組的多肽，包含(a)包含序列SEQIDNO:3、SEQ1DNO:6或SEQIDNO:9或其功能片段的氨基酸序列，其中功能片段具有C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)活性或碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或卩-碳酸酐酶活性；(b)與SEQIDNO:3、SEQIDNO:6和/或SEQIDNO:9，在覆蓋多肽的至少約20、30、40、50、75、00、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700或更多個殘基范圍或全長范圍內(nèi)，具有至少約70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、％%、97%、98%、99。/?；蚋呋蛘咄耆?氨基酸)序列同一性的氨基酸序列，其中多肽具有C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)活性或碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或(3-碳酸酐酶活性，或多肽能夠產(chǎn)生抗體，所述抗體特異性結合至具有序列SEQIDNO:3、SEQIDNO:6和/或SEQIDNO:9的多肽；(c)(b)的多肽的功能性片段，其中功能片段具有C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)活性或碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或(3-碳酸酐酶活性；(d)(b)的多肽，其中序列同一性使用由BLAST2.2.2版本算法構成的序列比較算法計算，其中過濾設置被設成blastall-pblastp-d"nrpataa"-FF,并且所有其他選項均設成默認值；(e)(a)至(d)任意一個的多肽，具有至少一個保守氨基酸替換并且保留了其C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)活性或碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或(3-碳酸酐酶活性；(f)(e)的多肽，其中至少一個保守氨基酸替換包含用相似特性的另一個氨基酸替換氨基酸；或者，保守替換包含用另一個脂肪族氨基酸替換脂肪族氨基酸；用蘇氨酸替換絲氨酸，反之亦然；用另一個酸性殘基替換酸性殘基；用另一個具有酰胺基的殘基替換具有酰胺基的殘基；用另一個堿性殘基替換堿性殘基；或者用另一個芳香族殘基替換芳香族殘基；(g)(a)至(f)任意一個的多肽，還包含異源氨基酸序列。本發(fā)明提供轉基因植物、植物細胞、植物部分、植物葉、植物器官、植物果實或種子，包含(a)包含本發(fā)明多肽的異源或合成的多肽；(b)(a)的轉基因植物、植物細胞、植物部分、植物葉、植物器官、植物果實或種子，其中植物細胞是植物保衛(wèi)細胞；或者(c)(a)的轉基因植物、植物細胞、植物部分、植物葉、植物器官、植物果實或種子，其中植物是、或植物細胞、植物器官、植物果實或種子分離自和/或衍生自:(i)雙子葉或單子葉植物；(ii)小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、高粱、玉米(玉黍蜀)、煙草、豆科植物、羽扇豆類、馬鈴薯、甜菜、豌豆、菜豆、大豆(黃豆)、十字花科植物、花椰菜、油菜(或蕪菁或卡諾拉油菜)、甘蔗、亞麻、棉花、棕櫚、甜菜、花生、樹、楊樹、羽扇豆、絲綿樹、沙柳、石炭酸灌木、北美駝絨藜、輕木、苧麻、洋麻、大麻、洛神葵、黃麻、劍麻或蕉麻；或者，(c)來自腰果屬、落花生屬、天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔屬、西瓜屬、辣椒屬、紅花屬、椰子屬、咖啡屬、黃瓜屬、南瓜屬、胡蘿卜屬、油棕屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向日葵屬、萱草屬、大麥屬、莨菪屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、羽扇豆屬、番茄屬、蘋果屬、木薯屬、馬約蘭屬、苜蓿屬、煙草屬、木犀欖屬、稻屬、黍屬、狼尾草屬、鱷梨屬、菜豆屬、黃連木屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、蓖麻屬、黑麥屬、千里光屬、芥屬、茄屬、高粱屬、可可屬、葫聲巴屬、小麥屬、野豌豆屬、葡萄屬、釭豆屬或玉蜀黍屬的物種。本發(fā)明提供包含本發(fā)明多肽的蛋白質(zhì)制劑，其中蛋質(zhì)制劑包含液體、固體或凝膠。本發(fā)明提供固定化蛋白質(zhì)或固定化多核苷酸，其中蛋白質(zhì)包含本發(fā)明多肽，并且多核香酸包含本發(fā)明核酸，其中在一個方面，蛋白質(zhì)或多核苷酸被固定化至木片、紙、池、金屬、樹脂、聚合物、陶瓷、玻璃、微電極、石墨顆粒、小珠、凝膠、板、陣列或毛細管。本發(fā)明提供特異性結合本發(fā)明多肽的分離的、合成的或重組的抗體，其中在一個方面，抗體是單克隆或多克隆抗體，或是單鏈的抗體。本發(fā)明提供包含本發(fā)明抗體的雜交瘤。本發(fā)明提供包含本發(fā)明固定化蛋白質(zhì)或固定化多核苷酸、或本發(fā)明抗體、或其組合的陣列。本發(fā)明提供產(chǎn)生重組多肽的方法，包括步驟:(a)提供可操作地連接至啟動子的核酸，其中核酸包含本發(fā)明的核酸序列；和(b)在允許多肽表達的條件下表達步驟(a)的核酸，由此產(chǎn)生重組多肽，并且在一個方面，方法還包括用步驟(a)的核酸轉化宿主細胞，之后表達步驟(a)的核酸，由此在轉化細胞內(nèi)產(chǎn)生重組多肽。本發(fā)明提供用于酶性催化二氧化碳轉化至碳酸氫鹽和質(zhì)子的方法，包括在允許酶性催化二氧化碳轉化至碳酸氫鹽和質(zhì)子的條件下，將本發(fā)明多肽或者本發(fā)明核酸所編碼多肽與二氧化碳接觸。本發(fā)明提供用于下調(diào)或降低植物保衛(wèi)細胞、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分內(nèi)二氧化碳(C02)和Z或水交換的方法，包括(A)(a)提供(i)表達C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)的核酸和/或C(92&"基因或轉錄物(信使)；(ii)(i)的C02Sen核酸或基因，其中表達蛋白質(zhì)的核酸或C02&基因或轉錄物(信使)包含本發(fā)明的序列，和/或表達蛋白質(zhì)的核酸或C02Sen蛋白質(zhì)包含本發(fā)明的氨基酸序列；(iii)具有碳酸酐酶(CA)活性或p-碳酸酐酶活性的多肽或編碼CA多肽的核酸；(iv)編碼CA多肽的核酸，其中核酸包含SEQlDNO:l、SEQIDNO:2、SEQ1DNO:4、SEQIDNO:5、SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:20、SEQIDNO:21、SEQIDNO:22、SEQIDNO:23、SEQIDNO:24、SEQIDNO:25、SEQIDNO:26、SEQIDNO:27、SEQIDNO:28、SEQ1DN0:29、SEQlDNO:30、SEQIDNO:31、SEQIDNO:32、SEQIDNO:33、SEQIDNO:34和/或SEQIDNO:35;(V)抑制編碼PEPC多肽的核酸表達的反義核酸或核酸；和/或(vi)(v)的方法，其中反義或抑制性核酸靶向包含SEQIDNO:12、SEQIDNO:13、SEQIDNO:14和/或SEQIDNO:15的、編碼磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)多肽的核酸；和(b)(i)在保衛(wèi)細胞中表達或過表達(a)的核酸或基因，或表達C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)的核酸和/或C(92&"基因或轉錄物(信使)，和/或表達碳酸肝酶或|3-碳酸酐酶或碳酸酐酶的核酸，或者(ii)在保衛(wèi)細胞中表達抑制編碼PEPC多肽的核酸表達的反義核酸或核酸，或者(iii)將保衛(wèi)細胞與具有碳酸酐酶活性的多肽接觸，由此上調(diào)或增加保衛(wèi)細胞中的二氧化碳(C02)和/或水交換；(B)(A)的方法，其中植物是本發(fā)明的轉基因植物，或者用本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導、轉化或感染的植物，或植物細胞是本發(fā)明的轉導的細胞；(C)(A)或(B)的方法，其中植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的C02交換，或植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的水交換；或者(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中抑制編碼PEPC多肽的核酸表達的反義核酸或核酸包括miRNA或siRNA，或反義寡核苷酸。本發(fā)明提供用于上調(diào)或提高植物保衛(wèi)細胞、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中二氧化碳(C02)和/或水交換的方法，包括(A)(a)提供(i)Ca，&w基因或轉錄物(信使)的反義核酸或者抑制092&"基因或轉錄物(信使)表達的抑制性核酸，其中CO^e"基因或轉錄物(信使)包含本發(fā)明的序歹'J，和/或編碼本發(fā)明C02Sen蛋白質(zhì)的序列；(ii)編碼植物碳酸酐酶(CA)或植物(3-碳酸酐酶的核酸的反義核酸或抑制性核酸；(iii)表達磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)蛋白質(zhì)的核酸和/或PEPC基因或轉錄物(信使)；和/或(iv)磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)多肽；和(b)(i)在保衛(wèi)細胞中表達反義或抑制性核酸，或者(ii)在保衛(wèi)細胞中表達表達PEPC蛋白質(zhì)的核酸和/或PEPC基因或轉錄物(信使)，或者(iii)使保衛(wèi)細胞與29具有PEPC活性的多肽接觸，由此上調(diào)或增加保衛(wèi)細胞中二氧化碳(C02)和/或水交換；(B)(A)的方法，其中植物是本發(fā)明的轉基因植物，或用本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是本發(fā)明的轉導的細月包；(C)(A)或(B)的方法，其中植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmCCb或降低的ppmC02下可控的C02交換，或植物表征為在環(huán)境％5ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的水交換；或者(D)(A)、(B)或(C)的方法，其中C(92&w基因或轉錄物(信使)的反義核酸或抑制CCb&"基因或轉錄物(信使)表達的抑制性核酸，或碳酸酐酶(CA)或P-碳酸酐酶的反義核酸或者抑制碳酸酐酶(CA)或(3-碳酸酐酶表達的抑制性核酸，包括權利要求2的反義寡核苷酸，或權利要求4的雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子，或miRNA或s隨A。本發(fā)明提供用于調(diào)節(jié)植物的細胞、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中水交換的方法，包括(A)在植物、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中過表達或欠表達(i)C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)和/或CO》ew基因或轉錄物(信使)，其中C(92&"基因或轉錄物(信使)包含本發(fā)明的序列，和Z或C02Sen蛋白質(zhì)包含本發(fā)明的氨基酸序列，或者(ii)具有碳酸酐酶(CA)活性或(3-碳酸酐酶活性的多肽，或編碼碳酸酐酶多肽的核酸；或者(iii)具有磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)活性的多肽，或編碼PEPC多肽的核酸；或者(iv)具有核酮糖-l,5-二磷酸羧化酶/力口氧酶，或"Rubisco"活性的多肽，或編碼Rubisco多狀的核酸，由此調(diào)節(jié)植物、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中的水交換(通過過表達C02Sen或CA蛋白質(zhì)下調(diào)或降低水交換，或通過欠表達C02Sen或CA蛋白質(zhì)上調(diào)或提高水交換)；(B)(A)的方法，其中植物是本發(fā)明的轉基因植物，或用本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是本發(fā)明的轉導的細胞；或者30(C)(A)或(B)的方法，其中植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的C02交換，或植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的水交換；或者(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中過表達或提高的表達，或欠表達或抑制，存在于植物保衛(wèi)細胞中；或者(E)(A)至(D)任意一個的方法，其中過表達C02Sen(C02傳感器)或碳酸酐酶蛋白質(zhì)和/或CO^e"或碳酸酐酶基因或轉錄物(信使)降低水交換，并且欠表達或抑制表達C02Sen(C02傳感器)或碳酸酐酶蛋白質(zhì)和/或C(92&"或碳酸酐酶基因或轉錄物(信使)提高水交換；或者(F)(A)至(D)任意一個的方法，其中欠表達或抑制表達PEPC蛋白質(zhì)和/或PEPC基因或轉錄物(信使)降低水交換，或過表達PEPC蛋白質(zhì)和/或PEPC基因或轉錄物(信使)提高水交換。本發(fā)明提供用于調(diào)節(jié)植物、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中水攝取或水損失的方法，包括在植物、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中過表達或欠表達(A)(i)C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)和/或C<92&w基因或轉錄物(信使)，其中C(92Se基因或轉錄物(信使)包含本發(fā)明的序列，和/或C02Sen蛋白質(zhì)包含本發(fā)明的氨基酸序列，或者(ii)具有碳酸酐酶(CA)活性或(3-碳酸酐酶活性的多肽，或編碼多肽的核酸；或者(iii)具有磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)活性的多肽，或編碼PEPC多肽的核酸；或者(iv)具有核酮糖-l,5-二磷酸羧化酶/加氧酶，或"Rubisco"活性的多肽，或編碼Rubisco多肽的核酸，由此調(diào)節(jié)植物、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中的水攝取或水損失(通過過表達C02Sen或CA蛋白質(zhì)下調(diào)水攝取，或導致水保留，或通過欠表達C02Sen或CA蛋白質(zhì)上調(diào)水交換或增加水損失)；(B)(A)的方法，其中植物是本發(fā)明的轉基因植物，或用本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是本發(fā)明的轉導的細月包；(C)(A)或(B)的方法，其中植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的C02交換，或植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的水交換；或者(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中過表達或提高的表達存在于植物保衛(wèi)細胞中；或者(E)(A)至(D)任意一個的方法，其中過表達C02Sen(C02傳感器)或碳酸酐酶蛋白質(zhì)和/或C(9^eM或碳酸酐酶基因或轉錄物(信使)降低水損失，并且欠表達或抑制表達C02Sen(C02傳感器)或碳酸酐酶蛋白質(zhì)和/或C02&w或碳酸酐酶基因或轉錄物(信使)提高水損失；或者(F)(A)至(D)任意一個的方法，其中欠表達或抑制表達PEPC蛋白質(zhì)和/或PEPC基因或轉錄物(信使)降低水損失，或過表達PEPC蛋白質(zhì)和/或PEPC基因或轉錄物(信使)提高水損失。本發(fā)明提供用于產(chǎn)生水利用率(WUE)提高的或抗旱的植物的方法，包括(A)過表達或提高表達(i)C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)和/或C(92&w基因或轉錄物(信使)，其中C(92&基因或轉錄物(信使)包含本發(fā)明的序列，和/或C02Sen蛋白質(zhì)包含本發(fā)明的氨基酸序列，或者(ii)具有碳酸酐酶(CA)活性或P-碳酸酐酶活性的多肽，或編碼多肽的核酸；或者(iii)具有磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)活性的多肽，或編碼PEPC多肽的核酸；或者(iv)具有核酮糖-l,5-二磷酸羧化酶/力口氧酶，或"Rubisco"活性的多肽，或編碼Rubisco多肽的核酸，由此產(chǎn)生水利用率(WUE)提高的或抗旱的植物；(B)(A)的方法，其中植物是本發(fā)明的轉基因植物，或用本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是本發(fā)明的轉導的細胞；或者(C)(A)或(B)的方法，其中過表達或提高的表達存在于植物保衛(wèi)細胞中；或者(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中過表達C02Sen(C02傳感器)或碳酸酐酶蛋白質(zhì)和/或C6^&w或碳酸酐酶基因或轉錄物(信使)增強水利用率(WUE)，或增強抗旱性，并且欠表達或抑制表達C02Sen(C02傳感器)或碳酸酐酶蛋白質(zhì)和/或C02&或碳酸酐酶基因或轉錄物(信使)提高水損失或降低WUE;或者(E)(A)至(C)任意一個的方法，其中欠表達或抑制表達PEPC蛋白質(zhì)和/或PEPC基因或轉錄物(信使)增強水利用率(WUE),或增強抗旱性，或過表達PEPC蛋白質(zhì)和/或PEPC基因或轉錄物(信使)提高水損失或降低WUE。本發(fā)明提供植物、植物部分、植物器官、葉或種子:(a)通過包含本發(fā)明方法的過程產(chǎn)生；或者(b)通過包含本發(fā)明方法的過程產(chǎn)生，或者通過本發(fā)明的方法改良，其中植物分離自和/或衍生自(i)雙子葉或單子葉植物；(ii)小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、高粱、玉米(玉黍蜀)、煙草、豆科植物、羽扇豆類、馬鈴薯、甜菜、豌豆、菜豆、大豆(黃豆)、十字花科植物、花椰菜、油菜(或蕪菁或卡諾拉油菜)、甘蔗、亞麻、棉花、椋櫚、甜菜、花生、樹、楊樹、羽扇豆、絲綿樹、沙柳、石炭酸灌木、北美駝絨藜、輕木、苧麻、洋麻、大麻、洛神葵、黃麻、劍麻或蕉麻；或者，(c)來自腰果屬、落花生屬、天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔屬、西瓜屬、辣椒屬、紅花屬、椰子屬、咖啡屬、黃瓜屬、南瓜屬、胡蘿卜屬、油棕屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向日葵屬、萱草屬、大麥屬、農(nóng)菪屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、羽扇豆屬、番茄屬、蘋果屬、木薯屬、馬約蘭屬、苜蓿屬、煙草屬、木犀欖屬、稻屬、黍屬、狼尾草屬、轉梨屬、菜豆屬、黃連木屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、蓖麻屬、黑麥屬、千里光屬、芥屬、茄屬、高粱屬、可可屬、葫蘆巴屬、小麥屬、野豌豆屬、葡萄屬、，工豆屬或玉蜀黍屬的物種。本發(fā)明提供用于產(chǎn)生耐熱植物的方法，包括在植物的一個或多個細胞中欠表達C02Sen蛋白質(zhì)和/或092&"基因或轉錄物(信使)，或碳酸酐酶(CA)，方法包括(A)(a)提供(i)C02&w基因或轉錄物(信使)的反義核酸或者抑制C(92&w基因或轉錄物(信使)表達的抑制性核酸，其中092&"基因或轉錄物(信使)包含本發(fā)明的序列，和/或編碼本發(fā)明的C02Sen蛋白質(zhì)的序列；(ii)編碼植物碳酸酐酶(CA)，或植物p-碳酸酐酶的核酸的反義核酸或抑制性核酸；和/或(iii)編碼磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)的核酸，和(b)在保衛(wèi)細胞中表達09"ew或CA反義或抑制性核酸，和/或表達編碼PEPC的核酸，由此通過上調(diào)或提高植物的一個細胞或多個細胞中二氧化碳(C02)和/或水交換產(chǎn)生耐熱植物；(B)(A)的方法，其中細胞是植物保衛(wèi)細胞；(C)(A)或(B)的方法，其中植物是本發(fā)明的轉基因植物，或用本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是本發(fā)明的轉導的細胞；(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的C02交換，或植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的水交換；或者(E)(A)至(D)任意一個的方法，其中092&"基因或轉錄物(信使)的反義核酸或者抑制CO^e"基因或轉錄物(信使)表達的抑制性核酸，或碳酸酐酶(CA)或|3-碳酸酐酶的反義核酸或者抑制碳酸酐酶(CA)或(3-碳酸酐酶表達的抑制性核酸，包括權利要求2的反義寡核苦酸，或權利要求4的雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子，或miRNA或siRNA。本發(fā)明提供植物、植物部分、植物器官、葉或種子:(a)通過包含本發(fā)明方法的過程產(chǎn)生；或者(b)通過包含本發(fā)明方法的過程產(chǎn)生，或者通過本發(fā)明的方法改良，其中植物分離自和Z或衍生自(i)雙子葉或單子葉植物；(ii)小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、高梁、玉米(玉黍蜀)、煙草、豆科植物、羽扇豆類、馬鈴薯、甜菜、豌豆、菜豆、大豆(黃豆)、十字花科植物、花椰菜、油菜(或蕪菁或卡諾拉油菜)、甘蔗、亞麻、棉花、棕櫚、甜菜、花生、樹、楊樹、羽扇豆、絲綿樹、沙柳、石炭酸灌木、北美駝絨藜、輕木、苧麻、洋麻、大麻、洛神葵、黃麻、劍麻或蕉麻；或者，(c)來自腰果屬、落花生屬、天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔屬、西瓜屬、辣椒屬、紅花屬、椰子屬、咖啡屬、黃瓜屬、南瓜屬、胡蘿卜屬、油棕屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向日葵屬、萱草屬、大麥屬、莨菪屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、羽扇豆屬、番茄屬、蘋果屬、木薯屬、馬約蘭屬、苜蓿屬、煙草屬、木犀欖屬、稻屬、黍屬、狼尾草屬、鱷梨屬、菜豆屬、黃連木屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、蓖麻屬、黑麥屬、千里光屬、芥屬、茄屬、高粱屬、可可屬、葫蘆巴屬、小麥屬、野豌豆屬、葡萄屬、釭豆屬或玉蜀黍屬的物種。本發(fā)明提供用于打開植物、植物部分、植物器官、植物葉、或植物細胞中氣孔的孔的方法，包括在植物的一個或多個細胞中、植物部分、植物器官、植34物葉或植物細胞中欠表達或抑制表達C02Sen蛋白質(zhì)和/或CCb&w基因或轉錄物(信使)，或碳酸酐酶(CA)，方法包括(A)(a)提供(i)基因或轉錄物(信使)的反義核酸或者抑制C(92&"基因或轉錄物(信使)表達的抑制性核酸，其中C(92&w基因或轉錄物(信使)包含本發(fā)明的序列，和/或編碼本發(fā)明的C02Sen蛋白質(zhì)的序列；(ii)編碼植物碳酸酐酶(CA)，或植物P-碳酸酐酶的核酸的反義核酸或者抑制編碼植物碳酸酐酶(CA),或植物P-碳酸酐酶的核酸的抑制性核酸；和/或(iii)編碼磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)的核酸；和(b)在植物的一個或多個細胞、植物部分、植物器官、植物葉或植物細胞中表達C02Sen和/或CA反義或抑制性核酸，或在植物、植物部分、植物器官、植物葉或植物細胞中表達編碼PEPC的核酸，由此導致欠表達和/或抑制表達C02Sen蛋白質(zhì)和/或C(92&w基因或轉錄物(信使)，和/或碳酸酐酶(CA)，和Z或表達PEPC,并且導致氣孔的孔打開；(B)(A)的方法，其中細胞是植物保衛(wèi)細胞；(C)(A)或(B)的方法，其中植物是本發(fā)明的轉基因植物，或用本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是本發(fā)明的轉導的細胞；(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的C02交換，或植物表征為在環(huán)境ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的水交換；或者(E)(A)至(D)任意一個的方法，其中C(92&基因或轉錄物(信使)的反義核酸或者抑制092&/1基因或轉錄物(信使)表達的抑制性核酸，或碳酸酐酶(CA)或卩-碳酸酐酶的反義核酸或者抑制碳酸酐酶(CA)或(3-碳酸酐酶表達的抑制性核酸，包括權利要求2的反義寡核苷酸，或權利要求4的雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子，或miRNA或siRNA。本發(fā)明提供用于關閉植物、植物葉、植物器官的表皮保衛(wèi)細胞、或植物細胞上氣孔的孔的方法，包括在植物的一個或多個細胞中過表達C02Sen蛋白質(zhì)和/或092&"基因或轉錄物(信使)，包括(A)(a)過表達或提高表達(i)C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)和Z或C<92&w基因或轉錄物(信使)，其中C02&"基因或轉錄物(信使)包含本發(fā)明的序列，和/或C02Sen蛋白質(zhì)包含本發(fā)明的氨基酸序列，或者(ii)具有碳酸肝酶(CA)活性或(3-碳酸酐酶活性的多肽，或編碼多肽的核酸，由此導致過表達和/或提高表達C02Sen蛋白質(zhì)和/或CO^ew基因或轉錄物(信使)，和/或碳酸酐酶(CA)，并且導致氣孔的孔關閉，或者(b)抑制或降低表達磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)基因或信使(轉錄物)；(B)(A)的方法，其中細胞是植物保衛(wèi)細胞；或者(C)(A)或(B)的方法，其中植物是本發(fā)明的轉基因植物，或用本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是本發(fā)明的轉導的細胞。本發(fā)明提供用于通過平衡經(jīng)氣孔的水損失與用于光合作用的凈co2攝取，并因此增強或優(yōu)化植物、植物葉、植物部分、植物器官、植物細胞或種子中生物量積累，來增強或優(yōu)化植物、植物葉、植物器官、植物部分、植物細胞或種子中生物量積累的方法，包括使用本發(fā)明的組合物和/或方法打開或關閉氣孔。本發(fā)明提供用于降低葉溫度和增強植物、植物葉、或植物細胞中蒸騰作用的方法，包括使用本發(fā)明的組合物和/或方法打開植物的一個細胞或多個細胞的氣孔的孔。在任意一個發(fā)明方法的備選的實施方案中，植物或植物細胞分離自和/或衍生自(i)雙子葉或單子葉植物；(ii)小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、高粱、玉米(玉黍蜀)、煙草、豆科植物、羽扇豆類、馬鈴薯、甜菜、豌豆、菜豆、大豆(黃豆)、十字花科植物、花椰菜、油菜(或蕪菁或卡諾拉油菜)、甘蔗、亞麻、棉花、棕櫚、甜菜、花生、樹、楊樹、羽扇豆、絲綿樹、沙柳、石炭酸灌木、北美駝絨藜、輕木、苧麻、洋麻、大麻、洛神葵、黃麻、劍麻或蕉麻；或者，(c)來自腰果屬、落花生屬、天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔屬、西瓜屬、辣椒屬、紅花屬、椰子屬、咖啡屬、黃瓜屬、南瓜屬、胡蘿卜屬、油椋屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向日葵屬、萱草屬、大麥屬、茛菪屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、羽扇豆屬、番茄屬、蘋果屬、木薯屬、馬約蘭屬、苜蓿屬、煙草屬、木犀欖屬、稻屬、黍屬、狼尾草屬、鱷梨屬、菜豆屬、黃連木屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、蓖麻屬、黑麥屬、千里光屬、芥屬、茄屬、高粱屬、可可屬、葫,巴屬、小麥屬、野豌豆屬、葡萄屬、虹豆屬或玉蜀黍屬的物種。36本發(fā)明提供轉錄激活物，例如作為啟動子或增強子，用于調(diào)節(jié)植物細胞中核酸的表達，其中轉錄激活物(例如啟動子)包含如SEQIDNO:IO或SEQIDNO:ll中所列序列，或其功能性(轉錄調(diào)節(jié)性)亞序列，其中在一個方面，轉錄激活物(例如啟動子)上調(diào)轉錄，并且在一個方面，轉錄激活物(例如啟動子)以植物保衛(wèi)細胞特異性方式上調(diào)轉錄，并且在一個方面，保衛(wèi)細胞是葉保衛(wèi)細胞或莖保衛(wèi)細胞。本發(fā)明提供用于降低植物、植物葉、植物器官的表皮保衛(wèi)細胞、或植物細胞中氧合作用效率和增加碳固定的方法，包括抑制或降低植物的一個或多個細胞中的核酮糖-l，5-二磷酸羧化酶/加氧酶，或"Rubisco"活性酶和/或Rubisco基因或轉錄物(信使)，包括(A)(a)提供編碼植物Rubisco的核酸的反義核酸或者抑制編碼植物Rubisco的核酸的抑制性核酸；和(b)抑制或降低植物保衛(wèi)細胞中Rubisco基因或信使(轉錄物)的表達；(B)(A)的方法，其中細胞是植物保衛(wèi)細胞；(C)(A)或(B)的方法，其中植物是本發(fā)明的轉基因植物，或用本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是本發(fā)明的轉導的細胞；或者(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中編碼Rubisco的核酸是Rubisco基因或信使(轉錄物)，或包含SEQIDNO:16、SEQIDNO:17、SEQIDNO:l8或SEQIDNO:19的全部或亞序列的Rubisco編碼核酸。本發(fā)明提供用于增加植物、植物葉、植物器官的表皮保衛(wèi)細胞、或植物細胞中氧合作用效率和降低碳固定的方法，包括增加植物的一個或多個細胞中核酮糖-l，5-二磷酸羧化酶/力。氧酶，或"Rubisco"活性酶和/或Rubisco基因或轉錄物(信使)的表達(A)(a)提供編碼植物Rubisco的核酸；和(b)在保衛(wèi)細胞中表達編碼Rubisco的核酸；(B)(A)的方法，其中細胞是才直物保衛(wèi)細胞；(C)(A)或(B)的方法，其中植物是本發(fā)明的轉基因植物，或用本發(fā)明的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是本發(fā)明的轉導的細胞；或者(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中編碼Rubisco的核酸是Rubisco基因或信37使(轉錄物)，或包含SEQIDNO:16、SEQIDNO:17、SEQIDNO:18或SEQIDNO:19的全部或亞序列的Rubisco編碼核酸。本發(fā)明的一個或更多個實施方案的細節(jié)在附圖和下面的描述中描述。本發(fā)明的其他特征、目標和優(yōu)點根據(jù)說明書和附圖以及根據(jù)權利要求書是顯而易見的。本文所引用的所有公布、專利、專利申請、GenBank序列和ATCC保藏在此明確地通過參考并入本文用于所有目的。專利或申請文件包含至少一個用彩色制作的附圖。帶有彩色附圖的本專利或專利申請公布的復制品將由辦公室根據(jù)請求并交納必要費用后提供。圖1圖解說明顯示野生型擬南芥和本發(fā)明C02sense雙突變體中氣孔導度的數(shù)據(jù)；如下面的實施例1所詳細描述。圖2是顯示保衛(wèi)細胞(GC)不同發(fā)育階段中不同表達水平的圖圖2A:保衛(wèi)細胞不同發(fā)育階段中的不同表達水平；圖2B:幼葉和葉莖中27-GUS的表達；圖2C:較上水平下胚軸中27-GUS的表達；圖2D:葉莖和邊緣中27-GUS的表達；圖2E和圖2F:野生型(wt)中的四個唇瓣；如下面的實施例1所詳細描述。圖3A-H是顯示27-YC3.6(SEQIDNO:10)在臨近葉的莖上GC中表達但不在極幼葉的莖上GC中表達(已描畫出輪廓)(A和A，)的圖片。27-YC3.6主要表達于成熟的GC,在年幼或未成熟GC中極弱(B和B，中的白色箭頭)。27-YC3.60(SEQIDNO:ll)也在下胚軸上的GC中表達(C和C，)。27-YC3.6(SEQIDNO:0)也在萼片上的GC中表達(D和D，)；如下面的實施例1所詳細描述。圖4A圖解顯示在雙突變體SEQIDNO:lZSEQlDNO:7植物中，表達該兩個基因的能力的喪失導致與野生型(wt)植物相比C02誘導的氣孔關閉強烈受損；圖4B圖解說明雙突變體SEQIDNO:1/SEQIDNO:7C02表型被轉基因表達C07WcDNA(SEQIDNO:7)互補的研究；圖4a和圖4b圖解說明(a)雙突變體(corplcorp2)，WT(野生型)的相對氣孔導度，和(b)轉基因互補抹系(CORP1/corplcorp2)響應C02濃度改變的表達CORP1(X軸ppm[C02]);圖4C圖解說明雙突變體corpl/corp2植物沒有破壞保衛(wèi)細胞中其他重要信號轉導途徑，包括由干旱誘導的激素脫落酸(ABA)所誘導的氣孔關閉，圖4(c)圖解說明SEQIDNO:7/SEQIDNO:l,或corpl/corp2雙突變體和WT植物對脫落酸(ABA)的響應未受損；如下面實施例2中所詳細描述。圖5A和圖5B，圖解說明CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l)可不同程度互補ca/ra"突變體用小寫斜體字母標明)雙突變體；如下面實施例2中所詳細4苗述。圖6和7:圖6圖解說明CAl(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l)所互補植物的相對氣孔導度，相對氣孔導度反映氣體交換和水利用率(WUE);這些結果總結并圖示于圖7;如下面實施例2中所詳細描述。圖8是顯示所互補植物中，特別是在如圖中所標明的葉、保衛(wèi)細胞和葉肉細胞中CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l)表達水平的Northern印跡顯微照片；如下面實施例2中所詳細描述。圖9A和9B是顯示雙敲除突變體(CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l))中CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l)表達水平的Northern印跡顯微照片。圖9C、9D和9E圖解說明來自C02傳感器的數(shù)據(jù)，顯示具有C02調(diào)節(jié)氣體交換的缺陷；注光條件=紅光(50umol'irf2.s-1),藍光(6Mmol'rrf2's");如下面實施例2和4中所詳細描述。圖10A是顯示ca/cW(CAl(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l))雙突變體中脫落酸響應未受損的總結圖。圖10B是顯示野生型(WT)植物中CA1(SEQIDNO:7)和/或CA4(SEQIDNO:l)抑制劑模擬C02不敏感性的總結圖；如下面實施例2和4中所詳細描述。圖11A和11B是顯示雙敲除突變體(CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l))中CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l)表達水平的Northern印跡顯微照片；圖11C顯示C4/(SEQIDNO:7)或C44(SEQIDNO:l)基因的基因組DNA可補充C02響應；光條件紅光(50|imol-m-2's-l)，藍光(6|amol-m-2-s-');如下面實施例2和4中所詳細描述。圖2A、12B和12C圖解顯示雙C02傳感器敲除突變體中光合作用未受損的數(shù)據(jù)總結圖在PS熒光測量之前的前適應時間階段的光50umol/m2/s:88%紅光，12%藍光；2000umol/m2/s:90%紅光，10%藍光。圖12D顯示黑暗和紅光(其中紅光300pmol.m々.s")下的C02同化率；如下面實施例2和4中所詳細描述。圖13A、13B、13C和13D，圖解和照片顯示光合作用受損的白葉中002調(diào)節(jié)氣體交換不受影響；如下面實施例2和4中所詳細描述。圖14A和14B顯示雙敲除突變體(CAl(SEQIDNO:7)和CA4(SEQrDNO:1))圖14C和14D圖解和照片顯示，在其中CAl(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l)可操作地連接至本發(fā)明的靶向保衛(wèi)細胞的啟動子的C02傳感器過表達植物具有增強的水利用率(WUE);在圖14D中，數(shù)據(jù)顯示沒有觀察到對開花時間有影響；如下面實施例2和4中所詳細描述。圖15圖解顯示保衛(wèi)細胞所表達基因在保衛(wèi)細胞和葉肉細胞中的轉錄譜；如下面實施例3中所詳細描述。圖16是GC/(SEQIDNO:10)的核酸序列；如下面實施例3中所詳細描述。