CN113004382B

CN113004382B - 一种EmBP1基因或其蛋白的应用

Info

Publication number: CN113004382B
Application number: CN201911326959.3A
Authority: CN
Inventors: 朱新广; P·沙赫纳兹; 曲明南; 陈根云
Original assignee: Center for Excellence in Molecular Plant Sciences of CAS
Current assignee: Center for Excellence in Molecular Plant Sciences of CAS
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: US20230054349A1; CN113004382A; WO2021121189A1

Abstract

本发明提供了一种EmBP1基因或其蛋白的应用。本发明首次揭示一种EmBP1基因，其属于锌指蛋白bZIP家族，当提高EmBP1基因的表达时，可显著改善植物的农艺性状，包括：调控光合基因的表达、提高光合效率、提高电子传递效率、提高产量、生物量、株高、增加分蘖数等。本发明的EmBP1基因可以作为调控植物农艺性状的靶标，应用于植物育种中。

Description

一种EmBP1基因或其蛋白的应用

技术领域

本发明涉及植物学及农学领域；更具体地，本发明涉及一种EmBP1基因或其蛋白的应用。

背景技术

植物，特别是农作物，是人类社会食物和和生活生产资料的重要来源，几乎所有的人类食物以及很多的工业制品都直接或间接的来源于植物。经济的发展及生态环境的恶化带来了耕地面积的减少，而全球范围内人口不断增长，如何平衡人口增长及粮食短缺的窘境已经成为一个世界性难题，这对于农产品产量和质量都提出新的挑战。提高植物尤其是农作物的产量是人类社会发展的关键。更高的植物产量意味着在相同的耕地面积下收获更多的粮食，水果或者木材，为人类社会的发展提供强大的支持。随着人口的膨胀和可耕地面积的日趋减少，如何在有限的耕地上种出更多的粮食，一直是农业工作者的研究重心。目前，传统育种的方法已不能满足这一需求，综合利用多种分子生物学及分子标记辅助育种等手段可以帮助人们最大程度提升作物产量。因此研究调节农作物株型、优化农作物种植的手段，是非常重要的工作。

作物中90％以上的干重直接来源于光合作用。光合作用也被称为地球上最重要的化学反应。因此，改善作物的光合效率，提高作物的光能利用率一直是广大农业科研工作者追求的热点目标。

然而，光合效率是一个非常复杂的过程，可概况为光反应和暗反应二个阶段。现有技术中人们已尝试通过多种手段提高光合生物光合作用效率，主要的策略包括降低光呼吸损失，增加Rubisco羧化与氧化反应比值，改造C3植物成为C4植物等等。但是，本领域已有的策略都是集中于改良影响光合效率的某个方面，提高光能利用效率的有效性还有待提高。

目前，筛选调控光合基因上游的转录因子可以成为新的研究目标。理论上，光合基因可受到不同转录因子的结合，而影响表达水平。转录因子可通过结合启动子区单一或不同调控序列，进而影响一系列基因的表达。然而，目前本领域中对于转录因子调控光合基因表达进而影响作物产量的相关论证还非常少，亟待找到真正有效的此类调控分子。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的影响气孔控制开关基因的分子模块，其生物学功能对于提高抗旱性水稻经济产量和生物量至关重要。

在本发明的第一方面，提供一种EmBP1或其上调分子的用途，用于：(a)改良植物的农艺性状，(b)制备改良植物农艺性状的制剂或组合物，或(c)制备农艺性状改良的植物；其中，所述改良农艺性状包括：(i)提高光合效率，(ii)调控光合基因的表达，(iii)提高产量，(iv)提高生物量，(v)提高株高，(vi)增加分蘖数；其中，所述的EmBP1包括其同源物。

在一个优选例中，所述组合物包括农用组合物。

在另一优选例中，所述的上调分子包括：与EmBP1相互作用、从而提高其表达或活性的上调分子；或过表达EmBP1的表达盒或表达构建物(如表达载体)。

在本发明的另一方面，提供一种改良植物农艺性状或制备农艺性状改良的植物的方法，包括：在植物中提高EmBP1的表达或活性；其中，改良的农艺性状包括：(i)提高光合效率，(ii)调控光合基因的表达，(iii)提高产量，(iv)提高生物量，(v)提高株高，(vi)增加分蘖数；其中，所述的EmBP1包括其同源物。

在一个优选例中，所述的提高EmBP1的表达或活性包括：以与EmBP1相互作用的上调分子进行调控，从而提高EmBP1的表达或活性；在植物中过表达EmBP1。

在另一优选例中，所述植物包括下组的植物，或所述EmBP1来自于包括下组的植物：禾本科(Gramineae)、十字花科(Brassicaceae)、茄科(Solanaceae)、豆科(Leguminosae)、葫芦科(Cucurbitaceae)、菊科(asteraceae)、杨柳科(Salicaceae)、桑科(Moraceae)、桃金娘科(Myrtaceae)、石松科(Lycopodiaceae)、(Selaginellaceae)、银杏科(Ginkgoaceae)、松科(Pinaceae)、苏铁科(Cycadaceae)、天南星科(Araceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、悬铃木科(Platanaceae)、榆科(Ulmaceae)、胡桃科(Juglandaceae)、桦科(Betulaceae)、猕猴桃科(Actinidiaceae)、锦葵科(Malvaceae)、梧桐科(Sterculiaceae)、椴树科(Tiliaceae)、柽柳科(Tamaricaceae)、蔷薇科(Rosaceae)、景天科(Crassulaceae)、苏木科(Caesalpinaceae)、蝶形花科(Fabaceae)、石榴科(Punicaceae)、珙桐科(Nyssaceae)、山茱萸科(Cornaceae)、八角枫科(Alangiaceae)、卫矛科(Celastraceae)、冬青科(Aquifoliaceae)、黄杨科(Buxaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、小盘木科(Pandaceae)、鼠李科(Rhamnaceae)、葡萄科(Vitaceae)、漆树科(Anacardiaceae)，橄榄科(Burseraceae)、桔梗科(Campanulaceae)、红树科(Rhizophoraceae)、檀香科(Santalaceae)、木犀科(Oleaceae)、玄参科(Scrophulariaceae)、露兜树科(Pandanaceae)、黑三棱科(Sparganiaceae)、水蕹科(Aponogetonaceae)、眼子菜科(Potamogetonaceae)、茨藻科(Najadaceae、冰沼草科(Scheuchzeriaceae)、泽泻科(Alismataceae)、花蔺科(Butomaceae)、水鳖科(Hydrocharitaceae)、霉草科(Triuridaceae)、莎草科(Cyperaceae)、棕榈科(槟榔科)(Palmae(Arecaceae))、天南星科(Araceae)、浮萍科(Lemnaceae)、须叶藤科(Flagellariaceae)、帚灯草科(Restionaceae)、刺鳞草科(Centrolepidaceae)、黄眼草科(Xyridaceae)、谷精草科(Eriocaulaceae)、凤梨科(Bromeliaceae)、鸭跖草科(Commelinaceae)、雨久花科(Pontederiaceae)、田葱科(Philydraceae)、灯心草科(Juncaceae)、百部科(Stemonaceae)、百合科(Liliaceae)、石蒜科(Amaryllidaceae)、蒟蒻薯科(箭根薯科)(Taccaceae)、薯蓣科(Dioscoreaceae)、鸢尾科(Iridaceae)、芭蕉科(Musaceae)、姜科(Zingiberaceae)、美人蕉科(annaceae)、竹芋科(Marantaceae)、水玉簪科(Burmanniaceae)、藜科(Chenopodiaceae)或兰科(Orchidaceae)的植物。较佳地，所述EmBP1的同源物来源于本段所述的植物。

