CN112375779B - Use1在调控植物性状中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改善植物性状的方法，包括降低或抑制所述植物中USE1基因或其编码蛋白的表达量和/或活性，从而改善植物性状。另外，本发明还提供了可以用于抑制USE1基因或其编码蛋白的抑制剂或制备用于提高植物生物量的组合物或制剂，以及其在改善植物性状方面的用途，进一步的在提高植物的生物量或产量中的用途。

Description

USE1在调控植物性状中的应用
技术领域
本发明属于农学领域，分子生物学，植物遗传学，植物生理学和发育生物学领域。本发明具体地涉及一种改善植物性状的方法。
背景技术
在田间条件下，植物性能，例如在生长，发育，生物量积累和种子产生方面，取决于植物对许多环境条件，变化和胁迫的耐受性和适应能力。由于农业和园艺的开始，需要改善作物栽培中的植物性状。除了通过在作物种植中应用技术进步来增加产量外，育种策略还促进作物特性以抵抗生物和非生物胁迫，提高营养利用效率和改变其它作物特定的产量参数。改善植物固有的生长发育特性，引入对生物和非生物胁迫的耐受性，以在环境胁迫条件下保持产量，并在不同气候条件下扩大面积。开发出具有较好养分利用效率的作物，以减少肥料输入，并将土地面积扩大到营养贫乏的地区。
本发明提供了一种改善植物性状的方法，包括降低或抑制所述植物中USE1基因或其编码蛋白的表达量和/或活性，从而改善植物性状。另外，本发明还提供了USE1基因或其编码蛋白的抑制剂，或制备用于提高植物生物量的组合物或制剂，用于改善植物性状。
本发明首次发现，抑制USE1基因或其编码蛋白的表达可显著提高植物的生物量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的改善植物性状的方法。
增加产量的方法
本发明第一方面提供了一种改善植物性状的方法，包括步骤：降低或抑制所述植物中USE1基因或其编码蛋白的表达量和/或活性，从而改善植物性状。在另一优选例中，所述方法包括给予植物USE1基因的抑制剂或USE1蛋白的抑制剂。
在另一优选例中，所述改善植物性状是提高植物的产量和/或生物量。
在另一优选例中，所述改善植物性状包括提高根的长度、提高叶片(例如，莲座叶)的大小、提高植株的高度、提高花的大小、提高种子的大小、提高种子的千粒重、提高种子的产量。
在另一优选例中，所述植物包括农作物、林业植物、蔬菜、瓜果、花卉、牧草(包括草坪草)。
在另一优选例中，所述的植物包括单子叶植物和双子叶植物。
在另一优选例中，所述植物选自下组：禾本科、豆科、藜科、十字花科植物、或其组合。
在另一优选例中，所述的植物选自下组：拟南芥、水稻、烟草、玉米、高粱、大麦、小麦、小米、大豆、番茄、马铃薯、藜麦、生菜、油菜、白菜、菠菜、甜菜、草莓、或其组合。
在另一优选例中，所述植物选自拟南芥。
在另一优选例中，所述降低或抑制是指USE1基因或其编码蛋白的表达或活性与野生型相比，基因表达量降低、蛋白表达量有所降低或蛋白活性降低。在另一优选例中，所述降低或抑制USE1基因或其蛋白的表达和/或活性通过选自下组的方法实现：基因突变、基因敲除、基因中断、RNA干扰技术、基因编辑技术、导入基因或蛋白的抑制剂、或其组合。
在另一优选例中，所述的基因突变通过以下一种或多种方法获得：自然变异、物理诱变(如紫外线诱变、X射线或Y射线诱变)、化学诱变(如亚硝酸、羟胺、EMS、亚硝基胍等)、生物诱变(如病毒或细菌介导的诱变)、基因编辑或生物合成。
在另一优选例中，所述的突变区域包括外显子和/或内含子区。
在另一优选例中，所述USE1基因的抑制剂或USE1蛋白的抑制剂选自下组：反义核酸、抗体、小分子化合物、Crispr试剂、小分子配体、或其组合。
在另一优选例中，所述的基因编辑技术选自下组：CRISPR技术、TALEN技术、ZFN技术、或其组合。
在另一优选例中，所述方法包括步骤：
(i)提供一植物或植物细胞；和