圖17A-L顯示響應不同處理的GCl(Atlg22690)基因表達分析的顯微照片圖17A是顯示GC/啟動子介導報告基因在野生型擬南芥屬幼苗保衛(wèi)細胞中強表達的圖，圖片顯示兩周齡/7GC7,.'GWS轉基因幼苗；圖17B顯示在葉保衛(wèi)細胞中以及在葉柄和下胚軸保衛(wèi)細胞中pGCl::GUS驅動強GUS表達，如在圖17C、D、E中所示；較年幼的或未成熟的保衛(wèi)細胞顯示沒有GFP表達或者表達更少，如圖17F、G中所示；萼片和下胚軸中的保衛(wèi)細胞也顯示具有GFP表達，如圖17H、I、J、K中所示；GUS染色顯示報告基因在成簇的氣孔中表達，如圖17L中所示；在用/GC/::in^轉化的加w植物中的成簇的氣孔中觀察到GFP表達，如圖17M中所示；在煙草葉中觀察到強的保衛(wèi)細胞GFP表達，如圖17N中所示，如下面實施例3中所詳細描述。圖18A顯示來自不同啟動子::GWS轉基因系的代表性Tl植物的照片；圖18B圖解說明/GC/啟動子的系歹'j(結構或序列)缺失以便定義用于保衛(wèi)細胞表達的區(qū)域，如下面實施例3中所詳細描述。圖19顯示在表達pGC7,.TC3.M的保衛(wèi)細胞中強迫的胞內(nèi)鈣瞬變和存在于完整戶GCAv:rCi^轉基因植物保衛(wèi)細胞中的自發(fā)鈣瞬變圖19A顯示pGC/.v;KC丄60轉基因植物葉表皮的熒光圖像；圖19B顯示在圖A中的全部響應強迫的4丐振蕩而引起細胞內(nèi)轉瞬變的六個保衛(wèi)細胞的數(shù)據(jù)；圖19C顯示來自用pGC/.'.TCJ.60轉化的完整Co1植物的葉的偽彩色比率度量圖像；圖19D顯示C中箭頭所標出的兩個保衛(wèi)細胞發(fā)射比率的時間進程，表明在完整的擬南芥屬植物中存在自發(fā)鈣瞬變，如下面實施例3中所詳細描述。圖20顯示/9GC/fD/人,朋"-GF尸導致"&,GEP植物保衛(wèi)細胞中GF尸表達降低的顯微照片圖20A顯示35S::GfP轉基因植物的葉表皮(帶有GFP濾光片的亮視野)；圖20B顯示在20A中所示的同一葉表皮的熒光圖像；圖20C顯示表達/GC^Z)/".'a"http://-aFP的35&.GF尸背景Tl轉基因植物的葉表皮；圖20D顯示在20C中所示的同一葉表皮的熒光圖像，如下面實施例3中所詳細描述。圖21A、圖21B、圖21C和圖21D顯示，在植物中保衛(wèi)細胞靶向性過表達C02傳感器顯示在氣體交換調(diào)節(jié)中C02的響應增強，如下面實施例3中所詳細描述。圖22顯示擬南芥屬碳酸酐酶的系統(tǒng)發(fā)育樹，如下面實施例4中所詳細描述。圖23圖解說明氣孔對藍光和光-黑暗轉換強烈響應的碳酸酐酶突變體植物的數(shù)據(jù)，如下面實施例4中所詳細描述。圖24A顯示，ca4ca6雙突變體表現(xiàn)出完整的(302響應，而ca7ca4和ca7ca4ca6表現(xiàn)出相同的C02感知損傷；圖24B、圖24C、圖24D和圖24E圖解說明以mol水m^sec"為單位的氣孔導度，如下面實施例4中所詳細描述。圖25證明用野生型C4/或C44轉化的幾個獨立的cWca4轉基因系表現(xiàn)出恢復對[C02]變化誘導的響應兩個其他的帶有C4/的互補抹系，CA1弁2(圖25A)和CA1弁3(圖25B)，或者帶有CJ4的互補林系，CA4弁2(圖25C)和CA4弁3(圖25D)表現(xiàn)出響應[C02]變化的正常氣孔導度增加和降低，如下面實施例4中所詳細描述。圖26顯示在煙草原生質(zhì)體中不同CA1-YFP和CA4-YFP定位模式的細胞的熒光圖片(共焦圖像):編碼YFP、FLS2-YFP、CA1-YFP和CA4-YFP的質(zhì)粒在煙草原生質(zhì)體中瞬時表達；過濾器在圖上部標明，而融合體在圖左側標明；在圖26最右側的圖片顯示YFP和葉綠素圖像的疊加圖像，如下面實施例4中所詳細描述。圖27A-G和圖14C圖解顯示，保衛(wèi)細胞驅動的C4/或cDNA優(yōu)先表達恢復了ca/cW和C4過表達植物對C02的感知，表現(xiàn)出增強的水利用率圖27A和圖27B圖解說明在C4/或所互補植物保衛(wèi)細胞原生質(zhì)體和葉肉細胞中，由本發(fā)明的保衛(wèi)細胞靶向性啟動子所驅動的和C44表達的RT-PCR分析；圖27C和圖27D圖解說明保衛(wèi)細胞靶向性抹系ca/cw/雙突變體和野生型(WT)植物響應所標明的[C02]變化而發(fā)生的C02誘導的氣孔導度改變C」/或C44在保衛(wèi)細胞中表達足以恢復C02響應；圖27E圖解說明c"/ca4、野生型、和三突變體^化^/似/-2葉響應所標明的[(:02]變化的氣孔導度；圖27F和圖27G圖解說明C4過表達系和野生型(WT)植物響應所標明[C02]變化的氣孔導度，如下面實施例4中所詳細描述。41圖28A-F圖解i兌明4呆衛(wèi)細胞特異性互補或恢復ca7cfl4的氣孔C02響應用C4/或的^f呆衛(wèi)細胞輩巴向性表達所互補的另一才直物4朱系的C02響應數(shù)據(jù)圖示于圖28A和圖28B，并且分析了保衛(wèi)細胞靶向性互補的4個林系的相對氣孔導度C02響應；兩個示于圖27C和圖27D中，兩個示于圖28A和圖28B中；圖28C-F圖解說明對365-800ppmC02轉換之前最后數(shù)據(jù)點進行標準化的相對氣孔導度值，如下面實施例4中所詳細描述。圖29圖解說明，在野生型保衛(wèi)細胞中過表達C47或C44降低總體氣孔導度并且輕微提高氣孔C02響應的強度；圖29C和圖29D圖解說明由保衛(wèi)細胞優(yōu)先性啟動子所驅動的過表達4朱系的葉中C4/或的RT-PCR分析；過表達C47基因的另一林系中的氣孔導度測定示于圖29A中，并且過表達C44基因的另一4朱系示于圖29B中。如圖29C、圖29D、圖29E和圖29F所示的相對氣孔導度值對365-800ppmC02轉換之前的最后數(shù)據(jù)點進行標準化，如下面實施例4中所詳細描述。在不同的附圖中同樣的附圖標記指示同樣的要素。具體實施例方式本發(fā)明提供用于通過控制稱作"092&"基因"的C02傳感器基因，包括本發(fā)明C02傳感器核酸(例如基因或信使或轉錄物)和多肽，來操縱水和二氧化碳(C02)經(jīng)植物氣孔交換的組合物和方法。本發(fā)明提供用于過表達或欠表達C02傳感器核酸和C02傳感器多肽，包括本發(fā)明的C02傳感器核酸和多肽的組合物和方法。本發(fā)明提供用于過表達C02傳感器核酸和C02傳感器多肽，包括本發(fā)明的C02傳感器核酸和多肽，以改造成植物、植物部分、植物器官、葉等等中C02響應改善的組合物和方法。過表達一個或幾個稱作"C仏&w基因"的C02傳感器基因，包括C02傳感器核酸(例如基因或信使或轉錄物)，或C02傳感器多肽，包括本發(fā)明的C02傳感器多肽，引起改善的C02響應。因此，過表達全部或者一個本發(fā)明核酸(以過表達C02Sen蛋白質(zhì))增強WUE并且產(chǎn)生更有效的且抗旱的植物，特別是在連續(xù)不斷升高的大氣C02濃度的情況下。本發(fā)明的轉基因植物(例如農(nóng)作物)(通過過表達全部或一個本發(fā)明C02Sen蛋白質(zhì))以比野生型植物更大的程度關閉它們的氣孔，由此保存了它們的水的利用。因為水利用率定義為植物平衡經(jīng)氣孔的水損失與用于光合作用的凈C02攝取以及由此獲得的生物量積累的情況如何，本發(fā)明可以用于增加植物的生物量，并且因此本發(fā)明方法可應用于生物燃料Z替代能源領域。本發(fā)明還提供用于通過例如CC)2傳感器的反義和/或RNAi阻抑，來抑制任何植物如農(nóng)作物的保衛(wèi)細胞或植物細胞中092&似基因、轉錄物和C02Sens蛋白質(zhì)表達的組合物和方法。本發(fā)明的C02Sens欠表達轉基因植物或CO^em欠表達植物可以以比野生型植物更大的程度打開它們的氣孔。本發(fā)明還提供能夠耐受提高的溫度，從而防止代謝、光合作用和生長"崩潰"的才直物，例如農(nóng)業(yè)農(nóng)作物。因此，本發(fā)明的組合物和方法，通過抑制C02&m核酸和/或C02Sens蛋白質(zhì)的表達，幫助對提高的溫度敏感的農(nóng)作物應對提高的大氣C02濃度，并且降低或改善葉溫度的急劇增加。本發(fā)明提供組合物和方法，包括用于阻抑保衛(wèi)細胞中C02傳感器的反義和RNAi。在一個方面，保衛(wèi)細胞啟動子提供了經(jīng)過這些農(nóng)作物中增強的蒸騰作用來降低葉溫度并使農(nóng)作物產(chǎn)量最大化的方法。本發(fā)明提供用于下調(diào)/降低或備選地增加植物中經(jīng)過例如植物保衛(wèi)細胞、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分的二氧化碳(C02)和/或水交換的組合物和方法，尤其包括具有碳酸酐酶、"磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶"(或PEP羧化酶，或PEPC)和/或核酮糖-l,5-二磷酸羧化酶/力口氧酶，或"Rubisco"酶活性的多肽的使用。本發(fā)明提供用于操縱PEP羧化酶的組合物和方法，PEP羧化酶是C4植物光合作用中的關鍵酶。由于PEP羧化酶或PEPC不能夠直接利用C02作為底物，所以PEPC依賴碳酸酐酶(CA)來提供HCOf。PEP羧化酶(PEPC)所催化的反應是(注Pi是無機磷酸)PEP+HCO/<=>草酰乙酸(0八八)+Pi隨后OAA可以還原成蘋果酸。在一些植物細胞中，C02被釋放用于Rubisco和C3光合作用。在C4植物中(使用C4碳固定途徑，也稱作Hatch-Slack途徑)，蘋果酸可轉運進入維管束鞘細胞(在C4植物中，維管束鞘細胞是在葉脈周圍緊密排列成致密鞘的光合細胞；卡爾文循環(huán)被限定在維管束鞘細胞的葉綠體中)，其中C02被釋放用于Rubisco和C3光合作用；并且本發(fā)明還提供用于操縱Rubisco酶的組合物和方法。在本發(fā)明的一個方面，例如在植物的保衛(wèi)細胞中，Rubisco酶如Rubisco小亞基的表達被抑制或阻抑(降低)。通過抑制或阻抑(降低)Rubisco表達，氧合作用效率降低并且碳固定可增加，并且保衛(wèi)細胞中的C02水平降低。這將43減少C02調(diào)節(jié)的氣孔關閉。在本發(fā)明的的一個方面，將植物保衛(wèi)細胞中的PEP羧化酶或PEPC改造成高水平或降低的水平，以操縱氣孔運動的C02控制和細胞內(nèi)有機陰離子蘋果酸2-的數(shù)量。PEPC水平的增加將引起氣孔打開；PEPC的降低將導致氣孔關閉；因此，雖然本發(fā)明不被任何特定的作用機制限制，但是PEPC水平的增加會引起蘋果酸的增加，這在氣孔打開過程中平衡了鉀陽離子(1<:+)積累；并且因為細胞內(nèi)鉀(K+)鹽濃度的增加會引起氣孔打開。因此，本發(fā)明提供用于分別通過過表達或欠表達PEPC，來打開和關閉植物氣孔，或提高或降低氣孔數(shù)量的組合物和方法。本發(fā)明提供用于通過操縱C02結合蛋白質(zhì)"磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶，，(或PEP羧化酶，或PEPC)和/或核酮糖-l,5-二磷酸羧化酶/加氧酶，或"Rubisco"酶的表達，來調(diào)節(jié)植物或植物部分例如葉中二氧化碳(C02)交換以及co2利用和攝取的組合物和方法；因此，本發(fā)明還提供用于操縱植物或植物部分中C02信號轉導和調(diào)節(jié)氣體交換的組合物和方法。例如，在一個方面，本發(fā)明提供用于工程改造增加PEPCIt量(以促進氣孔打開)和/或工程改造"Rubisco"酶數(shù)量的組合物和方法。在本發(fā)明的備選方面，PEPC和Rubisco核酸表達于植物細胞中，例如在植物保衛(wèi)細胞和葉肉細胞中；并且在一個方面，它們以高水平(高于野生型水平)表達；或者植物細胞中，例如植物保衛(wèi)細胞和葉肉細胞中PEPC和Rubisco核酸表達被抑制、降低或者阻抑；并且在一個方面，它們以較低水平(低于野生型水平)表達。在這些備選的實施方案中工程改造的植物細胞包括本發(fā)明的分離的、培養(yǎng)的或轉基因的植物和植物細胞。脊z秀源，龍伊本發(fā)明還提供用于調(diào)節(jié)核酸在植物細胞中表達的啟動子，其中啟動子包含如SEQIDNO:10或SEQIDNO:ll中所列序列，或其功能性(轉錄調(diào)節(jié)性)亞序列，其中，在一個方面，啟動子上調(diào)轉錄，并且在一個方面，啟動子以植物保衛(wèi)細胞特異性方式上調(diào)轉錄，并且在一個方面，保衛(wèi)細胞是葉保衛(wèi)細胞或莖保衛(wèi)細胞。本發(fā)明還提供包含本發(fā)明啟動子的表達盒、質(zhì)粒、病毒和栽體。在一個方面，本發(fā)明還提供包含可操作地連接至本發(fā)明核酸的啟動子的表達盒、質(zhì)粒、病毒和載體，例如基于示例性SEQIDNO:、SEQIDNO:2、SEQIDNO:4、SEQIDNO:5、SEQIDNO:7或SEQIDNO:8的任意種類多核苦酸。別是在植物保衛(wèi)細胞中，并且在一些實施方案中是保衛(wèi)細胞特異性的，例如例證性的SEQIDNO:IO和SEQIDNO:ll(其在其它細胞中，如表皮細胞或葉肉細胞中的表達弱，并且仍考慮為"保衛(wèi)細胞特異性的")?；诙嘀匚㈥嚵袛?shù)據(jù)，本發(fā)明的啟動子比已知的保衛(wèi)細胞KAT1啟動子強約20倍，并且在保衛(wèi)細胞中也比已知的花椰菜花葉病毒35S啟動子強。見本發(fā)明附圖以及下面的實施例。雖然本發(fā)明的核酸可以可操作地連接至本發(fā)明的啟動子，但是在備選的實施方案中，它還可以可操作地連接至任何的組成型啟動子和/或植物特異性啟動子，或植物細胞特異性啟動子，例如花椰菜花葉病毒(CaMV)35S啟動子、甘露石威合酶(MAS)啟動子、書t生自才艮癌農(nóng)桿菌(^graZ^cten'MW/Mme/ac/e似)T-DNA的l'或2'啟動子、玄參花葉病毒34S啟動子、肌動蛋白啟動子、稻肌動蛋白啟動子、遍在蛋白啟動子，例如玉米遍在蛋白-1啟動子等等?？梢杂糜诒磉_TF序列的組成型植物啟動子實例包括花椰菜花葉病毒(CaMV)35S啟動子，其使得在大多數(shù)植物組織中組成型高水平表達(見例如Odell等，(1985)Nature313:810-812);胭脂堿合酶啟動子(An等，(1988)PlantPhysiol.88:547-552);和章魚堿合酶啟動子(Fromm等，(1989)PlantCell1:977-984)。本發(fā)明的轉錄因子(例如啟動子)或其它轉錄因子可以可操作地連接至本發(fā)明的編碼序列，例如本發(fā)明的C02調(diào)節(jié)性蛋白質(zhì)。本發(fā)明的CCb調(diào)節(jié)性蛋白質(zhì)可與特異性啟動子或增強子可操作地連接，導致轉錄因子并且因此導致編碼序列響應環(huán)境信號、組織特異性信號或者時間信號表達。調(diào)節(jié)基因響應環(huán)境的、激素的、化學的、發(fā)育的信號并以組織活化方式表達的多種植物基因啟動子可用于TF序列在植物中的表達。對啟動子的選擇主要基于目的表型，并且通過諸如組織(例如種子、果實、根、花粉、維管組織、花、心皮等)、可誘導性(例如對創(chuàng)傷、熱、冷、干旱、光、病原體等的響應)、時限、發(fā)育階段等等因素確定。眾多已知啟動子已經(jīng)被表征，并且可以有利地用來促進本發(fā)明多核苷酸在目的轉基因植物或細胞中表達。例如，組織特異性啟動子包括種子特異性啟動子(例如美國專利號5,773,697中描述的油菜籽蛋白、菜豆球蛋白或DC3啟動子)、在果實成熟過程中具有活性的果實特異性啟動子(例如dm1啟動子(美國專利號5,783,393),或2A11啟動子(例如見美國專利號4,943,674)和蕃茄聚半乳糖醛酸45酶啟動子(例如見Bird等，(1988)PlantMol.Biol.11:651-662)、根特異性啟動子如美國專利號5,618,988、5,837,848和5,905,186中描述的那些、花粉活性啟動子如PTA29、PTA26和PTA13(例如見美國專利號5,792,929)、維管組織活性啟動子(例如見Ringli和Keller(1998)PlantMol.Biol.37:977-988)、花特異性(例如見Kaiser等，(1995)PlantMol.Biol.28:231-243)、花粉(例如見Baerson等，(1994)PlantMo1.Biol.26:1947-1959)、心皮(例如見Ohl等，(1990)PlantCell2:837-848)、花粉和胚珠(例如見Baerson等，(1993)PlantMol.Biol.22:255-267)、生長素可誘導啟動子(如vanderKop等，(1999)PlantMol.Biol.39:979-990orBaumann等，(1999)PlantCell11:323-334中所述)、細胞分裂素可誘導啟動子(例如見Guevara-Garcia(1998)PlantMol.Biol.38:743-753)，赤霉素響應性啟動子(例如見Shi等，(1998)PlantMol.Biol.38:1053-1060,Willmott等，(1998)PlantMolec.Biol.38:817-825)等等。動子熱(例如見Ainley等，(993)PlantMol.Biol.22:13-23)、光(例如豌豆rbcS-3A啟動子，Kuhlemeier等，(1989)PlantCell1:471-478,和玉米rbcS啟動子，Schaffner和Sheen(1991)PlantCell3:997-1012);創(chuàng)傷(例如wunl,Siebertz等，(1989)PlantCell1:961-968);病原體(例如Buchel等，(1999)PlantMol.Biol.40:387-396中所述的PR-l啟動子，和Manners等，(1998)PlantMol.Biol.38:1071-1080中所述的PDF1.2啟動子)，和化學物質(zhì)如茉莉酸曱酯或水楊酸(例如見Gatz(1997)Annu.Rev.PlantPhysiol.PlantMol.Biol.48:89-108)。此外，表達時限可以通過^吏用啟動子，如在衰老時(例如見Gan和Amasino(1995)Science270:1986-1988);或者晚期種子發(fā)育時(例如見Odell等，(1994)PlantPhysiol.106:447-458)激活的那些啟動子控制。組織特異性啟動子僅在該組織內(nèi)發(fā)育階段的某一時限內(nèi)促進轉錄。見例如Blazquez(1998)PlantCell10:791-800,其中表征了擬南芥屬LEAFY基因啟動子。還可見Cardon(l997)P/朋〃12:367-77,其中描述了轉錄因子SPL3,SPL3識另'J擬南芥(A,/70//朋a)花分生組織特征基因API啟動子區(qū)域的保守序列模體；并且還可見Mandel(1995)PlantMolecularBiology,第29巻，第995-1004頁，其描述了分生組織啟動子elF4?？梢允褂媒M織特異性啟動子，其在特定組織的整個生命周期中具有活性。在一個方面，本發(fā)明核酸可操作地連接至僅主要在棉花纖維細胞中有活性的啟動子。在一個方面，本發(fā)明核酸可操作地連接至主要在棉花纖維細胞延長階段有活性的啟動子，例如上面Rinehart(1996)所述。核酸可可操作地連接至在棉花纖維細胞中優(yōu)先表達的Fbl2A基因啟動子(同前)。還可見John(1997)Proc.Natl.Acad.Sci.USA89:5769-5773;John,等，美國專利號5,608,148和5,602,321,描迷了棉花纖維特異性啟動子和用于構建轉基因棉花植物的方法。根特異性啟動子也可用于表達本發(fā)明的核酸。根特異性啟動子的實例包括來自醇脫氫酶基因的啟動子(DeLisle(1990)Int.Rev.Cytol.123:39-60)?？捎糜诒磉_本發(fā)明核酸的其它啟動子包括，例如胚珠特異性、胚胎特異性、胚乳特異性、珠被特異性、種皮特異性啟動子或它們的一些組合；葉特異性啟動子(見，例如Busk(1997)PlantJ.11:12851295，描述了玉米中葉特異性啟動子)；來自發(fā)根農(nóng)桿菌(jgra^cten'wwW2/z0ge"es)的ORF13啟動子(其在根中表現(xiàn)出高活性，見例如Hansen(1997)見上)；玉米花4分特異性啟動子(見例如Guerrero(1990)Mol.Gen.Genet.224:161168);在果實成熟、葉和花(較少時候)衰老和脫落過程中具有活性的蕃茄啟動子可以使用(見例如Blume(1997)PlantJ.12:731746);來自馬鈐薯SK2基因的雌蕊特異性啟動子(見例如Ficker(1997)PlantMol.Biol.35:425431);來自豌豆的Blec4基因，其在轉基因苜蓿的營養(yǎng)枝條頂端和花枝條頂端的表皮組織中具有活性，這使得其是將外源基因靶向至活躍生長的枝或纖維中表達的有用工具；胚珠特異性BEL1基因(見例如Reiser(1995)Cell83:735-742,GenBank號U39944);和Z或，Klee，美國專利號5,589,583中描述的啟動子，描述了能夠使得在分生組織和/或快速分裂細胞中高水平轉錄的植物啟動子區(qū)域。備選地，當暴露于植物激素如生長素時可誘導的植物啟動子用于表達本發(fā)明的核酸。例如，本發(fā)明可以使用大豆(G(v'c/weL.)中的生長素應答元件El啟動子片段(AuxRE)(Liu(1997)PlantPhysiol.115:397-407);生長素響應性擬南芥屬GST6啟動子(也對水楊酸和過氧化氫響應)(Chen(1996)Plant丄10:955-966);來自煙草的生長素可誘導parC啟動子(Sakai(1996)37:906-913);植物生物素應答元件(Streit(1997)Mol.PlantMicrobeInteract.10:933-937);和對應激激素脫落酸響應的啟動子(Sheen(1996)Science274:1900-1902)。本發(fā)明的核酸也可以可操作地連接至當暴露于可以應用于植物的化學試劑，如除莠劑或抗生素時可誘導的植物啟動子。例如，可以使用被苯磺酰胺除莠劑安全劑活化的玉米In2-2啟動子(DeVeylder(1997)PlantCellPhysiol.38:568-577);應用不同的除莠劑安全劑誘導不同的基因表達模式，包括在根、排水器和莖端分生組織中表達。編碼序列可處于例如四環(huán)素可誘導啟動子控制之下，例如所描述的包含燕麥(Jve"fls加'vaL.)(燕麥)精氨酸脫羧酶基因的轉基因煙草植物(Masgmu(1997)PlantJ.1l:465473》或者處于水楊酸應答元件控制之下(Stange(l"7)PlantJ.11:1315-1324)。使用化學性(例如激素或殺蟲劑)誘導啟動子，即對可應用于田間轉基因植物的化學藥品響應的啟動子，本發(fā)明多肽的表達可以在植物發(fā)育的特定階段誘導。因此，本發(fā)明還提供包含編碼本發(fā)明多肽的可誘導基因的、在農(nóng)作物發(fā)育的任意階段可誘導的轉基因植物，所述基因的宿主范圍限于靶植物物種，諸如玉黍蜀、稻、大麥、小麥、馬鈴薯或其它農(nóng)作物。技術人員會認識到，組織特異性植物啟動子可驅動可操作地連接的序列在除耙組織之外的組織中表達。因此，組織特異性啟動子是優(yōu)先驅動在靶組織或細胞類型中表達，但是也可以導致在其它組織中具有一些表達的啟動子。本發(fā)明核酸也可以可操作地連接至當暴露于化學試劑時可誘導的植物啟動子。這些試劑包括例如可以向轉基因植物施用，如噴灑的除莠劑、合成的生長素、或抗生素。本發(fā)明核酸的可誘導性表達允許種植者選擇帶有最佳蛋白質(zhì)表達和/或活性的植物。因此，可以控制植物部分的發(fā)育。以該方式，本發(fā)明提供便于植物和植物部分收獲的方法。例如，在幾個實施方案中，使用通過苯磺酰胺除莠劑安全劑活化的玉米In2-2啟動子(DeVeylder(1997)PlantCellPhysiol.38:568-577);應用不同的除莠劑安全劑誘導不同的基因表達模式，包括在根、排水器和莖端分生組織中表達。本發(fā)明的編碼序列也可以處于四環(huán)素可誘導的啟動子控制之下，例如如所描述的包含燕麥精氨酸脫羧酶基因的轉基因煙草植物(Masgrau(1997)PlantJ.11:465-473);或者處于水楊酸應答元件的控制之下(Stange(1997)PlantJ.11:1315-1324)。在一些方面，正確的多肽表達會需要位于編碼區(qū)3'端的多腺苷化區(qū)。多腺苷化區(qū)可衍生自天然基因、多種其它植物(或動物或其它)基因、或農(nóng)桿菌04gra6ac/e廠/a/)T-DNA中的基因。本發(fā)明提供包含本發(fā)明核酸、多肽(例如C02Sen蛋白質(zhì))、表達盒或載體或轉染或轉化細胞的轉基因植物和種子。本發(fā)明還提供包含核酸和/或多肽(例如本發(fā)明的C02Sen蛋白質(zhì))的植物產(chǎn)物，例如種子、葉、提取物等等。轉基因植物可以是雙子葉的(雙子葉植物)或單子葉的(單子葉植物)。本發(fā)明還提供用于產(chǎn)生和使用這些轉基因植物和種子的方法。表達本發(fā)明多肽的轉基因植物或植物細胞可以按照本領域眾所周知的任何方法構建。見例如美國專利號6,309,872。本發(fā)明的核酸和表達構建體可以通過多種方法導入至植物細胞內(nèi)。例如，核酸或表達構建體可以導入至目的植物宿主的基因組中，或者，核酸或表達構建體可以是附加體。可以導入至目的植物的基因組中，使得宿主C02Sen蛋白質(zhì)的產(chǎn)生由內(nèi)源轉錄或翻譯控制元件調(diào)節(jié)，或者由異源啟動子如本發(fā)明的啟動子調(diào)節(jié)。本發(fā)明還提供"敲除植物"，其中通過例如同源重組的基因序列插入破壞了內(nèi)源基因的表達。產(chǎn)生"敲除"植物的方法在本領域眾所周知。本發(fā)明的核酸和多肽可以表達于或者插入于任何植物、植物部分、植物細胞或種子中。本發(fā)明的轉基因植物或包含本發(fā)明核酸的植物或植物細胞(例如轉染的、感染的或轉化的細胞)可以是雙子葉的或者單子葉的。包含本發(fā)明核酸的單子葉植物的實例，例如本發(fā)明的轉基因單子葉植物是草類，諸如草地早熟禾(meadowgrass)(藍草(bluegrass)、早熟禾屬(Poa))、牧草(foragegrass)如羊茅屬(festuca)、黑麥草屬、溫帶草類(temperategrass)如剪股穎屬(v4gm^/X)和谷類如小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、高粱和玉米(玉黍蜀)。包含本發(fā)明核酸的雙子葉植物實例，例如本發(fā)明的轉基因雙子葉植物是煙草、豆類如羽扇豆類、馬鈴薯、甜菜、豌豆、菜豆和大豆、和十字花科植物(十字花科(^ow'/cflceae))如花椰菜、油菜籽、和近緣模式生物擬南芥。因此，包含本發(fā)明核酸的植物或植物細胞(包括本發(fā)明的轉基因植物和種子)包括廣泛多種的植物，其包括但不限于來自腰果屬、落花生屬、天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔屬、西瓜屬、辣椒屬、紅花屬、椰子屬、咖啡屬、黃瓜屬、南瓜屬、胡蘿卜屬、油棕屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向日葵屬、萱草屬、大麥屬、莨菪屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、羽扇豆屬、番茄屬、蘋果屬、木薯屬、馬約蘭屬、苜蓿屬、煙草屬、木犀欖屬、稻屬、黍屬、狼尾草屬、鱷梨屬、菜豆屬、黃連木屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、蓖麻屬、黑麥屬、千里光屬、芥屬、茄屬、高粱屬、可可屬、葫,巴屬、小麥屬、野豌豆屬、葡萄屬、虹豆屬和玉蜀黍屬的物種。本發(fā)明的核酸和多肽可以表達于或者插入于任何植物細胞、器官、種子或組織中，包括已分化和未分化的組織或植物，包括但不限于根、莖、枝、子葉、上胚軸、下胚軸、葉、花粉、種子、腫瘤組織和培養(yǎng)中的多種形式的細胞，如單細胞、原生質(zhì)體、胚胎和愈傷組織。植物組織可以是植物中的組織或者器官、組織或細胞培養(yǎng)中的組織。絲西婦本發(fā)明提供包含和表達本發(fā)明Q92&"基因和蛋白質(zhì)的轉基因植物；例如，本發(fā)明提供在有限水條件下表現(xiàn)出改善生長的植物，例如轉基因植物；因此本發(fā)明提供耐干旱植物(例如農(nóng)作物)。本發(fā)明的轉基因植物還可以包括這樣的機構，其對于通過例如改變多肽的磷酸化狀態(tài)以維持其活化狀態(tài)，來表達或改變由內(nèi)源基因所編碼多肽的活性是必需的。并入本發(fā)明多核苷酸和/或表達本發(fā)明多肽的轉基因植物(或植物細胞，或植物外植體，或植物組織)可以通過如上所述的多種廣為接受的技術產(chǎn)生。在構建包含本發(fā)明的多核苷酸，例如編碼轉錄因子或轉錄因子同系物的多核苷酸的載體(最有代表性的是表達盒)之后，可以使用標準技術將多核苷酸導入目的植物、植物細胞、植物外植體或植物組織中。在一個方面，植物細胞、外植體或組織可以再生以產(chǎn)生轉基因植物。植物可以是任何高等植物，包括棵子植物、單子葉植物和雙子葉植物。對于豆科(Leguminosae)(苜蓿、大豆、三葉草(clover)等)、傘形科(Umbelliferae)(胡蘿卜(carrot)、芽菜(celery)、歐洲防風(parsnip))、十字花科(Cmciferae)(甘藍(cabbage)、蘿卜(radish)、油菜沖予、西蘭花(broccoli)等)、葫聲牙牛(Curcurbitaceae)("^i"瓜(melons)和黃瓜(cucumber))、禾本科(Gramineae)(小麥、玉黍蜀、稻、大麥、栗(millet)等)、茄科(Solanaceae)(馬鈴薯、番茄、煙草、辣椒(pepper)等)和多種其它農(nóng)作物的適宜方案是可以得到的。見描述于Ammirato等編，(1984)HandbookofPlantCellCulture—CropSpecies,MacmillanPubl.Co.,NewYork,N.Y.;Shimamoto等，(1989)Nature338:274-276;Fromm等，(1990)Bio/Technol.8:833-839;以及Vasil等，(1990)Bio/Technol.8:429-434中的方案?，F(xiàn)在，單子葉和雙子葉植物細胞的轉化和再生是常規(guī)性的，并且對于最適當?shù)霓D化技術的選擇將由實施者確定。對方法的選擇將隨著待轉化植物的類型而改變；本領域技術人員會識別出特定方法對于給定植物類型的適宜性。適宜方法可包括但不限于植物原生質(zhì)體電穿孔；脂質(zhì)體介導的轉化；聚乙二醇(PEG)介導的轉化；使用病毒的轉化；植物細胞微注射；植物細胞的微粒轟擊；真空滲入；和根癌農(nóng)桿菌介導的轉化。轉化意味著將核苷酸序列以引起序列穩(wěn)定或瞬時表達的方式導入植物內(nèi)。通過用所克隆序列的轉化來修飾植物性狀的成功的實例用作說明該
技術領域：
的當前知識現(xiàn)狀，并且包括例如美國專利號5,571,706;5,677,175;5,510,471;5,750,386;5,597,945;5,589,615;5,750,871;5,268,526;5,780,708;5,538,880;5,773,269;5,736,369和5,619,042。在轉化之后，使用整合入轉化載體內(nèi)的顯性選擇標記優(yōu)選地選擇植物。有代表性地，此類標記可以賦予所轉化植物抗生素抗性或除莠劑抗性，并且對轉化體的選擇可以通過使植物暴露于適宜濃度抗生素或除莠劑下實現(xiàn)。在選擇出所轉化植物并且生長至成熟之后，鑒定出表現(xiàn)為改良形狀的那些植物。改良形狀可以是任何上述的那些形狀。此外，為了證實改良形狀歸因于本發(fā)明多肽或多核苦酸的表達水平或活性的改變，可通過使用Northern印跡、RT-PCR或微陣列分析mRNA的表達，或者使用免疫印跡或Western印跡或凝膠位移測定分析蛋白質(zhì)表達來確定。本發(fā)明的核酸和表達構建體可以通過任何方法導入至植物細胞中。例如，核酸或表達構建體可以導入至目的植物宿主的基因組內(nèi)，或者核酸或表達構建體可以是附加體?？梢詫胫聊康闹参锏幕蚪M內(nèi)，使得宿主的C02傳感器生產(chǎn)由內(nèi)源轉錄或翻譯控制元件調(diào)節(jié)。本發(fā)明還提供"敲除植物"，其中基因序列通過例如同源重組的插入已經(jīng)破壞了內(nèi)源基因的表達。產(chǎn)生"敲除"植物的方法在本領域眾所周知，見例如Strepp(1998)ProcNatl.Acad.Sci.USA95:4368-4373;Miao(1995)PlantJ7:359-365。見下面關于轉基因植物的討論。在一個方面，產(chǎn)生轉基因植物或種子包括將本發(fā)明的序列，并且在一個方面(可選地)將本發(fā)明的序列和標記基因，一同整合入靶表達構建體(例如質(zhì)粒)中，并定位啟動子和終止子。這涉及通過適宜方法將所修飾基因轉移入植物內(nèi)。例如，可以使用諸如植物細胞原生質(zhì)體電穿孔和微注射的技術將構建體直接導入植物細胞的基因組DNA中，或者使用轟擊方法，如DNA粒子轟擊將構建體直接導入植物組織中。例如，見例如Christou(1997)PlantMol.Biol.35:197-203;Pawlowski(1996)Mol.Biotechnol.6:17-30;Klein(1987)Nature327:70-73;Takuini(1997)GenesGenet.Syst.72:63-69,討論了使用粒子轟擊將轉基因導入小麥中；以及Adam(1997)(見上)，公開了使用粒子轟擊將YAC導入植物細胞內(nèi)。例如，Rinehart(1997)(見上)，公開了使用粒子轟擊產(chǎn)生轉基因棉花植物。用于加速粒子的裝置描述于美國專利號5,015,580;并且可以商業(yè)購買BioRad(Biolistics)PDS-2000粒子加速儀；還可見John，美國專利號5,608,148;和Ellis,美國專利號5,681,730,描述了粒子介導的棵子植物轉化。在一個方面，可將原生質(zhì)體固定并注射核酸，例如表達構建體。雖然對于谷類而言從原生質(zhì)體再生植物并非易事，但是，在豆類中使用從原生質(zhì)體所衍生愈傷組織的體細胞胚胎發(fā)生來再生植物是可能的。構成器官的組織(organizedtissue)可以用基因槍技術以棵DNA轉化，其中DNA包被在鴒微粒上，槍彈為細胞大小的1/100，其攜帶DNA深入到細胞和細胞器內(nèi)。然后誘導所轉化組織再生，通常通過體細胞胚胎發(fā)生誘導所轉化組織再生。該技術已經(jīng)成功用于幾種谷類物種，包括玉米和稻。在一個方面，第三個步驟可涉及對能夠將所并入靶基因傳遞至下一代的全株的選擇和再生。此類再生技術依賴于在組織培養(yǎng)的生長培養(yǎng)基中用某些植物激素處理，有代表性地依賴于已經(jīng)隨同目的核苷酸序列引入的抗微生物劑和/或除莠劑標記。植物從所培養(yǎng)的原生質(zhì)體的再生描述于Evans等，尸rato//w"Zso/加'ow朋c/CWfwre，Z/朋必ooA:oy73/(^Ce〃Cw/似re,第124-176頁，MacMillilanPublishingCompany,NewYork,1983;禾口Binding,尺egewera^ow(/尸/"wto,戶/awZ尸rato//ayto，第21-73頁，CRCPress,BocaRaton,1985。也可以從植物愈傷組織、外植體、器官或其部分再生。此類再生技術一^:描述于Klee(1987)Ann.Rev.ofPlantPhys.38:467-486。為了從轉基因組織如未成熟胚胎得到全抹，可將它們于可控環(huán)境條件下在含營養(yǎng)物和激素的一系列培養(yǎng)基中生長，該方法稱作組織培養(yǎng)。一旦全林產(chǎn)生并產(chǎn)生種子，則開始鑒定子代。在表達盒穩(wěn)定整合入轉基因植物中之后，可通過有性雜交將其導入至其他植物中。取決于待雜交的物種，可以使用諸多標準育種技術中的任何技術。一旦本發(fā)明核酸的轉基因表達導致表型改變，則包含本發(fā)明重組核酸的植物可以與第二抹植物有性雜交以得到最終產(chǎn)物。因此，本發(fā)明的種子可以來自兩抹本發(fā)明轉基因植物之間雜交，或者本發(fā)明植物與另一植物的雜交。當兩個親本植物均表達本發(fā)明的多肽，例如C02傳感器時，則可提高目的效果(例如本發(fā)明多肽的表達以產(chǎn)生開花行為被改變的植物)。目的效果可通過標準繁殖方法傳送至未來植物世代。A乂"^教^為、f和反義鏈)。天然存在的或合成的核酸可以用作反義寡核苷酸。反義寡核苷酸可以是任何長度；例如，在備選的方面中，反義寡核苷酸為約5至100、約10至80、約15至60、約18至40之間。最佳長度可以通過常規(guī)篩選確定。反義寡核苦酸可以任何濃度存在。最佳濃度可以通過常規(guī)篩選確定。可以解決該潛在問題的多種合成的、非天然存在的核普酸和核酸類似物是已知的。例如，可以使用包含非離子主鏈，如N-(2-氨乙基)甘氨酸單元的肽核酸(PNA)。還可使用具有石克代磷酸酯4定的反義寡核苦酸，如WO97/03211;WO96/39154;Mata(1997)ToxicolApplPharmacol144:189-197;AntisenseTherapeutics,Agrawal編(HumanaPress,Totowa,N丄，1996)中所描述。如上所述，本發(fā)明"提供的具有合成的DNA主鏈類似物的反義寡核苷酸還可以包括二硫代磷酸酯、曱基膦酸酯、氨基磷酸酯、烷基磷酸三酯、氨基磺酸酯、3'-硫縮醛、亞曱基(甲基亞氨基)、3'-N-氨基曱酸酯和嗎啉代氨基甲酸酯核酸。僻j在一個方面，本發(fā)明提供包含本發(fā)明序列的RNA抑制性分子，所謂的"RNAi"分子。在一個方面，RNAi分子包含雙鏈RNA(dsRNA)分子。RNAi分子可以包含雙鏈RNA(dsRNA)分子，例如siRNA、miRNA(microRNA)和/或短發(fā)夾RNA(shRNA)分子。RNAi分子，例如siRNA(小的抑制性RNA)可抑制CCb&"基因或任何相關的C02傳感器基因的表達，和/或miRNA(microRNA)抑制C<92&基因或任何相關的CCV傳感器基因的翻譯。在備選的方面中，RNAi長度約11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25或更多個雙鏈體核苷酸。本發(fā)明不受特定作用機制的限制，RNAi可進入細胞并且引起相似的或相同的序列的單鏈RNA(ssRNA)，包括內(nèi)源mRNA降解。當細胞暴露于雙鏈RNA(dsRNA)中時，來自同源基因的mRNA被一種稱作RNA干擾(RNAi)的過程選擇性降解。RNAi例如用于抑制轉錄的siRNA和/或抑制翻譯的miRNA背后可能的基本機制是，將與特異基因序列匹配的雙鏈RNA(dsRNA)斷裂成稱作短干擾RNA的短片段，這觸發(fā)了與其序列匹配的mRNA的降解。在一個方面，本發(fā)明的RNAi用于基因沉默治療中，見例如Shuey(2002)DrugDiscov.Today7:1040-1046。在一個方面，本發(fā)明提供使用本發(fā)明的RNAi選擇性降解RNA的方法。方法可以體外、間接體內(nèi)或體內(nèi)實施。在一個方面，本發(fā)明的RNAi分子可用于在細胞、植物組織或器官或種子或者植物中產(chǎn)生功能喪失型突變。在一個方面，RNAi(例如miRNA或siRNA)向細胞內(nèi)的轉導，是通過結合至包含所吸附RNAi(例如microRNA)的RNA結合蛋白的革巴細胞特異性配體內(nèi)化。配體是獨特的靶細胞表面抗原特異性的。配體可以在結合細胞表面抗原之后自發(fā)內(nèi)化。如果獨特的細胞表面抗原在結合其配體之后不天然內(nèi)化，可通過將精氨酸豐富肽或者其他膜透過性肽加入到配體或RNA結合蛋白結構中，或者將此類肽與配體或RNA結合蛋白連接，來促進內(nèi)化。