在另一优选例中，所述的禾本科植物选自(但不限于)：小麦、水稻、玉米、高粱、小米、黍、大麦、燕麦、黑麦；所述的十字花科植物选自(但不限于)：油菜、白菜、拟南芥；所述的锦葵科植物选自(但不限于)：棉花、扶桑、木槿；所述的豆科植物选自(但不限于)：大豆，苜蓿；所述的茄科植物包括(但不限于)：烟草，番茄，辣椒；所述的葫芦科植物包括(但不限于)：南瓜，西瓜，黄瓜；所述的蔷薇科植物包括(但不限于)：苹果，桃、李、海棠；所述的藜科植物选自(但不限于)：甜菜；所述的菊科植物包括(但不限于)：向日葵，莴苣、莴笋、青蒿、菊芋、甜叶菊；所述的杨柳科植物包括(但不限于)：杨树、柳树；所述的桃金娘科植物包括(但不限于)：桉树、丁子香、桃金娘；所述的大戟科植物包括(但不限于)：橡胶树、木薯、蓖麻；所述的蝶形花科植物包括(但不限于)：花生，豌豆，黄芪。较佳地，所述EmBP1的同源物来源于本段所述的植物。

在另一优选例中，所述的植物选自下组，或所述EmBP1来自于包括下组的植物：水稻、玉米、高粱、小米、黍、小麦、大麦、燕麦、黑麦、brachypodium stacei、短柄草。

在另一优选例中，所述的水稻选自下组：籼稻、粳稻。

在另一优选例中，所述的EmBP1来源于禾本科植物或十字花科植物；例如来源于玉米、拟南芥。

在另一优选例中，所述的植物为禾本科植物，所述的提高产量或提高生物量包括：提高种子重量，提高种子籽粒数，提高种子重量(包括千粒重)，增加穗数，增加小穗数，增加穗长。

在另一优选例中，所述的调控光合基因的表达包括上调光合基因的表达。

在另一优选例中，所述的EmBP1或其同源物通过调控光合基因的启动子来调控(包括上调)光合基因的表达；较佳地，EmBP1或其同源物结合于启动子的G-box区。

在另一优选例中，所述的光合基因包括参与LHC、PSII、PSI、Cyt b6f、ETC、ATPase、CBB循环和/或Chlorophyll生物学途径的光合基因；较佳地，所述光合基因包括PsbR3，RbcS3，FBA1，FBPse，Fd1，PsaN和/或CP29。

在另一优选例中，所述的提高光合效率包括：提高CO₂吸收速率，提高电子传递效率，提高最大电子传递速率，提高Rubisco最大催化效率(Vcmax)，提高叶绿素(包括叶绿素a+b)的含量，提高最大量子产额(Fv/Fm)，增加反应中心的天线大小(ABS/RC)，提高电子传递链(光合系统I和光合系统II)水平。

在另一优选例中，EmBP1多肽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1-50个，1-30个，1-20个，1-10个，1-5个，1-3个或1-2个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，具有所述调控农艺性状功能的、由(i)衍生的多肽；(iii)氨基酸序列与SEQ ID NO:1所示氨基酸序列的同源性≥80％(较佳地≥85％，≥90％，≥95％，≥98％或≥99％)，具有所述调控农艺性状功能的多肽；或(iv)SEQ ID NO:1所示氨基酸序列的多肽的活性片段。

在另一优选例中，EmBP1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≥80％(较佳地≥85％，≥90％，≥95％，≥98％或≥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。

在本发明的另一方面，提供一种植物细胞，其表达外源的EmBP1或其同源物，或其包含外源的EmBP1或其同源物的表达盒；较佳地，该表达盒包括：启动子，EmBP1或其同源物的编码基因，终止子；较佳地，该表达盒被包含在构建物或表达载体中。

在本发明的另一方面，提供一种EmBP1的用途，用作鉴定植物的农艺性状的分子标记物；所述农艺性状包括：(i)光合效率，(ii)光合基因的表达，(iii)产量，(iv)生物量，(v)株高，(vi)分蘖数；其中，所述的EmBP1包括其同源物。

在本发明的另一方面，提供一种定向选择农艺性状改良的植物的方法，所述方法包括：鉴定测试植物体内EmBP1的表达或活性，若该测试植物中EmBP1的表达或活性高于(显著高于，如高5％以上、10％以上、20％以上、40％以上、60％以上、100％以上或更高)该类植物中EmBP1的表达或活性的平均值，则其为农艺性状改良的植物；其中，所述改良农艺性状包括：(i)光合效率，(ii)光合基因的表达，(iii)产量，(iv)生物量，(v)株高，(vi)分蘖数；其中，所述的EmBP1包括其同源物。

本发明的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。

附图说明

图1、mEmBP-1a蛋白的亚细胞定位；

(a)35s::mEmBP-1a-EYFP和35s::NLS-RFP载体构建示意图。mEmBP-1a-EYFP融合蛋白和NLS-RFP蛋白(核标记蛋白)在水稻原生质体中瞬时表达，并通过共聚焦激光扫描显微镜观察；

