專利名稱：玉蜀黍acc合酶3基因和蛋白及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植物的遺傳操縱領(lǐng)域，特別是植物中基因活性和發(fā)育的操縱。
背景技術(shù)：
ACC合酶(ACS)催化從S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM)合成I-氨基環(huán)丙烷_1_甲酸(ACC)，該合成是乙烯生物合成的第一個(gè)關(guān)鍵步驟。該步驟是乙烯形成的限速步驟；ACS的表達(dá)在轉(zhuǎn)錄水平上和轉(zhuǎn)錄后水平上均受到緊密調(diào)節(jié)。(Wang等人，(2004) Nature (《自然》)428(6986) :945_950、Christians 等人，(2009) Plant Journal (《植物雜志》)57 (2)332-345)。

發(fā)明內(nèi)容
在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供以前未知的玉蜀黍ACC合酶，命名為ZmACS3。單獨(dú)地或與對(duì)其他基因的調(diào)節(jié)相結(jié)合，對(duì)ZmACS3的表達(dá)進(jìn)行調(diào)節(jié)(特別是ZmACS3的下調(diào))，可減少乙烯生成，從而導(dǎo)致植物的生長(zhǎng)速率提高和脅迫耐受性改進(jìn)。例如，抑制玉蜀黍中ZmACS6和ZmACS3兩者的表達(dá)，可導(dǎo)致在最佳條件和/或脅迫(例如干旱)條件下生長(zhǎng)速率
更聞和廣量提聞。本發(fā)明的某些組合物包括選自如下的分離的多核苷酸(a)包含SEQ IDNO :1或2的多核苷酸；(b)編碼SEQ ID NO : 3的氨基酸序列的多核苷酸；(c)與SEQ ID NO : 2具有至少90%序列同一性的多核苷酸，其中所述多核苷酸編碼具有ACC合酶活性的多肽；(d)在嚴(yán)格條件下與(a)的多核苷酸的互補(bǔ)序列雜交的多核苷酸，其中嚴(yán)格條件包括37°C下50%甲酰胺、IM NaCl、l% SDS 并在 60°C至 65°C下在 O. IX SSC 中洗滌；(f) SEQ ID NO :1 或 SEQIDNO 2的至少約25個(gè)核苷酸的子序列，該子序列起到抑制一種或多種ACS基因的表達(dá)的作用；(g) (a)、(b)、(c)、(d)或(e)任一者的子序列。還提供了包含本發(fā)明的多核苷酸的核苷酸構(gòu)建體。提供了方法和組合物利用代表ZmACS3基因或源自ZmACS3基因的DNA、RNA或蛋白質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)植物發(fā)育。某些實(shí)施方案提供了分離的多肽，該分離的多肽包含選自如下的氨基酸序列(a)包含SEQ ID NO : 3的氨基酸序列的多肽；(b)與全長(zhǎng)SEQ ID NO : 3具有至少90%序列同一性的多肽，其中該多肽具有ACC合酶活性；(c)由在嚴(yán)格條件下與包含SEQ IDNO 2的互補(bǔ)序列的多核苷酸雜交的多核苷酸編碼的多肽，其中嚴(yán)格條件包括37°C下50%甲酰胺、IM NaCl、l%SDS并在60°C至65°C下在O. IX SSC中洗滌，以及(d)具有SEQ ID NO:3的至少70個(gè)連續(xù)氨基酸的多肽，其中該多肽保持ACC合酶活性。本發(fā)明的某些實(shí)施方案包括具有轉(zhuǎn)基因的植物，該轉(zhuǎn)基因包含與驅(qū)動(dòng)在該植物中的表達(dá)的異源啟動(dòng)子有效連接的本發(fā)明多核苷酸。該轉(zhuǎn)基因的表達(dá)可以是組成型的，或者可被優(yōu)先引導(dǎo)至特定的植物細(xì)胞類型或植物組織類型和/或植物生長(zhǎng)階段，或者可以是誘導(dǎo)型的或以別的方式受到控制。提供了相對(duì)于對(duì)照植物、對(duì)照植物細(xì)胞或?qū)φ罩参锊糠郑{(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)和發(fā)育，特別是植物對(duì)脅迫的響應(yīng)，尤其是對(duì)非生物脅迫的響應(yīng)的方法。受調(diào)節(jié)的生長(zhǎng)或發(fā)育可反映在例如生長(zhǎng)速率更高、產(chǎn)量更高、形態(tài)或外觀改變和/或?qū)γ{迫的響應(yīng)改變，包括對(duì)脅迫的耐受性改善。在某些實(shí)施方案中，脅迫是冷、鹽或干旱。在某些實(shí)施方案中，相對(duì)于對(duì)照植物的產(chǎn)量，在非生物脅迫期間產(chǎn)量得到增加或保持。產(chǎn)量可例如按種植產(chǎn)量、植物生物量產(chǎn)量或其他植物產(chǎn)物的回收量來(lái)測(cè)量。結(jié)實(shí)率可通過(guò)例如種子數(shù)量、總種子質(zhì)量、平均種子質(zhì)量或者這些或其他量度的某種組合來(lái)測(cè)量。