見例如美國專利申請公布號20060030003;20060025361;20060019286;20060019258。在一個方面，本發(fā)明提供用于遞送的基于脂質(zhì)的制劑，例如作為包含RNAi分子的核酸-脂質(zhì)顆粒將本發(fā)明的核酸導入至細胞內(nèi)，見例如美國專利申請公布號20060008910。產(chǎn)生和使用RNAi分子，例如siRNA和/或miRNA以選4奪性降解RNA的方法在本領域眾所周知，見例如美國專利號6,506,559;6,511，824;6,515,109;6,489,127。用于產(chǎn)生從其中可轉錄092&w基因抑制性多核苷酸(例如本發(fā)明的雙鏈體siRNA)的表達構建體，例如載體或質(zhì)粒的方法是眾所周知的和常規(guī)的。調(diào)節(jié)區(qū)(例如啟動子，增強子、沉默子、剪接供體、剪接受體等)可用于從表達構建體轉錄092&基因抑制性多核苷酸的一個RNA鏈或者多個RNA鏈。當產(chǎn)生雙鏈體siRNAC"&"基因抑制性分子時，靶向IRES的靶向部分的有義鏈和反義鏈可作為兩個分開的RNA鏈轉錄，兩個分開的鏈將一起復性，或者作為一條RNA鏈轉錄，該條RNA鏈將形成發(fā)夾環(huán)并自身復性。例如，靶向092&"基因部分的構建體插入到兩個啟動子(例如兩個一直物啟動子、病毒啟動子、噬菌體T7啟動子或其他啟動子)之間，使得產(chǎn)生雙方向轉錄并且將產(chǎn)生互補的RNA鏈，互補的RNA鏈隨后會復性形成本發(fā)明的抑制性siRNA。備選地，可將CO3Sew基因的靶向部分設計成共同在一個表達載體上的第一編碼區(qū)和第二編碼區(qū)，其中所靶向092&"基因的第一編碼區(qū)相對于控制它的啟動子是有義方向，并且其中092&"基因的第二編碼區(qū)相對于控制它的啟動子是反義方向。如果所靶向C02&n基因的靶向部分的有義編碼區(qū)和反義編碼區(qū)的轉錄是從兩個單獨的啟動子轉錄的，結果會產(chǎn)生兩條單獨的RNA鏈，兩條單獨的RNA鏈隨后會復性形成C(9^ew基因抑制性siRNA，例如本發(fā)明的C02Se"基因抑制性siRNA。在另一個方面，所靶向092&基因的有義和反義靶向部分的轉錄由單一啟動子控制，并且所得到的轉錄物將是單一發(fā)夾RNA鏈，其自身互補，即通過自身回折形成雙鏈體以產(chǎn)生C(9^ew基因抑制性siRNA分子。在該構型中，所靶向092&w基因的靶向部分的有義和反義編碼區(qū)之間的間隔子，例如核苷酸間隔子可以改善單鏈RNA形成發(fā)夾環(huán)的能力，其中發(fā)夾環(huán)包含間隔子。在一個實施方案中，間隔子包含約5至50個核苷酸長度的核苷酸。在一個方面，siRNA的54制下。##/碧潛*凝婆本發(fā)明提供能夠結合C02傳感器基因信使的核糖核酸酶。這些核糖核酸酶可以通過例如耙向mRNA來抑制C02傳感器基因活性。設計核糖核酸酶并選擇用于靶向的C02傳感器基因特異性反義序列的策略已在科技文獻和專利文獻中充分描述，并且技術人員可以使用本發(fā)明的新的試劑設計此類核糖核酸酶。核糖核酸酶通過經(jīng)核糖核酸酶的把RNA結合部分與耙RNA的結合起作用，其與RNA的酶切部分緊密結合在一起并將靶RNA切割。因此，核糖核酸酶通過互補的堿基配對識別并結合耙RNA,并且核糖核酸酶一旦結合至正確位點，則其酶促作用以切割靶RNA并使之失活。此種方式的耙RNA切割，如果切割發(fā)生在編碼序列內(nèi)，則會破壞其指導所編碼蛋白質(zhì)合成的能力。在核糖核酸酶已經(jīng)結合并切割其RNA靶之后，核糖核酸酶可從該RNA釋放出以重復地結合并切割新的耙標。減凝,賄嫂凝應,竭本發(fā)明提供用于下調(diào)或降低植物保衛(wèi)細胞、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中二氧化碳(C02)和/或水交換的方法，包括在細胞中表達具有碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或(3-碳酸酐酶活性的多肽。在備選的方面中，可使用任何的碳酸酐酶(碳酸脫水酶)，例如包括植物或細菌碳酸酐酶(碳酸脫水酶)。可以用于實施本發(fā)明的示例性碳酸酐酶(碳酸脫水酶)包括從下列物種分離或衍生的碳酸酐酶(碳酸脫水酶)稻(稻(Oryzasativa))麗—001072713(=Genbank登錄號)稻(粳稻栽培種群)(Oryzasativa(japonicacultivar國group))Osl2g0153500(Osl2g0153500)mRNA,完整cdsgi|l15487387|reflNMJKU072713.15487387]NM001072308(=Genbank登錄號)稻(粳稻栽培種群)Osllg0153200(Osllg0153200)mRNA,完整cdsgi|115484228|ref]NM—001072308,1|[115484228]NM001069944(=Genbank登錄號)稻(粳稻栽培種群)Os09g0464000(Os09g0464000)mRNA，完整cdsgi|115479630|ref]NM—001069944.|[115479630]NM—001069887(=Genbank登錄號)稻0更稻栽培種群)OsO9gO4545OO(OsO9gO4545OO)mRNA,完整cdsgi|115479516|ref]NM_001069887.1|[l15479516]NM001068550(=Genbank登錄號)稻0更稻栽培種群)OsO8gO47O2OO(OsO8gO47O2OO)mRNA，完整cdsgi|115476837|reflNM001068550.1|[l15476837]NM—001068366(=Genbank登錄號)稻(^更稻栽培種群)Os08g0423500(Os08g0423500)mRNA，完整cdsgi|l15476469|reflNM—001068366.1|[l15476469]NM—001064586(=Genbank登錄號)稻(粳稻栽培種群)Os06g0610100(Os06g0610100)mRNA,完整cdsgi|115468903|ref]NM—001064586.11[115468卯3]:NM001053565(=Genbank登錄號)稻(粳稻栽培種群)Os02g0533300(Os02g0533300)mRNA，完整cdsgi|115446500網(wǎng)麗—001053565.11[115446500]NM—001050212(=Genbank登錄號)稻(粳稻栽培種群)Os01g0640000(Os01g0640000)mRNA，完整cdsgi|115438794|reflNM—001050212.11[115438794]NM001050211(=Genbank登錄號)稻(粳稻栽培種群)Os01g0639900(Os01g0639900)mRNA,部分cdsgi|115438792|reflNM_00105021111[15438792]EF576561牙舀(凈山米栽i告種群)(Oryzasativa(indicacultivar-group))克F套OSS-385-480-G10-友酸酐酶mRNA，部分cdsgi|149392692|gb|EF576561.1|[149392692]AF182806稻石友酸酐酶3mRNA,完整cdsgi|597782|gb|AFl82806.1|AF182806[5917782]U08404稻葉綠體-友酸酐酶mRNA，完整cdsgi|606816|gb|U08404.1|OSU08404[606816]玉黍蜀(玉米(zeamay))NM001111889玉米碳酸酐酶(LOC542302),mRNAgi|162459146|ref]NM—001111889.1|[162459146]U08403玉米GoldenBantam碳酸酐酶mRNA，完整cdsgi|606814|gb|U08403.1|ZMU08403[606814〗U08401玉米碳酸酐酶mRNA,完整cdsgi|606810|gb|U08401.1|ZMU08401[606810]M95073玉米假定的碳酸酐酶同系物mRNA,部分cdsgi|168561|gb|M95073.1|MZEORFN[168561]大豆:(大豆眉7)AJ239132大豆碳酸酐酶mRNAgi|4902524|emb|AJ239132.11[4902524]番癡(番^S屬)AJ849376番^(Lycopersiconescule血m)葉綠體碳酸酐酶mRNA(ca2基gi|56562176|emb|AJ849376.1|[5656276]AJ849375番茄碳酸酐酶mRNA(cal基因)gi|56562174|emb|AJ849375.11[56562174]煙草煙草屬AF492468朗氏煙草(Nicotianalangsdorffii)x花煙草(Nicotianasanderae)蜜蛋白in(NEC3)mRNA，完整cdsgi|29468279|gb|AF492468.11[29468279]AF454759煙草(Nicotianatabacum)(3-碳酸肝酶(CA)mRNA,完整cds;編碼葉綠體產(chǎn)物的細胞核基因gi|22550385|gb|AF454759,2|[22550385]AB009887煙草碳酸酐酶mRNA，部分cdsgi|8096276|dbj|AB009887.11[8096276]AB012863圓錐煙草(Nicotianapaniculata)NPCAlmRNA,完整cdsgi|3061270|dbj|AB012863.1|[3061270〗L19255煙草葉綠體碳酸酐酶mRNA,3'端gi|310920|gb|Ll9255.1|TOBCARANHY[310920]M94135煙草葉綠體碳酸酐酶基因，完整cdsgi|170218|gblM94135.1|TOBCLCAA[170218]AY974608本塞姆氏煙草(Nicotianabenthamiana)克隆30F62葉綠體碳酸酐酶mRNA,部分cds;編碼葉綠體產(chǎn)物的細胞核基因gi|62865756|gb|AY974608.11[62865756]AY974607本塞姆氏煙草克隆30C84葉綠體碳酸酐酶mRNA，部分cds;編碼葉綠體產(chǎn)物的細胞核基因gi|62865754|gb|AY974607.1|[62865754]AY974606本塞姆氏煙草克隆30B10葉綠體碳酸酐酶mRNA，部分cds;編碼葉綠體產(chǎn)物的細胞核基因gi|62865752|gb|AY974606.11[62865752]大麥(大麥屬)L36959大麥(Horde畫vulgare)碳酸酐酶mRNA，完整cdsgi|558498|gb|L36959.1|BLYCA[558498]棉花(棉屬)AF132855陸地棉(Gossypiumhirsutum)碳酸酐酶同種型2(CA2)m脂A，部分cds;編碼質(zhì)體產(chǎn)物的細胞核基因gi|4754914|gb|AF132855.1|AF132855[4754914]AF132854陸地棉碳酸酐酶同種型l(CAl)mRNA,部分cds;編碼質(zhì)體產(chǎn)物的細胞核基因gi|4754912|gb|AF132854.1|AF132854[4754912]楊樹U55837g欠洲山4勿(Populustremula)x美洲山^/(Populustremuloides)碳酉臾酐酶(CAla)mRNA,細胞核基因編碼葉綠體蛋白質(zhì)，完整cdsgi|1354514|gb|U55837.1|PTU55837[1354514]二U55838歐洲山楊x美洲山楊碳酸酐酶(CAlb)mRNA，細胞核基因編碼葉綠體蛋白質(zhì)，完整cdsgi|1354516|gb|U55838.1|PTU55838[1354516]黃瓜屬D0641132黃瓜(Cucumissativus)克隆CU8F3碳酸酐酶mRNA,部分cdsgi卩17663159|gb|DQ641132.1l[l17663159〗番癡屬AJ849376番茄葉綠體碳酸酐酶mRNA(ca2基因)gi|56562176|emb|AJ849376.1|[56562176]AJ849375番茄碳酸酐酶mRNA(cal基因)gi|56562174|emb|AJ849375.1|[56562174]苜蓿屬X93312紫花苜蓿(M.sativa)碳酸肝酶mRNAgi|1938226|emb|X93312.1|[1938226]菜豆屬AJ547634菜豆(Phaseolusvulgaris)碳酸酐酶的部分mRNA(ca基因)gi|28556429|emb|AJ547634.1|[28556429]豌豆屬X52558S宛豆碳酸酐酶capmRNA(EC4.2.1.1)gi|20672|emb|X52558.11[20672]M63627豌豆(P.sativum)碳酸酐酶mRNA，完整cdsgill69056lgblM63627.1l豌豆CAMRA[169056]梨屬AF195204黃金梨(PyruspyrifoliastrainWhangkeumbae)石炭酉交酐酶同種型l(CAl)mRNA,完整cdsgi|8698882|gb|AF95204.1|AF195204[8698882]李屬EF640698杏仁(Prunusdulcis)克隆Pdbcs-E45假定的碳酸酐酶mRNA,部分cdsgi|148807206|gb|EF640698.1|[148807206]哀工豆屬AF13946460綠豆(Vignaradiata)碳酸酐酶(CipCal)mRNA,完整cds;編碼葉綠體產(chǎn)物的細胞核基因gi|8954288|gb|AF139464.2|AF139464[8954288]來自任何碳酸酐酶基因，例如包括植物和細菌基因的編碼碳酸酐酶的核酸可用于實施本發(fā)明；例如，可使用來自任何植物的任何碳酸酐酶基因的核酸，包括來自擬南芥屬任何基因家族的任何編碼碳酸酐酶的核酸序列，例如來自擬南芥科，如擬南芥的任何編碼碳酸酐酶的核酸序列可用于實施本發(fā)明的組合物和方法，如示例性的編碼碳酸酐酶的核酸序列(見下面的實施例6):基W家族AGI號a正式命名b指定為At3g52720AtCA1SEQIDNO:21At2g2820AtCA2SEQIDNO:22At5g04180AtCA3SEQIDNO:23At4g20990AtCA4SEQ1DNO:24Atlg08065AtCA5SEGIDNO:25At4g21000AtCA6SEG1DNO:26Atlg08080AtCA7SEQJDNO:27At5g56330AtCA8SEQIDNO:28At3g01500AtCAICA1(SEQ1DNO:7)At5g14740AtCA2〔'A2(SEQIDNO:20)Atlg23730AtCA3SE(JIDNO:29Atlg70410AtCA4CA4(SEQ1DNO:i;iAt4g33580AtCA5SEQ1DNO:30Atlg58180At(，A6CA6(SEQIDNO:4AUg19580AtCAISEQ1DNO:31Atlg47260AtCA2SE(JIDNO:32At5g66510AtCA3SEQIDNO:33At5g63510AtCAUSE()IDNO:34At3g48680AtCAL2SEQIDNO:35a擬南芥基因組計劃基因座號b根據(jù)FabreN.等，(2007)Plant'CellEnvironment30:617-629;或來自擬南芥屈信總資源網(wǎng)站(CamegieInstitutionforScience,DepartmentofPlantBiology,Stanford,CA，NationalScienceFoundation基金資助)。因此，在備選的方面中，任何碳酸酐酶(碳酸脫水酶)可用于實施本發(fā)明。產(chǎn)生和操作核酸在備選的方面中，本發(fā)明提供，例如分離的、合成的和/或重組的編碼本發(fā)明的新C02傳感器基因的核酸和編碼序列、可抑制C02傳感器基因或信使表達的核酸(例如siRNA、microRNA、反義核酸)，和保衛(wèi)細^4爭異性轉錄調(diào)節(jié)元件如啟動子。本發(fā)明的核酸可通過例如CDNA文庫克隆和表達、經(jīng)PCR的信使或基因組DNA的擴增等等產(chǎn)生、分離和/或操作。用于實施本發(fā)明的核酸，不論是RNA、iRNA、反義核酸、cDNA、基因組DNA、載體、病毒或其雜合體，可以通過遺傳工程方法、擴增方法和/或重組表達/產(chǎn)生方法從多種來源分離。從這些核酸產(chǎn)生的重組多肽(例如本發(fā)明的糖基水解酶)可以單獨分離或克隆并測試其目的活性。可使用任何重組表達系統(tǒng)，包括細菌、真菌、哺乳動物、酵母、昆蟲或植物細胞表達系統(tǒng)。備選地，這些核酸可以通過眾所周知的化學合成技術體外合成，如描述于例如Adams(1983)J.Am.Chem.Soc.105:661;Belousov(1997)NucleicAcidsRes.25:3440-3444;Frenkel(1995)FreeRadic.Biol.Med.19:373-380;Blommers(1994)Biochemistry33:7886-7896;Namng(1979)Meth.Enzymol.68:卯；Brown(1979)Meth.Enzymol.68:109;Beaucage(1981)Tetra.Lett.22:1859;美國專利號4,458,066中的化學合成技術。操作核酸的技術，例如亞克隆、標記探針(例如使用Klenow酶、切口平移、擴增進行的隨機引物標記)、測序、雜交等等已在科技文獻和專利文獻中充分描述，見例如Sambrook編，MOLECULARCLONING:ALABORATORYMANUAL(第2版)，第1-3巻，ColdSpringHarborLaboratory,(1989);CURRENTPROTOCOLSINMOLECULARBIOLOGY,A畫bel編，JohnWiley&Sons,Inc.,NewYork(1997);LABORATORYTECHNIQUESINBIOCHEMISTRYANDMOLECULARBIOLOGY:HYBRIDIZATIONWITHNUCLEICACIDPROBES,PartI.TheoryandNucleicAcidPreparation,Tijssen編,Elsevier，N.Y.(1993)。得到和操作用于實施本發(fā)明方法的核酸的另一個有用的方法是從基因組樣品中克隆，并且如果需要，可將從例如基因組克隆或cDNA克隆分離或擴增的插入物進行篩選和再克隆。在本發(fā)明方法中使用的核酸的來源包括包含在例如哺乳動物人工染色體(MAC)中的基因組或cDNA文庫，見例如美國專利號5,721,118;6,025,155;人人工染色體，見例如Rosenfeld(1997)Nat.Genet.15:333-335;酵母人工染色體(YAC);細菌人工染色體(BAC);PI人工染色體，見例如Woon(1998)Genomics50:306-316;PI衍生載體(PAC),見例如Kern(1997)Biotechniques23:120-124;粘粒、重組病毒、噬菌體或質(zhì)粒。本發(fā)明提供融合蛋白和編碼它們的核酸。本發(fā)明的多肽可以融合至異源肽或多肽，例如賦予目的特性如熒光檢測、增加的穩(wěn)定性和/或簡化純化的N-末端作為帶有與其連接的一個或多個另外結構域的融合蛋白合成和表達，例如產(chǎn)生免疫原性更強的肽，以便更容易地分離重組合成的肽，以鑒定和分離抗體和表達抗體的B細胞等等。利于鑒定和純化的結構域包括，例如允許在固定化金屬上開展純化的金屬螯合肽，如多組氨酸段和組氨酸-色氨酸組件、允許在固定化免疫球蛋白上開展純化的蛋白質(zhì)A結構域、和在FLAGS伸展/親和純化系統(tǒng)(ImmunexCorp,SeattleWA)中利用的結構域。在純化結構域和包含^t體肽或多肽之間包含可切割接頭序列，如因子Xa或腸激酶(Invitrogen,SanDiegoCA)利于純化。例如，表達載體可包含編碼表位的核酸序列，該序列與六組氨酸殘基相連，后面跟有一個硫氧還蛋白和腸激酶切割位點(見例如Williams(1995)Biochemistry34:1787-1797;Dobeli(1998)ProteinExpr.Purif.12:404-414)。組氨酸殘基利于檢測和純化，而腸激酶切割位點提供了從融合蛋白其余部分純化表位的手段。關于編碼融合蛋白的載體和融合蛋白應用的技術已在科技文獻和專利文獻中充分描述，見例如Kroll(1993)DNACell.Biol.,]2:441-53。本發(fā)明的核酸或核酸序列可以是寡核苷酸、核苷酸、多核苷酸或任何這些核苷酸的片段、基因組來源或人工來源的DNA或RNA(其可以是單鏈或雙鏈的并且可以是有義鏈或反義鏈)、肽核酸(PNA)或任何DNA樣或RNA樣物質(zhì)、天然或人工來源的。術語"核酸"或"核酸序列"包括寡核苷酸、核苷酸、多核苷酸、或任何這些核苦酸的片段、基因組來源或人工來源的DNA或RNA(例如mRNA、rRNA、tRNA、iRNA)(其可以是單鏈或雙鏈的并且可以是有義鏈或反義鏈)、肽核酸(PNA)或任何DNA樣或RNA樣物質(zhì)、天然或人工來源的，包括例如iRNA、核糖核蛋白(例如雙鏈iRNA，例如iRNP)。術語包含含有已知天然核苷酸類似物的核酸，即寡核苦酸。術語還包括帶有合成的主鏈的核酸樣結構，見例如Mata(1997)Toxicol.Appl.Pharmacol.144:189-197;Strauss-Soukup(1997)Biochemistry36:8692-8698;Samstag(1996)AntisenseNucleicDrugDev6:153-156。"寡核苷酸"包括可以化學合成的單鏈多聚脫氧核苷酸或者兩條互補的多聚脫氧核苷酸鏈。此類合成的寡核苷酸不具有5'磷酸并且因此不與未經(jīng)ATP和激酶添加磷酸的另一寡核苷酸連接。合成的寡核苷酸可與未脫磷酸的片段連接。在備選的方面中，術語基因意思是指參與產(chǎn)生多肽鏈的DNA片段；其可以包括編碼區(qū)之前和之后的區(qū)域(前導區(qū)和非轉錄尾區(qū))，以及在適當?shù)臅r候還包括位于各個編碼片段(夕卜顯子)之間的間插序列(內(nèi)含子)。"可操作地連接的"指的是兩個或更多個核酸(例如DNA)片段之間的功能性關聯(lián)。在備選的方面中，其指的是轉錄調(diào)節(jié)序列與所轉錄序列的功能性關聯(lián)。例如，如果啟動子在適宜的宿主細胞或其他表達系統(tǒng)中刺激或者調(diào)節(jié)編碼序列如本發(fā)明的核酸轉錄，則啟動子可操作地連接至編碼序列。在備選的方面中，啟動子轉錄調(diào)節(jié)序列可以可操作地連接至所轉錄序列，在其中啟動子轉錄調(diào)節(jié)序列與所轉錄序列可以直接相鄰，即它們可以順式作用。在備選的方面中，轉錄調(diào)節(jié)序列如增強子無需與它們所增強轉錄的編碼序列直接相鄰或者非常接近。在備選的方面中，本發(fā)明提供包含本發(fā)明核苷酸序列的"表達盒"，其能夠實現(xiàn)核酸如結構基因(即本發(fā)明的蛋白質(zhì)編碼序列)在與此類序列相容的宿主中表達。表達盒可以包括至少一個與編碼多肽的序列可操作地連接的啟動子；并且在一個方面，表達盒還包括其他序列，例如轉錄終止信號。還可使用實現(xiàn)表達所需要的或者幫助實現(xiàn)表達的另外的因子，例如增強子。在備選的方面中，表達盒還包括質(zhì)粒、表達載體、重組病毒、任何形式的重組"棵DNA"載體等等。在備選的方面中，本發(fā)明的"載體"可包含能夠感染、轉染、瞬時或永久轉導細胞的核酸。在備選的方面中，載體可以是棵核酸，或用蛋白質(zhì)或脂質(zhì)復合的核酸。在備選的方面中，載體包含病毒或細菌核酸和Z或蛋白質(zhì)，和Z或膜(例如細胞膜、病毒脂質(zhì)外膜等)。在備選的方面中，載體包括但不限于復制子(例如RNA復制子、細菌噬菌體)，DNA片段連接至復制子并變成可復制的。因此，載體包括但不限于RNA、自主性自我復制的環(huán)狀或線性DNA或RNA(例如質(zhì)粒、病毒等等，見例如美國專利號5,217,879)，并且包括表達質(zhì)粒和非表達質(zhì)粒。在備選的方面中，載體可以在細胞有絲分裂過程中作為自主結構穩(wěn)定復制，或者可以整合入宿主基因組內(nèi)。在備選的方面中，用于實施本發(fā)明的"啟動子"包括能夠驅動編碼序列在細胞，例如植物細胞中轉錄的所有序列。因此，在本發(fā)明構建體中使用的啟動子包括參與調(diào)節(jié)或調(diào)整基因轉錄時限和/或速率的順式作用轉錄控制元件和調(diào)節(jié)序列。例如，用于實施本發(fā)明的啟動子可以是參與轉錄調(diào)節(jié)的順式轉錄控制元件，包括增強子、啟動子、轉錄終止子、復制原點、染色體整合序列、5'和3，非翻譯區(qū)或內(nèi)含子序列。這些順式作用序列有代表性地與蛋白質(zhì)或其他生物分子相互作用以執(zhí)行(打開/關閉、調(diào)節(jié)、調(diào)整等)轉錄。用于實施本發(fā)明的"組成型"啟動子可以是在大多數(shù)環(huán)境條件和發(fā)育或細胞分化狀態(tài)下連續(xù)性驅動表達的那些啟動子。用于實施本發(fā)明的"可誘導"或"可調(diào)節(jié)"啟動子可以指導本發(fā)明的核酸在環(huán)境條件或發(fā)育條件感應下表達。影響通過用于實施本發(fā)明的可誘導啟動子轉錄的環(huán)境條件實例包括缺氧條件、提高的溫度、干旱或光的存在。用于實施本發(fā)明的"組織特異性"啟動子可以是僅在例如植物或動物的特定細胞或組織或器官內(nèi)具有活性的轉錄控制元件。組織特異性調(diào)節(jié)可通過某些內(nèi)因子實現(xiàn)，這保證了編碼特定組織特異性的蛋白質(zhì)的基因的表達。"雜交"指一個核酸鏈通過堿基配對與另一互補鏈結合在一起的過程。雜交反應可以是敏感的和選擇性的，使得甚至在以低濃度存在的樣品中可以鑒定特定的目的序列。適當嚴格條件可以通過例如預雜交和雜交溶液中的鹽和曱酰胺濃度或者通過雜交溫度定義，并且在本領域眾所周知。具體而言，嚴格性可以通過降低鹽濃度、增加曱酰胺濃度或提高雜交溫度來提高。在備選的方面中，本發(fā)明的核酸通過其在不同(例如高、中和低)嚴格條件下雜交的能力定義，如本文所述。例如，在高嚴格條件下的雜交可在約50%曱酰胺中于約37°C至42°C下存在。低嚴格條件下的雜交可在約35%至25。/。曱酰胺中于約30°C至35。C下存在。具體而言，高嚴格條件下的雜交可于42。C下在50%曱酰胺、5XSSPE、0.3%SDS和200ug/ml剪切和變性的鮭精DNA中存在。低嚴格條件下的雜交如上所述，但存在于35%甲酰胺和降低的溫度35°C下。相應于特定嚴格性水平的溫度范圍可通過計算目的核酸的。票呤與嘧啶比率和根據(jù)期望調(diào)整溫度進一步縮小。上述范圍和條件的改變在本領域眾所周知。蛋白質(zhì)和/或核酸序列同源性可使用本領域熟知的任何多種序列比較算法和程序評價。此類算法和程序包括，但決不限于，TBLASTN、BLASTP、FASTA、TFASTA和CLUSTALW(Pearson和Lipman，Proc.Natl.Acad.Sci.USA酉8):2444-2448，1988;Altschul等，丄Mol.Biol.215(3):403-410,1990;Thompson等，NucleicAcidsRes.22(2):4673匿4680，1994;Higgins等，MethodsEnzymo.謹:383-402,1996;Altschul等，J.Mol.Biol.215(3):403-410,1990;Altschul等，NatureGenetics2:266-272，1993)。同源性或同一性常常使用序列分析軟件(例如GeneticsComputerGroup的序歹ij分析軟件包,UniversityofWisconsinBiotechnologyCenter,1710UniversityAvenue,Madison，WI53705)測定。此類軟件通過對不同的缺失、替代和其他修飾指定同源性程度，將相似序列配對。術語"同源性"和"同一性"指的是，在兩個或更多個核酸或多肽序列的情況下，當使用任何數(shù)量的序列比較算法或通過手工比對和視檢測量整個比較窗口或者指定區(qū)域內(nèi)的最大對應程度來比較并對齊的相同的或具有相同的特定氨基酸殘基或核普酸百分數(shù)的兩個或更多個序列或亞序列。有用的算法的一個實例是BLAST和BLAST2.0算法，其分別描述于Altschul等，Nuc.AcidsRes.21:3389-3402，1977和Altschul等，J.Mol.Biol.215:403-410，1990。開展BLAST分析的4欠件可通過NationalCenterforBiotechnologyInformation公開獲得。該算法涉及首先通過鑒定查詢序列內(nèi)短的長度W的單詞來鑒定高評分的序列對(HSP),當與數(shù)據(jù)庫序列中相同長度的單詞比對時，則它們是匹配的或者滿足一些正值的閾分值T。T指鄰域單詞評分閾值(Altschul等，(見上))。這些最初的鄰域單詞命中作為起始搜索的種子以找到包含它們的更長的HSP。單詞命中沿著每一序列雙方向延長直至積累的比對分值被提高。積累的分值使用用于核苷酸序列的參數(shù)M(對于匹配殘基對的獎勵分值；總>0)計算。對于氨基酸序列，使用評分矩陣計算積累分值。當出現(xiàn)下列情況時每一方向的單詞命中的延長停止積累的比對分值從其所達到的最大數(shù)值跌落數(shù)量X;由于一個或多個負評分殘基比對的積累導致積累的分值變成零或低于零；或者到達了任一序列末端。BLAST算法參數(shù)W、T和X決定比對的敏感性和速度。BLASTN程序(對于核苷酸序列)使用單詞長(W)ll、期望值(E)10、M=5、N=-4和雙鏈比較作為默認值。對于氨基酸序列，BLASTP程序使用單詞長3和期望值(E)10和BLOSUM62評分矩陣(見Henikoff和Henikoff,Proc.Natl.Acad.Sci.USAM:10915，1989)比對(B)50、期望值(E)10、M=5、N=-4和雙鏈比專交作為默認值。在一個方面，蛋白質(zhì)和核酸序列同源性-使用BasicLocalAlignmentSearchTool("BLAST")評價。具體而言，使用五個特定的BLAST程序開展下列工作(1)用BLASTP和BLAST3將氨基酸查詢序列與蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫比較；(2)用BLASTN將核苦酸查詢序列與核苷酸序列數(shù)據(jù)庫比較；(3)用BLASTX將查詢的核苷酸序列(雙鏈)的六-閱讀框概念翻譯產(chǎn)物與蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫比較；(4)用TBLASTN將查詢的蛋白質(zhì)序列與在所有六個閱讀框(雙鏈)翻譯的核苦酸序列數(shù)據(jù)庫比較；和(5)用TBLASTX將六-閱讀框翻譯的核苦酸查詢序列與在六-閱讀框翻譯的核苷酸序列數(shù)據(jù)庫比較。多肽和肽在一個方面，本發(fā)明提供分離的、合成的或者重組的具有C02傳感器活性的多肽和肽，或能夠產(chǎn)生特異性結合C02傳感器的抗體的多肽和肽，C02傳感器包括本發(fā)明的C02傳感器，其包括本發(fā)明的氨基酸序列，氨基酸序列包括與示例性本發(fā)明C02傳感器多肽具有至少50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、卯％、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或更高或100%(完全)序列同一性的那些氨基酸序列。例如，示例性的本發(fā)明序列包括67編碼CA4Atlg70410C02Sen蛋白質(zhì)的基因(C6^g")，編碼核酸序列(SEOIDNO:l):編碼C02響應蛋白質(zhì)2(CORP2)(SEQIDNO:3)。也稱作"CA4",或Atlg70410或SEQIDNO:l。(SEQIDNO:l)全長C<92&"cDNATCT:CO—響應蛋白質(zhì)2(CORP2)由例如"CA4",或Atlg70410或SEQIDNO:l編碼。編碼CA6Atlg58180CO，Sen蛋白質(zhì)的基因(C(9Se")，編碼核酸序列:200880022556.3轉溢齒被52/119:K編碼SEQIDNO:6，C02響應蛋白質(zhì),(SEQIDNO:4)全長C(9^e"cDNA(SEOIDNO:5)全長C(92&^CDS<image>imageseeoriginaldocumentpage71</image><image>imageseeoriginaldocumentpage72</image>(SEOIDN0:9)CC^響應蛋白質(zhì)l(CORPl)的蛋白質(zhì)序列由例如稱作"CA1"，或At3g01500或SEQIDNO:7的基因(編碼序歹'j)編碼'YDFVKGAFELWGLEFGLSETSSVKDVATILHWKL本發(fā)明的保衛(wèi)細胞啟動子〖SEOIDNO:10):ttttatataaaactttggacgtgtaggacaaacttgtcaacataagaaacaaaatggttgcaacagagaggatgaatttataagttttcaacaccgcttttcttattagacggacaacaatctatagtggagtaaatmtatttttggtaaaatggttagtgaattcaaatatctaaattttgtgactcactaacattaacaaatatgcataagacataaaaaaaagaaagaataattcttatgaaacaagaaaaaaaacctatacaatcaatctttaggaattgacgatgtagaattgtagatgataaa加ctcaaatatagatgggcctaatgaagggtgccgcttattggatctgacccattttgaggacattaata加cattggttataagccttttaatcaaaattgtcattaaattgatgtctccctctcgggtcattttcctttctccctcacaattaatgtagactttagcaatttgcacgctgtgctttgtctttatatttagtaacacaaacattttgacttgtcttgtagagtttttctctttta加tctatccaatatgaaaactaaaagtgttctcgtatacatatattaaaattaaagaaacctatgaaaacaccaatacaaatgcgatattgttttcagttcgacgtttcatgtttgttagaaaatttctaatgacgtttgtataaaatagacaattaaacgccaaacactacatctgtgttttcgaacaatattgcgtctgcgtttccttcatctatctctctcagtgtcacaatgtctgaactaagagacagctgtaaactatcattaagacataaactaccaaagtatcaagctaatgtaaaaattactctcatttccacgtaacaaattgagttagcttaagatattagtgaaactaggtttgaa籠cttcttcttcttccatgcatcctccgaaaaaagggaaccaatcaaaactgtttgcatatcaaactccaacac飾cagcaaatgcaatctataatct魄atttatccaataaaaacctgtgatttatgtttggctccagcgatgaaagtctatgcatgtgatctctatccaacatgagtaattgttcagaaaataaaaagtagctgaaatgtatctatataaagaatcatccacaagtactattttcacacactacttcaaaatcactactcaagaaat(SEQIDNO:IO)本發(fā)明的可選擇的保衛(wèi)細胞啟動子(SEOIDNO:in，截短的但比SEQIDNO:IO啟動子"更強的，，啟動子atggttgcaacagagaggatgaatttataagttttca織ccgcttttcttattagacggacaacaatctata魄gagt認ttmatttttggtaaaatggttagtgaattcaaatatctaaattttgtgactcactaacattaacaaatatgcataagacataaaaaaaagaaagaataattcttatgaaacaagaaaaaaaacctatacaatcaatctttaggaattgacgatgtagaattgtagatgataaattttctcaaatatagatgggcctaatgaagggtgccgcttattggatctgacccattttgaggacattaatattttcattggttataagccttttaatcaaaattgtcattaaattgatgtctccctctcgggtcattttcctttctccctcacaattaatgtagactttagcaatttgcacgctgtgctttgtctttatatttagtaacacaaacattttgacttgtcttgtagagtttttctcttttatttttctatccaatatgaaaactaaaagtgttctcgtatacatatattaaaattaaagaaacctatgaaaacaccaatacaaatgcgatattgttttcagttcgacgtttcatgtttgttagaaaatttctaatgacgtttgtataaaatagacaattaaacgccaaacactacatctgtgttttcgaacaatattgcgtctgcgtttccttcatctatctctctcagtgtcacaatgtctgaactaagagacagctgtaaactatcattaagacataaactaccaaagtatcaagctaatgtaaaaattactctcatttccacgtaacaaattgagttagcttaagatattagtgaaactaggtttgaa他cttcttcttcttccatgcatcctccgaaaaaagggaaccaatcaaaactgtttgcatatcaaactccaacactttacagcaaatgcaatctataatctgtgatttatccaataaaaacctgtgatttatgtttggctccagcgatgaaagtctatgcatgtgatctctatccaacatgagtaattgttcagaaaataaaaagtagctgaaatgtatctatataaagaatcatccacaagtactattttcacacactacttcaaaatcactactcaagaaat(SEQIDNO:11)200880022556.3勢s4雜57/119:K本發(fā)明的多肽和肽可以是從天然來源分離的、合成的或者重組產(chǎn)生的多肽。肽和蛋白質(zhì)可以體外或體內(nèi)重組表達。本發(fā)明的肽和多肽可以使用本領域已知的任何方法產(chǎn)生或分離。本發(fā)明的多肽和肽也可以是使用本領域眾所周知的化學方法全部或部分合成的。見例如Camthers(1980)NucleicAcidsRes.Symp.Ser.215-223;Horn(1980)NucleicAcidsRes.Symp.Ser.225-232;Banga，A.K.,TherapeuticPeptidesandProteins,Formulation,ProcessingandDeliverySystems(1995)TechnomicPublishingCo.，Lancaster,PA。例如，肽合成可以使用多種固相技術(見例如Roberge(1995)Science269:202;Merrifield(1997)MethodsEnzymol.289:3-13)開展，并且可以例如使用ABI431A肽合成儀(PerkinElmer)依照生產(chǎn)商提供的說明書實現(xiàn)自動合成。