[发明专利]氮应答性早期根瘤素基因

说明书

【相关申请的交叉引用】

本申请要求提交于2008年9月25日的美国临时专利申请No.61/099,954的优先权，将其整体并入本文。

【技术领域】

本发明总的涉及调节植物特征(例如氮使用效率(NUE))的组合物及方法。

【背景技术】

在下一个50年内，由多种因素(包括增加的人群，每人使用的作物的增加，及许多环境问题)的组合将对世界作物生产产生显著压力。给定当前趋势，在此时期将必要大致双倍世界产率，及付出显著的努力应对此经济上及环境上可持续的样式的挑战(Rothstein SJ Plant Cell 2007，19：2695-2699)。氮是植物生长的必要的元素，及被认为是水缺乏后植物产率的主要控制因子(Lea PJ，Morot-Gaudry J-F Plant nitrogen，2001，Springer，Berlin；London)。高产率作物的产率相关于大量的氮肥料的应用。这些大的氮输入目前被估计在90百万公吨，及成为世界作物产生的主要成本(Frink CR，et ah，PNAS 1999，96：1175-1180)。但是，合并入农业作物的氮罕见超过施加的氮的40％，表明氮利用中严重的无效(Raun WR，Johnson GV Agronomy Journal1999，91：357-363；Glass ADM Critical Reviews in Plant Sciences 2003，22：453-470)。因此，有开发有改善的氮使用效率(NUE)的作物的紧急需要。

植物生命循环中有氮使用的2个主要阶段。第一是植物性阶段，当多数涉及氮同化时。第二是繁殖阶段，当涉及氮同化及再活动时。在测量NUE中，已经数年开发出几种定义及评估方法，那些之一是生物质或谷粒产率对比供给的氮量(Good AG，et al，Trends Plant Sci2004，9：597-605)。一般而言，此NUE可进一步分为2部分，一种是同化效率，及其他是利用效率。

为评定植物对氮的应答的分子基础及为鉴定氮-应答性基因，几个氮应答的研究已采用拟南芥的微阵列基因表达谱(Wang R，et al.，Plant Cell 2000，12：1491-1509；Wang RC，et al.，Plant Physiology2003，132：556-567；Price J，et al.，Plant Cell 2004，16：2128-2150；Scheible WR，et al.，Plant Physiology 2004，136：2483-2499)。其他研究研究了在慢性氮应激下的拟南芥的氮-应答性基因，以及该基因的短及长期氮利用度增加后瞬时的转录变化(Bi YM，et al.，BMCGenomics 2007，8：281)。而且，将用于拟南芥的指定的氮土壤生长系统(Bi YM，et al.，Plant Journal 2005，44：680-692)用于分离NLA基因，其控制拟南芥对氮限制的适应性，及用于鉴定涉及氮应答的额外的基因(Peng M，et al.，Plant J 2007′，50：320-337；Peng MS，et al.，Plant Molecular Biology 2007，65：775-797)。也已在番茄根(Wang YH，et al.，Plant Physiol 2001，127：345-359)及稻幼苗(Lian X，et al.，Plant Mol Biol 2006，60：617-631)中进行对氮-应答性基因的研究。

尽管已从以上研究鉴定许多氮-应答性基因，至于如何使用此知识来操作基因表达以使植物更有效使用氮的报道一直以来缺少。为应对此需要，本发明提供氮应答性早期根瘤素基因(LOC_Os06g05010)，称为OsENOD93，及过表达此氮应答性早期根瘤素基因的植物，其显示增加的NUE，包括增加的籽产率，应激耐受性，硝酸盐水平及氨基酸水平。也提供制备所述植物的方法，或者，使用氮应答性早期根瘤素基因的活化剂模拟过表达表型的方法。仍还提供了在公开的方法中有用的分离的核酸及蛋白。

【发明概述】