圖I提供了 ZmACS6的氨基酸序列(SEQ ID NO 4)與ZmACS3的氨基酸序列(SEQID NO 3)的比對(duì)。圖2 提供了 ZmACS6 的 cDNA 序列(SEQ ID NO 6)與 ZmACS3 的 cDNA 序列(SEQ IDNO:2)的比對(duì)。圖3提供了發(fā)夾下調(diào)構(gòu)建體的片段(TR4 ；SEQ ID NO 5)與ACS3 cDNA的一部分(SEQ ID NO 2的一部分)的比對(duì)。圖4是表達(dá)盒的示意圖，在SEQ ID NO 7中提供了其序列。圖5示出了 ACS3在水淹的根組織中的表達(dá)水平。圖6示出了 ACS6在水淹的根組織中的表達(dá)水平。圖7提供了 qRT-PCR結(jié)果的實(shí)例。表I序列表概要
權(quán)利要求
1.一種分離的多肽，所述分離的多肽包含選自如下的氨基酸序列 (a)包含SEQID NO 3的氨基酸序列的多肽；和 (b)與SEQID NO :3具有至少90%序列同一性的多肽，其中所述多肽具有ACC合酶3 (ACS3)活性。
2.—種分離的多核苷酸,所述分離的多核苷酸選自 (a)包含SEQID NO :1或2的多核苷酸； (b)編碼SEQID NO : 3的氨基酸序列的多核苷酸；和 (c)與SEQID NO :1或2具有至少90%序列同一性的多核苷酸，其中所述多核苷酸編碼具有ZmACS3活性的多肽。
3.一種包含根據(jù)權(quán)利要求2所述的多核苷酸的表達(dá)盒,其中所述多核苷酸與驅(qū)動(dòng)在植物中的表達(dá)的啟動(dòng)子有效連接。
4.一種多核苷酸，所述多核苷酸包含構(gòu)建體中的SEQ ID NO :1或SEQID NO :2的片段，所述構(gòu)建體在植物中表達(dá)時(shí)，導(dǎo)致天然ACS3的表達(dá)下調(diào)。
5.一種包含異源多核苷酸的植物，所述異源多核苷酸包含SEQ ID NO :1或SEQ ID NO:2的片段，其中相對(duì)于對(duì)照植物，ACS3的表達(dá)被下調(diào)。
6.一種包含根據(jù)權(quán)利要求4所述的異源多核苷酸的植物，其中相對(duì)于對(duì)照植物，非生物脅迫耐受性得以提高。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的植物，其中相對(duì)于對(duì)照植物，耐旱性得以提高。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的植物，其中所述植物包含選自細(xì)胞、種子和谷粒的植物部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的植物，其中所述植物是玉蜀黍、小麥、水稻、大麥、高粱或黑麥。
10.一種在植物中提高耐旱性的方法，所述方法包括給所述植物提供多核苷酸，所述多核苷酸包含構(gòu)建體中的SEQ ID NO :1或SEQ ID NO :2的片段，所述構(gòu)建體在表達(dá)時(shí)，導(dǎo)致天然ACS3的表達(dá)下調(diào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述片段長(zhǎng)為至少約25個(gè)核苷酸。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于調(diào)節(jié)植物發(fā)育的方法和組合物。提供了編碼ACC合酶3(ACS3)蛋白的核苷酸序列和氨基酸序列。所述序列可用于多種方法中，包括調(diào)節(jié)植物的發(fā)育、調(diào)節(jié)植物對(duì)脅迫的響應(yīng)以及調(diào)節(jié)植物的脅迫耐受性。還提供了轉(zhuǎn)化的植物、植物細(xì)胞、組織和種子。
文檔編號(hào)C12N15/82GK102884185SQ201180022836
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者X.鮑, S.艾倫 申請(qǐng)人:先鋒國(guó)際良種公司, 納幕爾杜邦公司