本發(fā)明的肽和多肽也可以被糖基化。糖基化可以在翻譯后通過化學加入或者通過細胞的生物合成機制加入，其中后者加入了已知的糖基化模體，模體可以是序列天然的才莫體，或者可以作為肽加入，或者加入在核酸編碼序列中。糖基化可以是O-連接的或N-連接的。在備選的方面中，本發(fā)明的氨基酸和/或氨基酸序列包括寡肽、肽、多肽或蛋白質(zhì)序列，或者任何這些序列的片段、部分或亞單位，以及天然存在的或合成的分子。在備選的方面中，本發(fā)明的多肽通過肽鍵或修飾肽鍵彼此連接的氨基酸，并且可以包含20個基因編碼氨基酸之外的修飾氨基酸。多肽可通過天然過程如翻譯后加工，或者通過本領域眾所周知的化學修飾技術修飾。修飾可存在于多肽的任何地方，包括肽主鏈、氨基酸側鏈和氨基或羧基末端。可以意識到，同類型的修飾可以在給定多肽的幾個位點以相同或不同的程度存在。同樣，給定的多肽可具有許多類型的修飾。修飾包括乙?；Ⅴ；?、ADP-核糖基化、酰胺化、共價連接黃素、共價連接血紅素部分、共價連接核苷酸或核苷酸衍生物、共價連接脂質(zhì)或脂質(zhì)衍生物、共價連接磷脂酰肌醇、交聯(lián)環(huán)化、二硫鍵形成、去曱基化、共價交聯(lián)形成、半胱氨酸形成、焦谷氨酸形成、曱酰化、y羧基化、糖基化、GPI錨形成、羥基化、碘化、曱基化、豆蔻?；⒀趸?、聚乙二醇化、磷酸化、異戊烯化、外消旋化、硒化、硫酸化和轉移RNA介導的向蛋白質(zhì)添加氨基酸如4青氨?；Ｒ娎?，Creighton,T.E.，Proteins—StructureandMolecularProperties第2版，W.H.FreemanandCompany,NewYork(1993);Pos'rtnmsto/cwa/Cova/ewfMo6力ycWcwo/iVote//w，B.C.Johnson編，Academic本發(fā)明的肽和多肽，如上面所定義，包括所有的"模擬物"和"肽模擬物"形式。術語"模擬物"和"肽模擬物，，指基本上具有本發(fā)明多肽同樣結構和/或功能特性的合成的化合物。模擬物可以全部由氨基酸的人工的、非天然類似物構成，或者是部分天然肽氨基酸與部分氨基酸非天然類似物的嵌合分子。模擬物還可以摻入任何數(shù)量的天然氨基酸保守替換，只要此類替換基本上沒有改變模擬物的結構和/或活性即可。對于是保守變體的本發(fā)明多肽，通過常規(guī)試驗可以確定模擬物是否處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，即其結構和/或功能基本上未改變。因此，在一個方面，如果模擬物組合物具有C02傳感器活性，則其處于本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明的多肽模擬物組合物可包含非天然結構成分的任何組合。在備選的方面中，本發(fā)明的模擬物組合物包括下列三組結構基團之一或全部a)天然酰胺鍵("肽鍵")之外的殘基連接基團；b)非天然殘基替換天然存在的氨基酸殘基；或者c)引起二級結構模擬，即引起或穩(wěn)定二級結構，例如p轉角、y轉角、(3折疊、a螺旋構型等等的殘基。例如，當本發(fā)明多肽中全部或一些殘基通過天然肽鍵之外的化學方式連接時，則本發(fā)明多肽可以表征為模擬物。各個肽模擬物殘基可以通過肽鍵、其他化學鍵或偶if關手^R,例如戊二醛、N-羥基琥珀酰亞胺酯、雙功能性馬來酰亞胺、N,N，-二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)或N,N，-二異丙基碳二亞胺(DIC)來連接。可替代傳統(tǒng)酰胺鍵("肽鍵")連接的連接基包括例如酮亞甲基(例如代替-C(二0)-NH-的-C^O)-CH2-)、氨基亞曱基(CH2-NH)、乙烯、鏈烯(CH二CH)、醚(CH2-0)、硫醚(CH2-S)、四唑(CNr)、噻唑、逆酰胺(retroamide)、硫代酰胺或酉旨(見如J力口Spatola(1983)在ChemistryandBiochemistryofAminoAcids,PeptidesandProteins,第7巻，第267-357頁中，"PeptideModifications,"MarcellDekker,NY)。本發(fā)明多肽也可以表征為模擬物，其包含替代天然存在氨基酸殘基的所有或一些非天然殘基。非天然殘基已在科技文獻和專利文獻中充分描述；作為天然氨基酸殘基的模擬物使用的少數(shù)示例性非天然組合物以及使用規(guī)則在下面描述。芳香族氨基酸的模擬物可以通過用例如D或L-萘丙氨酸；D或L-苯基甘氨酸；D或L-2嚷吩基丙氨酸；D或L-l、-2、3-或4-芘基丙氨酸；D或L-3噻吩基丙氨酸；D或L-(2-吡啶基)-丙氨酸；D或L-(3-吡啶基)-丙氨酸；D或L-(2-吡嗪基)-丙氨酸；D或L-(4-異丙基)-苯基甘氨酸；D-(三氟曱基)-苯基甘氨酸；D-(三氟甲基)-笨丙氨酸；D-p-氟苯丙氨酸；D或L-p-二笨基苯丙氨酸；D或L-p-甲氧基-二笨基苯丙氨酸；D或L-2-吲哚(烷基)丙氨酸；和D或L-烷基胺替代產(chǎn)生，其中烷基可以是取代的或非取代的甲基、乙基、丙基、己基、丁基、戊基、異丙基、異丁基、仲異丁基(sec-isotyl)、異戊基、或非酸性氨基酸。非天然氨基酸芳環(huán)包括例如噻唑基、苯硫基、吡唑基、苯并咪唑基、萘基、呋喃基、吡咯基和吡啶基芳環(huán)。酸性氨基酸模擬物可以通過被例如維持負電荷的非羧化氨基酸、(膦酰基)丙氨酸、硫酸化蘇氨酸替換產(chǎn)生。羧基側鏈基團(例如天冬氨?；蚬劝滨?也可以通過與碳二亞胺(R，-N-C-N-R，)，例如l-環(huán)己基-3(2-嗎啉基-(4-乙基)碳二亞胺或1-乙基-3(4-氮鉻-4，4-二曱基戊基)碳二亞胺反應進行選擇性修飾。天冬氨酰或谷氨酰也可以通過與銨離子反應轉變成天冬酰胺酰和谷氨酰胺酰殘基。堿性氨基酸模擬物可以通過用例如(除了賴氨酸和精氨酸之外)氨基酸鳥氨酸、瓜氨酸或(胍基)-乙酸或(胍基)烷基-乙酸替換產(chǎn)生，其中烷基如上所定義。腈衍生物(例如包含代替COOH的CN-部分)可替代天冬酰胺或谷氨酰胺。天冬酰胺酰和谷氨酰胺酰殘基可以脫氨成為相應的天冬氨酰或谷氨酰殘基。精氨酸殘基模擬物可以通過精氨酰與例如一種或一種以上常規(guī)試劑，包括例如苯曱酰曱醛、2,3-丁二酮、1,2-環(huán)己二酮或茚三酮，優(yōu)選在堿性條件下反應產(chǎn)生。酪氨酸殘基模擬物可以通過酪氨酰與例如芳香族重氮化合物或四硝基甲烷反應產(chǎn)生。N-乙酰咪唑和四硝基曱烷可分別用于形成O-乙酰酪氨酰種類和3-硝基衍生物。半胱氨酸殘基模擬物可通過半胱氨酰殘基與例如a-卣乙酸如2-氯乙酸或氯乙酰胺以及相應的胺反應產(chǎn)生，以得到羧甲基或羧基酰胺甲基衍生物。半胱氨酸殘基模擬物也可以通過半胱氨酰殘基與例如溴-三氟丙酮、a-溴-(3-(5-咪唑基)丙酸；氯乙酰磷酸、N-烷基馬來酰亞胺、3-硝基-2-p比啶基二硫化物；曱基2-吡啶基二硫化物；p-氯汞笨曱酸；2-氯汞-4-硝基酚；或者，氯-7-硝基笨-噁-1，3-二唑反應產(chǎn)生。賴氨酸模擬物可以通過賴氨酰與例如琥珀酸酐或其他羧酸酐反應產(chǎn)生(并且氨基末端殘基可以被改變)。賴氨酸和其他包含a-氨基殘基的模擬物也可以通過與亞氨酸酯如曱基吡咬酰胺(methylpicolinimidate)、磷酸吡噴醛、。比哆醛、硼氫化氯(chloroborohydride)、三硝基-笨磺酸、O-甲基異脲、2,4-戊二酮的反應和與乙醛酸的轉酰胺基酶催化的反應產(chǎn)生。曱硫氨酸模擬物可以通過與例如曱硫氨酸亞砜反應產(chǎn)生。脯氨酸模擬物包括，例如哌啶酸、蓬唑烷羧酸、3-或4-羥基脯氨酸、脫氯脯氨酸、3-或4-曱基脯氨酸、或3,3,-二甲基脯氨酸。組氨酸殘基模擬物可以通過組氨酰與例如焦碳酸二乙酯或對溴笨酰曱基溴反應產(chǎn)生。其他模擬物包括，例如通過脯氨酸和賴氨酸羥基化；絲氨?；蛱K氨酰殘基羥基磷酸化；賴氨酸、精氨酸和組氨酸a-氨基的甲基化；N-末端胺的乙酰化；主鏈酰胺殘基的曱基化或用N-曱基氨基酸替換；或者C-末端羧基的酰胺化產(chǎn)生的那些。本發(fā)明還提供用于通過天然過程如翻譯后加工(例如磷酸化、?；?或者通過化學修飾技術修飾本發(fā)明多肽的方法、以及所得到的經(jīng)修飾多肽。修飾可以在多肽的任何地方發(fā)生，包括肽主鏈、氨基酸側鏈和氨基或羧基末端?？梢砸庾R到，同類型的修飾可以在給定多肽的幾個位點以相同或不同的程度存在。同樣，給定的多肽可具有許多類型的修飾。修飾包括乙?；?、酰化、ADP-核糖基化、酰胺化、共價連接黃素、共價連接血紅素部分、共價連接核苷酸或核苦酸衍生物、共價連接脂質(zhì)或脂質(zhì)衍生物、共價連接磷脂酰肌醇、交聯(lián)環(huán)化、二硫鍵形成、去甲基化、共價交聯(lián)形成、半胱氨酸形成、焦谷氨酸形成、曱?；?、y羧基化、糖基化、GPI錨形成、羥基化、碘化、甲基化、豆蔻?；⒀趸?、聚乙二醇化、蛋白酶解加工、磷酸化、異戊烯化、外消旋化、硒化、硫酸化和轉移RNA介導的向蛋白質(zhì)添加氨基酸如精氨?；Ｒ娎鏑reighton，T.E.,Proteins—StructureandMolecularProperties第2版，W.H.FreemanandCompany,NewYork(1993);PosttranslationalCovalentModificationofProteins,B.C.Johnson編，AcademicPress,NewYork,第1-12頁(1983)。固相化學肽合成方法可用于合成本發(fā)明的多肽或片段。自二十世紀六十年代初期開始此類方法已經(jīng)在本領域眾所周知(Merrifield,R.B.,J.Am.Chem.Soc.，85:2149-2154，1963)(還可見Stewart,J.M.和Young，J.D.，SolidPhasePeptideSynthesis,第2版，PierceChemicalCo.,Rockford，111.,第11-12頁))并且最近已經(jīng)用于可商業(yè)購買的實驗室肽設計和合成試劑盒中(CambridgeResearchBiochemicals)。此類可商業(yè)購買的實驗室試劑盒普遍利用H.M.Geysen等，Proc.Natl.Acad.Sci.,USA，81:3998(1984)的技術，并且提供在大批"棒"或"針"的尖端上合成肽，所有這些棒或針都連接在一個板上。當使用此類系統(tǒng)時，一個板上的棒或針倒置并插入到第二塊板上的相應孔或池中，孔或池中包含用于將適當氨基酸附著或錨定至針或棒尖端的溶液。通過重復此過程，即倒置并將棒和針的尖端插入到適當溶液中，將氨基酸構建成目的肽。此外，大量可用的FMOC肽合成系統(tǒng)可以得到。例如，多肽或片段的組裝可以使用AppliedBiosystems公司的431Atm型自動肽合成儀在固相支持物上開展。使用此儀器容易地得到本發(fā)明的肽，可以通過直接合成，或者通過合成一系列片段，這些片段以使用其他已知^支術偶耳關。本發(fā)明包括帶有和不帶有信號序列，即前導區(qū)序列的本發(fā)明的多肽。包含信號序列的本發(fā)明多肽可以是本發(fā)明的C02傳感器或者另一種C02傳感器或者另一種酶或者其他多肽。抗體和基于抗體的篩選方法
技術領域：
：本發(fā)明提供特異性結合本發(fā)明C02傳感器的分離的、合成的或重組的抗體。這些抗體可以用于分離、鑒定或定量本發(fā)明的C02傳感器多肽或相關多肽。這些抗體可以用于分離本發(fā)明范圍內(nèi)的其他多肽或者其他相關的C02傳感器。可以將抗體設計成結合至C02傳感器的活性部位。因此本發(fā)明提供使用本發(fā)明的抗體抑制C02傳感器的方法。本發(fā)明提供本發(fā)明酶的片段，包括本發(fā)明多肽的免疫原性片段。本發(fā)明提供包含本發(fā)明多肽或肽以及佐劑或載體等的組合物?？贵w可以用于免疫沉淀、染色、免疫親和柱等等。如果期望的話，針對特異抗原的核酸編碼序列可如下產(chǎn)生免疫、之后分離多肽或核酸、擴增或克隆并且將多肽固定化至本發(fā)明的陣列上。備選地，本發(fā)明方法可用于修飾由待修飾細胞所產(chǎn)生抗體的結構，例如抗體親和性可以提高或降低。此外，制造或修飾抗體的能力可以是通過本發(fā)明方法工程改造細胞的表型。在備選的方面中，本發(fā)明的抗體包括從能夠特異性結合抗原或表位的一個免疫球蛋白基因或多個免疫球蛋白基因或其片段衍生或仿制或基本編碼的肽或多肽，見例如FundamentalImmunology,第3版,W.E.Paul編，RavenPress,N.Y.(1993);Wilson(1994)J.Immunol.Methods175:267-273;Ya薩sh(1992)J.Biochem.Biophys.Methods25:85-97。術語抗體包括抗原結合部分，即保留了結合抗原能力的"抗原結合部位，，(例如片段、亞序列、互補決定區(qū)(CDR))，包括(i)Fab片段，包含VL、VH、CL和CHI結構域的單價片段；(ii)F(ab')2片段，包含在鉸鏈區(qū)通過二硫鍵連接的兩個Fab片段的二價片段；(iii)Fd片段，由VH和CHI結構域組成；(iv)Fv片段，由抗體單個臂的VL和VH結構域組成，(v)dAb片段(Ward等，(1989)Nature341:544-546)，其由VH結構域組成；和(vi)分離的互補決定區(qū)(CDR)。單4連抗體也包括在術語"抗體"之內(nèi)。免疫、產(chǎn)生和分離抗體(多克隆和單克隆抗體)的方法是本領域技術人員熟知的，并且描述于科技文獻和專利文獻中，見例如Coligan，CURRENTPROTOCLSINIMMUNOLOGY,Wiley/Greene,NY(199)；Stites(編者)BASICANDCLINICALIMMUNOLOGY(第7版)LangeMedicalPublications,LosAltos,CA("Stites，，)；Goding,MONOCLONALANTIBODIES:PRINCIPLESANDPRACTICE(第2版)AcademicPress,NewYork,NY(1986);Kohler(1975)Nature256:495;Harlow(1988)ANTIBODIES,ALABORATORYMANUAL,ColdSpringHarborPublications,NewYork。除了使用動物的傳統(tǒng)體內(nèi)方法之外，抗體也可以體外產(chǎn)生，例如使用表達噬菌體展示文庫的重組抗體結合位點。見例如Hoogenboom(1997)TrendsBiotechnol.15:62-70;Katz(1997)A醒.Rev.Biophys.Biomol.Struct.26:27-45。陣列或"生物芯片"本發(fā)明的核酸和/或多肽可以固定化或應用至陣列，例如"生物芯片"。陣列可用于篩選或監(jiān)測組合物庫(例如小分子、抗體、核酸等)結合或調(diào)節(jié)本發(fā)明核酸或多肽活性的能力。例如，在本發(fā)明的一個方面，所檢測的參數(shù)是C02傳感器基因的轉錄物表達。一種或一種以上或者全部的細胞轉錄物可以通過包含細胞轉錄物的樣品，或者代表細胞轉錄物的核酸或者與細胞轉錄物互補的核酸，與陣列或"生物芯片"上的固定化核酸雜交來測定。通過使用微芯片上的核酸"陣列"，一些或全部的細胞轉錄物可以同時定量。備選地，包含基因組核酸的陣列可用于確定通過本發(fā)明方法所產(chǎn)生的新改造抹的基因型。多肽"陣列"也可用于同時定量多種蛋白質(zhì)。本發(fā)明可用任何已知的"陣列"，也稱作"微陣列"或"核酸陣列"或"多肽陣列"或"抗體陣列，，或"生物芯片"或其變體實施。陣列從類屬上是大量的"斑"或"耙元件"，包含確定量的一種或一種以上的生物分子如寡核苷酸的每一個靶元件，固定化至基質(zhì)表面的確定區(qū)域，用于特異性結合樣品分子，例如mRNA豸爭錄物。如本文所使用的術語"陣列"或"微陣列"或"生物芯片"或"芯片"是許多靶元件，包含確定量的一種或一種以上多肽(包括抗體)或核酸的每一靶元件固定化至基質(zhì)表面的確定區(qū)域，如下面所開展的更詳細的討論。在實施本發(fā)明的方法中，任何已知的陣列和/或制造和使用陣列的方法，或其變體，可以全部地或部分地并入，如美國專利號6,277,628;6,277,489;6,261,776;6,258,606;6,054,270;6,048,695;6,045,996;6,022,963;6,013,440;5,965,452;5,959,098;5,856,174;5,830,645;5,770,456;5,632,957;5,556,752;5,143,854;5,807,522;5,800,992;5,744,305;5,700,637;5,556,752;5,434,049中所描述；還可見例如WO99/51773;WO99/09217;WO97/46313;WO96/17958;還可見例如Johnston(1998)Curr.Biol.8:R171-R174;Schummer(1997)Biotechniques23:1087-1092;Kem(1997)Biotechniques23:120-124;Solinas-Toldo(1997)Genes,Chromosomes&Cancer20:399-407;Bowtell(1999)NatureGeneticsSupp.21:25-32.還可見7>布的美國專利申^青號20010018642;20010019827;20010016322;20010014449;20010014448;20010012537;20010008765。試劑盒和文庫本發(fā)明提供包含本發(fā)明組合物和方法的試劑盒，包括本發(fā)明的細胞和/或熒光原位雜交試劑(Tish)、耙序列、轉染試劑、轉導試劑、說明書(關于本發(fā)明方法的)，或其任意組合。照此，本文提供試劑盒、M、載體等等。本發(fā)明提供用于調(diào)節(jié)植物大小和/或高度的組合物和方法，例如包括對例如整個植物、或植物的特定部分、或生長率、或幼苗活力的選擇調(diào)節(jié)使得可以產(chǎn)生更適宜特定工業(yè)的植物。例如，特定農(nóng)作物和樹種高度的降低可以更容易收獲。備選地，增加高度、粗度或器官大小、器官數(shù)目可有益地提供更多生物量，用于加工成食品、飼料、燃料和/或化學制品。商業(yè)上所期望性狀的其他實例包括增加切花的花莖長度、增加或改變?nèi)~大小和形狀或者增強種子和/或果實大小。器官大小、器官數(shù)目和生物量的改變還導致組分分子如次級產(chǎn)物生物量的改變，以及導致將植物變成生產(chǎn)這些化合物的工廠。因此，本發(fā)明的組合物和方法可用于調(diào)節(jié)植物大小、營養(yǎng)生長、植物生長率、器官數(shù)目、植物體系結構和/或生物量。本發(fā)明將通過下面的實施例進一步描述；然而，應當理解本發(fā)明并不限于這些實施例。實施例實施例1:通過控制本發(fā)明的C07傳感器基因操縱經(jīng)植物氣孔的水和二氧化碳(CC^)交換本發(fā)明提供用于通過控制本發(fā)明的co2傳感器基因操縱經(jīng)植物氣孔水和二氧化碳(C02)交換的方法。構建擬南芥雙突變體根據(jù)細胞特異性微陣列分析該該雙突變體缺乏兩個同源基因的全長表達，兩個同源基因在野生型保衛(wèi)細胞中高度表達。根據(jù)細胞特異性微陣列分析，擬南芥雙突變體缺乏在野生型保衛(wèi)細胞中高度表達的同源基因的全長表達。COZSew雙突變體顯示受損的對[C02]改變的氣孔響應，其通過實時氣體交換分析所測定；[C02]改變涉及從環(huán)境365ppmC02至4是高的800ppmC02和從800ppmC02至降低的100ppmC02。C02sens類型編碼的蛋白質(zhì)結合co2。圖1圖解說明顯示野生型擬南芥生態(tài)型ColumbiA和C02sense雙突變體中氣孔導度的數(shù)據(jù)。環(huán)境365ppmC020-1800秒，800ppmC021800-3600秒，100ppmC023600-9000秒。圖2顯示保衛(wèi)細胞(GC)不同發(fā)育階段中的不同表達水平圖2A:GC不同發(fā)育階段中的不同表達水平。圖2B:幼葉和葉莖中27-GUS的表達。圖2C:4交上水平下胚軸中27-GUS的表達。圖2D:葉莖和邊緣中27-GUS的表達。圖2E和圖2F:wt中的四個唇瓣。圖3顯示27-YC3.6(SEQIDNO:10)在臨近葉的莖上GC中表達但不在極幼葉的莖上GC中表達(已描畫出輪廓)(A和A，)。27-YC3.6主要表達于成熟的GC，在年幼或未成熟GC中極弱(B和B，中的白色箭頭)。27-YC3.60(SEQIDNO:11)也在下胚軸上的GC中表達(C和C，)。27-YC3.6(SEQIDNO:10)也在萼片上的GC中表達(D和D')實施例2:控制植物CO，攝取和水利用率的CC^受體的表征本發(fā)明提供用于控制打開和/或關閉植物氣孔的組合物和方法。氣孔由葉表皮中的保衛(wèi)細胞對形成，并且能夠控制植物水損失和二氧化碳(C02)向植物內(nèi)的流入量。本發(fā)明提供用于控制用于光合碳固定的C02攝取數(shù)量和控制通過蒸騰作用經(jīng)這些"可控"氣孔水損失數(shù)量的組合物和方法。本發(fā)明提供用于提供給保衛(wèi)細胞信號轉導機制以感應感知C02水平、水狀態(tài)、光和其他環(huán)境刺激，從而調(diào)節(jié)氣孔孔徑以便最優(yōu)化不同條件下C02流入量、水損失和植物生長的組合物和方法。本發(fā)明提供用于使植物對高水平C02敏感以觸發(fā)氣孔關閉，和使植物對低C02水平敏感以誘導氣孔打開的組合物和方法。在一個方面，本發(fā)明的組合物和方法可用于去除大氣[C02](在一個方面，這通過體內(nèi)或原位抑制C02響應蛋白質(zhì)的表達實現(xiàn))，例如，以緩解大氣[C02]水平的增加，經(jīng)預測大氣[C02]水平本將在本世紀內(nèi)加倍。在一個方面，本發(fā)明的組合物和方法將改善大氣[C02]水平增加所帶來的"氣孔關閉"效應(在一個方面，這通過體內(nèi)或原位增強C02響應蛋白質(zhì)的表達來實現(xiàn))，注意到C02提高會使不同植物物種的氣孔孔徑縮小高達40%。在一個方面，本發(fā)明的組合物和方法可用于改善由例如在全球范圍內(nèi)的大氣[C02]水平增加所導致的對植物氣體交換、碳固定、葉溫度和/或水利用率的深遠影響。本發(fā)明人第一次產(chǎn)生并表征了表現(xiàn)出氣孔co2響應為co2不敏感性，但未損傷脫落酸響應的突變體。使用保衛(wèi)細胞特異性微陣列分析，本發(fā)明鑒定了兩個同源基因發(fā)生突變的雙突變體，該兩個同源基因命名為C02響應蛋白質(zhì)l(CORPl),也稱作"CA1"或At3g01500或SEQIDNO:7;和C02響應蛋白質(zhì)2(CORP2),也稱作"CA4"或Atlg70410或SEQIDNO:l;該兩個同源基因均在擬南芥屬植物保衛(wèi)細胞中高度表達。雖然單敲除突變體沒有表現(xiàn)出表型變化，閉方面表現(xiàn)出強烈受損，如圖4a中所示。研究顯示該C02表型通過轉基因表達C(9i尸/cDNA(SEQIDNO:7)而互補，如圖4b中所示。圖4a和圖4b顯示雙突變體(corplcorp2)、WT(野生型)和(b)表達CORP1的轉基因互補抹系(CORPl/corplcorp2)響應C02濃度變化的相對氣孔導度(X軸ppm[C02])。CORP蛋白質(zhì)結合C02。corpl(由例如SEQIDNO:7編碼)和corp2(由例如SEQIDNO:l編碼)也在其他植物細胞中表達。雙突變體corpl/corp2植物沒有破壞保衛(wèi)細胞中其他重要信號轉導途徑，包括由千旱誘導的激素脫落酸(ABA)所誘導的氣孔關閉，如圖4c所示。圖4(c)圖解說明SEQIDNO:7/SEQIDNO:l或corpl/corp2雙突變體和WT植物對脫落酸(ABA)的響應未受損。這些數(shù)據(jù)表明，CORPl(由例如SEQIDNO:7編碼)和CORP2(SEQIDNO:l)在控制總體植物氣體交換的保衛(wèi)細胞中作為C02受體起作用，并且能夠理解保衛(wèi)細胞中由CORPl(由例如SEQIDNO:7編碼)和CORP2(由例如SEQIDNO:l編碼)介導C02信號轉導的分子機制。在另一個方面，為了便于分析CORP蛋白質(zhì)，包括本發(fā)明的CORP蛋白質(zhì)，例如CORP1和CORP2蛋白質(zhì)的亞細胞定位，本發(fā)明還提供了帶有N-末端標簽和C-末端標簽(例如YFP融合體)的CORP蛋白質(zhì)，包括本發(fā)明的CORP蛋白質(zhì)，例如CORP1和CORP2。這些標記的的CORP蛋白質(zhì)導入至野生型和corplcorp2雙突變體才直物中。分析細胞定位和同時存在的互補。在另一個方面，編碼CORP的基因，例如編碼CORP蛋白質(zhì)的本發(fā)明核酸，例如corp1和corp2，可>|喿作地連4妻至不同的轉錄調(diào)節(jié)序列如啟動子，例如可才喿作地連接至保衛(wèi)細胞特異性轉錄調(diào)節(jié)序列，如本發(fā)明的保衛(wèi)細胞特異性啟動子。這些核酸用于確定CORP1和/或CORP2是否可以在保衛(wèi)細胞中表達用于功能性氣孔C02信號轉導；例如單獨的CORP1和/或CORP2或者兩者一起對于植物細胞、組織或器官內(nèi)的功能性氣孔co2信號轉導是否足夠。在一個方面，本發(fā)明將處于保衛(wèi)細胞特異性啟動子(例如本發(fā)明的保衛(wèi)細胞特異性轉錄調(diào)節(jié)序列，例如本發(fā)明的保衛(wèi)細胞特異性啟動子)、葉肉細胞特異性啟動子和/或異位35S啟動子控制下的這兩個基因導入corplcorp2雙突變體植物內(nèi)，以確定細胞對于受損C02響應的互補的特異性需求。為此目的開展了氣體交換和氣孔信號轉導分析。數(shù)據(jù)顯示這些受體在保衛(wèi)細胞內(nèi)的氣孔C02信號轉導中起作用。在一個方面，本發(fā)明表征通過CORP蛋白質(zhì)所介導的C02信號轉導機制，例如4吏用本發(fā)明的編碼CORP的核酸，并且在一個例證性的方法中，CORP相互作用蛋白質(zhì)分離自植物、細菌或其它細胞。在一個方面，方法包括是用酵母雙雜交篩選系統(tǒng)、分離的便在蛋白篩選系統(tǒng)和/或使用如YFP標記的(或等效標記的)CORP蛋白質(zhì)的免疫共沉淀系統(tǒng)。鑒定和分析了CORP相互作用物在C02信號轉導中的功能。在一個方面，本發(fā)明提供細胞類型特異性過表達CORP的細胞、組織、器官和/或細胞系，以便例如分析植物在不同C02濃度下的水利用率和擬南芥屬和所選擇的重要經(jīng)濟農(nóng)作物的改良水利用率，例如從經(jīng)濟角度改良的水利用率對于碳固定至關重要。數(shù)據(jù)顯示，通過過表達CORP(使用本發(fā)明的編碼coi'p的核酸)使擬南芥屬的水利用率增加大于百分之五十(>50%)。制作了兩個同源基因C02響應蛋白質(zhì)(CORPl)，也稱作"CA1"或At3g01500或SEQIDNO:7;和C02響應蛋白質(zhì)2(CORP2)，也稱作"CA4，，或Atlg70410或SEQIDNO:l雙突變體的互補抹系。我們測定了互補植物和過表達植物的氣孔指數(shù)。如圖5A和圖5B中所示，CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l)可不同程度互補該雙突變體。CA1過表達降低"氣孔指數(shù)"。"氣孔指數(shù)"定義為:(每平方毫米的氣孔數(shù)量x100)/(每平方毫米的氣孔數(shù)量+每平方毫米的表皮細胞數(shù)量)；或者備選地簡化成氣孔指數(shù)(I一[S/(E+S)]*100，其中S是每單位面積的氣孔數(shù)量，E是同樣單位面積的表皮細胞數(shù)量。該"氣孔指數(shù)"數(shù)值可用于比較不同大小的葉；在葉發(fā)育過程中相對濕度和光強度影響氣孔指數(shù)數(shù)值。也測量了CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l)所互補植物的氣體交換和水利用率(WUE)。在上午測量植物氣體交換和WUE。示例性的結果分析并示于圖6，圖6顯示相對氣孔導度；這些結果總結并圖示于圖7。圖8是顯示互補植物中，特別是在葉、保衛(wèi)細胞和葉肉細胞中CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l)表達水平的Northern印跡顯微照片。圖9A和9B是顯示雙敲除突變體(CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l))中CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l)表達水平的Northern印跡顯孩i照片。圖9C、9D和9E圖解說明來自C02傳感器的數(shù)據(jù)，顯示具有C02調(diào)節(jié)氣體交換的缺陷；注光條件=紅光(50nmol.m、")，藍光(6,ol.m-V)。圖10A是顯示c"7c"4(CAl(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l))雙突變體中脫落酸響應未受損的總結圖。圖10B是顯示野生型(WT)植物中CA1(SEQIDNO:7)和/或CA4(SEQIDNO:l)抑制劑模擬C02不敏感性的總結圖。圖11A和11B是顯示雙敲除突變體(CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l))中CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l)表達水平的Northern印跡顯微照片；圖11C顯示C47(SEQIDNO:7)或C44(SEQIDNO:l)基因的基因組DNA可在不同光條件下補充C02響應紅光(50nmo卜rrT2^)，藍光(6圖12A、12B和12C圖解顯示雙C02傳感器敲除突變體中光合作用未受損的數(shù)據(jù)總結圖在PS熒光測量之前的前適應時間階段的光50umol/m2Zs:88%紅光，12%藍光；2000umol/m2/s:90%紅光，10%藍光。圖12D顯示黑暗和紅光(其中紅光300^nol.m-、-')下的C02同化率。圖13A、13B和13C，圖解和照片顯示光合作用受損的白葉中C02調(diào)節(jié)氣體交換不受影響。圖14A和14B顯示雙敲除突變體(CAl(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l))中CA1(SEQIDNO:7)和CA4(SEQIDNO:l)表達水平的Northern印跡顯微照片；圖14C和14D圖解和照片顯示，在其中CAl(SEQIDNO:7)和CA4(SEQlDNO:l)可操作地連接至本發(fā)明的把向保衛(wèi)細胞的啟動子的C02傳感器過表達植物具有增強的水利用率(WUE);在圖14D中，數(shù)據(jù)顯示沒有觀察到對開花時間有影響。實施例3:強的擬南芥屬保衛(wèi)細胞啟動子的分離和表征以及它們作為保衛(wèi)細胞轉錄激活物的用途本發(fā)明提供在植物保衛(wèi)細胞中非常活躍的轉錄激活物；包括保衛(wèi)細胞特異性轉錄激活物，例如啟動子。例如，本發(fā)明提供具有下述序列的核酸(多核苷酸)，所述序列與SEQIDNO:10和/或SEQIDNO:ll，在至少約50、75、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800或更多個殘基范圍內(nèi)，或具有保衛(wèi)細胞特異性活性的啟動子或具有保衛(wèi)細胞特異性活性的轉錄調(diào)節(jié)區(qū)的全長范圍內(nèi)，具有至少約70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、卯％、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或更高或完全的序列同一性，其中核酸包含保衛(wèi)細胞特異性啟動子或者保衛(wèi)細胞特異性轉錄調(diào)節(jié)區(qū)，或者由其組成。在一個方面，本發(fā)明提供持續(xù)性地使異源序列在植物細胞中高表達，例如持續(xù)性地使目的轉基因高表達的保衛(wèi)細胞轉錄調(diào)節(jié)區(qū)。在一個方面，本發(fā)明的轉錄調(diào)節(jié)區(qū)用于改良用于在保衛(wèi)細胞中靶向表達基因的可用方法。基于23,000個基因的新的保衛(wèi)細胞特異性微陣列分析分離強的保衛(wèi)細胞啟動子候選物?；诒Ｐl(wèi)細胞特異性微陣列的方法用于分析假定的強保衛(wèi)細胞特異性啟動子。啟動子；GC7(Atlg22690)驅動報告基因(GUS和基于GFP的鈣報告基因)在擬南芥屬和煙草的保衛(wèi)細胞中極強烈的表達。保衛(wèi)細胞特異性的基因阻抑也通過戶GC驅動的反義抑制實現(xiàn)。結果:啟動子pGC/(Atlg22690)驅動報告基因強烈地和相對特異性地在保衛(wèi)細胞中表達，包括GUS(p-葡糖苷酸酶)和黃卡默萊昂(yellowcameleon)YC3.60(基于GFP的4丐FRET報告基因)。報告基因的基因表達在未成熟保衛(wèi)細月包中較弱。YC3.60的表達足夠強，以致能對未受損植物保衛(wèi)細胞中的細胞內(nèi)Ca2+動力學和保衛(wèi)細胞中的分辨的自發(fā)鈣瞬變成像。GC/啟動子還介導報告基因在氣孑L發(fā)育突變體too-w"",附ow^w"附附)的成嚴氣孑L中強表達。此外，相同的啟動子::報告基因構建體還驅動報告基因特異性地在煙草保衛(wèi)細胞中表達，說明該啟動子作為用于在保衛(wèi)細胞中高水平表達的方法的潛力。系列缺失啟動子確定了保衛(wèi)細胞表達啟動子區(qū)域。此外使用；GC/的反義阻抑可有效地降低GFP基因特異性在保衛(wèi)細胞中表達，而在葉表皮細胞中的表達不受抑制，這證明了強的細胞類型優(yōu)選的基因抑制。本發(fā)明的/GC/啟動子驅動報告基因在擬南芥屬和煙草植物保衛(wèi)細胞中強表達。本發(fā)明啟動子可提供用于靶向保衛(wèi)細胞表達或基因沉默的有效工具。本發(fā)明的啟動子可用于降低保衛(wèi)細胞中的特異性基因表達，這提供了用于規(guī)避源自遺傳冗余和致死性的局限性的規(guī)避方法。本發(fā)明的啟動子可用于操縱保衛(wèi)細胞中的信號轉導途徑并且改良植物在應激條件下的性能。結果強^J勿應j動f;GC/W為、庠將保衛(wèi)細胞特異性微陣列數(shù)據(jù)與葉肉細胞特異性微陣列數(shù)據(jù)[見下面所引用的參考文獻26]—起分析，以搜索在葉肉細胞中低表達水平的強保衛(wèi)細胞啟動子候選物。開展涵蓋234,000個基因(來源ATH1Affymetrix,SantaClara,CA)的保衛(wèi)細胞和葉肉細胞微陣列試驗。此外，使用GENEVESTIGATORtm分析候逸基因，以在2000個微陣列試驗[見下面所引用的參考文獻27]中，選擇出在非葉組織中低表達水平的基因。還分析了暴露于ABA的保衛(wèi)細胞和葉肉細胞，因為在幾種應激條件下誘導ABA的合成。下列標準用于選擇強保衛(wèi)細胞啟動子候選物。保衛(wèi)細胞中的原始信號設置成高于10000,葉肉細胞中的原始信號設置成低于1000,并且因ABA的降低倍數(shù)或誘導倍數(shù)設置成小于2。幾個基因的轉錄譜符合這些標準，見圖15，其圖解顯示在保衛(wèi)細胞和葉肉細胞中保衛(wèi)細胞所表達基因的轉錄譜。在圖15中，顯示了來自兩個獨立微陣列的KJ77(At5g46240)、AMy5(W(Atlg08810)、AAfl^6/fAtg09540)、i^S/S(At5g66400)、GC〃Atlg22690)(SEQIDNO:10)和^MC77(At5g09810)的平均轉錄水平。雖然^477、AM1^M和GC/全部表現(xiàn)為保衛(wèi)細胞特異性表達，但是GC/的轉錄水平在這三個基因中最高。/y^/S也表現(xiàn)為極強的保衛(wèi)細胞表達，但是其在葉肉細胞中的表達水平被ABA處理強烈誘導。假定的啟動子(所注釋的ATG起始密碼子上游l-2kb，見圖16)通過PCR擴增，并克隆入GUS報告基因載體。Tl轉基因植物GUS染色顯示，對于一個稱作/GC7的特定啟動子候選物(Atlg22690)表現(xiàn)出保衛(wèi)細胞特異性染色。Atlg22690是在保衛(wèi)細胞中表達最高的基因。顯示其在保衛(wèi)細胞中相對高表達，并且在葉肉細胞中低表達。Atlg22690編碼小的半胱氨酸豐富蛋白質(zhì)(l19個氨基酸)。Atlg22690屬于GASA家族(GA刺激的轉錄物(GAST1)蛋白質(zhì)同系物)。Wigoda等[28]的研究表明，GIP2(來自矮牽牛(尸e似"/a/j^/t/a)的GASA蛋白質(zhì))表現(xiàn)出植物原位(/,7//朋to)抗氧化劑活性。在Atlg22690中插入T-DNA的林系在我們的標準實驗室條件下沒有得到任何顯著的氣孔表型(未公布數(shù)據(jù))。此外，我們的保衛(wèi)細胞微陣列數(shù)據(jù)顯示，兩個其他GASA基因也表現(xiàn)出在保衛(wèi)細胞中高表達(GASA1(Atlg75750)和GASA4(At5gl5230)。圖16是啟動子序列GC/(SEQIDNO:IO，但是圖16的序列具有添加在3，端的ATG):在GC/中轉錄起始位點指定為+1，假定的起始密碼子(ATG)位于+23/+25bp。已經(jīng)證明促成保衛(wèi)細胞特異性基因表達的Dof靶位點，即5'-TAAAG-3，(+)或5，-CTTTA誦3，(-)[24]加框表示。脫落酸應答元件ABRE,即5'-ACGTG-3，(+)或5'-CACGT-3，(-)加下劃線表示并且標記。TATA盒(5'-TATATAA-3，)和起始密碼子(ATG)用帶虛框的粗體顯示。箭頭標記用于圖18中啟動子缺失分析的位置。我們分析了通過GENEVESTIGATORTM編輯的微陣列數(shù)據(jù)中[27,29]相應不同處理的GCl(Atlg22690)基因表達。在96種處理當中，8種處理影響Atlg22690表達超出兩倍。鹽和滲透應激急劇降低Atlg22690基因表達(超過10倍)[30]。同時，光、ABA、GA、冷或干旱沒有誘導出超過兩倍的Atlg22690基因表達變化。這表明，在絕大多數(shù)常見的情況下，GC7(Atlg22690)具有相對穩(wěn)定的表達。有趣地，pGCl::GUS不僅在葉保衛(wèi)細胞中驅動強GUS表達(圖17AB),而且也在葉柄和下胚軸保衛(wèi)細胞中驅動強GUS表達(圖17C、D、E)。來自其他候選物啟動子-GUS融合體的GUS染色顯示沒有一個在保衛(wèi)細胞中很強表達和/或顯示報告基因在其他組織中表達。因為，對于本研究的剩余部分我們集中于pGC/。GC/啟動子還融合至第二報告基因，即基于GFP的4丐報告基因黃卡默萊昂3.60(YC3.60)[31]。大多數(shù)用pGC/.'.':TC3.仰轉化的Tl轉基因植物(大約75%)表現(xiàn)出強的保衛(wèi)細胞特異性熒光，指示了每一轉化體的高程度的保衛(wèi)細胞表達效率。一些植物在葉表皮細胞中也顯示熒光(數(shù)據(jù)未顯示)。然而，較年幼的或者未成熟保衛(wèi)細胞顯示沒有GFP表達或者表達更少(圖17F、G)。此外，在萼片和下胚軸的保衛(wèi)細胞中也顯示GFP表達(圖17H、I、J、K)。我們進一步試驗了C7C/fSEQIDNO:10)啟動子是否能夠在保衛(wèi)細胞發(fā)育突變體toowa，wo^/w(加m)[32]中驅動保衛(wèi)細胞特異性報告基因表達。加w突變體用/GC/::GUS或；GC/.vrC160構建體轉化。GUS染色顯示報告基因在成簇的氣孔中表達(圖17L)。同樣地，在用/G。