本發明專利技術涉及利用生物信息學工具、來自EST測序和DNA陣列的數據從鑒定得到的大批候選基因中選擇具有可商用表型之基因的一種新的應用廣泛的分析平臺。本發明專利技術的一方面提供了與其野生型相比生長有所提高的轉基因植物的生成方法。該方法包括改變植物中在木質形成不同階段特異性表達的至少一種基因的基因產物水平。本發明專利技術另一些方面提供了包含本發明專利技術重組多核苷酸的轉基因植物的植物細胞或植物后代。其它一些方面涉及包含本發明專利技術核苷酸序列的DNA構建體以及包含所述DNA構建體的植物細胞或植物后代。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術一般地涉及分子生物學領域，涉及用于改良植物生長特性的方法。更具體地說，本專利技術涉及用于從表型上改良植物和轉基因植物的方法，所述植物中在木質形成不同階段特異性表達之基因的表達發生了改變，從而導致改良的生長表型。本專利技術還提供了本專利技術方法中使用的構建體。
技術介紹
當前，林木改造和分子育種的主要目標是改進樹木的質量和產量。全球對木材制品的需求正以每年約1. 7%的速度增長，而這種木材消耗的增長是在已達到或超過世界森林中的最高可持續收獲率的情況下發生的。因此，需要在世界范圍內提高栽植木材的產量。森林栽植還可具有作為碳匯作物(carbon sequestration crop)應對大氣CO2增加的優點。類似地，也需要提高來自非木本植物的生物量產生，例如為了滿足對能源生產原材料的需求。因此，對高等物種細胞發育期間特定過程的改良是具有巨大商業價值的，這不僅包括改良樹木的特性，還包括對其它植物的改良。依靠頂端分生組織進行的植物生長導致了一系列初生組織的發育以及莖和根的伸長。除了這種初生生長之外，樹木種類還會經歷次生生長并產生來自形成層的次生組織“木質”。所述次生生長增加了莖和根的周長。Sterky 等 1998 (Proc. Natl. Acad. Sc1. USA, 1998 (95)，13330-13335)已公布了針對兩個楊屬物種的大規模基因探索計劃的結果，包括來自歐洲山楊X美洲山楊(Populustremula L. Xtremuloides Michx.)和毛果楊(Populus trichocarpa “Tfichobel，，)之木質形成組織的5，629個表達序列標簽(EST)。這些EST代表了針對兩個cDNA文庫的總共3，719種獨特的轉錄物，并且這些轉錄物中的2，245種具有推定的功能。作者表示，所展示的EST數據對于鑒定參與植物次生木質部和韌皮部形成的基因將具有價值，但對于如何進行鑒定則沒有給出清楚的指導。Sterky等1998的文章還揭示了一大批功能未知或未確定的EST的存在。在現有技術(例如Sterky等1998)中，從分離自活躍生長樹木的莖組織構建文庫。從多種組織的混合物制備形成層的文庫，包括歐洲山楊X美洲山楊的發育中的木質部、分生組織形成層以及發育中及成熟的韌皮部。這些形成層組織是通過剝離樹皮并用解剖刀刮擦兩個暴露表面而獲得的。從毛果楊制備發育中的木質部文庫。這些組織是通過剝離樹皮并刮擦暴露的木質部一側而獲得的。使用所述方法只可能建立分別代表完整形成層、發育中的木質部以及韌皮部(利用刮擦暴露的樹皮來制備)的三個不同文庫。現有技術對形成層中的基因表達與發育中木質部組織中的基因表達進行了比較。由于組織制備實驗操作帶來的局限性，該實驗只進行了粗略的比較。用于制備發育中木質部文庫的組織包含從擴大中的木質部細胞到晚期木質部發育的組織。還有一個問題是如何鑒定可能最具重要性的基因并將其與特定發育階段和細胞最終特性聯系起來。另一問題是如何鑒定至今未知的基因，將其與植物中的特定細胞類型和/或功能聯系起來。最后，一個特別的問題是如何發現參與細胞分裂、細胞擴大、細胞壁合成、凋亡和程序性細胞死亡以及與決定樹木生長和木質特性有關的其它重要過程的特定基因。 Hertzberg 等 2001 (Proc. Natl. Acad. Sc1. USA，2001 (98)，14372-14737)和Schrader等2005 (Plant Cell, (16)，2278-2292)已利用轉錄物特征譜來揭示木質部發育期間數千種基因的轉錄層次，并提供了可有助于進一步闡明許多未知功能基因的表達數據(White 等 1999 (Science 1999(286)2187-2184) ；Aharoni 等 2000 (Plant Cell2000 (12) 647-662) ο然而，這對于木本植物(例如樹木)來說在技術上很復雜。