(ii)将USE1基因的抑制剂或USE1蛋白的抑制剂导入所述植物或植物细胞，从而获得改造的植物或植物细胞。
在另一优选例中，所述方法包括步骤：
(i)提供一植物或植物细胞；和
(ii)利用靶向USE1基因的gRNA以及相应的Cas蛋白导入所述植物或植物细胞；在优选的实施方式中，向所述植物或植物细胞中导入含有所述gRNA和Cas蛋白的表达载体。
在另一优选例中，所述USE1基因包括野生型USE1基因和突变型USE1基因。
在另一优选例中，所述的突变型USE1基因包括突变后编码蛋白的功能未发生改变的突变形式(即功能与野生型编码蛋白相同或基本相同)。
在另一优选例中，所述的突变型USE1基因编码的多肽与野生型USE1基因所编码的多肽相同或基本相同。
在另一优选例中，所述的突变型USE1基因包括与野生型USE1基因相比，同源性≥80％(较佳地≥90％，更佳地≥95％，更佳地，≥98％或99％)的多核苷酸。
在另一优选例中，所述的突变型USE1基因包括在野生型USE1基因的5＇端和/或3＇端截短或添加1-60个(较佳地1-30，更佳地1-10个)核苷酸的多核苷酸。
在另一优选例中，所述的USE1基因包括cDNA序列、CDS序列、基因组序列、或其组合。
在另一优选例中，所述USE1基因来源于选自下组的一种或多种植物：禾本科、豆科、藜科、十字花科植物。
在另一优选例中，所述的USE1基因来源于选自下组的一种或多种植物：拟南芥、水稻、烟草、玉米、高粱、大麦、小麦、小米、大豆、番茄、马铃薯、藜麦、生菜、油菜、白菜、菠菜、甜菜、草莓。
在另一优选例中，所述USE1基因来源于拟南芥。
在另一优选例中，所述USE1基因的编码蛋白(USE1蛋白)的氨基酸序列选自下组：
(i)具有SEQ ID NO.:1所示氨基酸序列的多肽；
(ii)将如SEQ ID NO.:1所示的氨基酸序列经过一个或几个(如1-10个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，具有所述相同或相近功能(膜融合蛋白活性)由(i)衍生的多肽；
或(iii)氨基酸序列与SEQ ID NO.:1所示氨基酸序列的同源性≥90％(较佳地≥95％，更佳地≥98％)，具有相同或相近功能的多肽。
在另一优选例中，所述USE1基因的核苷酸序列选自下组：
(a)编码如SEQ ID NO.:1所示多肽的多核苷酸；
(b)序列如SEQ ID NO.:2所示的多核苷酸；
(c)核苷酸序列与SEQ ID NO.:2所示序列的同源性≥95％(较佳地≥98％，更佳地≥99％)的多核苷酸；
(d)在SEQ ID NO.:2所示多核苷酸的5’端和/或3’端截短或添加1-60个(较佳地1-30，更佳地1-10个)核苷酸的多核苷酸；
(e)与(a)-(d)任一所述的多核苷酸互补的多核苷酸。
抑制剂及其用途
本发明第二方面提供了一种USE1基因的抑制剂或USE1蛋白的抑制剂。
在另一优选例中，所述抑制剂选自下组：反义核酸、抗体、小分子化合物、Crispr试剂、小分子配体、或其组合。
在另一优选例中，所述反义核酸选自下组：反义RNA、反义DNA、干扰RNA、核酶、或其组合。
在另一优选例中，所述干扰RNA选自下组：siRNA、shRNA、RNAi、miRNA、dsRNA、hpRNA、ihpRNA、或其组合。
本发明第三方面提供了一种本发明第二方面所述的抑制剂的用途，用于改善植物性状。
组合物及其用途
本发明第四方面提供了一种用于改善植物性状的组合物，包括：
(a)USE1基因或USE1蛋白的抑制剂，和
(b)农学上可接受的载体。
在另一优选例中，所述组合物包括农用组合物。
在另一优选例中，所述组合物的剂型选自下组：溶液剂、乳剂、混悬剂、粉剂、泡沫剂、糊剂、颗粒剂、气雾剂、或其组合。
在另一优选例中，所述组合物还包括其他改善植物性状的物质。
本发明第五方面提供了一种本发明第四方面所述的组合物的用途，用于改善植物性状。
改良和制备细胞、组织和植物的方法