:rC丄60轉化的加m植物的成簇的氣孔中觀察到GFP表達(圖HM)。為了驗證GC7啟動子是否能夠驅動報告基因在除擬南芥屬之外的植物中進行保衛(wèi)細胞特異性表達，我們還將/7GC/:.TC3.M轉化入煙草植物。有趣地，在煙草葉中觀察到強的保衛(wèi)細胞GFP表達，見圖17N?？傊瑢τ趫D17:GC7啟動子介導4艮告基因在野生型擬南芥屬幼苗、tooma"少"ow/fe突變體和煙草的保衛(wèi)細胞中強表達圖17A:兩周齡pGC7.vGf/S轉基因幼苗。圖17B.不同階段保衛(wèi)細胞表現(xiàn)不同水平的Gt/S表達。圖17C.下胚軸的上面部分。圖17D:幼葉和葉柄。圖17E:葉邊》彖和葉柄。圖17F和圖17G:/GC/.'::rCJ.仰主要表達于成熟保衛(wèi)細胞中，在年幼或未成熟保衛(wèi)細胞中表達非常弱((f)&(g)中的白色箭頭)。圖17H和17I:;GCUC3.60表達于下胚軸上的保衛(wèi)細胞中。圖17J和17K:/GC7.vyC3.仰表達于萼片上的保衛(wèi)細胞中。圖17L和17M:;GC/介導GUS(L)和GFP(M)報告基因在toom朋少wowfe的成簇氣孔中表達。圖17N:;GC7介導報告基因在煙草保衛(wèi)細胞中強表達。#定^_2勿應###和/克菱^^嫂^,秀/{/^動子=#關啟動子區(qū)域可以包含增強子和阻抑物元件。為了探查出最初1716堿基對(bp)啟動子(全長，F(xiàn)L，-16936口/+23&口)的哪一部份是強的保衛(wèi)細胞特異性報告基因表達所需要的，產(chǎn)生了GC/(SEQIDNO:10)啟動子的四個5，截短形式的啟動子，為Dl(-l〗40bp/十23bp)、D2(-861bpZ+23bp)、D3(-43bpZ+23bp)和D4(-224bp/+23bp)，見圖18。這些截短的啟動子與G^S報告基因融合，產(chǎn)生下列構建體pGC〃D".,GC/S、/GC/(D刀.:G"S、pGC7(^3」.:G"S和pGC7(D":.G"S。這些GWS寺艮告基因構建體以及最初的/GC/fF丄人,GOS構建體轉化入哥倫比亞(Columbia)野生型植物。來自每一轉化事件的Tl幼苗(11=50-100)匯集在一起并染色。與最初全長啟動子相比，截短的戶GC7(D/)在幼苗驅動相似地或者更強的GUS表達(圖4A)，表明從-1693bp至-1140bp區(qū)的元件可能抑制啟動子在保衛(wèi)細胞中的活性。與pGC7(FL)相比，啟動子pGC/(D2)和/7GC/(Z^)導致較弱的保衛(wèi)細胞中的報告基因表達，表明從-1140bp至-443bp區(qū)的元件可能增強啟動子在保衛(wèi)細胞中的活性。最短的啟動子p(7C7(D4)驅動報告基因在除保衛(wèi)細胞之外的組織，如根和種皮中表達，表明從-861bp至-224bp的區(qū)域是保衛(wèi)細胞特異性活性所需要的。該區(qū)域包含8個(T/A)AAAG元件，已經(jīng)證明該元件是啟動子在馬鈴薯中保衛(wèi)細胞特異性活性所必需的[24]。截短的啟動子；GC/〖D〃表現(xiàn)出強的保衛(wèi)細胞表達，表明其包含保證保衛(wèi)細胞特異性和啟動子強度的元件。因此，本發(fā)明提供保衛(wèi)細胞特異性轉錄激活物(如啟動子)，其包含從-861bp至-224bp的區(qū)域或者基本上由其組成；并且提供保衛(wèi)細胞特異性的轉錄激活物(如89啟動子)，其包含從-1140bp至-443bp的區(qū)域或者基本上由其組成?？傊瑘D18圖解說明pGC7啟動子的系列缺失以便定義用于保衛(wèi)細胞表達的區(qū)域，其中圖18A顯示來自不同啟動子::GWS轉基因系的代表性Tl植物的照片。與最初全長啟動子(FL)(-1693Z+23)相比，；GC/(D1)(-1140/+23)啟動子介導更強的保衛(wèi)細胞GUS表達。/GC/(D2).':Gt/S和pGC/fD".vGt/S介導的GUS表達弱于/GCfF」L入.'GOS和pGC7(D7人:GWS。最短的啟動子/GC/(D4)(-224/+23)驅動報告基因在除保衛(wèi)細胞之外的組織和細胞中表達。圖18B圖解說明pGC7啟動子的系列(結構或序歹'j)缺失以便定義用于保衛(wèi)細胞表達的區(qū)域。黑色箭頭代表TAAAG元件，較小的灰色箭頭代表AAAAG元件。啟動子線上面的箭頭位于有義鏈上，而啟動子線下面的箭頭位于反義鏈上。在有義鏈上的中心TAAAG用星號標記出并且選擇用于區(qū)段誘變分析。從-1693至-1140的區(qū)域包含用于保衛(wèi)細胞表達的阻抑物元件，并且從-1140至-224^:,潛參/^j勿7敏哞w錄成'殺植物細胞中的許多生理刺激誘導細胞內(nèi)鈣濃度的改變。鈣在許多信號轉導級聯(lián)反應中充當?shù)诙攀筟33]。胞質(zhì)中的鈣濃度可以通過化學報告分子如參比Ca"-敏感熒光染料fura-2[34、35]、遺傳編碼鈣敏感發(fā)光蛋白質(zhì)水母發(fā)光蛋白[14]或熒光參比鈣報告基因黃卡默萊昂[12、15、36]檢測。氣孔關閉信號如ABA和C02已經(jīng)顯示誘導保衛(wèi)細胞4丐升高[16、18、19、37-42]。在無任何ABA處理的葉表皮樣品中也已經(jīng)觀察到自發(fā)鈣瞬變[15、43、44]。尚不清楚自發(fā)鈣瞬變是否存在于完整植物保衛(wèi)細胞中，因為fura-2注射的蠶豆(P7c/"/ia)保衛(wèi)細胞顯示無此瞬變[45〗。新一代的鈣指示劑黃卡默萊昂，YC3.60，與黃卡默萊昂2.1相比，顯示以幾乎600%的YFP/C:FP比率增強《丐依賴性變化[31]。如上所述，通過GC7啟動子(SEQIDNO:10)與的組合，即/7GC7/:m66>，我們觀察到在完整葉、下胚軸和萼片中強保衛(wèi)細胞表達yC3.M，如圖19中所示。簡言之，圖19顯示在表達；GC/:,:rC3.66)的保衛(wèi)細胞中強迫的胞內(nèi)4丐瞬變和存在于完整pGC7.vFd60轉基因植物保衛(wèi)細胞中的自發(fā)鉤瞬變圖19A顯示pGC/.vlTJ.M轉基因植物葉表皮的熒光圖像。注意，周圍的表皮細胞沒有焚光。圖19B顯示在圖A中的全部響應強迫的4丐振蕩而引起細胞內(nèi)《丐瞬變的六個保衛(wèi)細胞。箭頭標出從去極化緩沖液至含Ca&超極化緩沖液的轉換點(見方法部分)。圖19C顯示來自用；GC六rC3.60轉化的完整Col植物的葉的偽彩色參比圖像。橙黃色指示較高的[Ca"]并且藍色指示較低的[Ca21。自發(fā)鈣瞬變存在于完整擬南芥屬植物的葉中。表明在完整的擬南芥屬植物中存在自發(fā)鈣瞬變。通過YFP發(fā)射強度除以CFP發(fā)射強度計算各個細胞的比率。我們通過如前所述施加鈣振蕩第一次測量了以pGCnC3.仰轉化的植物完整葉表皮中的鈣瞬變[ll、46]?？梢栽诒Ｐl(wèi)細胞觀察到相對于基線比率高達4倍參比變化的強烈4丐瞬變，見圖19B。觀察到^f吏用響應所施加的鈣瞬變的參比變化為大約0.5[15、43、44、46]。這進一步證實了YC3.60的強烈參比信號對噪聲效率。接著，我們通過將葉封片于顯微鏡蓋玻片上開展完整擬南芥屬幼苗中的鈣成像。實驗了兩種不同的方法:第一種方法是僅將根浸沒入水中，而莖干在空氣中，第二種方法是將整個植物浸沒入水中。在兩種條件下檢測自發(fā)鈣瞬變，見下面表1。代表性鈣瞬變/時間進程示于圖19D。有趣地，來自同一氣孔的兩個保衛(wèi)細胞內(nèi)的自發(fā)鈣瞬變經(jīng)常不同步，見圖19C、D。這些實驗清楚地表明存在于完整植物保衛(wèi)細胞中的自發(fā)4丐瞬變不是離體表皮成像的假象，并且表明了本發(fā)明的pGC"SEQIDNO:10)啟動子作為用于驅動轉基因和報告基因在保衛(wèi)細胞中表達的方法的潛能。pGC/ff凍效差^掙;^/^M在煤J勿^哞4^^^途操縱基因特異性地在保衛(wèi)細胞中表達，或者通過高表達野生型基因或顯性突變體形式，或者降低其在保衛(wèi)細胞中表達，將會十分有效地探測保衛(wèi)細胞中的特異性基因功能。為了進一步探討GC/(SEQIDNO:10)啟動子的應用，我們采用反義方法以分析保衛(wèi)細胞中的基因表達降低。為此目的，在保衛(wèi)細胞和表皮細胞中帶有穩(wěn)定GFP表達的^5&,OFP轉基因抹系，見圖20A、B，以pGC〃D".'.'a油'-GF尸構建體(朋"-GF尸融合至截短的GC/啟動子；GC/fD/」)轉化。以/GC7fD/人,flM-OP尸轉化的35S.vGF尸植物的40抹Tl植物中的34抹顯示在保衛(wèi)細胞中GFP表達非常低，而在表皮細胞中的GFP表達水平未改變，如91圖20C、D所示?？傊?，圖20顯示/GC/(D/":a""-GF尸導致35S::GF尸植物保衛(wèi)細胞中OP尸表達降低的顯微照片圖20A顯示"S::GF尸轉基因植物的葉表皮(帶有GFP濾光片的亮視野)。箭頭標記氣孔。圖20B顯示在A中所示的同一葉表皮的熒光圖像。氣孔用更亮的(黃色)箭頭標記。注意，保衛(wèi)細胞和周圍的表皮細胞具有熒光。圖20C顯示J55V.'G尸P背景下表達/GC/(^".vfl"a-(7FP的Tl轉基因植物的葉表皮。所有氣孔用較亮的(黃色)箭頭標記。圖20D顯示在20C中所示的同一葉表皮的熒光圖像。注意，8個氣孔當中的7個(通過相對較暗的(藍色)箭頭標記)顯示，與周圍的表皮細胞相比GFP表達降低。一對保衛(wèi)細胞(通過更亮的(黃色)箭頭標記)仍然表現(xiàn)出中等的GFP表達。該氣孔與其他7個氣孔相比是相對未成熟的。這些觀察證明了本發(fā)明；(7C/〖Z)/j序列(SEQ1DNO:10)具有顯著的反義阻抑效率。有趣地，在未成熟保衛(wèi)細胞中觀察到較小的GFP表達抑制(見圖20D中的較亮的(黃色)箭頭，對相對較暗的(藍色)箭頭)。這與/GC/驅動報告基因在未成熟保衛(wèi)細胞中表達更少的觀察相一致，見例如上面討論的圖17G。該實驗證明了，使用本發(fā)明序列的反義方法可用于降低所選擇基因在保衛(wèi)細胞中表達，而沒有影響其在其他細胞類型中表達。討論本發(fā)明第一次鑒定了強的擬南芥屬保衛(wèi)細胞啟動子，；GC/(SEQIDNO:IO)。啟動子::報告基因融合分析顯示，pGC/(SEQIDNO:10)在例如野生型擬南芥屬植物和保衛(wèi)細胞發(fā)育突變體too/憩"ywom仇？[32]和煙草植物中具有強的保衛(wèi)細胞特異性報告基因表達。GC/(SEQIDNO:10)啟動子的系列缺失確定了用于保衛(wèi)細胞表達的區(qū)域。通過GC/(SEQIDNO:10)啟動子和新一代鈣報告分子1U3.仰[31]的結合使完整植物保衛(wèi)細胞中的鈣成像成為可能。本發(fā)明的GC/(SEQIDNO:10)啟動子也有效地用于使用反義方法敲低在保衛(wèi)細胞中的特異性基因表達。GC/J動子/p^VA已*^J勿^^動子之河^^袞保衛(wèi)細胞作為水蒸騰作用和C02攝取的中心調(diào)節(jié)器已經(jīng)作為一體模式系統(tǒng)開發(fā)以研究離子通道/轉運蛋白活性、光、植物激素、第二信使、細胞骨架和膜運輸在調(diào)節(jié)生理輸出信號氣孔孔徑中的相互影響[2、4、5、47、48]。已經(jīng)報道了幾個保衛(wèi)細胞啟動子。KJ77fAt5g46240)啟動子驅動報告基因特異性地在保衛(wèi)細胞中表達，雖然它有時誘導報告基因在其他細胞和組織如根和花序中表達[25]?；趩幼?:GUS和啟動子::GFP研究，AMZS仰fAtlg08810)還顯示在保衛(wèi)細胞中特異性表達[49]。AMZS67(Atlg09540)還顯示主要表達于保衛(wèi)細胞中[50]?；谖覀兊谋Ｐl(wèi)細胞特異性微陣列數(shù)據(jù)，我們評估了上面所討論圖15中的平均轉錄水平。在這些基因中，力M1S67基因表達信號最低。以為例，其在保衛(wèi)細胞中的表達遠遠高于其在葉肉細胞中的表達。但是，其原始信號比低大約5至10倍。與其在葉肉細胞中的表達相比，AAf^B60還表現(xiàn)出高度的保衛(wèi)細胞特異性表達。然而，AMySM的原始信號僅僅是本發(fā)明GC7啟動子卩SEQIDNO:10)的大約三分之一。此外，基于GENEVESTIGATOR微陣列分析，AMS仰也高度表達于種子中[27、29、51-54]。相似地，7^S7S(At5g66400)除了在保衛(wèi)細胞中強表達之外，還高度表達于種子中。；GC7驅動報告基因非常強地和特異性地在保衛(wèi)細胞中表達(表達在非葉組織/器官中非常低)，雖然，在以；GC7..ir3.60轉化的一些植物中的表皮細胞中觀察到報告基因表達?？傊?，GC/啟動子是所分析的那些啟動子當中非常強的保衛(wèi)細胞啟動子。/末jz/恥敏"/7好《《錄多,ir使用由GC/啟動子驅動的遺傳編碼的鈣報告基因YC3.60對完整的擬南芥屬植物的研究表明，自發(fā)鈣瞬變存在于完整擬南芥屬植物的保衛(wèi)細胞中。這與先前在擬南芥屬保衛(wèi)細胞中的自發(fā)鈣瞬變[15、43、44]的觀察一致。然而，導致自發(fā)鈣瞬變的機制尚未深入表征。幾方面的證據(jù)表明，保衛(wèi)細胞膜的超極化和保衛(wèi)細胞內(nèi)的自發(fā)鈣瞬變相關聯(lián)。在同時測量膜電位和[Ca"]^的實驗中，超極化導致的ABA所誘導[Ca"+]cyi增加。保持保衛(wèi)細胞更加超極化的狀態(tài)在蠶豆保衛(wèi)細胞中[38]、鴨跖草屬(0^附￡//朋)亞種群保衛(wèi)細胞中[39]和擬南芥屬保衛(wèi)細胞中[43]引起自發(fā)[Ca21^振蕩。使用pGCl::YC3.60的完整擬南芥屬植物鈣成像分析顯示，自發(fā)鈣瞬變也存在于植物中。這些自發(fā)Ca^瞬變還可能是會聚在保衛(wèi)細胞中的多重刺激，如光條件、C02和水平衡的整合信號傳導的結果。在蠶豆完整植物保衛(wèi)細胞中沒有觀察到自發(fā)4丐瞬變[45]。在該例子中，fum-2(大約100(iM)注射入保衛(wèi)細胞中。高濃度的fura-2會抑制自發(fā)鈣升高，因為向擬南芥屬保衛(wèi)細胞加載fura-2的相似類似物BAPTA93有效抑制這些鈣瞬變[44]。相比之下，所估計的pGCl(SEQIDNO:10)::YC3.60轉基因植物保衛(wèi)細胞中的黃卡默萊昂濃度為大約1pM(見本文所討論的方法)。較低的黃卡默萊昂濃度將較少地干擾保衛(wèi)細胞鉤穩(wěn)態(tài)并且將檢測到更真實的鈣濃度動力學。請注意，所注射的低濃度fura-2還允許分辨出保衛(wèi)細胞中的反復性鈣瞬變[38、39]。請注意，BAPTA衍生的熒光染料如fura-2和indo-l與卡默萊昂(cameleon)具有某些互補優(yōu)點，因為它們可以加載到不容易轉化的細胞之內(nèi)[55]并且這些染料可以迅速報告發(fā)生在神經(jīng)元內(nèi)的毫秒尺度的Ca2+瞬變[56],但是目前還沒有在植物中使用fura-2或indo-l的才艮道。使用水母發(fā)光蛋白作為鈣報告基因的幾個組[57-59]已經(jīng)證明了具有晝夜節(jié)律的全抹葉水平的生理節(jié)奏鈣振蕩。該晝夜節(jié)律鈣振蕩最有可能源于細胞群體中基線胞質(zhì)鈣的同步變化[60]。由于晝夜節(jié)律鈣振蕩與胞內(nèi)鈣基線有關，各個保衛(wèi)細胞內(nèi)的快速自發(fā)鈣瞬變可能從晝夜節(jié)律鈣測量中濾過掉[60]。反復性鈣瞬變可反映功能，包括胞外鈣、細胞質(zhì)鈣和胞內(nèi)鈣儲庫之間的連續(xù)鈣穩(wěn)態(tài)。保衛(wèi)細胞內(nèi)的自發(fā)鈣瞬變還與最近提出的對于信號轉導中的鈣特異性的鈣傳感器引發(fā)假設有關，其中提出氣孔關閉信號ABA和C02引發(fā)介導氣孔關閉的(去失活)鈣壽文感步驟[44、61]。基于區(qū)段誘變分析已經(jīng)表明，Dof鋅指轉錄因子的結合模體(T/A)AAAG對于啟動子在馬鈴薯中的保衛(wèi)細胞特異性表達活性起著至關重要的作用[24]。然而，對于J"C77卩At5g09810)、/C477fAt5g46240)、/M5/SfAt5g66400)、y^/WT866YAtlg08810)、J^/T56/匸Atlg09540)和GC/f^/g"6卯」的假定的啟動子區(qū)域(ATG起始密碼子之前的1800bp)全部包含相似數(shù)量的Dof因子結合模體(T/A)AAAG元件，雖然它們中的一些不具有保衛(wèi)細胞表達優(yōu)先性。顯示在保衛(wèi)細胞中低表達的AWT56/(圖15)在其假定的啟動子區(qū)域包含29個(T/A)AAAG元件，而爿"C77啟動子包含23個(T/A)AAAG元件。啟動子截短研究表明，在GC/(SEQINO:10)啟動子的從-861bp至-224bp的區(qū)域包含對于保衛(wèi)細胞特異性啟動子活性的元件；見上面所討論的圖18。該區(qū)域包含8個(T/A)AAAG元件。然而，在該區(qū)域內(nèi)有義鏈上(在圖18B中通過星號標記)中心TAAAG模體的區(qū)段誘變分析沒有影響報告基因在保衛(wèi)細胞中表達。因此，單獨的(T/A)AAAG元件不能夠解釋為什么GC/和其他保衛(wèi)細胞特異性基因表現(xiàn)出保衛(wèi)細胞特異性表達。討論保衛(wèi)細胞所表達基因的微陣列(ATH1)分析用于分離和表征本發(fā)明的新的強保衛(wèi)細胞啟動子pGCVSEQIDNO:IO)。我們分析了；GC^SEQIDNO:10)作為操作基因在保衛(wèi)細胞中表達的工具的潛能。GC7〈SEQIDNO:10)啟動子用于檢測幾個實驗處理。GC/fSEQIDNO:10)啟動子用于在保衛(wèi)細胞中表達鈣報告基因YC3.60。這使得我們能夠在完整擬南芥屬植物保衛(wèi)細胞中開展鈣成像實驗。對于T-DNA插入突變體，當使用35S啟動子時，常常需要產(chǎn)生成百上千個轉化體，而充其量得到在保衛(wèi)細胞中表達報告基因的少數(shù)幾個抹系。相反，本發(fā)明GC7(SEQIDNO:10)啟動子的使用提供了顯著增加報告基因基因表達成功率的方法。此外，使用GC/啟動子的保衛(wèi)細胞特異性反義GFP表達在35S::GFP轉基因植物保衛(wèi)細胞中有效地使GFP表達沉默。這些數(shù)據(jù)和高轉化效率一起證明，本發(fā)明的啟動子，包括本發(fā)明的GC/(SEQIDNO:10)啟動子提供了用于操縱保衛(wèi)細胞信號轉導組分表達以及用于表達不同第二信使報告基因的強大工具。因此，本發(fā)明的啟動子，包括本發(fā)明的GC7(SEQIDNO:10)啟動子，提供了選擇性增強在保衛(wèi)細胞中表達、檢測保衛(wèi)細胞中響應不同處理的信號轉導事件以及研究保衛(wèi)細胞特異性轉基因突變體中的全抹響應的組合物和方法。材津+和方法植物材料除非另外說明，擬南芥(哥倫比亞生態(tài)型)植物用于轉化試驗。產(chǎn)生35S::GFP轉基因抹系用于先前研究[62]。保衛(wèi)細胞發(fā)育突變體toomw/仇s'由溫哥華大不歹'J.顛哥寸侖比亞大學(theUniversityofBritishColumbia,Vancouver)的FredSack博士惠贈?；蛐酒㈥嚵性囼炛参锷L、ABA處理、保衛(wèi)細胞原生質(zhì)體分離和RNA提取如先前所述開展[26]。使用Affymetrix擬南芥屬ATH1基因組陣歹'J(Affymetrix,SantaClara，CA),其代表著大約24,000個基因。轉錄物在加利福尼亞大學圣地亞哥基因芯片核心"i殳施(theUniversityofCalifornia,SanDiegoGeneChipCorefacility)中擴增、標記和雜交。對于每一條件(ABA處理或無ABA處理，保衛(wèi)細胞或葉肉細胞)，開展兩個獨立的雜交。在用于如所述的四個芯片雜交的RNA樣品的原生質(zhì)體分離過程中，加入轉錄抑制劑(33mg/L放線菌素D和100mg/L蛹蟲草菌素)[26]。ATH1微陣列數(shù)據(jù)保存于MIAMEXPRESS[63],登錄號為E-MEXP國1443。重組體質(zhì)粒的構建為了通過PCR從Col基因組DNA擴增GCfAtlg226卯)啟動子，使用引物YZ27(5，-CATGCCATGGatttcttgagtagtgatttt四ag-3，，剛好在ATG起始密碼子之前帶有Ncol位點)和YZ28(5，-ACGCGTCGACgagtaaagattcagtaacccg-3，，轉錄起始上游1693bp(圖16)帶有SalI位點)。PCR產(chǎn)物克隆入pGEM-Teasy載體(Invitrogen,Carlsbad,CA)，產(chǎn)生pGEM-T-pGCl。為了將GC7啟動子克隆入pBI101載體，將pGEM-T-pGCl用Ncol第一次切割。然后通過T4DNA聚合酶補平粘性末端(NewEnglandBioLabs)以產(chǎn)生平末端。然后通過Sail消化釋放pGCl片段。同時，目的載體pBI101通過Smal和SalI連續(xù)切割。然后，將pGCl片段插入到pBI101載體中GUS報告基因的上游，產(chǎn)生pBI101誦pGCl::GUS構建體(簡寫作pGCl::GUS)。為了產(chǎn)生5，-缺失的系列pGC/啟動子，引物YZ27用于分別與引物YZ159(5,-GCGTCGACatggttgcaacagagaggatga-3'，轉錄起始上游1141bp，Dl)，YZ160(5'-GCGTCGACctaatgaagggtgccgcttattg-3',轉錄起始上游86bp,D2),YZ161(5,-GCGTCGACcaatattgcgtctgcgtttcct-3，，轉錄起始上游466bp，D3)和YZ162(5'-GCGTCGACgaaccaatcaaaactgtttgcata-3',轉錄起始上游224bp，D4)進行基因組PCR,以分別擴增pGCVD/,pGC/(D"、/GC/fD"和；GC7fD力(圖4)。然后將PCR片段克隆入/G五tW-7^m》'載體，并且然后亞克隆入；^/川/載體，以產(chǎn)生/;6//0/-/7g1C7(Z)/>l::G^AST、/a/70/-/jG^7fZ)^:.'GfAS*、為產(chǎn)生；^//W-pGC7::lX^.6。構建體，首先通過EcoR!ZBamHI雙消化將FC5.M從/cDA^3-;rC3.60中釋放出來[31]。然后將BamHI-5，-FC3.M-3，-EcoRI片4爻克隆入/51《載體(通過EcoRI和BamHl消化制備)，以產(chǎn)生；^K-KCj.6(9構建體。然后將/^《-in仰用Notl和Ncol消化，從/G￡M-7^GC/得到NotI-5，-pGC7-3，-NcoI片段。該連接產(chǎn)生/AS《-;GC/,,}r3.M。；GC/:.卞C3.仰片段通過SalI/SacI雙消化釋放，同時/^/76>/載體用Sall/Sacl消化以去除報告基因。p5//(9/(SalI/SacI)與Sall-5，-pGCl::YC3.60-3，-SacI連接產(chǎn)生W-/j<7C7::;FC.6tf構建體。96為產(chǎn)生帶有用于植物中的潮霉素選擇標記的pOee"http://0〃9-/(7(:/(2)"..:"",1'-<7尸尸二元載體，用YZ439(5,-AAGAGATCTATCTAGAGTCCGCAA-3，，帶有Xbal位點)和YZ440(5,-GCACGCTCGAGCTCgtcactggattttggttttagg-3，，帶有SacI位點)從載體pAVA319擴增終止子[64]。隨后，用Xbal和Sacl消化PCR產(chǎn)物。5'-Xbal-35S終止子-SacI-3,連接入/OeeW/W79-Xabl…SacI，產(chǎn)生pOee"http://W79-終j/i"f。/GC/fD/)通過Notl消化從/G五M-r-;GCfD"釋放，然后補平，再用Sail切割產(chǎn)生5'-SalI-pGCl(Dl)-Notl(補平的平末端)。同時，pGreenII0179-終止子用Sail和EcoRV雙消化。這兩個片段連接產(chǎn)生pGVeew//W79-pGC/YZ)"-終乂f載體。反義OF尸用引物YZ449(5，-ACATGCCATGGttacttgtacagctcgtccatgcc-3',GFP的相反端帶有Ncol)和YZ513(5，-ctaglCJAQAatggtgagcaagggcgagg-3，，GFP起始帶有Xbal)擴增。PCR片^殳用Ncol和Xbal雙消化。/Gree"http://W7^/7GC/(D7)-茅乂f也用Ncol和Xbal雙消化。pGeenII0179-pGCl(Dl)-終止子片段與5，-NcoI-。"f/-(^FP-XbaI-3，連接產(chǎn)生pGeew//W7^/(7C7(Z)":.'"""'-GF尸二元構建體。使用來自Stratagene(LaJolla，California)的QUICKCHANGE位點定向誘變試劑盒，通過區(qū)段誘變分析將有義鏈上的中心TAAAG模體(-579->-575)變成CGGGA。擬^^4#化弄遞#通過電穿孔將二元構建體/5/7W-Z7C7C7::;FC.6tf、/^//W-p(7C7::GfAS1、;^770/-/^670)/,...(7^/^/yW-z^C^D"...'""^;^//W-/7G<C7(7>"....(7tAS>和/5//0/-/;(767(7)<>::67751轉化入根癌農(nóng)桿菌GV3101抹中。在LB平板上用卡那霉素(對于構建體的選"l奪標記)和慶大霉素(對于農(nóng)桿菌的選擇標記)選擇轉化體。依照如Clough和Bent[65]所述的浸入法，將帶有各個構建體的農(nóng)桿菌GV3101轉化入擬南芥屬植物中。在含50|agZml卡那霉素的'/2MS平板上選擇TO種子。至于/06^7//^79叩0<:1(01)::31^^^^,帶有輔助質(zhì)粒；S(9f7i)的GV3101用作宿主抹，并且在含卡那霉素、慶大霉素和四環(huán)素的LB平板上選擇農(nóng)桿菌轉化體。這用于轉化35S::GFP轉基因植物(卡那霉素抗性)。在含25ngZml潮霉素(Roche)的'/2MS平^反上選4奪T0種子。GUS染色幼苗按照先前所述的方法[62]染色。落射焚光圖像采集/^/7W-;GC7::in仰的轉基因擬南芥屬幼苗或萼片簡單地置于顯微鏡載玻片和蓋玻片之間。NIKONTM數(shù)碼照相機與顯微鏡相連。明亮圖像的曝光時間是5秒，對于熒光圖像(激發(fā)波長是440nm)的曝光時間是15-25秒。對于35S::GFP植物和用pGREENII0179-/7GCfr>"::a"Z/-OFP轉化的35S::GFP植物，完整的葉表皮用于落射熒光圖像采集。煙草植物轉化在含15g/l蔗糖的^MS瓊脂培養(yǎng)基上維持煙草SR1栽培變種(7V/cW/a"acv.SR1)的無菌體外莖培養(yǎng)。在高壓滅菌前將pH調(diào)整至5.5。煙草培養(yǎng)物在25°C、16/8h的光/暗周期(光強度大約70pmolm-2s")下生長。帶有;5i70/-/7C7C7-;FCJ.6tf的煙草SR1的穩(wěn)定轉化如前所述開展[66]。轉基因再生的煙草苗通過卡那霉素(100)Lig/ml)抗性選擇，然后轉移至補充有卡那霉素(100嗎/ml)和頭孢p塞肝(200pg/ml)的含15g/l蔗糖的72MS瓊脂培養(yǎng)基上。然后，分析能夠在卡那霉素存在下建立起根器官發(fā)生的Tl再生植物的卡默萊昂表達。轉基因煙草共焦分析轉化的煙草葉用LeicaTCSSP2TM激光共焦顯微鏡(LeicaMicrosystems)觀察。對于卡默萊昂檢測，激發(fā)波長為514nm，發(fā)射波長為525和540nm之間。從共焦顯微鏡采集的圖像使用IMAGEJ[67]處理。4丐成像和強迫的Ca2+瞬變在該工作中的所有鈣成像使用帶有TE-FM落射熒光附加器的TE300倒置顯微鏡(NikonInc.Melville,NY)開展。使用4x和8x中性密度濾光片(3%透射)從75W氮燈(Osram,Germany)的激發(fā)通常衰減97%,以降低在時間解析圖像過程中報告分子的漂白。波長特異性使用卡默萊昂濾光片設置(440/20激發(fā)，485/40發(fā)射1，535/30發(fā)射2,455DCLP二色性；濾光器設置71007aChromaTechnology,Rockingham,VT)得到。濾光片4侖、快門和來自Photomerics(RoperScientific,Germany)的COOLSNAPCCD照相才幾用METAFLUOR軟件(MDS,Inc.,Toronto,Canada)控制。如Mori等，(2006)[11]中所述制備用于顯微術的/GC/:.TC丄M轉基因植物的完整葉表皮。在顯微鏡上，完整表皮用去極化緩沖液(10mMMES-Tris緩沖液，pH6.1，含25mM亞氨基二乙酸二鉀和100BAPTA)灌流10分鐘以得到背景。隨后，含Ca2+的超極化緩沖液(10mMMES-Tris緩沖液，pH6.1,1mM亞氨基二乙酸二鐘，和1mMCaCl2)以2分鐘的間隔應用，接著應用去極化緩沖液5分鐘。完整植物保衛(wèi)細胞中的4丐成像在該研究中使用完整葉和完整植物。醫(yī)用粘合劑(HollisterInc.，Libertyville,IL)用于將葉粘附在蓋玻片上。使用漆刷輕輕地將葉壓在蓋玻片上。至于完整植物，兩種不同的方法如下。第一種方法是僅將根浸沒入水中，而莖干留在空氣中。第二種方法是完全將整個幼苗浸沒入水中。有時，僅將根而非莖干浸沒導致粘附在蓋玻片上的葉在小于IO分鐘內(nèi)萎蔫，隨后氣孔關閉。因此，大多數(shù)的完整植物成像實驗通過將莖干(葉)和根均浸沒入水中開展。將整個植物浸沒防止了葉脫水，并且超過50分鐘未觀察到氣孔關閉。成像方法與Mori等，2006[11]中描述的相同。保衛(wèi)細胞黃卡默菜昂濃度的估計在大腸桿菌(Eco/Z.)中表達并分離重組黃卡默萊昂蛋白質(zhì)。以確定的濃度將重組卡默萊昂蛋白質(zhì)加至玻璃蓋玻片上，用于熒光成像。然后，使用兩個額外蓋玻片產(chǎn)生卡默萊昂溶液厚度的斜面梯度。這使得可以分析氣孔保衛(wèi)細胞厚度范圍內(nèi)的不同溶液厚度。分析不同濃度下的稀釋黃卡默萊昂蛋白質(zhì)溶液并且對于每一濃度在不同厚度下測量熒光強度。對于不同厚度下的蛋白質(zhì)濃度和熒光強度產(chǎn)生校正曲線。這用于估計pGCl::YC3.6轉基因植物保衛(wèi)細胞中的黃卡默萊昂蛋白質(zhì)濃度。參考文獻1.MacRobbieEAC:Signaltransductionandionchannelsinguardcells.尸/z/7rra,w^qy&cLornfow1998,1374:1475-1488.2.HetheringtonAM,WoodwardFI:Theroleofstomatainsensinganddrivingenvironmentalchange.TVa/we2003，21:901-908.3.AssmannSM,ShimazakiK:Themultisensoryguardcell.Stomatalresponsestobluelightandabscisicacid.i^jw/o/1999,119:809-816.4.SchroederJI,AllenGJ,HugouvieuxV,KwakJM,WanerD:Guardcellsignaltransduction.^朋Wev尸/尸/z"/'o/c&尸/Mo/所o/2001,52:627-658.5.ShimazakiK,DoiM,AssmannSM，KinoshitaT:Lightregulationofstomatalmovement.*歴尺ev腸/2007，58:219-247.6.PeiZ-M,M腿taY，BenningG,ThomineS,KlusenerB,AllenGJ,GrillE,SchroederJI:Calciumchannelsactivatedbyhydrogenperoxidemediateabscisicacidsignallinginguardcells.淑廚2000,406:731-734.997.Lemtiri-ChliehF,MacRobbieEA,WebbAA,ManisonNF，BrownleeC,SkepperJN,ChenJ,PrestwichGD,BrearleyCA:Inositolhexakisphosphatemobilizesanendomembranestoreofcalciuminguardcells.尸rocAto/Jcad2003,100:10091-10095.8.CoursolS,FanLM,LeStunffH,SpiegelS,GilroyS，AssmannSM:Sphingolipidsignallingin」ra6油戸'51guardcellsinvolvesheterotrimericGproteins.淑騰2003，423:651-654.9.WebbAA,LarmanMG,MontgomeryLT,TaylorJE，HetheringtonAM:TheroleofcalciuminABA隱inducedgeneexpressionandstomatalmovements.尸/cw//2001,26:351-362.10.NgC,CarrK,McAinshM,PowellB,HetheringtonA:Drought-inducedguardcellsignaltransductioninvolvessphingosine-1-phosphate.Atowre2001,410:596-599.11.MoriIC,MurataY，YangY,MunemasaS,WangYF，AndreoliS,TiriacH,AlonsoJM,HarperJF,EckerJRe,a/:CDPKsCPK6andCPK3functioninABAregulationofguardcellS匿typeanion-andCa-permeablechannelsandstomatalclosure.尸M腸/2006,4:1749-1762.12.MiyawakiA,GriesbeckO,HeimR,TsienRY:DynamicandquantitativeCa2+measurementsusingimprovedcameleons.尸rocAW/Jcat/Sc/1999,96:2135-2140.13.BdousovVV,FradkovAF,LukyanovKA,StaroverovDB，ShakhbazovKS，TerskikhAV,LukyanovS:Geneticallyencodedfluorescentindicatorforintracellularhydrogenperoxide.AtoA<fe//zo<is2006,3:281-286.14.KnightMR,CampbellAK,SmithSM,TrewavasAJ:Transgenicplantaequorinreportstheeffectsoftouchandcold-shockandelicitorsoncytoplasmiccalcium.淑鮮1991,8:524-526.15.AllenGJ,KwakJM,ChuSP,LlopisJ,TsienRY,HarperFJ,SchroederJI:Cameleoncalciumindicatorreportscytoplasmiccalciumdynamicsin^ra/)油戸/5"guardcells.P/朋ZJ纏/'憩/1999b,19:735-738.16.GilroyS,FrickerMD,ReadND,TrewavasAJ:RoleofcalciuminsignaltransductionofC函認/Zw"guardcells.P/朋/CW/1991,3:333-344.17.AllenGJ,KuchitsuK,ChuSP，MurataY,SchroederJI:y4ra6油戸,;yfl6z7-/and7/zas7/7atoemutationsreduceabscisicacid-inducedcytoplasmiccalciumrisesinguardcells.尸/朋ZQ〃1999a,11:1780-1798.18.McAinshMR,BrownleeC，HetheringtonAM:Abscisicacid-inducedelevationofguardcellcytosolicCaprecedesstomatalclosure.A^wre1990,343:186-188.，+19.SchroederJI,HagiwaraS:RepetitiveincreasesincytosolicCa~ofguardcellsbyabscisicacidactivationofnon-selectiveCa-permeablechannels./VocAto/Xcat/Sc/1990，87:9305-9309.20.BenfeyPN，RenL,ChuaNH:TheCaMV35Senhancercontainsatleastpatterns.五^ffiOJ1989,8:2195-2202.21.KwakJM,MurataY,Baizabal-AguirreVM,MerrillJ，WangJ,KemperA，HawkeD,TallmanG,SchroederJI:DominantnegativeguardcellK+channelmutantsreduceinwardrectifyingK+currentsandlight-inducedstomatalopeninginJra6油/xs7.s.尸/"m尸/i!拜'o/2001,127:1-13.22.IchidaAM,PeiZ-M，Baizabal-AguirreV,TurnerKJ,SchroederJI:ExpressionofaCs+resistantguardcellK+channelconfersCs+-resistantlight-inducedstomatalopeningintransgenicJra^/cfo/w/s.尸/awZCe〃1997,9:1843-1857.23.LiJ，WantX,WatsonMB,AssmannSM:Regulationofabscisicacid-inducedstomatalclosureandanionchannelsbyguardcellAAPKkinase.&/e"ce2000,287:300-303.24.PleschG，EhrhardtT,Mueller-RoeberB:InvolvementofTAAAGelementssuggestsaroleforDoftranscriptionfactorsinguardcell-specificgeneexpression.尸/朋〃2001，28:455-464.25.Nakam腿RL,McKendreeWL,HirschRE,SedbrookJC,GaberRF,SussmanMR:Expressionofan」ra6油戸/spotassiumchannelgeneinguardcells.尸/虛尸/7—/1995,109:371-374.26.LeonhardtN,KwakJM,RobertN,WanerD,LeonhardtN,SchroederJI:Microarrayexpressionanalysesof/4ra/油戸WguardcellsandisolationofarecessiveABAhypersensitivePP2Cmutant.Ce〃2004,16:596-615.27.擬南芥微陣列數(shù)據(jù)庫和分析工具28.WigodaN,Ben-NissanG,GranotD,SchwartzA,WeissD:Thegibberellin-induced,cysteine-richproteinGIP2fromPe"〃/a/^/w/t/"exhibitsinplantaantioxidantactivity.