(b)将mEmBP-1a基因转化水稻(japonica Nipponbare)的载体信息；该载体含有与FLAG标签融合，并由Ubi-1启动子和胭脂碱合成酶(nos)终止子驱动的全长mEmbP-1a cDNA(1224bp)；

(c)通过qRT-PCR分析转基因和野生型(出苗后30天)中mEmBP-1a基因的相对mRNA表达水平。垂直条代表平均值±SE(n＝5)，显着性水平用学生t检验表示(*P≤0.05；**P≤0.01；***P≤0.001)；

(d)日本晴野生型水稻和EmBP1转基因植物的Western数据；

(e)图片显示在上海松江基地中约40DAP的日本晴野生型水稻和EmBP1转基因水稻品系；

(f)显示在海南陵水基地出苗后48天的日本晴野生型水稻和EmBP1转基因水稻品系的图片。

图2、日本晴野生型水稻和EmBP1转基因水稻植株的叶片水平光合生理测量；

(a)在恒定[CO₂]为425μmolmol^-1时，不同光合作用光子通量密度下的净光合CO₂吸收速率(A)。

(b)在光强为1800μmolm^-2s^-1下，不同细胞间CO₂浓度下的光合效率。

(c，d)不同PPFD下PSII(YII)和PSI(YI)的光化学量子产率；

(e)在不同PPFD下的光化学猝灭qL；

(f)QA(1-qP)的氧化还原状态；

其中，数值代表平均值±SE(n＝10)。

图3、在EmBP1转基因株系中，Vcmax(Rubisco最大催化效率)以及最大电子传递速率。

图4a-e、EmBP1转基因株系中的叶绿素荧光参数；

图5、日本晴野生型水稻和EmBP转基因水稻的农艺性状；

(a)植物高度；

(b)每株植物的分蘖数；

(c)在出苗后50天的地上部分生物量比较；

(d)在上海松江基地出苗后70天的大田生长照片(d)；

(e)在上海松江基地出苗后90天的大田生长照片；

其中，垂直条代表平均值±SE(n＝15)，显著性检验采用t检验(*P≤0.05；**P≤0.01；***P≤0.001)。

图6、拟南芥过量表达玉米EmBP1基因表型及光合生理学参数差异分析。

(A)35s启动子诱导表达的玉米来源的EmBP1基因的构建体；

(B-C)相对于野生型col，EmBP1基因及编码蛋白水平均在转基因品系中呈现更高的表达水平；

(D)在人工气候室条件下的过量表达转基因品系的生长表型。

图7、拟南芥过量表达玉米EmBP1基因表型及光合生理学参数差异分析。

图8、与野生型植株相比，转基因EmBP1株系中光合作用相关基因表达水平的热图。数据来源于四种不同株系的生物学重复。左侧代表基因富集(GO)分析的生物学途径名称。

图9、mEmBP-1a与光合作用中靶基因的G-Box基序结合的电泳迁移率实验(EMSA)；

(a)mEmBP-1a与PsbR3基因G-Box调控元件(GCCACGTGGC)的结合实验；

(b)mEmBP-1a与RbcS3基因G-Box调控元件(GACACGTGGC)的结合实验；

(c)mEmBP-1a与FBA1基因G-Box调控元件(ATCACGTGTA)的结合实验；

(d)mEmBP-1a与Fd1基因G-Box调控元件(GCCACGTGGC)的结合实验；

(e)mEmBP-1a与PsaN基因G-Box调控元件(TCCACGTGGC)的结合实验；

(f)mEmBP-1a与CP29基因G-Box调控元件(TCCACGTGTC)的结合实验；

(g)低光下(200PPFD)，日本晴野生型水稻与EmBP1转基因株系中各个光合调控基因的相对表达水平；

(h)弱光下(500PPFD)，日本晴野生型水稻与EmBP1转基因株系中各个光合调控基因的相对表达水平。

图10、正常条件下，成熟期35S::EmBP1过表达株系的表现。

A、正常条件下的野生型和三个35S::EmBP1-GFP过表达系的成像；

B、正常条件下每株植物的谷物重量；

C、过表达株系的OsEmBP1的基因表达。

D、过表达株系的A1200(在1200光强度下的光合作用速率)。

数据来自用于粒重测量的20个生物学重复样本，以及用于基因表达实验的4个生物学重复样本。

图11、基因保守性研究。

A、采用邻接法(Saitou和Nei，1987)，用MEGA5构建了不同模式植物bZIP蛋白EmBP-1的系统发育树；系统发育图上的数字显示每个节点的引导值(bootstrap values)；引导信任度小于40％的节点已被折叠；

B、水稻与玉米来源的EmBP1的氨基酸同源性比较，相同的氨基酸残基显示为“*”；氨基酸的缺失/插入显示为“－”；“.”或“：”表示改变的氨基酸。

具体实施方式

本发明人通过大量的研究和筛选工作，首次揭示一种Em结合蛋白(Em BindingProtein)，编码其的基因为EmBP1基因，其属于锌指蛋白bZIP家族。当提高EmBP1基因的表达时，可显著改善植物的农艺性状，包括：(i)提高产量，(ii)提高生物量，(iii)提高株高，(iv)增加分蘖数，(v)调控光合基因的表达，(vi)提高光合效率，(vii)提高电子传递效率等。因此，该EmBP1基因可以作为调控植物农艺性状的靶标，应用于植物育种中。

基因、多肽、构建体及植物

通过前期构建的光合基因共表达调控网络，本发明人发现EmBP1能够与43个光合基因相互作用。分析显示，与EmBP1发生相互作用的光合基因的数量达到了极显著水平(P<0.001)，说明EmBP1极有可能是调控光合效率的关键转录因子。通过转录组分析，在过量表达的EmBP1的植株中，光合效率生物途径被显著富集，其中包括了65个光合基因。其中20个基因的启动子区具有G-BOX调控序列。qPCR结果表明，6个基因在过量表达和野生型日植物材料中具有显著差异。进一步地，本发明人通过电子迁移试验(EMSA)证实了EmBP1与其中部分光合基因的结合关系。本发明人发现过量表达EmBP1的植物材料具有更高的光合效率、电子传递效率，同时也能够显著提高植物的株高、分蘖数、籽粒数和生物量等。更重要的是，植物单株产量可提高20～30％，说明该基因在植物高光效育种中显著的应用价值。