本发明第六方面提供了一种制备基因工程的植物组织、植物细胞或植物的方法，包括步骤：
降低或抑制植物组织、植物细胞或植物中的USE1基因或其编码蛋白的表达和/或活性，从而获得基因工程的植物组织、植物细胞或植物。
在另一优选例中，所述降低USE1基因或其蛋白的表达和/或活性通过选自下组的方法实现：基因突变、基因敲除、基因中断、RNA干扰技术、基因编辑技术、导入基因或蛋白抑制剂、或其组合。
本发明第七方面提供了一种改良植物的方法，所述的方法是提供一植物细胞、植物组织、植物部分，向所述植物细胞、植物组织、植物部分中导入USE1基因或其编码蛋白的抑制剂；
在另一优选例中，还可以包括将导入了抑制剂的植物细胞、植物组织、植物部分再生成植株。
在另一优选例中，所述导入了抑制剂的植物细胞、植物组织、植物中的USE1基因或其编码蛋白的表达或活性降低。
在另一优选例中，所述方法用于改善植物性状。
本发明还提供了一种制备性状改善的植物组织、植物细胞或植物的方法，所述方法包括降低或抑制植物组织、植物细胞或植物中的USE1基因或其编码蛋白的表达和/或活性，从而获得基因工程的植物组织、植物细胞或植物。
细胞、组织和植物
本发明第八方面提供了一种基因工程植物，所述的植物是用本发明第七方面所述的方法制备的。
本发明还提供了一种性状改良的植物，所述植物的USE1基因或其编码蛋白的表达量和/或活性被降低或抑制。
名词定义
除非本申请定义，本发明中所使用的科学术语或专业名词具有本领域技术人员所理解的含义，当本领域技术人员理解的含义与本申请所定义的含义出现矛盾时，以本申请所定义的含义为准。
如本文所用，所述“Cripsr制剂”是指可以实现基因编辑效果的各有效成分的组合，包括gRNA(向导RNA)或其编码序列和Cas蛋白或其编码序列，还可以进一步包括载体，以及有利于同源重组或基因表达的元件。
术语“同源性”或“同一性”用于指两个多肽之间或两个核酸之间序列的匹配情况。当两个进行比较的序列中的某个位置都被相同的碱基或氨基酸单体亚单元占据时(例如，两个DNA分子的每一个中的某个位置都被腺嘌呤占据，或两个多肽的每一个中的某个位置都被赖氨酸占据)，那么各分子在该位置上是同一的。两个序列之间。通常，在将两个序列比对以产生最大同一性时进行比较。比对方法为本领域技术人员已知的常规方法，比如BLAST运算法则。
术语“基因工程”是指通过人工干预的方式对控制生物遗传信息的核苷酸进行改造和利用，从而获得新的遗传特性、或新品种、或新产品的技术，包括本领域所公开的所有基因改造技术，如基因诱变、转基因或基因编辑等方法。基因诱变的方法包括但不限于物理诱变(比如紫外线诱变)、化学诱变(比如吖啶类染料)、生物诱变(如病毒、噬菌体诱变)等。在一优选实施方式中，本发明的基因工程改造包括用一个或多个sgRNA介导的Cas核酸酶对USE1基因家族的成员进行基因编辑。
USE1基因
USE1(Membrane fusion protein Use1)，如本文所用，术语“本发明的USE1基因”包括单子叶或双子叶植物，如拟南芥的USE1基因。在一优选实施方式中，本发明的USE1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.:2所示。
本发明还包括与本发明的优选基因序列(SEQ ID NO.:2)具有50％或以上(优选60％以上，70％以上，80％以上，更优选90％以上，更优选95％以上，最优选98％以上，如99％，或100％)同源性的核酸，所述核酸也能有效地提高植物的生物量。“同源性”是指按照位置相同的百分比，两条或多条核酸之间的相似水平(即序列相似性或同一性)。在本文中，所述基因的变体可以通过插入或删除调控区域，进行随机或定点突变等来获得。