尸/朋/J2006,48:796-805.29.ZimmermannP,Hirsch-HoffmannM,HennigL,GruissemW:GENEVESTIGATOR.v4ra^/cfo戸/smicroarraydatabaseandanalysistoolbox.P/flW戶/zjwW2004,136:2621-2632.10130.KilianJ，WhiteheadD，HorakJ，WankeD,WeinlS,BatisticO,D'AngeloC,Bornberg-BauerE,KudlaJ,HarterK:TheAtGenExpressglobalstressexpressiondataset:protocols,evaluationandmodeldataanalysisofUV-Blight,droughtandcoldstressresponses.尸/朋W2007,50:347-363.31.NagaiT，YamadaS,TominagaT,IchikawaM,MiyawakiA:ExpandeddynamicrangeoffluorescentindicatorsforCabycircularlypermutedyellowfluorescentproteins./VocAto/JcadSc/2004,101:10554-10559.32.YangM,SackFD:Thetoo應"少and々wr/扭mutationsaffectstomatalproductionin尸/a"fCe//1995,7:2227-2239.33.HetheringtonAM,BrownleeC:ThegenerationofCasignalsinplants.J薩7ev2004,55:401-427.34.EhrhardtDW，WaisR,LongSR:CalciumspikinginplantroothairsrespondingtoRhizobiumnodulationsignals.Ce〃1996,85:673-681.35.PiersonES，MillerDD，CallahamDA，vanAkenJ,HackettG,H印lerPK:Tip-localizedcalciumentryfluctuatesduringpollentubegrowth.Dev1996,174:160-173.36.MiyawakiA，LlopisJ,HeimR,McCafferyJM,AdamsJM,IkuraJA,TsienM:FluorescentindicatorsforCabasedongreenfluorescentproteinsandcalmodulin.^Va似re1997,388:882-887.37.AllenGJ,ChuSP,SchumacherK,ShimazakiCT,VafeadosD,KemperA,HawkeSD，TallmanG，TsienRY，HarperJFa/:Alterationofstimulus-specificguardcellcalciumoscillationsandstomatalclosingin爿ra6油戸/smutant.2000,289:2338-2342.38.GrabovA,BlattMR:MembranevoltageinitiatesCa2+wavesand，+potentiatesCaincreaseswithabscisicacidinstomatalguardcells.戶racM:"/Jcyk/固1998,95:4778-4783.39.StaxenI，PicalC,MontgomeryLT，GrayJE，HetheringtonAM,McAinshMR:Abscisicacidinducesoscillationsinguard-cellcytosolicfreecalciumthatinvolvephosphoinositide-specificphospholipaseC./VocA^/Jc<3<i1999,96:1779-1784.40.AllanAC,FrickerMD,WardJL,BealeMH,TrewavasAJ:TwotransductionpathwaysmediaterapideffectsofabscisicacidinC蘭we/Z,wguardcells.P/aWCe〃1994,6:1319-1328.41.IrvingHR,GehringCA,ParishRW:ChangesincytosolicpHandcalciumofguardcellsprecedestomatalmovements,Ato/爿"7(iSWL/S/l1992,89:1790-1794.42.MartenH,KonradKR,DietrichP,RoelfsemaMR,HedrichR:Ca-dependentand-independentabscisicacidactivationofplasmamembraneanionchannelsinguardcellsofiV/cWawato6ac謂.尸/awZ尸/戶'o/2007，143:28-37.43.KliisenerB,YoungJ，MurataY,AllenG，MoriI,HugouvieuxV,SchroederJI:ConvergenceofcalciumsignalingpathwaysofpathogenicelicitorsandABAinJra^zV/o/w/sguardcells.P/aw/尸/z戸'o/2002,130:2152-2163.44.YoungJJ，MehtaS,IsraelssonM，GodoskiJ，GrillE，SchroederJI:C02signalinginguardcells:calciumsensitivityresponsemodulation,aCa-independentphase,andCO2insensitivityofthegca2mutant/VocAto/Jcad2006,103:7506-7511.45.LevchenkoV,KonradKR,DietrichP,RoelfsemaMR，HedrichR:CytosolicabscisicacidactivatesguardcellanionchannelswithoutprecedingCasignals.尸racAto/」cac5W2005,102:4203-4208.46.AllenGJ,ChuSP,HarringtonCL，SchumacherK，HoffmannT,TangYY,GrillE,SchroederJI:Adefinedrangeofguardcellcalciumoscillationparametersencodesstomatalmovements.TV"似re2001,411:1053-1057.47.PandeyS，ZhangW,Ass歸nnSM:Rolesofionchannelsandtransportersinguardcellsignaltransduction.F朋5"丄e〃2007,581:2325-2336.48.SutterJU，SiebenC,HartelA,EisenachC，ThielG,BlattMR:AbscisicacidtriggerstheendocytosisofJraZ油戸/5KATlK+channelanditsrecyclingtotheplasmamembrane.Cw;t6/'o/2007,17:1396-1402.49.Comine川E,GalbiatiM,VavasseurA,ContiL,SalaT,VuylstekeM,LeonhardtN,DellaportaSL,Tone川C:Aguard-cell-specificMYBtranscriptionfactorregulatesstomatalmovementsandplantdroughttolerance.2005,15:1196-1200.50.LiangYK,DubosC,DoddIC,HolroydGH，HetheringtonAM,CampbellMM:AtMYB61,anR2R3-MYBtranscriptionfactorcontrollingstomatalapertureiny4ra6/c/o/w/"/za//o"(3.Cwrr2005,15:1201-1206.51.FaitA，AngeloviciR,LessH,OhadI,Urbanczyk-WochniakE,FernieAR,GaliliG:Jra6/(io/6'/sseeddevelopmentandgerminationisassociatedwithtemporallydistinctmetabolicswitches.尸/tmZP/z戸'o/2006，142:839-854.52.NakabayashiK,OkamotoM,KoshibaT,KamiyaY,NambaraE:Genome-wideprofilingofstoredmRNAinJraZ油戸jseedgermination:epigeneticandgeneticregulationoftranscriptioninseed.尸/aw/J2005,41:697-709.53.SchmidM，DavisonTS,HenzSR，PapeUJ，DemarM,Ving腿M,Sch6lkopfB,WeigelD,LohmannJU:AgeneexpressionmapofJraZj油戸^development.2005,37:501-506.54.YamauchiY,OgawaM,KuwaharaA,HanadaA，KamiyaY,YamaguchiS:ActivationofgibberellinbiosynthesisandresponsepathwaysbylowtemperatureduringimbibitionofJraZ)/t/o戸.sseeds.P/aw/Ce//2004,16:367-378.55.KuchitsuK,WardJM,AllenGJ,SchelleI,SchroederJI:LoadingacetoxymethylesterfluorescentdyesintothecytoplasmofJraZ油戸jandguardcells.7Vew尸/y^o/og/W2002,153:527-533.56.GrynkiewiczG,PoenieM,TsienRY:AnewgenerationofCa2+indicatorswithgreatlyimprovedfluorescenceproperties.J5/。/C7^w1985,260:3440-3450.57.TangRH，HanS,ZhengH,CookCW,ChoiCS,WoernerTE,JacksonRB,PeiZM:CouplingdiurnalcytosolicCa2+oscillationstotheCAS-IP3pathwayinJra6油一.5We"ce2007,315:1423-1426.58.JohnsonCH,KnightMR,KondoT，MassonP,SedbrookJ,HaleyA,TrewavasA:Circadianoscillationsofcytosolicandchloroplasticfreecalciuminplants.&/e"ce1995,269:1863-1865.59.DoddAN，JakobsenMK,BakerAJ，TelzerowA,HouSW,LaplazeL,BarrotL，PoethigRS,HaseloffJ,WebbAA:Timeofdaymodulateslow-temperatureCasignalsin々油卻i尸/朋〃2006,48:962-973.60.ImaizumiT,SchroederJI，KaySA:InSYNC:theinsandoutsofcircadianoscillationsincalcium.2007,2007(390):pe32.61.IsmelssonM,SiegelRS,YoungJ,HashimotoM,IbaK,SchroederJI:GuardcellABAandC02signalingnetworkupdatesandCa2+sensorpriminghypothesis.C鮮尸/滅腸/2006,9:654-663.62.HugouvieuxV,MurataY,YoungJJ,KwakM,MackesyDZ,SchroederJI:Localization,ionchannelregulationandgeneticinteractionsduringabscisicacidsignalingofthenuclearmRNAcap-bindingprotein,ABH1.P/aw/尸一/'o/2002,130:1276-1287.63.MIAMExpress,來自theEuropeanBioinformaticsInstitute(EBI),EB1為非營利性科研才幾構，其構成theEuropeanMolecularBiologyLaboratory的一部分，Cambridge,GreatBritain.64.vonArnimAG,DengXW,StaceyMG:Cloningvectorsfortheexpressionofgreenfluorescentproteinfusionproteinsintransgenicplants.(7e￡1998,221:35-43.10465.CloughSJ,BentAF:Floraldip:asimplifiedmethodforAgrobacterium-mediatedtransformationof爿n36/cfo/57'sAa/Zflwa.尸/awfJ1998，16:735-743.66.HorschRB,FryJE,HoffmannNL，EichholtzD，RogersSG，F(xiàn)raleyRT:Asimpleandgeneralmethodfortransferringgenesintoplants.Sc/ewce1985,227:1229-1231.67.ImageJ，CentredeRecherchePublicHenriTudor,Luxembourg.105表I.完整pGCl::YC3.60轉基因擬南齊屬植物保衛(wèi)細胞中的鈣成像總結<table>tableseeoriginaldocumentpage106</column></row><table>在實驗i中，僅根浸沒在水中。在實驗n、m和iv中，葉和根浸沒在水中。實施例4:控制植物CC^攝取和水利用率的C02受體的表征本發(fā)明提供用于下調(diào)或降低植物保衛(wèi)細胞、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中二氧化碳(C02)和/或水交換的組合物和方法，尤其包括使用具有碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或p-碳酸酐酶活性的多肽，或編碼碳酸酐酶多肽的核酸；和，在保衛(wèi)細胞中表達或過表達表達C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)的核酸和/或基因或轉錄物(信使)和/或碳酸酐酶或(3-碳酸酐酶。本發(fā)明提供用于上調(diào)或提高植物保衛(wèi)細胞、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中二氧化碳(C02)和/或水交換的組合物和方法，尤其包括使用編碼植物碳酸酐酶(碳酸脫水酶)或植物p-碳酸酐酶的核酸的反義或抑制核酸；和在保衛(wèi)細胞中表達反義或抑制性核酸。本發(fā)明提供用于體內(nèi)控制保衛(wèi)細胞的組合物和方法，包括它們在植物表皮中形成可調(diào)節(jié)氣孔的能力；因此，本發(fā)明提供用于控制用于光合作用的C02流入量和從植物向環(huán)境的蒸騰水損失的組合物和方法。本發(fā)明提供用于控制黑暗階段過程中葉co2濃度的日增加以及導致氣孔的氣體交換孔關閉的大氣[C02]持續(xù)增加的組合物和方法；并且因此，本發(fā)明可影響植物的碳固定和水利用率。本發(fā)明提供用于控制信號轉導機制的組合物和方法，所述信號轉導機制控制C02所謙導氣孔運動，包括控制該響應的(302傳感器。使用保衛(wèi)細胞和葉葉肉細胞特異性微陣列，我們鑒定出強表達的/-碳酸酐酶基因，例如在本文中稱作和C4么在該申請中也稱作SEQIDNO:3(由例如SEQIDN0:1編碼，或"CA4"或"CORP2")，或SEQIDNO:9(由例如SEQIDNO:7編碼，或"CA1"或"C0RP1");并且也包括SEQIDNO:6(由例如SEQIDNO:4編碼，或"CA6")。本發(fā)明證明，雙敲除突變體植物(對于本發(fā)明C4/和C44的核酸)表現(xiàn)出植物氣體交換和氣孔運動的C02調(diào)節(jié)的極大減少。cfl7ca4雙突變體植物表現(xiàn)出對其他生理刺激，包括藍光、光-黑暗轉換和植物激素脫落酸的功能性響應。向野生型葉表皮短期加入碳酸酐酶酶(CA)抑制劑模擬ca4的C02不敏感性，這與本發(fā)明證明的碳酸酐酶在co2信號傳導中的作用相一致。本發(fā)明的任一CA基因的保衛(wèi)細胞靶向表達互補了cWcfl4突變體植物中的C02感知和信號傳導，這證明該C02響應源于保衛(wèi)細胞。完整的突變體葉的光合作用分析顯示，caJcW突變不影響葉綠素熒光或C02同化率。此外，氟草敏漂白的野生型葉表現(xiàn)出完整的C02所誘導的氣孔運動，這共同證明，控制氣體交換的CA介導的信號傳導途徑在第一次序中不與光合作用聯(lián)系。對似7激酶突變體的上位性分析(例如見Hashimoto等，2006)進一步提供了遺傳學證據(jù)證明CA1和CA4在保衛(wèi)細胞中C02信號轉導途徑的上游起作用。輩巴向保衛(wèi)細胞中過表達CA1或CA4極大增強擬南芥屬植物的水利用率，這與這些CA在C02調(diào)節(jié)植物氣體交換中的重要作用相一致。綜合這些發(fā)現(xiàn)第一次證明了，這些保衛(wèi)細胞表達的碳酸酐酶，包括本發(fā)明的多肽在植物C02流入量和水利用率的C02調(diào)節(jié)中的基本功能，并且還證明了CA1和CA4在C02信號傳導的C02感覺機構中起作用。本發(fā)明組合物和方法可用于改善預計影響全球水平自然和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的大氣[C02]持續(xù)增加。結果本發(fā)明提供用于過表達和欠表達/-碳酸酐酶基因，例如在本文中稱作C4/和的本發(fā)明基因，在本申請中也稱作SEQIDNO:3(由例如SEQIDNO:l編碼，或"CA4"或"CORP2"，或Atlg70410)，或SEQIDNO:9(由例如SEQIDNO:7編碼，或"CAr，或"CORPl"，或At3g01500);還包括SEQIDNO:6(由例如SEQIDNO:4編碼，或"CA6"或Atlg58180)的組合物和方法。根據(jù)細胞特異性微陣列分析，在催化C02可逆水合的不同碳酸酐酶(CA)類別當中，p類的CA成員C4/(At3g01500)、C44(Atlg70410)和C^6(Atlg58180)表現(xiàn)出在保衛(wèi)細胞中高水平表達，見圖22，如例如Leonhardt等，2004;Yang等，2008所描述。圖22圖解說明擬南芥屬碳酸酐酶(CA)系統(tǒng)發(fā)育樹，見例如Fabre等，2007,括號中是相應的保衛(wèi)細胞特異性微陣列表達數(shù)據(jù)；左邊是來自Leonhardt等，2004的8K微陣列數(shù)據(jù)；右邊是來自Yang等，2008的23K微陣列數(shù)據(jù)。如圖22中所記錄，在CA當中，C47、和C46(粗體顯示)顯示在保衛(wèi)細胞中的表達值最高。圖9圖解說明保衛(wèi)細胞所表達碳酸酐酶和C44的破壞損害了CCb所誘導的氣孔運動。例如，通過RT-PCR連同高保衛(wèi)細胞特異性^77(At5g46240)和葉肉特異性C8尸(At4g33050)標記基因(Mori等，2006)證實，保衛(wèi)細胞表達C4/、C44和如圖9A中所示。RT-PCR用于證實，保衛(wèi)細胞和葉肉細胞中的和表達與高保衛(wèi)細胞特異性標記基因^77(At5g46240)和葉肉細胞標記基因C5尸(At4g33050)相當，;見例如Nakamura等，1995;Mori等，2006。圖9B和9C圖解說明ca7ca4雙突變體葉的RT-PCR分析，lt據(jù)顯示缺乏C47和C44轉錄物。圖9C、圖9D、圖9E和圖23圖解說明WT、c"/c^或c^tY^ca6突變體植物(d，e,"=7;"=5)中對(302、藍光和光-黑暗轉換的氣孔導度響應。ca/c^Z雙突變體葉顯示對高C02所誘導關閉的強烈不敏感性(圖9C、圖9C、圖9C)，并且與在環(huán)境(365-400ppm)[CO2]下提高的氣孔導度(圖9C、圖9E)的表型一致；而ca突變體植物顯示出對藍光和光-黑暗轉換的強烈氣孔響應(圖23)。d中的數(shù)值經(jīng)過對365-800ppmC02轉換之前的最后^:據(jù)點進行標準化。圖10A圖解說明ca/c^雙突變體葉中的氣孔響應脫落酸而關閉；《=3次試驗，30氣孔/實驗和條件。誤差棒表示平均值士s.e.m。圖10B圖解說明在ca/c"4雙突變體葉和用碳酸酐酶抑制劑6-乙氧基-2-笨并噻唑次磺酰胺(EZA)處理的野生型葉表皮中(302所誘導的氣孔運動受損("=6,30氣孔/樣品)；見例如Becker等，2007。通過擬南芥屬信息資源(TAIR)中心得到三個基因的每一個基因的單序列索引的T-DNA(轉移DNA)插入突變體，并且稱作ca/(SALK—106570)、ca4(WiscDsLox508Dll)和cg6(SALKJ)44658)。由于原始數(shù)據(jù)表明所有的單突變體保留了正常的C02敏感性，隨后產(chǎn)生ra/c"4、cfl4co6、cfl/c"6雙突變體以及ca7ca4ca6三突變體用于評估(302敏感性。在ca/c^/雙突變體葉中未檢測到C4/和C44表達，如圖9B中所示，并且還證實了在ca/cWca6中還額外缺乏轉錄物，如圖24A中所示。圖24A圖解顯示c"侖"6雙突變體表現(xiàn)出完整的C02響應，而cflkfl4和cc7ca4cfl6顯示相同的C02感知損傷。圖24B、圖24C、圖24D和圖24E圖解顯示以mol水m-2sec-1為單位的氣孔導度。響應[C02]變化的氣孔導度分析顯示ca/ca^雙突變體(如圖9C、圖9D、圖9E中所示)和ca7ca4c"6三突變體(如圖24B、圖24C、圖24D和圖24E中所示)具有強的C02不敏感性，而/口植物的行為像野生型。圖9C圖解說明ca突變體植物顯示在環(huán)境下[C02](365-400ppm)具有較高的氣孔導度。與如圖9C、圖9D、圖9E和圖24D、圖24E和圖24F中所示的C02響應損傷相比，ca化a介"6植物顯示出藍光和光-黑暗轉換強烈的誘導響應，盡管cfl突變體植物具有較高的起始氣孔導度，如圖23中所示。為了確定完整葉中的受損的C02響應(見圖9C、圖9D、圖9E)是否與氣孔運動相聯(lián)系，分析了葉表皮中的C02響應。與野生型相比，ca7ca4中C02所誘導的氣孔運動受損，如圖10B中所示。此外，當野生型葉表皮用膜透過性CA抑制劑EZA處理30分鐘(見例如Becker等，2007),C02所誘導的氣孔打開和關閉被抑制，這與碳酸酐酶在C02傳感中起作用、而不是C4基因破壞對快速C02響應的長期發(fā)育影響相一致，如圖10B中所示。相反，在cfl/ra^葉表皮中，脫落酸(ABA)誘導的氣孔關閉是完全功能性的，如圖10A中所示。當僅包含野生型或C44基因和側翼序列的基因組構建體(大約4.5Kb)導入到cWca4突變體中時，在幾個獨立的轉基因抹系的葉中恢復了C4/或C44表達，如圖11A和圖11B中所示。與c^ca4相反，所有轉基因抹系對[C02]變化表現(xiàn)出野生型樣響應，如圖IIC和圖11D和圖25中所示。因此，這些數(shù)據(jù)證明C4/和C44的破壞的確關系到在cfl/ca^植物中所觀察到的表型，并且證明任一基因的表達對于互補而言是足夠的。總之，圖11圖解說明，導入C47或C44的野生型基因組拷貝互補了ca/c^ZC02不敏感表型。圖IIA和圖UB:圖解說明證實轉化有基因組CM/(圖IIA)或C44(圖IIB)構建體的cfl/c"4雙突變體葉中C4/(圖11A)和C4《圖IIB)表達恢復的RT-PCR分析數(shù)據(jù)(29個循環(huán))。對于每一基因組構建體分析了三個獨立的轉基因抹系。肌動蛋白(At2g37620)用作對照。與ctf/cc^相反，在圖]1C和圖11D中，兩個04/#1(圖11C)和C/^弁1(圖11D)互補抹系表現(xiàn)出[C02]調(diào)節(jié)的氣孔導度改變的恢復(對于ca/ca4，"=8個葉，對于WT，w=10并且對于任一互補抹系，w=4)。誤差棒表示平均值土s.e.m。對于來自其他獨立轉基因抹系的數(shù)據(jù)還可見圖25?？傊?，圖25圖解證明轉化有野生型C4/或的幾個獨立的cWca4轉基因抹系表現(xiàn)出[C02]變化誘導的響應恢復。互補有C4/(CA1弁2(圖25A)和CA1弁3(圖25B))或C44(CA4弁2(圖25C)和CA4弁3(圖25D))的兩個額外的互補株系響應[C02]變化表現(xiàn)出正常的氣孔導度增加和降低。對于每一互補抹系，"=4個葉。此處所顯示的野生型("=IO)和ca7c"4("=8)與上面所討論的圖11中所述的野生型和cfl/ca4—樣。誤差才奉表示平均值土s.e.m。為了確定CA1和CA4的亞細胞定位，融合至CA1或CA4的C末端的黃色熒光蛋白質(zhì)(YFP)在煙草原生質(zhì)體中瞬時表達，如圖26中所示；圖26圖解說明在煙草原生質(zhì)體中具有CA1-YFP和CA4-YFP不同定位模式的細胞的熒光圖像(共焦圖像)。如圖26中所記錄，編碼YFP、FLS2-YFP、CA1-YFP和CA4-YFP的質(zhì)粒在煙草原生質(zhì)體中瞬時表達；濾光片在圖的頂部標明，而融合體在圖左側標明；圖26最右側的圖片顯示YFP和葉綠素圖像的疊加圖像。與質(zhì)膜定位的FLS2-YFP融合體相似，該數(shù)據(jù)證明CA4-YFP定位在細胞周圍，而CA1-YFP熒光與葉綠體出現(xiàn)共定位。CA4-YFP的共焦圖像顯示與亮氨酸豐富重復跨膜受體激酶FLS2-YFP(FLAGELLINSENSIT1VE2)(見例如Robatzek等，2006)融合模式相同的細胞周圍表達模式，如圖26中所示。相反，來自CA1-YFP融合體的熒光似乎圍繞著葉綠素自發(fā)熒光，表明CA1可以定位在葉綠體，如圖26中所示。CA1-YFP和CA4-YFP融合體的這種差異表達模式與另一CA定位研究一致(見例如Fabre等，2007)。由于CA4表現(xiàn)出定位在葉綠體，然后我們通過比較野生型和ca/co4ca6突變體(其中三個主要的保衛(wèi)細胞所表達C4基因(見圖22)被敲除)的葉綠素熒光，評估CA在C02感知中的作用是否依賴于光合作用。暗適應葉中的光系統(tǒng)II的最大效率(Fv/Fm)沒有被CA錯表達影響，如圖12A中所示。同樣，在低(50|amollTfY')或高(2000nmolm—Y')光合有效輻射下預適應的野生型和ca/c"4c"6葉的光系統(tǒng)II量子產(chǎn)額(PSII,(Dpsn)之間沒有檢測到不同，如圖12B和圖12C中所示。如果CA在C02感知中的作用是通過光合活性介導的，在從黑暗向具有光合成活性紅光的光照轉換處的光合作用起始應該被影響。對ca/ca4ca6和野生型中C02同化率的分析顯示，當于300pmolitT2s"紅光輻照時，兩個基因型均在相同時限達到它們的穩(wěn)態(tài)光合活性，如圖12D中所示。為了進一步分析對于C02調(diào)節(jié)的氣孔運動是否需要完整光合作用，開展了另一方法。通過向3至4周齡野生型擬南芥植物灌溉類胡蘿卜素生物合成抑制劑氟草敏(Nf),得到缺乏功能性葉綠體的白化的葉綠素缺陷野生型葉，在新出現(xiàn)的葉中阻斷光合活性，如圖13A中所示(見例如Roelfsema等，2006)。通過用共焦顯微鏡進行葉綠素菱光顯影(如圖13B中所示)和定量(如圖13C中所示)證實了Nf處理的植物中缺乏功能性葉綠體。如圖13D中所示，在完整葉中，對高和低[C02]的氣孔C02響應沒有因功能性葉綠體缺乏而受影響(白化0ppm.[C02]與白化800ppm.[C02]相當,P=8.9E-21，"=6)。因此，我們的數(shù)據(jù)證明，在顯示C02感知受損的c"突變體植物中光合活性沒有被破壞，并且在擬南芥屬中光合活性對于功能性氣孔C02響應是不需要的(如圖12和13中所示)，如先前在蠶豆中所報道(見例如Roelfsema等，2006)。然而，請注意，本發(fā)明不被任何特定作用機制所限制，這些發(fā)現(xiàn)沒有排除另外的CA依賴性機制，通過該機制可以把光合作用與氣孔運動聯(lián)系起來(見例如Messinger等，2006)?？傊?，在圖12和13中光合作用相關的活性沒有與CA介導的C02所誘導的氣孔響應直接聯(lián)系起來。圖12A、圖1B和圖12C圖解說明葉綠素熒光分析，顯示對于在暗適應葉中(w=10)光系統(tǒng)n(PSII)最大效率FvZFm(圖12A)或者對于在50(imolm—Y"(圖12B)或2000jamolrrfV(圖12C)光合有效輻射下預適應的葉("=6)中PSII-Opsn量子產(chǎn)額，在WT和ca化fl4c"6突變體植物之間沒有差異。圖12D圖解說明在c"/c"化"6中完整葉的紅光所誘導的光合活性未受損("二6)。圖13A圖解說明通過應用類胡蘿卜素生物合成抑制劑氟草敏產(chǎn)生的缺乏功能性葉綠體的葉綠素缺乏白化野生型葉的圖像。與野生型相比，白化的保衛(wèi)細胞中葉綠素的缺乏通過共焦顯微鏡顯像(圖13B圖解說明數(shù)據(jù))并通過葉綠素熒光強度圖像分析定量(圖13C圖解說明數(shù)據(jù))("=3，12氣孔/樣品)。圖13D圖解顯示，白化植物葉和對照植物葉("=7，50氣孔/樣品)中C02所誘導的氣孔運動。誤差才奉表示平均^i土s.e.m。C4/和C44表達于保衛(wèi)細胞和葉肉細胞中(見圖9A),并且敲除突變體植物顯示受損的C02響應。我們接著分析了靶向保衛(wèi)細胞的C4/或C44表達是否足以互補c"/ca4突變體的C02響應表型。由如上面實施例3中所述的本發(fā)明強保衛(wèi)細胞啟動子驅動的或C44的cDNA轉化入c^ca4雙突變體植物中，并且通過RT-PCR，^吏用保衛(wèi)細胞特異性標記基因《J77(見例如Nakamira等，1998)和葉肉細胞標記基因CS/Y見，例如Mori等，2006),在幾個獨立的轉基因林系證實了它們的保衛(wèi)細胞優(yōu)先表達，如圖27A和圖27B中所示。優(yōu)先在保衛(wèi)細胞中表達或的轉基因ca7ra4植物顯示出響應[C02]變化的更強的氣孔導度變化，如圖27C、圖27D和圖28中所示；總共分析了四個獨立的轉基因林系。這些結果證明，使本發(fā)明的C02傳感器基因在保衛(wèi)細胞中表達，包括或表達，足以互補cWcfl4雙突變體的受損的C02響應，并且證明這些碳酸酐酶(CA)主要在保衛(wèi)細胞中的C02感知中起作用。因此，這些結果證明，使本發(fā)明的co2傳感器基因在保衛(wèi)細胞中表達，包括C47或C44表達可以操縱植物C02響應。迄今為止鑒定的最早的保衛(wèi)細胞中C02信號轉導成分是HT1激酶，它是該途徑的負調(diào)節(jié)物(見例如Hashimoto等，2006)。強的Zz"-2等位基因表現(xiàn)出組成型高[C02]響應。為了研究碳酸酐酶(CA)是否在HT1的上游或下游起作用，產(chǎn)生ca7cfl^7^-2三突變體，并且分析了其響應[C02]變化的氣孔導度。如圖27E所清楚顯示并且與ca7o4雙突變體或野生型清楚對比，ca7cfl4/^-2植物表現(xiàn)出與單突變體無差別的表型。這些數(shù)據(jù)提供了遺傳學證據(jù)證明CA1和CA4在迄今已知的最早的C02信號轉導成分上游起作用，這與這些碳酸酐酶(CA)的C02傳感器功能相一致。總之，圖27A至G和圖14C圖解顯示，C4/或cDNA的保衛(wèi)細胞優(yōu)先表達恢復了c"7ca4中的C02感知，并且過表達植物表現(xiàn)出改善的水利用率。圖27A和圖27B圖解說明C4/或的互補植物的保衛(wèi)細胞原生質(zhì)體和葉肉細胞中C4/和C44表達的RT-PCR分析，其中CM/和的表達由本發(fā)明的保衛(wèi)細胞靶向性啟動子/GC7驅動(見上面實施例3)。GC,保衛(wèi)細胞；MC，葉肉細胞。C47gc#n,帶有由保衛(wèi)細胞啟動子驅動的C4/cDNA的互補4朱系n。7"T7，At5g46240,保衛(wèi)細胞標記基因(Nakamura等，1998);CB尸，At4g33050，葉肉細胞標記基因(Mori等，2006)。圖27C和圖27D圖解說明保衛(wèi)細胞靶向性株系ca/c^雙突變體和野生型(WT)植物響應所標明的[C02]變化的C02所誘導的氣孔導度改變(單位為ppm,"=4,±s.e.m.)?；蛟诒Ｐl(wèi)細胞中表達足以恢復〔02響應。圖27E圖解說明ca/ca4("=4)、野生型("=4)、/^/-=7)和ca/cfl#〃-2三突變體("=7)葉響應所標明的[C02]變化的氣孔導度(單位為ppm，士s.e.m.)。圖27F和圖27G圖解說明過表達抹系和野生型(WT)植物響應所標明的[C02]變化的氣孔導度(單位為ppm,w=4，±s.e.m.)。圖14C圖解說明C4/和過表達植物顯示出改善的水利用率(WUE，HmolC02mmolH2(T')("二5，士s.e.m.)。圖14D圖示在標準條件下生長的野生型、ca/cfl4和C4過表達4朱系的照片?？傊?，圖28A至F圖解說明在cWca4中保衛(wèi)細胞或C44的特異性互補恢復氣孔C02響應。分析了互補有C4/或C44保衛(wèi)細胞輩巴向性表達的額外林系的C02響應數(shù)據(jù)，如圖28A和圖28B中所示(w=4)，和保衛(wèi)細胞靶向性的4個獨立互補林系的相對氣孔導度C02響應(兩個在圖27C和圖27D中；兩個在圖28A和圖28B中)。圖28C至F圖解說明相對氣孔導度值對于365-800ppmC02轉換之前的最后數(shù)據(jù)點進行標準化。誤差棒表示平均值士s.e.m。我們還分析了在野生型植物保衛(wèi)細胞中過表達CL47或CM4是否可以成為一個增強植物對大氣[C02]變化響應的良好策略。在本發(fā)明強保衛(wèi)細胞啟動子控制下過表達C4/或的轉基因植物(如上面實施例3所述)在野生型背景下產(chǎn)生并通過RT-PCR證實，如圖14A和圖14B中所示。4個獨立的C47-和C44-過表達^^朱系在所有測試C02濃度下表現(xiàn)出降低的氣孔導度，這與提高的C02響應相一致，如圖27F和圖27G中所示。有趣地，在ra/ra4雙突變體、CJ過表達和野生型植物當中始終觀察到水利用率(WUE)的顯著差異。在野生型中過表達C4/或C44任一基因在環(huán)境[C02]下基本上提高水利用率50%，如圖14C中所示，其中pO.Ol。在強迫的標準條件下，在野生型和C4過表達植物當中沒有觀察到其他表型生長差異，如圖14D中照片所示。這些數(shù)據(jù)證明，保衛(wèi)細胞靶向性過表達碳酸酐酶(CA),包括本發(fā)明的CA基因，提供了改善植物水利用率的高效且有力的方法。這些數(shù)據(jù)證明，本發(fā)明的組合物和方法可用于解決和改善大氣C02濃度的增加?？傊瑘D29圖解顯示，在野生型保衛(wèi)細胞中過表達C47或任一基因降低總體氣孔導度并稍微提高氣孔C02響應強度。圖29C和圖29D圖解說明由優(yōu)選的保衛(wèi)細胞啟動子/GC7驅動的過表達^f朱系葉中CJ/或的RT-PCR分析。測量了過表達C4/基因的另外抹系(如圖29A中所示)和過表達C44基因的另外抹系(如圖29B中所示)的氣孔導度、如圖29C、圖29D、圖29E和圖29F中所示的相對氣孔導度值對365-800ppmC02轉換前的最后數(shù)據(jù)點進行標準化。誤差棒表示平均值士s.e.m。圖29A、圖29C、圖29D和圖29E，w=4;圖29B、圖29F，《=3。所引用的參考文獻1.Becker,H.M.和Deitmer,J.W.CarbonicanhydraseIIincreasestheactivityof113thehumanelectrogenicNa+/HC03-cotransporter.Jowrwo/o/C77ew/5try282，13508-13521(2007).2.Delucia,E.H.等，NetprimaryproductionofaforestecosystemwithexperimentalC02enrichment.5We臟284，1177-1179(1999).3.Fabre,N.,Reiter，I.M.,Bec而e-Linka,N.,Genty,B.和Rumeau,D.CharacterizationandexpressionanalysisofgenesencodingalphaandbetacarbonicanhydrasesinArabidopsis.尸/滅Ce〃awd五謂'ra膽ewf30,617-629(2007).4.Hashimoto,M.等,ArabidopsisHTlkinasecontrolsstomatalmovementsinresponsetoC02.Ce〃5zo/ogy8，391-U52(2006).5.Hetherington,A.M.和Woodward,F丄Theroleofstomatainsensinganddrivingenvironmentalchange.Atowre424，901-908(2003).6.Hu,J.等，Detectionofnear-atmosphericconcentrationsofC02byanolfactorysubsysteminthemouse.Sc/ewce317,953-957(2007).7.Hungate,B.A.等,Thefateofcarboningrasslandsundercarbondioxideenrichment.A^w,'e388,576-579(1997).8.Jones,W.D.,Cayirlioglu,P.,Kadow,I.G.和Vosshall,L.B.TwochemosensoryreceptorstogethermediatecarbondioxidedetectioninDrosophila.W"/騰445，86-90(2007).9.Kinoshita,T.等，photlandphot2mediatebluelightregulationofstomatalopening.淑臟414,656-660(2001).10.Kwak,J.M.等,DominantnegativeguardcellK+channelmutantsreduceinward-rectifyingK+currentsandlight-inducedstomatalopeningin」ra/，/(io戸、'.W虛尸—o/og)，127,473-485(2001).11.Ladeau,S丄.和Clark,J.S.RisingC02levelsandthefecundityofforesttrees.5We膨292，95-98(2001).12.Leonhardt,N.等,MicroarrayexpressionanalysesofArabidopsisguardcellsandisolationofarecessiveabscisicacidhypersensitiveproteinphosphatase2Cmutant./V"WCe〃16,596-615(2004).13.Medlyn，B.E.等,Stomatalconductanceofforestspeciesafterlong-termexposuretoelevatedC02concentration:asynthesis.TVew尸/y;to/og/W149,247-264(2001).14.Messinger,S.M.，Buckley,T.N.和Mott,K.A.EvidenceforinvolvementofphotosyntheticprocessesinthestomatalresponsetoC02.