如本文所用，术语“本发明的EmBP1”、“EmBP-1a”可互换使用。所述的EmBP1蛋白可以具有SEQ ID NO:1所示氨基酸序列的蛋白(多肽)，编码其的基因可以具有SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列，还包括其同源物。

如本文所用，术语“本发明的mEmBP1基因”、“mEmBP-1a基因”可互换使用，均指来源于农作物玉米的mEmBP1基因或其变体。

本发明还包括EmBP1的片段、衍生物和类似物。如本文所用，术语“片段”、“衍生物”和“类似物”是指基本上保持本发明的EmBP1相同的生物学功能或活性的多肽。本发明的多肽片段、衍生物或类似物可以是(i)有一个或多个(如1-50个，1-40个，1-30个，1-20个，1-10个，1-5个，1-3个，1-2个)保守或非保守性氨基酸残基(优选保守性氨基酸残基)被取代的多肽，而这样的取代的氨基酸残基可以是也可以不是由遗传密码编码的，或(ii)在一个或多个(如1-50个，1-40个，1-30个，1-20个，1-10个，1-5个，1-3个，1-2个)氨基酸残基中具有取代基团的多肽，或(iii)附加的氨基酸序列融合到此多肽序列而形成的多肽(如前导序列或分泌序列或用来纯化此多肽的序列或蛋白原序列，或融合蛋白)。根据本文的定义这些片段、衍生物和类似物属于本领域熟练技术人员公知的范围。

任何一种EmBP1的生物活性片段都可以应用到本发明中。在这里，EmBP1的生物活性片段的含义是指作为一种多肽，其仍然能保持全长的EmBP1的全部或部分功能。通常情况下，所述的生物活性片段至少保持50％的全长EmBP1的活性。在更优选的条件下，所述活性片段能够保持全长EmBP1的60％、70％、80％、90％、95％、99％、或100％的活性。

在本发明中，EmBP1还包括具有与EmBP1相同功能的、SEQ ID NO:1序列的变异形式。这些变异形式包括(但并不限于)：若干个(通常为1-50个，较佳地1-30个，更佳地1-20个，最佳地1-10个，还更佳如1-8个、1-5个)氨基酸的缺失、插入和/或取代，以及在C末端和/或N末端(特别是N末端)添加或缺失一个或数个(通常为1-50个，较佳地1-30个，更佳地1-20个，最佳地1-10个，还更佳如1-8个、1-5个)氨基酸。例如，在本领域中，用性能相近或相似的氨基酸进行取代时，通常不会改变蛋白质的功能。又比如，在C末端和/或N末端(特别是N末端)添加或缺失一个或数个氨基酸通常也不会改变蛋白质的功能。

任何与所述的EmBP1同源性高(比如与SEQ ID NO:1所示的序列的同源性为60％或更高、70％或更高、80％或更高；优选的，同源性为85％或更高；更优选的，同源性为90％或更高，如同源性95％，98％或99％)的、且具有EmBP1相同功能的蛋白也包括在本发明内。“同源性”是指按照位置相同的百分比，两条或多条核酸或多肽之间的相似水平(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。

应理解，虽然本发明的EmBP1优选获自玉米，但是获自其它植物(尤其是与玉米属于同一科或属的植物)的与玉米中EmBP1高度同源(如具有60％以上，如70％、75％、80％、85％、90％、95％、98％、甚至99％序列相同性)的其它多肽或基因也在本发明考虑的范围之内，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多肽或基因。这些多肽或基因也称为EmBP1的“同源物”。比对序列相同性的方法和工具也是本领域周知的，例如BLAST。

本发明还涉及编码本发明EmBP1或其保守性变异多肽的多核苷酸序列。所述的多核苷酸可以是DNA形式或RNA形式。DNA形式包括cDNA、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。如本文所用，“简并的变异体”在本发明中是指编码具有SEQ ID NO:1的蛋白质，但与SEQ ID NO:2所示的编码区序列有差别的核酸序列。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。

编码SEQ ID NO:1的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”可以是包括编码所述多肽的多核苷酸，也可以是还包括附加编码和/或非编码序列的多核苷酸。