在本发明中，SEQ ID NO.:2中的核苷酸序列可以经过取代、缺失或添加一个或多个，生成SEQ ID NO.:2的衍生序列，由于密码子的简并性，即使与SEQ ID NO.:2的同源性较低，也能基本编码出如SEQ ID NO.:1所示的氨基酸序列。另外，“在SEQ ID NO.:2中的核苷酸序列经过取代、缺失或添加至少一个核苷酸衍生序列”的含义还包括能在中度严谨条件下，更佳的在高度严谨条件下与SEQ ID NO.:2所示的核苷酸序列杂交的核苷酸序列。这些变异形式包括(但并小限于)：若干个(通常为1-90个，较佳地1-60个，更佳地1-20个，最佳地1-10个)核苷酸的缺失、插入和/或取代，以及在5’和/或3’端添加数个(通常为60个以内，较佳地为30个以内，更佳地为10个以内，最佳地为5个以内)核苷酸。
应理解，尽管本发明的实例中提供的基因来源于拟南芥，但是来源于其它类似的植物的、与本发明的序列(优选地，序列如SEQ ID NO.:2所示)具有一定同源性(如具有80％以上，如85％,90％,95％甚至98％，99％，或100％序列相同性)的USE1的基因序列，也包括在本发明的范围内，只要本领域技术人员在阅读了本申请后根据本申请提供的信息可以方便地从其它植物中分离得到该序列。比对序列相同性的方法和工具也是本领域周知的，例如BLAST。
本发明的多核苷酸可以是DNA形式或RNA形式。DNA形式包括：DNA、基因组DNA或人工合成的DNA，DNA可以是单链的或是双链的。DNA可以是编码链或非编码链。编码成熟多肽的编码区序列可以与SEQ ID NO.:2所示的编码区序列相同或者是简并的变异体。
编码成熟多肽的多核苷酸包括:只编码成熟多肽的编码序列；成熟多肽的编码序列和各种附加编码序列；成熟多肽的编码序列(和任选的附加编码序列)以及非编码序列。
术语“编码多肽的多核苷酸”可以是包括编码此多肽的多核苷酸，也可以是还包括附加编码和/或非编码序列的多核苷酸。本发明还涉及上述多核苷酸的变异体，其编码与本发明有相同的氨基酸序列的多苷或多肽的片段、类似物和衍生物。此多核苷酸的变异体可以是天然发生的等位变异体或非天然发生的变异体。这些核苷酸变异体包括取代变异体、缺失变异体和插入变异体。如本领域所知的，等位变异体是一个多核苷酸的替换形式，它可能是一个或多个核苷酸的取代、缺失或插入，但不会从实质上改变其编码的多肽的功能。
本发明还涉及与上述的序列杂交且两个序列之间具有至少50％，较佳地至少70％，更佳地至少80％相同性的多核苷酸。本发明特别涉及在严格条件下与本发明所述多核苷酸可杂交的多核苷酸。在本发明中，“严格条件”是指：(1)在较低离子强度和较高温度下的杂交和洗脱，如0.2×SSC，0.1％SDS，60℃；或(2)杂交时加有变性剂，如50％(v/v)甲酞胺，0.1％小牛血清/0.1％Ficoll，42℃等；或(3)仅在两条序列之间的相同性至少在90％以上，更好是95％以上时才发生杂交。
本发明的USE1核苷酸全长序列或其片段通常可以用PCR扩增法、重组法或人工合成的方法获得。对于PCR扩增法，可根据本发明所公开的有关核苷酸序列，尤其是开放阅读框序列来设计引物，并用市售的DNA库或按本领域技术人员已知的常规方法所制备的cDNA库作为模板，扩增而得有关序列。当序列较长时，常常需要进行两次或多次PCR扩增，然后再将各次扩增出的片段按正确次序拼接在一起。一旦获得了有关的序列，就可以用重组法来大批量地获得有关序列。通常是将其克隆入载体，再转入细胞，然后通过常规方法从增殖后的宿主细胞中分离得到有关序列。
此外，还可用人工合成的方法来合成有关序列，尤其是片段长度较短时。通常，通过先合成多个小片段，然后再进行连接可获得序列很长的片段。目前，已经可以完全通过化学合成来得到编码本发明蛋白(或其片段，或其衍生物)的DNA序列。然后可将该DNA序列引入本领域中已知的各种现有的DNA分子(或如载体)和细胞中。此外，还可通过化学合成将突变引入本发明蛋白序列中。
USE1基因编码的多肽
如本文所用，术语“本发明多肽”、“USE1基因的编码蛋白”、可以互换使用，都是指来源于植物(如拟南芥)的USE1的多肽及其变体。在一优选实施方式中，本发明多肽的一种典型的氨基酸序列如SEQ ID NO.:1所示。