尸/z戸.o/ogy140,771-778(2006).15.Mori，I.C.等，CDPKsCPK6andCPK3functioninABAregulationofguardcellS-typeanion-andCa2+-permeablechannelsandstomatalclosure.P/osS油gy4,1749-1762(2006).16.Nakamura,R丄.和Gaber,R.F.Studyingionchannelsusingyeastgenetics.AwC7za""e/&AS293，89-104(1998).17.Nakamura,R丄.等，ExpressionofanArabidopsisPotassiumChannelGeneinGuard-Cells,P/a"fP/7"/0/0gv109,371-374(1995).18.Negi，J.等,C02regulatorSLAClanditshomologuesareessentialforanionhomeostasisinplantcells.Atowre452，483-U13(2008).19.Robatzek,S.,Chinchilla,D.和Boiler,T.Ligand-inducedendocytosisofthepatternrecognitionreceptorFLS2inArabidopsis.GewescfeZ)eve/o/艦"？20,537-542(2006).20.Roelfsema,M.R.G.等，Guardcellsinalbinoleafpatchesdonotrespondtophotosyntheticallyactiveradiation,butaresensitivetobluelight,C02andabscisicacid.尸/o"fCe〃朋c/E"v/rcw置/^29,1595-1605(2006).21.Sellers,P丄等，Modelingtheexchangesofenergy,water,andcarbonbetweencontinentsandtheatmosphere.5Wewce275,502-509(1997).22.Vahisalu,T.等，SLAClisrequiredforplantguardcellS-typeanionchannelfunctioninstomatalsignalling.452,487-U15(2008).23.vonCaemmerer,S.等,StomatalconductancedoesnotcorrelatewithphotosyntheticcapacityintransgenictobaccowithreducedamountsofRubisco.Jow,.wa/。/Expe/'/附e"to！/5oto77少55,1157-1166(2004).24.Webb,A.A.R.和Hetherington,A.M.Convergenceoftheabscisicacid,C02，andextracellularcalciumsignaltransductionpathwaysinstomatalguardcells.尸/2"/'o/ogj114,1557-1560(1997).20.Yang,Y.,Costa,A.,Leonhardt,N.,Siegel，R.S.禾口Schroeder,丄I.IsolationofastrongArabidopsisguardcellpromoteranditspotentialroleasaresearchtool.戶/虛M"Ws4,(2008).26.Young,J丄等，C02signalinginguardcells:Calciumsensitivityresponsemodulation,aCa2+-independentphase,andC02insensitivityofthegca2mutant./Voce"http://'"g50/〃eA^"o朋/」cot/，j.'o/0/Z/zef/"/tet/5toes'o/Jmen'o103,7506-7511(2006).115實施例5:控制植物CO^攝取和水利用率的示例性PEPC和Rubisco酶本發(fā)明提供用于通過操縱C02結合蛋白"磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶"(或PEP羧化酶或PEPC)和/或核酮糖-l,5-二磷酸羧化酶/加氧酶或"Rubisco，，酶表達，來調(diào)節(jié)植物或植物部分，例如葉中二氧化碳(C02)交換和C02利用和攝取的組合物和方法；因此，本發(fā)明還提供用于操縱植物或植物部分，例如植物器官、葉等中C02信號轉導和氣體交換調(diào)節(jié)的組合物和方法。例如，在一個方面，本發(fā)明提供用于工程改造成增加數(shù)量PEPC(為了促進氣孔打開)和/或工程改造"Rubisco"酶數(shù)量的組合物和方法。在本發(fā)明的備選方面中，PEPC和Rubisco核酸表達于植物細胞中，例如植物保衛(wèi)細胞和葉肉細胞中；并且在一個方面，它們以高水平(高于野生型水平)表達；或者，PEPC和Rubisco核酸在植物細胞，例如植物保衛(wèi)細胞和葉肉細胞中的表達被抑制、降低或者阻抑；并且在一個方面，它們以較低水平(低于野生型水平)表達。在這些備選實施方案中工程改造的植物細胞包括本發(fā)明的分離的、培養(yǎng)的或轉基因的植物和植物細胞。下列示例性PEPC和Rubisco核酸及其亞序列，包括有義編碼序列和反義序列(諸如siRNA、miRNA等等)可以用于實施本發(fā)明的組合物和方法<table>tableseeoriginaldocumentpage116</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage117</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage118</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage119</column></row><table>gtgatggtaatccgagggtcacacctgaggtcactagagatgtgtgcttgttggctagaatgatggctgccaatctctactataaccaaatcgagaatctgatgtttgagttatctatgtggcgttgcactgatgaattccgtgtgcgggcggatgaactgcacaggaactcaaggaaagatgctgcaaaacattacatagaattctggaagacaattcctccaactgagccataccgtgtgattcttggtgatgtgagggataagctgtatcacacacgtgagcgttcccgccaattgctgagtaatggaatctcggatattcctgaagaagctaccttcactaatgtggaacagttcttggagcctcttgagctctgttaccgatcactatgttcatgtggtgacagcccgatagctgatggaagccttcttgatttcttgaggcaagtctctacctttggactctcccttgtgagacttgacatcaggcaagagtctgaacgccacacagatgtcttggatgctatcaccaagcacttggacatcggttcctcctatagagactggtctgaagaaggccgacaggaatggcttcttgctgaactaagcggcaaacgtccacttttcggacctgatcttcccaaaaccgaagaaatttctgatgtcctggacacattcaaagtcatatctgagctgccttcagattgttttggagcttatattatctctatggcaacttcacctagtgatgtgcttgcggttgagcttttacagcgcgaatgccatgtgaaaaatccacttagagttgttccactctttgagaagctagctgatettgaagcagctcctgccgctgttgcaagactcttttctatagactggtacaaaaaccgtattaacggtaaacaagaggttatgattggttactcagattcagggaaagatgcagggcgtctctcagctgcttgggagctatacaaagctcaagaagagcttgtgaaggttgctaagaaatatggagtgaagctaactatgttccatggccgtggtggcacagtcggaagaggaggtggtcctactcatcttgctatattgtctcagecaccagatacagttaatggctctcttcgagtcacggttcagggtgaagtcattgagcaatcatttggggaggcacacttatgctttagaacacttcaacgtttcacagcagctactctagagcacggaatgaaccctccgatttcaccaaaacccgagtggcgtgctttgcttgatgaaatggcggttgttgcaactgaggaataccgatctgtcgttttccaagaacctcgattcgtcgagtatttccgcctcgctactccggagctggagtatggacgtatgaatattggaagtagaccttcaaagcgaaaaccaagcggtgggatcgaatctctccgtgcaatcccatggatctttgcttggacgcaaacaagattccatcttcctgtatggttaggtttcggagcagcatttaggtatgcgatcaagaaggatgtgagaaaccttcacatgctgcaagatatgtataaacaatggccctttttccgagtcaccatcgatctaattgaaatggtgttcgccaagggagaccccgggatcgctgctttgtacgacaaacttcttgtctcagaagatttatgggcttttggagagaaactcagagccaactttgatgaaaccaagaacctcgtcctccagactgctggacataaagaccttcttgaaggagatccttacttgaaacagagactaaggctacgtgactcttacattacgaccctcaacgtttgccaagcctacacattgaagaggatccgtgatgcaaactacaatgtgactctgcgaccacacatttctaaagagatcatgcaatcaagcaaatcagcacaagagctcgtcaagcttaaccccacgagtgaatacgcgcctggacttgaggacacacttatcttaaccatgaagggtattaacttcgaatctctcttttttatctaccctttttaataatctctttttttctagaatccaaaataattacggttggattacagtttactttatgtatccaccgttgaaatctta3tcttcc3ttgtetc肌3Cgtcactg3ctctgtttctgg肌gtgtaaac犯g3120<table>tableseeoriginaldocumentpage121</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage122</column></row><table>ttccattgttcggatgcaccgactccgctcaagtgttgaaggaagttgaagaatgcaagaaggagtacccgggcgccttcattaggatcatcggattcgacaacacccgtcaagtccaatgcatcagtttcattgcctacaagcccccaagcttcactgatgcttaaatcc加ctggaatattcaatgttgactatccggaacccaattttgtatggtcaatgtaaatttaagtaattattttgccaaagtgaaaaaactgaaggtttgtttttctatcgtttcctctataaaaatctctattcatatcacttcatttctgctcttatcacttttaactctttttattcgttttatctcttttaactaacattttagttcctttaaatttctctcctaRBCS匿2BSEQIDNO:18At5g38420ca敏犯gt^g3ga3犯3cc3a3ag朋gMg3ga犯ca3cMg犯gaagtaatggcttcctctatgttctcctccaccgctgtggttacctccccggctcaagccaccatggtcgctccattcaccggcttgaagtcatccgcttctttcccggtcacccgcaaggccaacaacgacattacttccatcacaagcaacggaggaagagttagctgcatgaaggtgtggccaccaatcggaaagaagaagtttgagactctatcttacctccctgaccttagtgacgttgaattggctaaggaagttgactaccttctccgcaacaagtggattccttgtgttgaattcgagttggagcacggatttgtgtaccgtgagcacggaaacactcccggatactatgatggacgatactggacaatgtggaagcttccattgttcggatgcaccgactccgctcaagtgttgaaggaagttgaagaatgcaagaaggagtaccctggcgccttcattaggatcatcggattcgacaacacccgtcaagtccaatgcatcagtttcattgcctacaagcccccaagcttcaccgaagcttaatcccctttctggaatattcagcgttgattattctggaacccatttctatgtggtcaatgcaaattt肌g3犯t她tgccg3ctt肌cagttg3gg33ctattgtttg犯3gtga幼atgttattcctatcagtttctctataattatagttatcatttcatttcatttttgcccttaaatctttgaaatcttatttttcgtttagctcctttaaacaacattgtggctcctttaaattatcctcataattcttgctRBCS-3BSEQIDNO:19At5g38410gggcttttcgcctttagggggttctcattatataaagatgacaacaccagtagg犯犯C肌gtC紹t犯gtaa3Cg3gC33肌gMga3g嗎3肌CMC3agaagtagtaatggcttcctctatgctctcctccgccgctgtggttacatccccggctcaggccaccatggtcgctccattcaccggcttgaagtcatccgctgcattcccggtcacccgcaagacc肌C3aggacatcacttccatcgcaagcaacgggggaagagttagctgcatgaaggtgtggccaccaattggaaagaagaagtttgagactctatcttacctccctgaccttagtgacgtcgaattggctaaggaagttgactaccttctccgcaacaagtggattccttgtgttgaattcgagttagagcacggaaacactcccggatactacgatggacggtactggacaatgtggaagcttccattgttcggatgcaccgactccgctcaagtgttgaaggaagttgaagaatgcaagaaggagtacccgggcgccttcattaggatcatcggattcgacaacacccgtcaagtccaatgcatcagtttcattgcctacaagcccccaagcttcaccgaagcttaatttcttttctaaaacattcttatgaattatctctgctcatttcatttcctattgtctgtgttctttttctctttatgagacaatttctatcggattgtcaaatgtctgatttatgaatatgtaatttatatatccgtgcgtcttgattttttccgatggttaactagtttgaaaatttccgatgagataagacaacatec3aaa3atcgaat3aattgtgte3at砲gat肌tagtg3c她tgg3tttg她C血tttgtCC3ttgtttt犯g3gg犯犯幼g他C3犯3tCtt礎t123_J_Icttaataataagtaaatttacttt_實施例6:控制植物CCb攝取和水利用率的示例性碳酸酐酶本發(fā)明提供用于下調(diào)或降低植物保衛(wèi)細胞、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中二氧化碳(C02)和/或水交換的組合物和方法，尤其包括使用具有碳酸酐酶活性的多肽。來自任何碳酸酐酶基因，例如包括植物和細菌基因的編碼碳酸酐酶的核酸可用于實施本發(fā)明；例如，可以使用來自任何植物的任何碳酸酐酶基因的核酸，包括來自擬南芥屬任何基因家族的編碼碳酸肝酶的核酸序列，例如來自擬南芥屬家族，例如來自擬南芥的任何編碼碳酸肝酶的核酸序列可用于實施本發(fā)明的組合物和方法，諸如示例性的編碼碳酸酐酶的核酸序列<table>tableseeoriginaldocumentpage124</column></row><table>tttactttcacagatatcgttttgctgaagttgctttgattt全長AtCA1cDNASEQIDNO:21AtCA1(At3g52720)ATGCAGTAATCTGATAAAACCCTCCACAGAGATTTCCAACAAAACAGGAACTAAAACACAAGATGAAGATTATGATGATGATTAAGCTCTGCTTCTTCTCCATGTCCCTCATCTGCATTGCACCTGCAGATGCTCAGACAGAAGGAGTAGTGTTTGGATATAAAGGCAAAAATGGACCAAACCAATGGGGACACTTAAACCCTCACTTCACCACATGCGCGGTCGGTAAATTGCAATCTCCAATTGATATTCAAAGGAGGCAAATATTTTACAACCACAAATTGAATTCAATACACCGTGAATACTACTTCACAAACGCAACACTAGTGAACCACGTCTGTAATGTTGCCATGTTCTTCGGGGAGGGAGCAGGAGATGTGATAATAGAAAACAAGAACTATACCTTACTGCAAATGCATTGGCACACTCCTTCTGAACATCACCTCCATGGAGTCCAATATGCAGCTGAGCTGCACATGGTACACCAAGCAAAAGATGGAAGCTTTGCTGTGGTGGCAAGTCTCTTCAAAATCGGCACTGAAGAGCCTTTCCTCTCTCAGATGAAGGAGAAATTGGTGAAGCTAAAGGAAGAGAGACTCAAAGGGAACCACACAGCACAAGTGGAAGTAGGAAGAATCGACACAAGACACATTGAACGTAAGACTCGAAAGTACTACAGATACATTGGTTCACTCACTACTCCTCCTTGCTCCGAGAACGTTTCTTGGACCATCCTTGGCAAGGTGAGGTCAATGTCAAAGGAACAAGTAGAACTACTCAGATCTCCATTGGACACTTCTTTCAAGAACAATTCAAGACCGTGTCAACCCCTCAACGGCCGGAGAGTTGAGATGTTCCACGACCACGAGCGTGTCGATAAAAAAGAAACCGGTAACAAAAAGAAAAAACCCAATTAAAATAGTTTTACATTGTCTATTGGTTTGTTTAGAACCCTAATTAGCTTTGTAAAACTAATAATCTCTTATGTAGTACTGTGTTGTTGTTTACGACTTGATATACGATTTCCAAATAtCA2cDNASEQIDNO:22AtCA2(At2g2821Q)ATGGATGAATATGTAGAGGATGAACACGAATTCAGCTACGAATGGAACCAAGAGAACGGGCCAGCGAAATGGGGAAAGCTAAGACCGGAATGGAAAATGTGCGGAAAAGGAGAAATGCAATCGCCTATTGATCTTATGAACAAAAGAGTTAGACTTGTTACTCATCTTAAAAAGCTTACTAGACACTACAAACCTTGTAACGCCACTCTCAAAAATAGAGGCCATGATATGATGCTGAAATTTGGAGAAGAAGGGTCAGGGAGTATTACGGTCAATGGAACTGAGTATAAACTCTTACAGCTTCATTGGCATTCTCCCTCTGAACATACTATGAATGGAAGAAGGTTTGCTCTCGAGCTACACATGGTTCAC125<table>tableseeoriginaldocumentpage126</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage127</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage128</column></row><table>AACCGGAATGGGAAATGTGTGGAAAAGGAGAGATGCAATCTCCCATAGATCTTATGAACGAGAGAGTTAACATTGTTTCTCATCTTGGAAGGCTTAATAGAGACTATAATCCTTCAAATGCAACTCTTAAGAACAGAGGCCATGACATCATGTTAAAATTTGAAGATGGAGCAGGAACTATTAAGATCAATGGTTTTGAATATGAACTTCAACAGCTTCACTGGCACTCTCCGTCTGAACATACTATTAATGGAAGAAGGTTTGCACTTGAGCTGCATATGGTTCACGAAGGCAGGAATAGAAGAATGGCTGTTGTGACTGTGTTGTACAAGATCGGAAGAGCAGATACTTTTATCAGATCGTTGGAGAAAGAATTAGAGGGCATTGCTGAAATGGAGGAGGCTGAGAAAAATGTAGGAATGATTGATCCCACCAAAATTAAGATCGGAAGCAGAAAATATTACAGATACACTGGTTCACTTACCACTCCTCCTTGCACTCAAAACGTTACTTGGAGCGTCGTTAGAAAGGTTAGGACCGTGACAAGAAAACAAGTGAAGCTCCTCCGCGTGGCAGTGCACGATGATGCTAATTCGAATGCGAGGCCGGTTCAACCAACCAACAAGCGCATAGTGCACTTATACAGACCAATAGTTTAATATATGAAGATACTGAAAGCTTTTACTAATCAtCA8cDNASEQIDNO:28AtCA8(At5g56330)ATGAAGATATCATCACTAGGATGGGTCTTAGTCCTTATCTTCATCTCTATTACCATTGTTTCGAGTGCACCAGCACCTAAACCTCCTAAACCTAAGCCTGCACCAGCACCTACACCTCCTAAACCTAAGCCCACACCAGCACCTACACCTCCTAAACCTAAGCCCAAACCAGCACCTACACCTCCTAAACCTAAGCCTGCACCAGCACCTACACCTCCTAAACCTAAGCCCGCACCAGCACCTACACCTCCTAAACCTAAGCCCAAACCAGCACCTACACCTCCTAATCCTAAGCCCACACCAGCACCTACACCTCCTAAACCTAAGCCTGCACCAGCACCAGCACCAACACCAGCACCGAAACCTAAACCTGCACCTAAACCAGCACCAGGTGGAGAAGTTGAGGACGAAACCGAGTTTAGCTACGAGACGAAAGGAAACAAGGGGCCAGCGAAATGGGGAACACTAGATGCAGAGTGGAAAATGTGTGGAATAGGCAAAATGCAATCTCCTATTGATCTTCGGGACAAAAATGTGGTAGTTAGTAATAAATTTGGATTGCTTCGTAGCCAGTATCTGCCTTCTAATACCACCATTAAGAACAGAGGTCATGATATCATGTTGAAATTCAAAGGAGGAAATAAAGGTATTGGTGTCACTATCCGTGGTACTAGATATCAACTTCAACAACTTCATTGGCACTCTCCTTCCGAACATACAATCAATGGCAAAAGGTTTGCGCTAGAG129<table>tableseeoriginaldocumentpage130</column></row><table>GAACACTTGGTTCATGAGAGCAAAGATAAACGCTACGCTGTTGTCGCATTCTTATACAATCTCGGAGCATCTGACCCTTTTCTCTTTTCGTTGGAAAAACAATTGAAGAAGATAACTGATACACATGCGTCCGAGGAACATATTCGCACTGTGTCAAGTAAACAAGTGAAGCTTCTCCGTGTGGCTGTACACGATGCTTCAGATTCAAATGCCAGGCCGCTTCAAGCAGTCAATAAGCGCAAGGTATATTTATACAAACCAAAGGTTAAGTTAATGAAGAAATACTGTAATATAAGTTCTTACTAG全長AtCA1cDNASEQIDNO:7AtCAl(At3g01500)ATGAAGATATCATCACTAGGATGGGTCTTAGTCCTTATCTTCATCTCTATTACCATTGTTTCGAGTGCACCAGCACCTAAACCTCCTAAACCTAAGCCTGCACCAGCACCTACACCTCCTAAACCTAAGCCCACACCAGCACCTACACCTCCTAAACCTAAGCCCAAACCAGCACCTACACCTCCTAAACCTAAGCCTGCACCAGCACCTACACCTCCTAAACCTAAGCCCGCACCAGCACCTACACCTCCTAAACCTAAGCCCAAACCAGCACCTACACCTCCTAATCCTAAGCCCACACCAGCACCTACACCTCCTAAACCTAAGCCTGCACCAGCACCAGCACCAACACCAGCACCGAAACCTAAACCTGCACCTAAACCAGCACCAGGTGGAGAAGTTGAGGACGAAACCGAGTTTAGCTACGAGACGAAAGGAAACAAGGGGCCAGCGAAATGGGGAACACTAGATGCAGAGTGGAAAATGTGTGGAATAGGCAAAATGCAATCTCCTATTGATCTTCGGGACAAAAATGTGGTAGTTAGTAATAAATTTGGATTGCTTCGTAGCCAGTATCTGCCTTCTAATACCACCATTAAGAACAGAGGTCATGATATCATGTTGAAATTCAAAGGAGGAAATAAAGGTATTGGTGTCACTATCCGTGGTACTAGATATCAACTTCAACAACTTCATTGGCACTCTCCTTCCGAACATACAATCAATGGCAAAAGGTTTGCGCTAGAGGAACACTTGGTTCATGAGAGCAAAGATAAACGCTACGCTGTTGTCGCATTCTTATACAATCTCGGAGCATCTGACCCTTTTCTCTTTTCGTTGGAAAAACAATTGAAGAAGATAACTGATACACATGCGTCCGAGGAACATATTCGCACTGTGTCAAGTAAACAAGTGAAGCTTCTCCGTGTGGCTGTACACGATGCTTCAGATTCAAATGCCAGGCCGCTTCAAGCAGTCAATAAGCGCAAGGTATATTTATACAAACCAAAGGTTAAGTTAATGAAGAAATACTGTAATATAAGTTCTTACTAG全長AtCA3SEQIDNO:29AtCA3(AtlCTAGAGAGCATCTTCTTATATCAACTAAACTTTGTATTCATTTCCAAGTATCACTCTAAATCATCTTTTTCGAATTCGCCTCCCAAGATATGTCGACAGAGTCGT130<table>tableseeoriginaldocumentpage131</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage132</column></row><table>AGCATGGGATGGTTGCTGCTGGTGCACTTGTACGACAAAACACCAGAATTCCTTCTGGAGAGGTATGGGGAGGAAACCCAGCAAGGTTCCTCAGGAAGCTCACTGATGAGGAAATTGCTTTTATCTCTCAGTCAGCAACAAACTACTCAAACCTCGCACAGGCTCACGCTGCAGAGAATGCAAAGCCATTAAATGTGATTGAGTTCGAGAAGGTTCTACGCAAGAAGCATGCTCTAAAGGACGAGGAGTATGACTCAATGCTCGGAATAGTGAGAGAAACTCCACCAGAGCTTAACCTCCCTAACAACATACTGCCTGATAAAGAAACCAAGCGTCCTTCTAATGTGAACTGATTTTTCAGGGGTATGTTTTCTGGCCGAAGCCCTACAGGGTGAGATACTCAAGGGGATTATGTTTCGGTCTCTGGTTTGAATATGGCAGGTAGAGTACATTAGGGTAGACGGATTTACAGCTTTTGAAGAAGCTATGTTCAACATTTTTTCATGGTTTCTTAGGGAGTATTATTGTCTAATCAAACTTTGTATGTTATCACTTCGGTCTTTTGAACGTAAGAATCAAGTTCATGAAACATGAGTGAATATTAGTCTGATGCATGTGCGTATGCAAAAATCCATGTGCGCCTATGTTGCTAGGCAAGCATGAAGAATAAAGATCCAAACTGGATATATCATATATTTATCTTTTTATAATTACTGC全長AtCA2cDNASEQIDNO:32AtCA2(Atlg47260)CGAACTCACTCGAGTTAAAAAAAAAAATCCTCCCATCAATACGCCTCCATAAACCTCTCTCTATCTGGTGGAGCGACACCAAAAACAACAAAGCCTTCTCATTTTCACACTTTGGGTAATCGGAGAATCACAAAAAAATGGGAACCCTAGGACGAGCAATTTACACTGTGGGTAACTGGATTCGTGGAACTGGTCAAGCTCTTGATCGCGTTGGTTCTCTTCTTCAAGGAAGTCACCGTATCGAGGAACATCTGTCGAGGCATCGGACGTTGATGAATGTGTTTGATAAATCACCATTGGTGGATAAAGATGTGTTTGTGGCTCCGAGTGCTTCTGTTATTGGTGATGTTCAGATCGGAAAAGGCTCGTCGATTTGGTATGGCTGTGTTCTTCGAGGTGATGTGAATAACATCAGTGTTGGATCTGGGACGAATATCCAAGATAATACGCTTGTACATGTTGCAAAGACCAACATAAGTGGCAAGGTTCTACCTACTCTGATTGGGGACAATGTAACAGTAGGTCACAGTGCTGTCATTCATGGGTGTACTGTTGAGGATGATGCTTTTGTTGGTATGGGAGCAACACTACTTGATGGTGTGGTGGTTGAGAAACATGCCATGGTTGCTGCTGGTTCTCTTGTGAAACAGAACACGCGAATCCCTTCTGGAGAGGTGTGGGGAGGAAATCCAGCAAAGTTCATGAGAAAGTTAACAGATGAAGAGATAGTATACATCTCACAGTCAG133<table>tableseeoriginaldocumentpage134</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage135</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage136</column></row><table>權利要求1.分離的、合成的或重組的核酸(多核苷酸)，包含(a)編碼SEQIDNO3、SEQIDNO6或SEQIDNO9，或其功能片段的核酸(多核苷酸)序列，其中功能片段具有CO2Sen(CO2傳感器)蛋白質(zhì)活性、碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或β-碳酸酐酶活性；(b)與SEQIDNO1、SEQIDNO2、SEQIDNO4、SEQIDNO5、SEQIDNO7、SEQIDNO8、SEQIDNO20、SEQIDNO21、SEQIDNO22、SEQIDNO23、SEQIDNO24、SEQIDNO25、SEQIDNO26、SEQIDNO27、SEQIDNO28、SEQIDNO29、SEQIDNO30、SEQIDNO31、SEQIDNO32、SEQIDNO33、SEQIDNO34和/或SEQIDNO35，在覆蓋至少約50、75、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1050、1100、1150或者更多個殘基的區(qū)域，或者編碼蛋白質(zhì)的序列(轉錄物)或基因的全長范圍內(nèi)，具有至少約70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或更高或完全序列同一性的核酸(多核苷酸)序列，其中核酸編碼(i)具有CO2Sen(CO2傳感器)蛋白質(zhì)活性的CO2Sen(CO2傳感器)蛋白質(zhì)，(ii)具有碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或β-碳酸酐酶活性的多肽；或者(iii)能夠產(chǎn)生抗體的多肽或肽，所述抗體特異性結合至具有SEQIDNO3、SEQIDNO6和/或SEQIDNO9序列的多肽；(c)編碼由核酸(b)所編碼蛋白質(zhì)的功能片段的核酸(多核苷酸)，其中功能片段具有CO2Sen(CO2傳感器)蛋白質(zhì)活性或碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或β-碳酸酐酶活性；(d)與SEQIDNO10和/或SEQIDNO11，在覆蓋至少約50、75、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800或更多個殘基的區(qū)域，或者具有保衛(wèi)細胞特異性活性的啟動子或具有保衛(wèi)細胞特異性活性的轉錄調(diào)節(jié)區(qū)全長范圍內(nèi)，具有至少約70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或更高或完全序列同一性的核酸(多核苷酸)序列，其中核酸包含保衛(wèi)細胞特異性啟動子或保衛(wèi)細胞特異性轉錄調(diào)節(jié)區(qū)或由其組成；(e)(b)或(d)的核酸(多核苷酸)，其中序列同一性使用由BLAST2.2.2版本算法構成的序列比較算法計算，其中過濾設置設成blastall-pblastp-d″nrpataa″-FF，并且所有其他選項均設成默認值；(f)在嚴格條件下與包含下列的核酸雜交的核酸(多核苷酸)序列(i)SEQIDNO1、SEQIDNO2、SEQIDNO4、SEQIDNO5、SEQIDNO7、SEQIDNO8、SEQIDNO20、SEQIDNO21、SEQIDNO22、SEQIDNO23、SEQIDNO24、SEQIDNO25、SEQIDNO26、SEQIDNO27、SEQIDNO28、SEQIDNO29、SEQIDNO30、SEQIDNO31、SEQIDNO32、SEQIDNO33、SEQIDNO34和/或SEQIDNO35，其中核酸編碼(A)具有CO2Sen(CO2傳感器)蛋白質(zhì)活性的CO2Sen(CO2傳感器)蛋白質(zhì)，或者(B)具有碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或β-碳酸酐酶活性的多肽；(ii)SEQIDNO10和/或SEQIDNO11，其中核酸具有保衛(wèi)細胞特異性啟動子活性或保衛(wèi)細胞特異性轉錄調(diào)節(jié)活性；并且嚴格條件包括洗滌步驟，所述洗滌步驟包括在0.2XSSC中于約65℃的溫度下洗滌約15分鐘；(g)核酸(f)，其中核酸長度為蛋白質(zhì)編碼區(qū)或者基因或者啟動子或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)的至少約20、30、40、50、60、75、100、150、200、300、400、500、600、700、800、900、1000或更多個殘基或者全長；或者(h)與(a)至(g)中任何一個全部(完全)互補的核酸(多核苷酸)。2.反義寡核苷酸，包含(a)與權利要求]的序列或者其亞序列互補或者能夠與之在嚴格條件下雜交的核酸序列；或者，(b)(a)的反義寡核芬酸，其中反義寡核苷酸長度在約10至50、約20至60、約30至70、約40至80或約60至100個石咸基之間。3.質(zhì)的信使翻譯的方法，包括向細胞或植物或植物部分施用，或者在細胞或植物或植物部分中表達反義寡核普酸，所述反義寡核苦酸包含(a)權利要求2的核酸，或者(b)與權利要求1的序列互補或者能夠在嚴格條件下與之雜交的核酸序列。4.雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子，包含(a)權利要求1的序列的亞序列；(b)(a)的雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子，其中雙鏈抑制性RNA是siRNA或miRNA分子，或者(c)具有約15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25或更多個雙鏈體核苷酸長度的(a)或(b)的雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子。5.用于抑制或降低細胞或植物或植物部分中C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)和/或CCb&w信使表達的方法，包括向細胞或植物或植物部分施用，或者在細胞或植物或植物部分中表達:(a)權利要求4的雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子；或者，(b)雙鏈抑制性RNA(iRNA)，其中RNA包含權利要求1的序列的亞序列，其中<壬選地，RNAi是siRNA或miRNA分子。6.