本发明也涉及包含所述的多核苷酸的载体，以及用所述的载体或EmBP1编码序列经基因工程产生的宿主细胞。

用重组DNA转化宿主细胞可用本领域技术人员熟知的常规技术进行。转化植物可使用农杆菌转化或基因枪转化等方法，例如喷洒法、叶盘法、幼胚转化法等。

如本文所用，所述的“植物”是存在光合反应体系(包括含有参与光合反应的光合基因)，以及存在EmBP1或其同源物的植物。较佳地，所述的“植物”包括(但不仅限于)：禾本科(Gramineae)、十字花科(Brassicaceae)、茄科(Solanaceae)、豆科(Leguminosae)、葫芦科(Cucurbitaceae)、菊科(asteraceae)、杨柳科(Salicaceae)、桑科(Moraceae)、桃金娘科(Myrtaceae)、石松科(Lycopodiaceae)、(Selaginellaceae)、银杏科(Ginkgoaceae)、松科(Pinaceae)、苏铁科(Cycadaceae)、天南星科(Araceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、悬铃木科(Platanaceae)、榆科(Ulmaceae)、胡桃科(Juglandaceae)、桦科(Betulaceae)、猕猴桃科(Actinidiaceae)、锦葵科(Malvaceae)、梧桐科(Sterculiaceae)、椴树科(Tiliaceae)、柽柳科(Tamaricaceae)、蔷薇科(Rosaceae)、景天科(Crassulaceae)、苏木科(Caesalpinaceae)、蝶形花科(Fabaceae)、石榴科(Punicaceae)、珙桐科(Nyssaceae)、山茱萸科(Cornaceae)、八角枫科(Alangiaceae)、卫矛科(Celastraceae)、冬青科(Aquifoliaceae)、黄杨科(Buxaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、小盘木科(Pandaceae)、鼠李科(Rhamnaceae)、葡萄科(Vitaceae)、漆树科(Anacardiaceae)，橄榄科(Burseraceae)、桔梗科(Campanulaceae)、红树科(Rhizophoraceae)、檀香科(Santalaceae)、木犀科(Oleaceae)、玄参科(Scrophulariaceae)、露兜树科(Pandanaceae)、黑三棱科(Sparganiaceae)、水蕹科(Aponogetonaceae)、眼子菜科(Potamogetonaceae)、茨藻科(Najadaceae、冰沼草科(Scheuchzeriaceae)、泽泻科(Alismataceae)、花蔺科(Butomaceae)、水鳖科(Hydrocharitaceae)、霉草科(Triuridaceae)、莎草科(Cyperaceae)、棕榈科(槟榔科)(Palmae(Arecaceae))、天南星科(Araceae)、浮萍科(Lemnaceae)、须叶藤科(Flagellariaceae)、帚灯草科(Restionaceae)、刺鳞草科(Centrolepidaceae)、黄眼草科(Xyridaceae)、谷精草科(Eriocaulaceae)、凤梨科(Bromeliaceae)、鸭跖草科(Commelinaceae)、雨久花科(Pontederiaceae)、田葱科(Philydraceae)、灯心草科(Juncaceae)、百部科(Stemonaceae)、百合科(Liliaceae)、石蒜科(Amaryllidaceae)、蒟蒻薯科(箭根薯科)(Taccaceae)、薯蓣科(Dioscoreaceae)、鸢尾科(Iridaceae)、芭蕉科(Musaceae)、姜科(Zingiberaceae)、美人蕉科(annaceae)、竹芋科(Marantaceae)、水玉簪科(Burmanniaceae)、藜科(Chenopodiaceae)或兰科(Orchidaceae)的植物。更佳地，所述的植物可以是：禾本科植物，如禾本科稻属植物(如水稻)，禾本科小麦属植物(如小麦)，禾本科玉米属植物(如玉米)等。本发明中所述EmBP1或其同源物也可来自于包括上述的植物。

改良植物的方法及应用

本发明还提供了一种改良植物的方法，该方法包括提高植物中EmBP1的表达。所述的改良植物包括：(i)提高光合效率，(ii)调控光合基因的表达，(iii)提高产量，(iv)提高生物量，(v)提高株高，(vi)增加分蘖数。在得知了所述的EmBP1的功能后，可以采用本领域人员熟知的多种方法来提高所述的EmBP1的表达。比如可通过本领域人员已知的途径将携带EmBP1基因的表达单位(比如表达载体或病毒等)递送到靶点上，并使之表达活性的EmBP1。

优选的，提供了一种制备转基因植物的方法，包括：(1)将外源的EmBP1的编码多核苷酸转入植物组织、器官或组织，获得转化入EmBP1的编码多核苷酸的植物组织、器官或种子；和(2)将步骤(1)获得的转入了外源EmBP1的编码多核苷酸的植物组织、器官或种子再生成植物植株。

其它增加EmBP1基因或其同源基因表达的方法是本领域周知的。例如，可通过用强启动子驱动从而增强EmBP1基因或其同源基因的表达。或者通过增强子(如水稻waxy基因第一内含子、Actin基因第一内含子等)来增强该EmBP1基因的表达。适用于本发明方法的强启动子包括但不限于：35s启动子，水稻、玉米的Ubi启动子等。

可采用任何适当的常规手段，包括试剂、温度、压力条件等来实施所述的方法。

本领域技术人员均了解，各种植物(特别是高等植物)的光合作用的机理是非常接近的，即：在可见光的照射下，利用光合色素(主要是叶绿素a(Chlorophyll a)和叶绿素b(Chlorophyll b))，经过光反应将光能转化为不稳定的化学能，进而通过暗反应，将二氧化碳和水转化为稳定的有机物，并释放出氧气。这个过程的关键参与者包括一些参与LHC、PSII、PSI、Cyt b6f、ETC、ATPase、CBB循环和/或Chlorophyll生物学途径的光合基因，这些基因在多种多样的植物中均是较为保守的；而本发明的EmBP1蛋白或其编码基因可调控多条光合基因的表达，促进它们的表达。在本发明人更深入的研究中，已经发现所述的EmBP1或其同源物通过调控光合基因的启动子来调控(包括上调)光合基因的表达；较佳地，EmBP1结合于光合基因启动子的G-box区。鉴于G-box区在光合基因的启动子中保守存在，可以预期本发明的EmBP1或其同源物在多种多样的植物中均能发挥调控作用。因此，应理解，本发明的技术方案可以应用于多种植物而不仅限于实施例中所具体列举的水稻或拟南芥。

此外，本发明还涉及利用EmBP1或其编码基因作为一种基因转化植株后代的追踪标记。本发明还涉及利用EmBP1或其编码基因作为一种分子标记，通过检测植物中EmBP1的表达情况，鉴定植物的农艺性状。在对待测植物进行评估时，可通过测定EmBP1的表达量或mRNA量，了解待测植物中的表达或mRNA量是否高于此类植物的平均值，若是显著高，则其具有改良的农艺性状。

在得知了本发明的分子机制以及参与该分子机制的基因或蛋白以后，可基于该新发现来筛选能够用于改良植物农艺性状的物质。

以蛋白或其上特定的区域作为靶点，来筛选作用于该靶点的物质的方法是本领域人员所熟知的，这些方法均可用于本发明。所述的候选物质可以选自：肽、聚合肽、拟肽、非肽化合物、碳水化合物、脂、抗体或抗体片段、配体、有机小分子、无机小分子和核酸序列等。根据待筛选的物质的种类，本领域人员清楚如何选择适用的筛选方法。

检测蛋白与蛋白之间相互作用以及相互作用的强弱可采用多种本领域技术人员熟知的技术，比如GST沉降技术(GST-Pull Down)、双分子荧光互补实验、酵母双杂交系统或免疫共沉淀技术等。

本发明的主要优点包括：

(1)本发明首次筛选到玉米来源的一种锌指蛋白bZIP家族(mEmBP1)基因，该基因是一个转录因子，可通过影响多个光合基因(如实施例中6个)启动子区的G-BOX调控序列，进而改变基因的表达水平，影响光合效率、光合系统量子效率和电子传递最大效率。本发明的技术方案优于前人通过过量表达单个光合基因，如FBPase、SBPase和Rubisco小亚基的改良体系。