本发明还包括与本发明的SEQ ID NO.:1所示序列具有50％或以上(优选60％以上，70％以上，80％以上，更优选90％以上，更优选95％以上，最优选98％以上，如99％或100％)同源性的具有相同或相似功能的多肽或蛋白。
所述“相同或相似功能”主要是指具有与SEQ ID NO.:1所示序列的蛋白相同或相似的活性。
农用制剂
可将本发明的活性物质(如USE1基因或其编码蛋白的抑制剂)以常规的方法制备成农用制剂，例如溶液剂、乳剂、混悬剂、粉剂、泡沫剂、糊剂、颗粒剂、气雾剂、用活性物质浸渍的天然的和合成的材料、在多聚物中的微胶囊、用于种子的包衣剂。
这些制剂可用已知的方法生产，例如，将活性物质与扩充剂混合，这些扩充剂就是液体的或液化气的或固体的稀释剂或载体，并可任意选用表面活性剂即乳化剂和/或分散剂和/或泡沫形成剂。例如在用水作扩充剂时，有机溶剂也可用作助剂。
用液体溶剂作稀释剂或载体时，基本上是合适的，如：芳香烃类，例如二甲苯，甲苯或烷基萘；氯化的芳香或氯化的脂肪烃类，例如氯苯，氯乙烯或二氯甲烷；脂肪烃类，例如环己烷或石蜡，例如矿物油馏分；醇类，例如乙醇或乙二醇以及它们的醚和脂类；酮类，例如丙酮，甲乙酮，甲基异丁基酮或环已酮；或不常用的极性溶剂，例如二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，以及水。
就液化气的稀释剂或载体说，指的是在常温常压下将成为气体的液体，例如气溶胶推进剂，如卤化的烃类以及丁烷，丙烷，氮气和二氧化碳。
固体载体可用研磨的天然矿物质，例如高岭土，粘土，滑石，石英，活性白土，蒙脱土，或硅藻土，和研磨合成的矿物质，例如高度分散的硅酸，氧化铝和硅酸盐。供颗粒用的固体载体是碾碎的和分级的天然锆石，例如方解石，大理石，浮石，海泡石和白云石，以及无机和有机粗粉合成的颗粒，和有机材料例如锯木屑，椰子壳，玉米棒子和烟草梗的颗粒等。
非离子的和阴离子的乳化列可用作乳化剂和/或泡沫形成剂。例如聚氧乙烯-脂肪酸酯类，聚氧乙烯-脂肪醇醚类，例如烷芳基聚乙二醇醚类，烷基磺酸酯类，烷基硫酸酯类，芳基磺酸酯类以及白蛋白水解产物。分散剂包括，例如木质素亚硫酸盐废液和甲基纤维素。
在制剂中可以用粘合剂，例如羧甲基纤维素和以粉末，颗粒或乳液形式的天然和合成的多聚物，例如阿拉伯胶，聚乙烯基醇和聚乙烯醋酸酯。
可以用着色剂例如无机染料，如氧化铁，氧化钻和普鲁士蓝；有机染料，如有机染料，如偶氮染料或金属钛菁染料；和用痕量营养剂，如铁，猛，硼，铜，钴，铝和锌的盐等。
在本发明中，所述“农用制剂”通常是农用植物生长调节剂，其含有USE1基因或其编码蛋白的抑制剂作为改良植物性状(如，提高植物的生物量)的活性成分；以及农业上可接受的载体。
如本文所用，所述“农业上可接受的载体”是用于将本发明的活性物质传送给植物的农药学上可接受的溶剂、悬浮剂或赋形剂。载体可以是液体或固体。适用于本发明的农业上可接受的载体选自下组：水、缓冲液、DMSO、表面活性剂如Tween-20、或其组合。任何本领域技术人员已知的农业上可接受的载体均可用于本发明中。
本发明的农用制剂可包括农用组合物。
本发明的农用制剂可与其他提高植物生物量的物质联用。所述其他提高植物生物量的物质可以是本领域技术人员已知的植物生长调节剂。
本发明所述的农用制剂的剂型可以是多种多样的，只要能够使活性成分有效地到达植物体内的剂型都是可以的，从易于制备和施用的立场看，优选的农用制剂是一种喷雾剂或溶液制剂。
本发明所述的农用制剂通常含有占所述农用制剂总重量的0.0001-99wt％，较佳地0.1-90wt％的本发明的活性成分。商品制剂或使用剂型中的本发明的活性成分的浓度可在广阔的范围内变动。商品制剂或使用剂型中的本发明的活性成分的浓度可从0.0000001-100％(g/v)，最好在0.0001与50％(g/v)之间。
植物性状的改良
本发明还提供了一种改良植物性状的方法，所述的改良包括：提高植物生物量和/或产量，包括步骤：降低所述植物中USE1基因或其编码蛋白的表达量和/或活性，或在所述植物中引入USE1基因或其编码蛋白的抑制剂。