Hertzberg等和Schrader等已研究了發育中的楊樹次生木質部，它是高度組織化的并且在不同發育階段中具有易識別且獨特的邊界。木質形成起始于維管形成層。形成層衍生物通過分裂、擴大、次生壁形成、木質化以及最終的程序性細胞死亡過程發育成木質部細胞。樹木中大尺寸的維管分生組織為通過切向冷凍切片獲取來自確定發育階段的樣品提供了特有的可能性(Uggla 等 1996Proc. Natl. Acad. Sc1. USA，1996 (93) ,9282-9286)。為了測定歐洲山楊 X美洲山楊(雜交山楊)中個體發育的木質形成期間特定階段的穩定狀態mRNA水平，收集貫穿木質發育區的30 μ m厚切片并隨后利用數個由來自雜交山楊的多達20，000個獨特EST組成的已點樣cDNA微陣列進行分析(Schena等1995Science 1995(270)467-470)。盡管從EST方法、基因組測序以及利用DNA陣列技術進行的表達研究顯然可證實基因在何處和何時表達，但是僅通過這些類型的分析工具不太可能闡明基因在生物學和/或技術上的功能。為了分析以及證實基因的功能，必須進行功能表征，例如通過基因失活和/或基因過表達來實現。然而，為了能鑒定具有令人感興趣且經常難以預料之可商用特征的基因，需要有新的分析平臺來基于多重標準評估候選基因。專利技術概述本專利技術涉及利用生物信息學工具、來自EST測序和DNA陣列的數據從鑒定得到的大批候選基因中選擇具有可商用表型之基因的一種新的應用廣泛的分析平臺。該分析平臺致力于基于多重標準的組合對生長行為進行分析。本專利技術提供了通過改變滿足所述標準的一種或多種基因的表達來產生轉基因植物的方法。因此，本專利技術的一方面提供了產生與其野生型相比生長有所提高的轉基因植物的方法，其包括改變植物中在樹木形成不同階段特異性表達的至少一種基因的基因產物水平。在本專利技術的一個具體實施方案中，所述至少一種基因的選擇滿足該基因的RNAi下調在一組3-8株轉基因植物中引起以下效果的標準當比較在18小時光周期、22°C/15°C溫度(白天/夜晚)以及每周一次施用I 100稀釋的Weibulls Rika S NPK 7_1_5的條件下于溫室中培育8周的所述一組轉基因植物與相同條件下培育的一組野生型植物時，a)在最終高度平均值(average final height, AFH)、最終高度最大值(maximumfinal height, MFH)、最大高度生長速率平均值(averagemaximum height growth rate,AMHGR)和最大高度生長速率最大值(maximum maximum height growth rate,MMHGR)中具有5%或更大的差異；和/或b)在最終直徑平均值(average final diameter,AFD)、最終直徑最大值(maximumfinal diameter, MFD)、直徑生長速率平均值(averagediameter growth rate, ADGR)和直徑系數最大值(maximum diametercoefficient, MDC)中具有5%或更大的差異；和/或c)在最終高度平均值(AFH)和/或最終直徑平均值(AFD)和/或最大高度生長速率平均值(AMH本文檔來自技高網...
【技術保護點】
通過產生與其野生型相比生長有所提高之轉基因植物的方法而產生的轉基因植物產生的木材，其中所述方法包括改變植物中來自SEQ?IDNO：15的核苷酸序列所編碼之基因產物的水平，其中所述轉基因植物是木本植物。
【技術特征摘要】
2006.12.08 EP PCT/2006/0118551.通過產生與其野生型相比生長有所提高之轉基因植物的方法而產生的轉基因植物產生的木材，其中所述方法包括改變植物中來自SEQ IDNO 15的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：芒努斯·赫茨貝里，戈蘭·桑德貝里，亞爾莫·施拉德爾，大衛·瑟德斯特倫，
申請(專利權)人：瑞典樹木科技公司，
類型：發明
國別省市：
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