(2)本发明首次发现，提高EmBP1基因或其蛋白的表达，可显著改善植物的农艺性状，比如，提高生物量、增加分蘖数、提高单株产量、增加株高等。在本发明的实施例中，论证结果显示单株产量可提高10～20％幅度。

(3)本发明利用EmBP1，通过基因工程手段，可全局影响光合效率基因，促进植物适应不同光照环境，提高植物光合效率，提高产量或生物量等。

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《分子克隆实验指南》(J.萨姆布鲁克等编著，第三版，科学出版社)中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。

材料和方法

1、载体构建及转基因植株产生

首先，以玉米B73品种为材料，通过引物(正向：GTGTTACTTCTGTTGCAACATGGCGTCGTCCTCCGACGAGC(SEQ ID NO:5)；反向：CCATCATGGTCTTTGTAGTCCCTAGTAGTGTTAGCCTCCGGTTTGTGGC(SEQ ID NO:6))来扩增mEmBP-1a基因(GRMZM2G095078)，基因全长为1158bp。将扩增产物连接到改良的pCAMBIA1302载体(pCAMBIA1302载体中插入Flag和ubi1)上，载体的4323～5480bp处含有EmBP1基因，下游5481～5546bp位点中含有一个Flag标签，启动子是ubiquitin(ubi1)。将EmBP-1a基因连接到pCAMBIA1302载体上，然后转化DH5α大肠杆菌，进而通过农杆菌菌株LBA4404介导水稻日本晴品种进行转化与再生。利用潮霉素抗性标记进行后代筛选，获得阳性苗。最后转基因T₃后代3个株系通过qPCR鉴定基因表达水平，同时通过Flag抗体进行免疫杂交试验，验证EmBP1蛋白表达水平。

2、转基因株系生长条件

EmBP1过量表达水稻株系分别在人工气候室、上海松江基地和海南陵水基地种植，并评价其田间表现。

人工气候室条件：水稻株系生长在自然光照的盆栽条件下，每周浇水2次。播种后60天开始进行光合测定。室温控制在27℃，光照强度维持在600PPFD左右，相对湿度为62～75％，16小时光周期处理。每个品系为4次生物学重复。

上海松江试验和海南陵水基地：经纬度信息分别为(121°8′1″E，30°56′44″N)和(110.0375°E，18.5060°N)，分别在2017年5月和2017年12月种植。生长季平均温度分别约为25℃和31℃。

苗期通过潮霉素来对T3代转基因6个株系(每个株系49株)进行PCR鉴定。选取100％阳性的3个株系，随机取10株，利用Flag抗体和qPCR分别进行验证其蛋白和基因表达水平。

3、光合生理生化指标测定

光合效率测定时，采用便携式光合仪(LICOR-6400XT)。叶室温度为25℃，光照强度为首先为1500PPFD，CO₂为400ppm。光合CO₂和光合光强反应曲线参考文献(Chang etal.2017)，叶绿素荧光诱导曲线通过M-PEA来完成。测定前，叶片暗适应60分钟，具体流程参考(Hamdani et al.2015)。对于光系统I和光系统II相关参数，包括光化学淬灭(qL)，光化学量子产额(YII)，Qa氧化还原状态(1-qP)，测定方法参考(Schreiber and Klughammer2008)。蛋白免疫杂交方法参考(He and Mi 2016)。

4、转录组数据测定

叶片选自早上9点半至11点钟孕穗期水稻样品。叶片用液氮迅速冷冻后，-80°冰箱备用。然后通过试剂盒(根据PureLink RNA Mini Kit，Life Technologies Corporation说明书进行)提取mRNA，检测mRNA整合度。样品通过安捷伦2100Bioanalyzer测序完成。转录组数据分析采用STAR57软件完成，以水稻标准基因组IRGSP-1.0版本进行组装。用RPKM值来表征注释的基因，通过STAR来分析差异表达基因(DEGs)。分别以log2为标准，定义上调和下调的DEGs。

5、电泳迁移试验(EMSA)

为验证EmBP1基因与关键光合基因的互作能力，本发明人采用了电泳迁移试验来完成。具体方法参考Zhai et al.(2019)。对于关键的光合基因，本发明人筛选了启动子含有G-BOX的光合基因，包括：Os11g0171300(FBA1)，Os12g0291100(Rbcs3)，Os08g0104600(Fd1)，Os07g0558400(Lhcb4/CP29)，Os12g0189400(PsaN)和Os08g0200300(PsbR3)。PCR正向引物带有cy5荧光探针序列为：Cy5-TCAAATATAGCCTGCATTGTTAA(SEQ ID NO:7)；反向引物：GTAGGATATGGGGTGTGTTTGCCA(SEQ ID NO:8)。结合溶液包括1nM Cy5-标记的DNA样本，不同浓度的EmBP1蛋白，镍柱蛋白纯化步骤参考He and Mi 2016，4℃孵育1个小时，反应体系包括10mM的Tris-HCl(pH 8.0)，0.1mg/ml BSA，50μM ZnCl2，100mM KCl，10％甘油，0.1％NP-40和2mMβ-巯基乙醇。凝胶迁移试验在4％的非变性胶中进行，溶液为1×Tris–glycine溶液(pH 8.3)，4℃在200V电压下运行15分钟。然后用Starion FLA-9000(FujiFlim，Japan)进行成像分析。

表2、EMSA试验所使用的探针序列

6、EmBP1靶向光合基因相对表达水平检测

选取出苗后5周的水稻叶片，样品用液氮保存。RNA提取用TRIzol Plus RNA纯化试剂盒(英潍捷基生命技术公司)，根据说明书的标准流程进行操作。反转录cDNA采用SuperScript VILO cDNA反转录试剂盒(英潍捷基生命技术公司)。2ug的总RNA用于反转录cDNA。定量PCR采用SYBR Green PCR反应体系(美国应用生物系统公司)和ABI定量PCR仪器(StepOnePlus)实现。扩增反应程序为：95℃10s，55℃20s，72℃20s。管家基因为actin。三次生物学重复和三次技术重复。新开发的引物序列如下(表3)。

表3、定量PCR的引物序列表

实施例1、基因的获得及其信息

本发明人经过大规模研究和筛选，首次筛选到玉米来源的一种锌指蛋白，其为bZIP家族的基因，该基因是一个转录因子，称为EmBP1(mEmBP1)基因。

mEmBP1蛋白序列如下(SEQ ID NO:1)