在本发明中，还可进一步用常规方法将其他可以提高植物生物量的物质处理植物或植物种子，从而改良对应植物的性状。
序列表
SEQ ID NO.: 名称 类型
1 USE1的氨基酸序列 protein
2 USE1的核苷酸序列 DNA
附图说明
图1野生型拟南芥和突变株AtUse11-1、AtUse11-2中，use1基因RT-PCR结果；与Col-0对照相比，AtUse11-1、AtUse11-2突变株的use1基因的表达量明显降低。
图2野生型拟南芥和突变株AtUse11-1株高大小的对比。
图3野生型拟南芥和突变株AtUse11-1莲座叶大小的对比。
图4野生型拟南芥和突变株AtUse11-2株高大小的对比。
图5野生型拟南芥和突变株AtUse11-2莲座叶大小的对比。
图6野生型拟南芥和突变株AtUse11-1、AtUse11-2种子千粒重比较结果；与Col-0对照相比，AtUse11-1、AtUse11-2突变株的种子的千粒重明显提高。
具体实施方式
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
经过广泛而深入的研究，本发明人通过对大量的植物性状位点的研究和筛选，首次意外地发现，抑制USE1基因或其编码蛋白的表达时，可显著增植株的生物量。本发明人在此基础上完成了本发明。
本发明的主要优点包括：
(1)本发明首次发现，通过抑制USE1基因或其编码蛋白的表达或活性，可显著改善植物性状。
(2)本发明创造了一个新的种质资源，具有重要的理论和实际应用意义。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件如Sambrook等人，分子克隆：实验室手册(New York:Cold Spring Harbor LaboratoryPress,1989)中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非有特别说明，否则实施例中所用的材料和试剂均为市售产品。
1.突变体的筛选和鉴定
为了研究USE1对植物性状的影响，发明人选择了模式植物拟南芥，采用常规的分子生物学手段，将T-DNA随机插入到了拟南芥的USE1基因中，所述USE1野生型基因序列如SEQ ID NO.:2所示，其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.:1所示。
发明人分离到了2个USE1基因突变的植株atuse11-1和atuse11-2。其中，atuse11-1植株中，T-DNA插入到了use1基因的5’-UTR区；atuse11-2植株中，T-DNA插入到了use1基因的第一个外显子区。
种植突变体atuse11-1和atuse11-2种子7-9天，取每株植物的叶片，提取基因组DNA，PCR后电泳筛选得到纯合体。将纯合体幼苗移入土中进行扩繁，并与Col-0进行回交并筛选，回交三次筛选得到稳定表型的突变体进行观察；用RT-PCR检测突变体中use1表达水平，结果如图1所示，use1在突变体atuse11-1和atuse11-2中表达量明显降低。
2.种植野生型和突变体，比较两者的性状
对野生型拟南芥和突变株atuse11-1和atuse11-2进行种植，生长60天，观察野生型与突变株的形态。atuse11-1和atuse11-2的成株株高明显比野生型高(如图2和图3所示)；atuse11-1和atuse11-2的叶片、尤其是莲座叶也要比比野生型大(如图4和图5所示)。另外，突变株atuse11-1和atuse11-2的种子产量也高于野生型；如图6所示，突变株atuse11-1和atuse11-2种子的千粒重与野生型相比，明显升高，可以提升20％左右。
3.实验结论
use1基因对于植物的生长发育有负调控作用，下调或者缺失use1基因或蛋白能够使植株的株高升高，叶片增大，最终提高植物的产量和生物量。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