表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘粒或人工染色體，包含(a)權利要求1的核酸(序列)；(b)(a)的表達盒、質(zhì)粒、病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，其中權利要求l的核酸包含C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)編碼序列或由其組成，并且蛋白質(zhì)編碼序列可操作地連接至啟動子或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)；(c)(b)的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，其中啟動子是保衛(wèi)細胞特異性啟動子或者保衛(wèi)細胞特異性轉錄調(diào)節(jié)區(qū)；(d)(c)的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，其中權利要求1的核酸包含保衛(wèi)細胞特異性啟動子或者保衛(wèi)細胞特異性轉錄調(diào)節(jié)區(qū)或由其組成，并且啟動子可操作地連接至蛋白質(zhì)編碼序列；(e)(d)的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，其中蛋白質(zhì)編碼序列編碼具有碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或j3-碳酸酐酶活性的多肽；(f)(b)的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，其中啟動子或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)包含組成型啟動子或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)、組織特異性啟動子或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)、可誘導的啟動子或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)、沉默啟動子、C02感應啟動子；(g)(a)至(f)中任意一個的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘粒或人工染色體，其中重組病毒是植物病毒或者載體是植物載體；或者(h)(a)至(g)中任何一個的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，其中啟動子包含SEQIDNO:10或SEQIDNO:ll的啟動子序列或轉錄調(diào)節(jié)區(qū)，或其功能性(轉錄調(diào)節(jié)性)亞序列。7.轉導的或轉化的細胞，包含(a)權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，或權利要求1的核酸(序列)；(b)(a)的轉導的或轉化的細胞，其中細胞是細菌細胞、哺乳動物細胞、真菌細胞、酵母細胞、昆蟲細胞或植物細胞；(c)(a)的轉導的或轉化的細胞，其中細胞是植物保衛(wèi)細胞。8.植物、植物細胞、植物器官、植物葉、植物果實或種子，包含(a)權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、重組病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，或權利要求1的核酸(序列)；(b)(a)的植物、植物細胞、植物器官、植物葉、植物果實或種子，其中植物是、或植物細胞、植物器官、植物葉、植物果實或種子衍生自(i)雙子葉或單子葉植物；(ii)小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、高粱、玉米(玉黍蜀)、煙草、豆科植物、羽扇豆類、馬鈴薯、糖用甜菜、豌豆、菜豆、大豆(黃豆)、十字花科植物、花椰菜、油菜(或蕪菁或卡諾拉油菜)、甘蔗、亞麻、棉花、棕櫚、糖用甜菜、花生、樹、楊樹、羽扇豆、絲綿樹、沙柳、石炭酸灌木、北美駝絨藜、輕木、苧麻、洋麻、大麻、洛神葵、黃麻、劍麻或蕉麻；或者，(c)來自腰果屬、落花生屬、天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔屬、西瓜屬、辣椒屬、紅花屬、椰子屬、咖啡屬、黃瓜屬、南瓜屬、胡蘿卜屬、油棕屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向日葵屬、萱草屬、大麥屬、莨菪屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、羽扇豆屬、番茄屬、蘋果屬、木薯屬、馬約蘭屬、苜蓿屬、煙草屬、木犀欖屬、稻屬、黍屬、狼尾草屬、鱷梨屬、菜豆屬、黃連木屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、蓖麻屬、黑麥屬、千里光屬、芥屬、茄屬、高粱屬、可可屬、葫蘆巴屬、小麥屬、野豌豆屬、葡萄屬、虹豆屬或玉蜀黍屬的物種。9.轉基因植物、植物細胞、植物部分、植物葉、植物器官、植物果實或種子，包含(a)異源核酸，其中異源核酸包含權利要求1的核酸(序列)，或權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、病毒、載體、粘?；蛉斯と旧w，(b)(a)的轉基因植物、植物細胞、植物部分、植物葉、植物器官、植物果實或種子，其中植物細胞是植物保衛(wèi)細胞；或者(c)(a)的轉基因植物、植物細胞、植物部分、植物葉、植物器官、植物果實或種子，其中植物是、或植物細胞、植物器官、植物果實或種子衍生自(i)雙子葉或單子葉植物；(ii)小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、高粱、玉米(玉黍蜀)、煙草、豆科植物、羽扇豆類、馬鈴薯、糖用甜菜、豌豆、菜豆、大豆(黃豆)、十字花科植物、花椰菜、油菜(或蕪菁或卡諾拉油菜)、甘蔗、亞麻、棉花、棕櫚、糖用甜菜、花生、樹、楊樹、羽扇豆、絲綿樹、沙柳、石炭酸灌木、北美駝絨藜、輕木、苧麻、洋麻、大麻、洛神葵、黃麻、劍麻或蕉麻；或者，(c)來自腰果屬、落花生屬、天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔屬、西瓜屬、辣椒屬、紅花屬、椰子屬、咖啡屬、黃瓜屬、南瓜屬、胡蘿卜屬、油棕屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向曰葵屬、萱草屬、大麥屬、莨菪屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、羽扇豆屬、番茄屬、蘋果屬、木薯屬、馬約蘭屬、苜蓿屬、煙草屬、木犀欖屬、稻屬、黍屬、狼尾草屬、鱷梨屬、菜豆屬、黃連木屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、蓖麻屬、黑麥屬、千里光屬、芥屬、茄屬、高粱屬、可可屬、葫聲巴屬、小麥屬、野豌豆屬、葡萄屬、i工豆屬或玉蜀黍屬的物種。10.分離的、合成的或重組的多肽，包含(a)包含序列SEQIDNO:3、SEQIDNO:6或SEQIDNO:9或其功能片段的氨基酸序列，其中功能片段具有C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)活性或碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或卩-碳酸酐酶活性；(b)與SEQIDNO:3、SEQIDNO:6和/或SEQIDNO:9，在覆蓋多肽的至少約20、30、40、50、75、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、，600、650、700或者更多個殘基范圍或全長范圍內(nèi)，具有至少約70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98°/。、99%或更高或者完全(氨基酸)序列同一性的氨基酸序列，其中多肽具有C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)活性或碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或P-碳酸酐酶活性，或多肽能夠產(chǎn)生抗體，所述抗體特異性結合至具有序列SEQIDNO:3、SEQIDNO:6和/或SEQIDNO:9的多肽；(c)(b)的多肽的功能性片段，其中功能片段具有C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)活性或碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或卩-碳酸酐酶活性；(d)(b)的多肽，其中序列同一性使用由BLAST2.2.2版本算法構成的序列比較算法計算，其中過濾設置被設成blastall-pblastp-d"nrpataa"-FF，并且所有其他選項均設成默認值；(e)(a)至(d)任意一個的多肽，具有至少一個保守氨基酸替換并且保留了其C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)活性或碳酸酐酶(碳酸脫水酶)活性或卩-碳酸酐酶活性；(f)(e)的多肽，其中至少一個保守氨基酸替換包含用相似特性的另一個氨基酸替換氨基酸；或者，保守替換包含用另一個脂肪族氨基酸替換脂肪族氨基酸；用蘇氨酸替換絲氨酸，反之亦然；用另一個酸性殘基替換酸性殘基；用另一個具有酰胺基的殘基替換具有酰胺基的殘基；用另一個堿性殘基替換堿性殘基；或者用另一個芳香族殘基替換芳香族殘基；(g)(a)至(f)任意一個的多肽，還包含異源氨基酸序列。11.轉基因植物、植物細胞、植物部分、植物葉、植物器官、植物果實或種子，包含(a)包含權利要求10的多肽的異源或合成的多肽；(b)(a)的轉基因植物、植物細胞、植物部分、植物葉、植物器官、植物果實或種子，其中植物細胞是植物保衛(wèi)細胞；或者(c)(a)的轉基因植物、植物細胞、植物部分、植物葉、植物器官、植物果實或種子，其中植物是、或植物細胞、植物器官、植物果實或種子分離自和/或衍生自(i)雙子葉或單子葉植物；(ii)小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、高粱、玉米(玉黍蜀)、煙草、豆科植物、羽扇豆類、馬鈴薯、糖用甜菜、豌豆、菜豆、大豆(黃豆)、十字花科植物、花椰菜、油菜(或蕪菁或卡諾拉油菜)、甘蔗、亞麻、棉花、棕櫚、糖用甜菜、花生、樹、楊樹、羽扇豆、絲綿樹、沙柳、石炭酸灌木、北美駝絨藜、輕木、苧麻、洋麻、大麻、洛神葵、黃麻、劍麻或蕉麻；或者，(c)來自腰果屬、落花生屬、天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔屬、西瓜屬、辣椒屬、紅花屬、椰子屬、咖啡屬、黃瓜屬、南瓜屬、胡蘿卜屬、油棕屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向日葵屬、萱草屬、大麥屬、莨菪屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、羽扇豆屬、番茄屬、蘋果屬、木薯屬、馬約蘭屬、苜蓿屬、煙草屬、木犀欖屬、稻屬、黍屬、狼尾草屬、垮梨屬、菜豆屬、黃連木屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、蓖麻屬、黑麥屬、千里光屬、芥屬、茄屬、高粱屬、可可屬、葫蘆巴屬、小麥屬、野豌豆屬、葡萄屬、虹豆屬或玉蜀黍屬的物種。12.包含權利要求10的多肽的蛋白質(zhì)制劑，其中蛋白質(zhì)制劑包含液體、固體或凝膠。13.固定化蛋白質(zhì)或固定化多核苷酸，其中蛋白質(zhì)包含權利要求10的多肽，多核苦酸包含權利要求1的核酸，其中可選地蛋白質(zhì)或多核苷酸固定化至木片、紙、池、金屬、樹脂、聚合物、陶瓷、玻璃、微電極、石墨顆粒、小珠、凝膠、板、陣列或毛細管。14.特異性結合權利要求10的多肽的分離的、合成的或重組的抗體，其中可選地抗體是單克隆或多克隆抗體，或是單鏈的抗體。15.包含如權利要求14中所述抗體的雜交瘤。16.陣列，包含權利要求13的固定化蛋白質(zhì)或固定化多核苷酸；或者權利要求14的抗體；或者其組合。17.用于產(chǎn)生重組多肽的方法，包括步驟:(a)提供可採作地迓接至啟動子的核酸，其中核酸包含權利要求1的序列；和(b)在允許多肽表達的條件下表達步驟(a)的核酸，由此產(chǎn)生重組多肽，并且可選地，方法還包括用步驟(a)的核酸轉化宿主細胞，之后表達步驟(a)的核酸，由此在轉化細胞內(nèi)產(chǎn)生重組多肽。18.用于酶性催化二氧化碳轉化至碳酸氫鹽和質(zhì)子的方法，包括在允許酶性催化二氧化碳轉化至碳酸氫鹽和質(zhì)子的條件下，將權利要求IO的多肽或者權利要求1的核酸所編碼多肽與二氧化碳接觸。19.用于下調(diào)或降低植物保衛(wèi)細胞、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分內(nèi)二氧化碳(C02)和/或水交換的方法，包括(A)(a)提供(i)表達C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)的核酸和/或C02&"基因或轉錄物(信使)；(ii)(i)的C02Sen核酸或基因，其中表達蛋白質(zhì)的核酸或092&"基因或轉錄物(信使)包含權利要求1的序列，和/或表達蛋白質(zhì)的核酸或C02Sen蛋白質(zhì)包含權利要求10的氨基酸序列；(iii)具有碳酸酐酶(CA)活性或(3-碳酸酐酶活性的多肽或編碼CA多肽的核酸；(iv)編碼CA多肽的核酸，其中核酸包含SEQ1DN0:1、SEQIDNO:2、SEQIDNO:4、SEQIDNO:5、SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:20、SEQIDNO:21、SEQIDNO:22、SEQIDNO:23、SEQIDNO:24、SEQIDNO:25、SEQIDNO:26、SEQIDNO:27、SEQIDNO:28、SEQIDNO:29、SEQIDNO:30、SEQIDNO:31、SEQIDNO:32、SEQIDNO:33、SEQIDNO:34和/或SEQIDNO:35;(v)抑制編碼PEPC多肽的核酸表達的反義核酸或核酸；和/或(vi)(v)的方法，其中反義或抑制性核酸耙向包含SEQIDNO:12、SEQIDNO:13、SEQIDNO:14和/或SEQIDNO:15的、編碼磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)多肽的核酸；和(b)(i)在保衛(wèi)細胞中表達或過表達:(a)的核酸或基因，或表達C02Sen(COj*感器)蛋白質(zhì)的核酸和/或C(92&w基因或轉錄物(信使)，和/或表達碳酸酐酶或(3-碳酸酐酶或碳酸酐酶的核酸，或者(ii)在保衛(wèi)細胞中表達抑制編碼PEPC多肽的核酸表達的反義核酸或核酸，或者(iii)將保衛(wèi)細胞與具有碳酸酐酶活性的多肽接觸，由此上調(diào)或增加保衛(wèi)細胞中的二氧化碳(C02)和/或水交換；(B)(A)的方法，其中植物是權利要求11的轉基因植物，或者用權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導、轉化或感染的植物，或植物細胞是權利要求7的轉導的細胞；(C)(A)或(B)的方法，其中植物表征為在環(huán)境ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的C02交換，或植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的水交換；或者(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中抑制編碼PEPC多肽的核酸表達的反義核酸或核酸包括miRNA或siRNA，或反義寡核苷酸。20.用于上調(diào)或提高植物保衛(wèi)細胞、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中二氧化碳(C02)和/或水交換的方法，包括(A)(a)提供(i)092&"基因或轉錄物(信使)的反義核酸或者抑制092&"基因或轉錄物(信使)表達的抑制性核酸，其中C02&w基因或轉錄物(信使)包含權利要求1的序列，和/或編碼權利要求10的C02Sen蛋白質(zhì)的序列；(ii)編碼植物碳酸酐酶(CA)或植物(3-碳酸酐酶的核酸的反義核酸或抑制性核酸；(iii)表達磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)蛋白質(zhì)的核酸和/或PEPC基因或轉錄物(信使)；和/或(iv)磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)多肽；和(b)(i)在保衛(wèi)細胞中表達反義或抑制性核酸，或者(ii)在保衛(wèi)細胞中表達表達PEPC蛋白質(zhì)的核酸和/或PEPC基因或轉錄物(信使)，或者(iii)使保衛(wèi)細胞與具有PEPC活性的多肽接觸，由此上調(diào)或增加保衛(wèi)細胞中二氧化碳(C02)和/或水交換；(B)(A)的方法，其中植物是權利要求11的轉基因植物，或用權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是權利要求7的轉導的細胞；(C)(A)或(B)的方法，其中植物表征為在環(huán)境ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的C02交換，或植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的水交換；或者(D)(A)、(B)或(C)的方法，其中C02Sew基因或轉錄物(信使)的反義核酸或抑制CO3Sew基因或轉錄物(信使)表達的抑制性核酸，或碳酸酐酶(CA)或(3-碳酸酐酶的反義核酸或者抑制碳酸酐酶(CA)或(3-碳酸酐酶表達的抑制性核酸，包括權利要求2的反義寡核苷酸，或權利要求4的雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子，或miRNA或siRNA。21.用于調(diào)節(jié)植物的細胞、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中水交換的方法，包括(A)在植物、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中過表達或欠表達(i)C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)和/或CC>2&"基因或轉錄物(信使)，其中C(92&基因或轉錄物(信使)包含權利要求1的序列，和/或C02Sen蛋白質(zhì)包含權利要求10的氨基酸序列，或者(ii)具有碳酸酐酶(CA)活性或P-碳酸酐酶活性的多肽，或編碼碳酸酐酶多肽的核酸；或者具有磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)活性的多肽，或編碼PEPC多肽的核酸；或者(iv)具有核酮糖-l,5-二磷酸羧化酶Z加氧酶，或"Rubisco"活性的多肽，或編碼Rubisco多肽的核酸，由此調(diào)節(jié)植物、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中的水交換(通過過表達C02Sen或CA蛋白質(zhì)下調(diào)或降低水交換，或通過欠表達C02Sen或CA蛋白質(zhì)上調(diào)或提高水交換)；(B)(A)的方法，其中植物是權利要求11的轉基因植物，或用權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是權利要求7的轉導的細胞；或者(C)(A)或(B)的方法，其中植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的C02交換，或植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的水交換；或者(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中過表達或提高的表達，或欠表達或抑制，存在于植物保衛(wèi)細胞中；或者(E)(A)至(D)任意一個的方法，其中過表達C02Sen(C02傳感器)或碳酸酐酶蛋白質(zhì)和/或092&"或碳酸酐酶基因或轉錄物(信使)降低水交換，并且欠表達或抑制表達C02Sen(C02傳感器)或碳酸酐酶蛋白質(zhì)和/或C02&或碳酸酐酶基因或轉錄物(信使)提高水交換；或者(F)(A)至(D)任意一個的方法，其中欠表達或抑制表達PEPC蛋白質(zhì)和/或PEPC基因或轉錄物(信使)降低水交換，或過表達PEPC蛋白質(zhì)和/或PEPC基因或轉錄物(信使)提高水交換。22.用于調(diào)節(jié)植物、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中水攝取或水損失的方法，包括在植物、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中過表達(A)(i)C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)和/或CCb&w基因或轉錄物(信使)，其中CO^ew基因或轉錄物(信使)包含權利要求1的序列，和/或C02Sen蛋白質(zhì)包含權利要求10的氨基酸序列，或者(ii)具有碳酸酐酶(CA)活性或f3-碳酸酐酶活性的多肽，或編碼多肽的核酸；或者(iii)具有磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)活性的多肽，或編碼PEPC多肽的核酸；或者(iv)具有核酮糖-l，5-二磷酸羧化酶/加氧酶，或"Rubisco"活性的多肽，或編碼Rubisco多肽的核酸，由此調(diào)節(jié)植物、植物細胞、植物葉、植物器官或植物部分中的水攝取或水損失(通過過表達C02Sen或CA蛋白質(zhì)下調(diào)水攝取，或導致水保留，或通過欠表達C02Sen或CA蛋白質(zhì)上調(diào)水交換或增加水損失)；(B)(A)的方法，其中植物是權利要求11的轉基因植物，或用權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是權利要求7的轉導的細胞；(C)(A)或(B)的方法，其中植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的C02交換，或植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的水交換；或者(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中過表達或提高的表達存在于植物保衛(wèi)細胞中；或者(E)(A)至(D)任意一個的方法，其中過表達C02Sen(C02傳感器)或碳酸酐酶蛋白質(zhì)和/或092&"或碳酸酐酶基因或轉錄物(信使)降低水損失，并且欠表達或抑制表達C02Sen(C02傳感器)或碳酸酐酶蛋白質(zhì)和/或C02Sew或碳酸酐酶基因或轉錄物(信使)提高7jC損失；或者(F)(A)至(D)任意一個的方法，其中欠表達或抑制表達PEPC蛋白質(zhì)和/或PEPC基因或轉錄物(信使)降低水損失，或過表達PEPC蛋白質(zhì)和/或PEPC基因或轉錄物(信使)提高水損失。23.用于產(chǎn)生水利用率(WUE)提高的或抗旱的植物的方法，包括(A)過表達或提高表達(i)C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)和/或092&"基因或轉錄物(信使)，其中C(9^ew基因或轉錄物(信使)包含權利要求1的序列，和Z或C02Sen蛋白質(zhì)包含權利要求10的氨基酸序列，或者(ii)具有碳酸酐酶(CA)活性或(3-碳酸酐酶活性的多肽，或編碼多肽的核酸；或者(iii)具有磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)活性的多肽，或編碼PEPC多肽的核酸；或者(iv)具有核酮糖-l,5-二磷酸羧化酶/加氧酶，或"Rubisco"活性的多肽，或編碼Rubisco多肽的核酸，由此產(chǎn)生水利用率(WUE)提高的或抗旱的植物；(B)(A)的方法，其中植物是權利要求]1的轉基因植物，或用權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是權利要求7的轉導的細胞；或者(C)(A)或(B)的方法，其中過表達或提高的表達存在于植物保衛(wèi)細胞中；或者(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中過表達C02Sen(C02傳感器)或碳酸酐酶蛋白質(zhì)和/或C(92&"或碳酸酐酶基因或轉錄物(信使)增強水利用率(WUE)，或增強抗旱性，并且欠表達或抑制表達C02Sen(C02傳感器)或碳酸酐酶蛋白質(zhì)和/或C02&"或碳酸酐酶基因或轉錄物(信使)提高水損失或降低WUE;或者(E)(A)至(C)任意一個的方法，其中欠表達或抑制表達PEPC蛋白質(zhì)和/或PEPC基因或轉錄物(信使)增強水利用率(WUE)，或增強抗旱性，或過表達PEPC蛋白質(zhì)和/或PEPC基因或轉錄物(信使)提高水損失或降低WUE。24.植物、植物部分、植物器官、葉或種子:(a)通過包含權利要求23的方法的過程產(chǎn)生；或者(b)通過包含權利要求23的方法的過程產(chǎn)生，或者通過權利要求23的方法改良，其中植物分離自和/或衍生自(i)雙子葉或單子葉植物；(ii)小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、高粱、玉米(玉黍蜀)、煙草、豆科植物、羽扇豆類、馬鈴薯、糖用甜菜、豌豆、菜豆、大豆(黃豆)、十字花科植物、花椰菜、油菜(或蕪菁或卡諾拉油菜)、甘蔗、亞麻、棉花、棕櫚、糖用甜菜、花生、樹、楊樹、羽扇豆、絲綿樹、沙柳、石炭酸灌木、北美駝絨藜、輕木、苧麻、洋麻、大麻、洛神葵、黃麻、劍麻或蕉麻；或者，(c)來自腰果屬、落花生屬、天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔屬、西瓜屬、辣椒屬、紅花屬、椰子屬、咖啡屬、黃瓜屬、南瓜屬、胡蘿卜屬、油棕屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向日葵屬、萱草屬、大麥屬、莨菪屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、羽扇豆屬、番茄屬、蘋果屬、木薯屬、馬約蘭屬、苜蓿屬、煙草屬、木犀欖屬、稻屬、黍屬、狼尾草屬、鱷梨屬、菜豆屬、黃連木屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、蓖麻屬、黑麥屬、千里光屬、芥屬、茄屬、高粱屬、可可屬、葫蘆巴屬、小麥屬、野豌豆屬、葡萄屬、虹豆屬或玉蜀黍屬的物種。25.用于產(chǎn)生耐熱植物的方法，包括在植物的一個或多個細胞中欠表達C02Sen蛋白質(zhì)和/或C6>2&w基因或轉錄物(信使)，或碳酸酐酶(CA)，方法包括:(A)(a)提供(i)C02Sm基因或轉錄物(信使)的反義核酸或者抑制CO3Sew基因或轉錄物(信使)表達的抑制性核酸，其中CC2&w基因或轉錄物(信使)包含權利要求1的序列，和Z或編碼權利要求10的C02Sen蛋白質(zhì)的序列；(ii)編碼植物碳酸酐酶(CA)，或植物p-碳酸酐酶的核酸的反義核酸或抑制性核酸；和/或(iii)編碼磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)的核酸，和(b)在保衛(wèi)細胞中表達或CA反義或抑制性核酸，和/或表達編碼PEPC的核酸，由此通過上調(diào)或提高植物的一個細胞或多個細胞中二氧化碳(C02)和/或水交換產(chǎn)生耐熱植物；(B)(A)的方法，其中細胞是植物保衛(wèi)細胞；(C)(A)或(B)的方法，其中植物是權利要求11的轉基因植物，或用權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是權利要求7的轉導的細胞；(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的C02交換，或植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的水交換；或者(E)(A)至(D)任意一個的方法，其中092&"基因或轉錄物(信使)的反義核酸或者抑制CO^ew基因或轉錄物(信使)表達的抑制性核酸，或碳酸酐酶(CA)或(3-碳酸酐酶的反義核酸或者抑制碳酸酐酶(CA)或P-碳酸酐酶表達的抑制性核酸，包括權利要求2的反義寡核苷酸，或權利要求4的雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子，或miRNA或siRNA。26.植物、植物部分、植物器官、葉或種子:(a)通過包含權利要求25的方法的過程產(chǎn)生；或者(b)通過包含權利要求23的方法的過程產(chǎn)生，或者通過權利要求25的方法改良，其中植物分離自和/或衍生自(i)雙子葉或單子葉植物；(ii)小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、高粱、玉米(玉黍蜀)、煙草、豆科植物、羽扇豆類、馬鈴薯、糖用甜菜、豌豆、菜豆、大豆(黃豆)、十字花科植物、花椰菜、油菜(或蕪菁或卡諾拉油菜)、甘蔗、亞麻、棉花、棕櫚、糖用甜菜、花生、樹、楊樹、羽扇豆、絲綿樹、沙柳、石炭酸灌木、北美駝絨藜、輕木、苧麻、洋麻、大麻、洛神葵、黃麻、劍麻或蕉麻；或者，(c)來自腰果屬、落花生屬、天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔屬、西瓜屬、辣椒屬、紅花屬、椰子屬、咖啡屬、黃瓜屬、南瓜屬、胡蘿卜屬、油棕屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向日葵屬、萱草屬、大麥屬、莨菪屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、羽扇豆屬、番茄屬、蘋果屬、木薯屬、馬約蘭屬、苜蓿屬、煙草屬、木犀欖屬、稻屬、黍屬、狼尾草屬、鱷梨屬、菜豆屬、黃連木屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、蓖麻屬、黑麥屬、千里光屬、芥屬、茄屬、高粱屬、可可屬、葫蘆巴屬、小麥屬、野豌豆屬、葡萄屬、虹豆屬或玉蜀黍屬的物種。27.用于打開植物、植物部分、植物器官、植物葉、或植物細胞中氣孔的孔的方法，包括在植物的一個或多個細胞中、植物部分、植物器官、植物葉或植物細胞中欠表達或抑制表達C02Sen蛋白質(zhì)和/或C<92&w基因或轉錄物(信使)，或石友酸酐酶(CA),方法包括(A)(a)提供(i)C(9^ew基因或轉錄物(信使)的反義核酸或者抑制092&基因或轉錄物(信使)表達的抑制性核酸，其中C(92&w基因或轉錄物(信使)包含權利要求1的序列，和/或編碼權利要求10的C02Sen蛋白質(zhì)的序列；(ii)編碼植物碳酸酐酶(CA),或植物p-碳酸酐酶的核酸的反義核酸或者抑制編碼植物碳酸酐酶(CA),或植物(3-碳酸酐酶的核酸的抑制性核酸；和/或(iii)編碼磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)的核酸；和(b)在才直物的一個或多個細月包、；f直物部分、^:物器官、^L物葉或^L物細胞中表達C02Sen和/或CA反義或抑制性核酸，或在植物、植物部分、植物器官、植物葉或植物細胞中表達編碼PEPC的核酸，由此導致欠表達和/或抑制表達C02Sen蛋白質(zhì)和Z或CO2&w基因或轉錄物(信使)，和/或碳酸酐酶(CA)，和/或表達PEPC,并且導致氣孔的孔打開；(B)(A)的方法，其中細胞是植物保衛(wèi)細胞；(C)(A)或(B)的方法，其中植物是權利要求11的轉基因植物，或用權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是權利要求7的轉導的細胞；(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中植物表征為在環(huán)境％5ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的C02交換，或植物表征為在環(huán)境365ppmC02、提高的ppmC02或降低的ppmC02下可控的水交換；或者(E)(A)至(D)任意一個的方法，其中092&"基因或轉錄物(信使)的反義核酸或者抑制C(92&"基因或轉錄物(信使)表達的抑制性核酸，或碳酸酐酶(CA)或(3-碳酸酐酶的反義核酸或者抑制碳酸酐酶(CA)或(3-碳酸酐酶表達的抑制性核酸，包括權利要求2的反義寡核苷酸，或權利要求4的雙鏈抑制性RNA(RNAi)分子，或miRNA或siRNA。28.用于關閉植物、植物葉、植物器官的表皮保衛(wèi)細胞、或植物細胞上氣孔的孔的方法，包括在植物的一個或多個細胞中過表達C02Sen蛋白質(zhì)和/或092&"基因或轉錄物(信使)，包括(A)(a)過表達或提高表達(i)C02Sen(C02傳感器)蛋白質(zhì)和/或((92&w基因或轉錄物(信使)，其中C(92Sew基因或轉錄物(信使)包含權利要求1的序列，和/或C02Sen蛋白質(zhì)包含權利要求10的氨基酸序列，或者(ii)具有碳酸酐酶(CA)活性或(3-碳酸酐酶活性的多肽，或編碼多肽的核酸，由此導致過表達和/或提高表達C02Sen蛋白質(zhì)和/或092&w基因或轉錄物(信使)，和/或碳酸酐酶(CA),并且導致氣孔的孔關閉，或者(b)抑制或降低表達磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶(或PEP羧化酶，或PEPC)基因或信使(轉錄物)；(B)(A)的方法，其中細胞是植物保衛(wèi)細胞；或者(C)(A)或(B)的方法，其中植物是權利要求11的轉基因植物，或用權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是權利要求7的轉導的細胞。29.用于通過平衡經(jīng)氣孔的水損失與用于光合作用的凈C02攝取，并因此增強或優(yōu)化植物、植物葉、植物部分、植物器官、植物細胞或種子中生物量積累，來增強或優(yōu)化植物、植物葉、植物器官、植物部分、植物細胞或種子中生物量積累的方法，包括使用權利要求27和/或權利要求28的方法打開或關閉氣孔。30.用于降低葉溫度和增強植物、植物葉、或植物細胞中蒸騰作用的方法，包括使用權利要求27的方法打開植物的一個細胞或多個細胞的氣孔的孔。31.權利要求27至30的任意一個的方法，其中植物分離自和/或衍生自(i)雙子葉或單子葉植物；(ii)小麥、燕麥、黑麥、大麥、稻、高粱、玉米(玉黍蜀)、煙草、豆科植物、羽扇豆類、馬鈴薯、糖用甜菜、豌豆、菜豆、大豆(黃豆)、十字花科植物、花椰菜、油菜(或蕪菁或卡諾拉油菜)、甘蔗、亞麻、棉花、棕櫚、糖用甜菜、花生、樹、楊樹、羽扇豆、絲綿樹、沙柳、石炭酸灌木、北美駝絨藜、輕木、苧麻、洋麻、大麻、洛神葵、黃麻、劍麻或蕉麻；或者，(c)來自種腰果屬、落花生屬、天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔屬、西瓜屬、辣椒屬、紅花屬、椰子屬、咖啡屬、黃瓜屬、南瓜屬、胡蘿卜屬、油棕屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向曰葵屬、萱草屬、大麥屬、莨菪屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、羽扇豆屬、番茄屬、蘋果屬、木薯屬、馬約蘭屬、苜蓿屬、煙草屬、木犀欖屬、稻屬、黍屬、狼尾草屬、鱷梨屬、菜豆屬、黃連木屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、蓖麻屬、黑麥屬、千里光屬、芥屬、茄屬、高梁屬、可可屬、葫聲巴屬、小麥屬、野豌豆屬、葡萄屬、豇豆屬或玉蜀黍屬的物。32.用于調(diào)節(jié)核酸在植物細胞中表達的啟動子，其中啟動子包含如SEQIDNO:10或SEQIDNO:ll中所述的序列，或其功能性(轉錄調(diào)節(jié)性)亞序列，其中可選地，啟動子上調(diào)轉錄，并且可選地，啟動子以植物保衛(wèi)細胞特異性方式上調(diào)轉錄，并且可選地，保衛(wèi)細胞是葉保衛(wèi)細胞或莖保衛(wèi)細胞。33.用于降低植物、植物葉、植物器官的表皮保衛(wèi)細胞、或植物細胞中氧合作用效率和增加碳固定的方法，包括抑制或降低植物的一個或多個細胞中的核酮糖-l，5-二磷酸羧化酶/力。氧酶，或"Rubisco"活性酶和/或Rubisco基因或轉錄物(信使)，包括(A)(a)提供編碼植物Rubisco的核酸的反義核酸或者抑制編碼植物Rubisco的核酸的抑制性核酸；和(b)抑制或降低植物保衛(wèi)細胞中Rubisco基因或信使(轉錄物)的表達；(B)(A)的方法，其中細胞是植物保衛(wèi)細胞；(C)(A)或(B)的方法，其中植物是權利要求ll的轉基因植物，或用權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、病毒或載體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是權利要求7的轉導的細胞；或者(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中編碼Rubisco的核酸是Rubisco基因或信使(轉錄物)，或包含SEQIDNO:16、SEQIDNO:17、SEQIDNO:18或SEQIDNO:19的全部或亞序列的編碼Rubisco核酸。34.用于增加植物、植物葉、植物器官的表皮保衛(wèi)細胞、或植物細胞中氧合作用效率和降低碳固定的方法，包括增加植物的一個或多個細胞中核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶，或"Rubisco，'活性酶和/或Rubisco基因或轉錄物(信使)的表達(A)(a)提供編碼植物Rubisco的核酸；和(b)在保衛(wèi)細胞中表達編碼Rubisco的核酸；(B)(A)的方法，其中細胞是植物保衛(wèi)細胞；(C)(A)或(B)的方法，其中植物是權利要求11的轉基因植物，或用權利要求6的表達盒、質(zhì)粒、病毒或栽體轉導的、轉化的或感染的植物，或植物細胞是權利要求7的轉導的細胞；或者(D)(A)至(C)任意一個的方法，其中編碼Rubisco的核酸是Rubisco基因或信使(轉錄物)，或包含SEQIDNO:16、SEQIDNO:17、SEQIDNO:18或SEQIDNO:19的全部或亞序列的Rubisco編碼核酸。全文摘要本發(fā)明提供用于通過控制CO₂傳感器基因來操縱經(jīng)植物氣孔的水和/或二氧化碳(CO₂)交換的組合物和方法。本發(fā)明提供用于增強或優(yōu)化植物內(nèi)生物量積累的組合物和方法。本發(fā)明提供用于打開或關閉植物表皮保衛(wèi)細胞上氣孔口的組合物和方法。本發(fā)明提供用于通過操縱核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶表達來提高或降低植物表皮保衛(wèi)細胞中氧合作用效率和/或碳固定的組合物和方法。本發(fā)明提供用于調(diào)節(jié)核酸在植物保衛(wèi)細胞中表達的啟動子。文檔編號C12N15/09GK101688201SQ200880022556公開日2010年3月31日申請日期2008年4月25日優(yōu)先權日2007年4月27日發(fā)明者奧雷利安·布依松-多尼爾,朱利安·施羅德,楊穎貞,瑪麗亞·伊斯拉爾松,約瑟夫·M·庫恩,胡紅紅申請人:加利福尼亞大學董事會