MASSSDEQSKPPEPPAAAAVVTAAAPPQTHAEWVASLQAYYAAAGHPYAWPAQHLMAAAAAGAHFGTPVPFPVYHPGAAAAYYAHASMAAGVPYPTCEAVPAVALPTVPEGKGKGKGGGASPEKGSSGAPSGEDASRSDDSGSDESSETRDDDTDHKDSSAPKKRKSGNTSAEGEPSQATVVRYAAVESPYPAKGRSASKLPVSAPGRAALPSATPNLNIGMDIWNASPALAVPAVQGEVSPGLALARRDGVTQLDEREIKRERRKQSNRESARRSRLRKQQECEELARKVADLTTENSALRAELDNLKKACQDMEAENSRLLGGVADAQVPSVTTTLGMSIEPPKLQLQLQQHHDEEGQLHKKSSNNSNGNCAGGSHKPEANTTR

玉米EmBP1基因编码区序列如下(SEQ ID NO:2)：

>Chr7:19265565..19270520

ATGGCGTCGTCCTCCGACGAGCAGTCCAAGCCGCCGGAGTCGCCCGCCGCCGCCGCCGTGGTCACCGCCGCAGCACCGCCACAGACGCACGCCGAGTGGGTCGCTTCGCTTCAGGCCTACTACGCTGCCGCGGGGCACCCCTACGCCTGGCCGGCGCAGCACCTCATGGCGGCGGCTGCGGCGGGGGCGCACTTCGGCACGCCGGTGCCGTTCCCCGTCTACCACCCAGGCGCCGCCGCGGCGTACTACGCGCACGCGTCCATGGCCGCGGGCGTCCCTTACCCGACGTGCGAAGCTGTCCCTGCGGTGGCGCTGCCCACTGTGCCGGAAGGGAAAGGGAAGGGTAAGGGCGGAGGCGCGTCGCCTGAGAAAGGCAGCTCCGGGGCGCCCTCCGGCGAGGACGCTTCTAGGAGCGATGACAGCGGCAGCGATGAGTCATCGGAGACTAGAGATGATGACACTGACCATAAGGATTCATCTGCGCCCAAGAAGAGGAAATCTGGTAACACATCGGCTGAAGGTGAGCCGTCTCAAGCTACTGTTGTGCGATATGCTGCGGTTGAGTCACCATATCCCGCAAAAGGAAGGTCTGCCTCAAAGCTTCCAGTGTCTGCACCTGGGCGTGCAGCGCTTCCTAGTGCCACCCCGAATCTAAACATTGGGATGGACATTTGGAATGCTTCTCCTGCCTTGGCTGTGCCTGCAGTGCAGGGGGAAGTGAGTCCTGGGTTGGCACTTGCCCGACGTGATGGCGTTACTCAACTGGACGAACGTGAAATAAAGAGGGAGAGGCGAAAACAATCTAACAGGGAGTCTGCAAGGAGATCTAGATTACGCAAGCAGCAAGAGTGCGAGGAGTTAGCCCGGAAGGTAGCTGACCTAACGACCGAGAACAGCGCTCTCAGAGCAGAACTTGACAACCTCAAGAAGGCTTGTCAAGACATGGAAGCAGAAAATTCACGTCTGTTGGGTGGGGTGGCTGACGCCCAGGTACCAAGTGTCACGACCACACTGGGAATGAGCATCGAGCCGCCGAAGTTGCAGCTGCAGCTGCAGCAGCATCATGATGAGGAGGGCCAGCTCCACAAGAAATCTAGTAATAACAGCAACGGGAACTGTGCTGGAGGCAGCCACAAACCGGAGGCTAACACTACTAGG

实施例2、共表达调控网络筛选光合基因调控因子分析

根据前期研究，通过搜集KEGG数据库中在拟南芥模式物种中与光合效率相关的代谢通路。这些基因包括卡尔文循环途径、ATP酶合成途径、以及电子传递、光反应以及C₄光合途径的相关基因。总计，本发明人搜集了124个光合相关基因。启动子区的划分从转录起始位点上游1000bp至下游500bp的区段。启动子区的序列从拟南芥数据库(Phytozomedatabase)中下载。

然后，本发明人从TRANSFAC数据库中搜集所有植物的转录因子及相应的位置权重矩阵(Position Weight Matrice，PWMs)。一共有124个转录因子及相应PWMs被获取。通过构建转录因子结合力预测算法(TRAP)来预测转录因子与候选基因的互作能力。

结果表明，mEmBP1基因可与下游43个光合基因互作。Fisher检验达到极显著水平(P<0.001)。mEmBP1基因为玉米来源基因，本发明将该基因序列全长扩增后，转化到水稻和拟南芥中，调查其对光合基因的效应及形态学特征。

实施例3、mEmBP1基因的蛋白表达位置及转基因株系的产生

1、mEmBP1基因定位

为验证mEmBP1基因的编码蛋白的表达位置，本发明人分析了亚细胞定位，分别构建了2个载体(图1a上图)，EmBP-1a(mEmBP1)连接YFP标签以及已知的核编码基因NLS连接RFP标签。两个基因均由35S强启动子驱动。

如图1a下图所示，EmBP-1a基因与NLS的空间表达位置完成重合，说明mEmBP1基因定位在细胞核内。

2、mEmBP1基因过表达植株分析

本发明人构建了第二个载体，EmBP-1a连接Flag标签(图1b)，并转化至日本晴水稻材料中。

结果显示，T3代3个株系间表现极高水平的上调表达，Flag免疫试验也证明了mEmBP1蛋白高度上调(图1c-d)。

图1e-f显示3个株系在不同地点(上海松江基地和海南陵水基地)的分蘖盛期的田间表现。发生目测可见的株高增加，分蘖数增加以及生物量增加。

玉米mEmBP1基因的水稻过量表达材料以及野生型种植于上海松江基地的田间产量调查如表4。

表4

表中数值代表mean±SE(n＝15)；

根据Students’T-test进行分析统计，*P≤0.05；**P≤0.01；***P≤0.001。

根据上述结果，可见mEmBP1基因过表达植株在每株穗数、每株小穗数、每株籽粒数、千粒重、产量方面均比野生型有显著性的增加，在田间环境下水稻实现了显著性增产。

实施例4、转基因株系的光合生理参数的变化

本实施例中，比较3个mEmBP1转基因株系与野生型日本晴水稻的光合生理参数。

结果发现，在特定光强和胞内CO₂浓度条件下，mEmBP1转基因株系具有更高的光合效率(图2a-b)。光合系统I和光合系统II的量子效率在转基因株系中表现更好(图2c-d)。另外，转基因株系中，光淬灭和Qa还原状态具有更高水平(图2e-f)。