SEQUENCE LISTING
<110> 山东舜丰生物科技有限公司
<120> USE1在调控植物性状中的应用
<130> JH-CNP201723DJ
<160> 2
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 236
<212> PRT
<213> Arabidopsis thaliana
<400> 1
Met Gly Ile Gly Lys Thr Glu Ile Asn Phe Met Arg Leu Leu Ser Ala
1 5 10 15
Ala Pro Asn Gln Gln Asn Gln Ser Lys Leu Met His Tyr Val Ala Thr
20 25 30
Leu Arg Glu Gln Leu Glu Gln Leu Ser Glu Glu Lys Thr Leu Glu Gly
35 40 45
Leu Pro Arg Val Thr Asn Ala Lys Val Asn Glu Tyr Tyr Glu Lys Ile
50 55 60
Glu Ala Val Val Ser Arg Ile Val Ala Gln Val Pro His Thr Glu Val
65 70 75 80
Ser Asp Glu Ala Phe Ala Lys Asp Ser Thr Asn Asp Ser Ser Pro Lys
85 90 95
Val Glu Asp Asp Thr Arg Thr Pro Asn Ser Pro Gln Leu Arg Arg Arg
100 105 110
Ile Val Pro Ala Ser Ser Lys Glu Gln Ser Tyr Asp Ala Asp Pro Ser
115 120 125
Lys Pro Ile Lys Leu Asp Thr Ala Ala Gln Ala Gln Val Asn Lys Gln
130 135 140
Arg Lys Leu Gln Glu Asp Leu Thr Asp Glu Met Val Val Leu Ala Arg
145 150 155 160
Gln Leu Lys Glu Arg Ser Gln Met Ile Ser Gln Ser Val Gln Asn Thr
165 170 175
Glu Lys Ile Leu Asp Ser Thr Glu Glu Ala Ile Glu Gln Ser Leu Ala
180 185 190
Ser Thr Gly His Ala Thr Val Arg Ala Thr Lys Ile Tyr Ser Glu Ser
195 200 205
Ser Lys Thr Ser Cys Phe Gln Trp Leu Leu Ile Leu Ala Met Thr Cys
210 215 220
Val Phe Ile Met Val Val Met Leu Ile Arg Val Thr
225 230 235
<210> 2
<211> 711
<212> DNA
<213> Arabidopsis thaliana
<400> 2
atgggaatcg gcaaaacgga aatcaatttc atgagattac tttcagctgc acctaatcag 60
caaaaccagt ctaagcttat gcattatgtt gctactttga gggaacagtt ggaacaactc 120
tcggaagaga agacccttga agggcttccc agagttacaa acgctaaggt gaatgagtac 180
tatgagaaga ttgaagctgt tgtttcacga atagttgctc aagtgcctca cacagaggta 240
