[发明专利]提高植物生物量和产量的方法

说明书

技术领域

本发明属于基因技术和植物学领域；更特别地，本发明涉及细胞壁结合的蔗糖转化酶基因在植物中提高生物量和产量的应用。

背景技术

随着全球耕地面积的逐年减少，农作物的产量难以维持人类的发展。虽然粮食作物的亩产在增加，但总产量难以维持增势。根据联合国粮农组织发布的报告，全球面临较大的粮食危机。一些主要粮食作物、油料作物的品种改良显得极为迫切。

玉米(Zea mays L.)是世界上重要的粮、饲、能源、工业原料兼用的高产作物。随着经济的增长，畜牧业的发展和矿物质能源的日益枯竭，对玉米的需求呈刚性增长，而中国现有玉米生产能力远远不能满足潜在的巨大需求。由于城市化和工业化等非农用地的不断扩大，中国的耕地不可能继续增加。因此，进一步提高玉米单产是保障中国粮食安全的必然选择。但是，采用传统的育种方法因缺乏种质资源等因素很难获得高产玉米新品种，基因工程的发展加快了玉米育种工作前进的步伐，为培育高产玉米新品种开辟了新途径。在进一步完善玉米遗传转化技术、开发新的功能基因的同时，充分挖掘已知功能基因的新功能和应用价值也是培育高产玉米新品种的一个快速有效的手段。

大豆(Glycine max L.merrill)是世界最主要的油料作物，是人类优质蛋白和油脂的主要来源。自二十世纪六十年代以来，世界大豆生产迅速发展。播种面积是衡量大豆种植业重要地位的主要因素。中国是大豆原产国，曾经是世界最大大豆生产国和净出口国。但近年来，随着需求的快速增长，进口大豆迅速增加。近年来，国内播种面积和产量一直徘徊不前，而随着消费需求快速增长，大豆和植物油自给率则持续降低。因此，培育高产高品质的大豆新品种成为首要的任务之一。通过基因工程育种改良的大豆遗传性状，使其具有高产及更高的营养价值和经济价值，已成为当今大豆遗传育种研究的热点。

因此，本领域迫切需要进一步开发可应用于改良植物、使植物高产的新的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高植物生物量和产量的方法。

在本发明的第一方面，提供一种改良植物的方法，所述方法包括：将来源于玉米或拟南芥的细胞壁结合的蔗糖转化酶的编码基因转入到植物中。

在一个优选例中，所述的方法还包括：从转入的植物中选择出相较对照植物而言性状改良的植物。

在一个优选例中，所述的植物选自：禾本科植物、豆科植物。

在另一优选例中，所述的禾本科植物包括：玉米、水稻、小麦、大麦、高粱、黑麦、燕麦、甘蔗等。在另一优选例中，所述的豆科植物包括：大豆、苜蓿等。

在另一优选例中，所述的来源于玉米或拟南芥的细胞壁结合的蔗糖转化酶的变体具有改良植物功能。

在另一优选例中，所述的方法包括：(1)提供构建物，所述构建物包括：细胞壁结合的蔗糖转化酶的表达盒；(2)将所述构建物转入植物，从而改良植物。

在另一优选例中，步骤(2)包括：(a)将所述的构建物转化农杆菌，获得携带所述构建物的农杆菌；和(b)将植物组织或器官与步骤(a)中的携带所述构建物的农杆菌接触，从而使所述的构建物转入植物。

在另一优选例中，所述改良植物包括：增加植物种子(籽粒)的大小；增加植物种子(籽粒)的数量；增加植物的株高；或增加植物的生物量。

在另一优选例中，所述改良植物包括：提高植物的光合速率和电子传递速率；提高植物体内IAA含量；或提高植物的ZmTAR1基因的表达量。

在另一优选例中，所述的来源于玉米的细胞壁结合的蔗糖转化酶是：(a)SEQID NO:2所示氨基酸序列的多肽；或(b)在(a)限定的氨基酸序列中经过取代、缺失或添加一个或几个(如1-30个，较佳地1-20个，较佳地1-10个，更佳地1-5个，例如1、2、3、4或5个)氨基酸且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；或(c)与(a)限定的蛋白序列有90%(较佳地95%；更佳地98%；更佳地99%)以上同源性且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的蛋白。