tctgatgaag cttttgcaaa ggattctact aacgatagtt ctcccaaagt agaagacgat 300
acacgaaccc ccaattctcc acagctgaga agaagaatcg tgcctgcaag ttccaaagag 360
caaagctatg acgctgatcc ctcaaaacca ataaaactag acaccgcagc tcaagcgcaa 420
gttaacaagc agagaaagct tcaagaggat ctaaccgatg aaatggtggt acttgcgaga 480
caacttaagg agagaagtca aatgataagc caatctgtgc aaaatacaga aaagatactt 540
gattctaccg aggaagccat tgagcaaagc ttagcaagca caggacacgc aaccgtaaga 600
gccacaaaga tttattcaga aagctcaaag acgagttgct tccagtggct cttgatcctc 660
gccatgacat gtgtgttcat catggttgtc atgttgatcc gagtcacata g 711

Claims (7)

1.一种改善植物性状的方法，其特征在于，通过降低或抑制所述植物中USE1蛋白或其编码基因的表达量和/或活性，从而改善植物性状；所述改善植物性状为提高所述植物的产量和/或生物量；所述USE1蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.:1所示；所述植物为拟南芥。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改善植物性状包括提高植物叶片的大小、提高植株的高度、提高种子的产量或提高种子的千粒重。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述降低或抑制所述植物中USE1蛋白或其编码基因的表达量和/或活性通过以下任一或任意几种方式实现：基因突变、基因沉默、基因敲除、基因中断、RNA干扰技术、基因编辑技术、导入USE1基因或蛋白的抑制剂。
4.USE1基因的抑制剂或USE1蛋白的抑制剂在改善植物性状中的用途，所述改善植物性状为提高所述植物的产量和/或生物量；所述USE1蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.:1所示；所述植物为拟南芥。
5.如权利要求4所述的用途，其特征在于，所述改善植物性状包括提高叶片的大小、提高植株的高度、提高种子的产量或提高种子的千粒重。
6.一种制备性状改善的植物组织、植物细胞或植物的方法，所述方法包括降低或抑制植物组织、植物细胞或植物中的USE1蛋白或其编码基因的表达和/或活性的步骤，所述性状改善为提高所述植物的产量和/或生物量；所述USE1蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.:1所示；所述植物为拟南芥。
7.如权利要求6所述的方法，所述改善性状包括提高叶片的大小、提高植株的高度、提高种子的产量或提高种子的千粒重。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110241130A (zh) * 2018-03-09 2019-09-17 中国科学院上海生命科学研究院 控制植物粒数和粒重的gsn1基因、编码蛋白及其应用
CN111500619A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 中国科学院分子植物科学卓越创新中心 一种bxl基因或其编码蛋白的应用

Patent Citations (2)

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