本发明人还发现，在mEmBP1转基因株系中，Vcmax(Rubisco最大催化效率)以及最大电子传递速率均显著高于野生型(图3)。

另外，本发明人也调查了mEmBP1转基因株系中的叶绿素荧光参数，来更好地反映叶片光合生理学指标。本发明人发现，叶绿素a+b的含量、最大量子产额(Fv/Fm)，反应中心的天线大小(ABS/RC)以及电子传递链(光合系统I和光合系统II)，相对于野生型均表现出更高的水平(图4a-e)。

实施例5、mEmBP1转基因株系在田间条件下不同生育时期的表现

为研究mEmBP1转基因水稻与野生型日本晴水稻材料的形态学差异，本发明人分析了mEmBP1株系在出苗后70天(开花后期)，95天(灌浆后期)的表现。

结果表明，转基因株系具有显著更高的株高、分蘖数和地上部分生物量(图5a-c)。

图5d-e展示了2个生育时期(分别是出苗后70天和90天)的田间表现，可见mEmBP1基因过表达植株的株高显著高于野生型植株，分蘖数和地上部分生物量也有明显的增加。

实施例6、拟南芥过量表达玉米EmBP1基因表型及光合生理学参数差异分析

本发明人探索了mEmBP1基因在不同物种中的生理学功能，并构建了35s启动子诱导表达的玉米来源的mEmBP1基因(图6A)。

结果表明，相对于野生型col，mEmBP1基因及编码蛋白水平均在转基因品系中呈现更高的表达水平(图6B-C)。同时生长在人工气候室条件下的过量表达转基因品系表现出更高的生物量累积(图6D)。

实施例7、拟南芥过量表达玉米EmBP1基因表型及光合生理学参数差异分析

本发明人同时调查了拟南芥过量表达玉米EmBP1基因的光合生理学参数，包括光合效率(A)，气孔导度(gs)，胞间CO2浓度(Ci)以及叶绿素荧光参数包括：光合系统II电子传递速率(ETR)、光合系统II效率(YII)，以及QA氧化还原状态(qL)。

结果表明，转基因拟南芥品系表现出更好的以上光合参数(图7)。

实施例8、mEmBP1转基因株系与野生型日本晴水稻的转录组学分析

为鉴定mEmBP1基因影响哪些光合基因的表达，本发明人分析了不同水稻株系间的全基因组mRNA表达水平(图8)。

结果表明，一共有65个光合相关基因，在mEmBP1转基因株系和野生型日本晴中，具有差异性表达，并分别富集在LHC、PSII、PSI、Cyt b6f、ETC、ATPase、CBB循环、Chlorophyll生物学途径中。

实施例9、mEmBP1与关键光合基因的互作能力分析

在上述描述的65个光合基因中，其中20个基因的启动子区具有G-BOX调控序列。qPCR结果表明，7个基因在过量表达和野生型日本晴水稻材料中具有显著差异。为进一步证实mEmBP1与7个光合基因的结合关系，本发明人通过电子迁移试验(EMSA)来研究。

电子迁移试验结果表明(图9a-f)，mEmBP1与7个光合基因具有较强的互作能力，包括PsbR3，RbcS3，FBA1，FBPse，Fd1，PsaN和CP29；其与光合作用中靶基因的G-Box基序结合。为分析该7个基因在不同光照条件下的表达变化，本发明人分别选取了200PPFD和500PPFD的光强，作为低光和弱光条件。

结果发现，这些基因在低光和弱光下均表现出不同程度的差异，即在EmBP-1a株系中，EmBP-1a基因显著上调的前提下，其他基因也出现了10～20％的不同程度的上调。

这一结果说明，EmBP1具有与关键光合基因的互作能力，可全局影响光合效率基因，适应不同光照环境，能在不同光照环境下更好地进行光合作用，有利于植物生长发育；同时，EmBP1能够有效提高电子传递效率。

实施例10、水稻来源的EmBP1在水稻中过表达研究

水稻EmBP1(OsEmBP1)蛋白的氨基酸序列如下(SEQ ID NO:3)：

>LOC_Os07g10890.1

MASSSDEQPKPPEPPAAAAVAGTAVATAAAAVPTHAEWAASLQAYYAAAGHPYAWPAQHLMAAAAAGAPYGAPVPFPMYHPGAAAAYYAHASMAAGVPYPTAEAMAAAAAAAAGAVPEGKGKGKGAAASPEKGSSAAPSGDDASRSGDSGSEESSDTRDDDTDHKDSSAPKKRKSGNTSAEGEPSQATLVPYAAVESPYPLKGRSASKLPVSAPGRAALPNATPNLNIGIDLWSTPPALAVPAGQGEASPGLALARRDGVAHLDERELKRERRKQSNRESARRSRLRKQQECEELARKVAELTTENSALRSELDQLKKACEDMEAENTRLMGDKAQYKGPTVTTTLGMSIDSSKTQHHDDEGQLHKNTNNNSNGNYVGGSHKPEANSR*

水稻EmBP1 CDS序列如下(SEQ ID NO:4)：

>LOC_Os07g10890.1

ATGGCGTCCTCGTCGGACGAGCAGCCGAAGCCGCCGGAGCCGCCCGCGGCGGCGGCGGTGGCGGGGACGGCCGTGGCCACCGCCGCCGCGGCGGTGCCGACGCACGCCGAGTGGGCGGCTTCGCTGCAGGCGTACTACGCCGCCGCGGGGCACCCCTACGCGTGGCCCGCGCAGCATCTGATGGCGGCGGCGGCTGCGGGGGCGCCGTACGGCGCGCCGGTGCCGTTCCCGATGTACCACCCGGGCGCCGCCGCGGCGTACTACGCGCACGCGTCCATGGCCGCGGGTGTTCCTTACCCGACAGCTGAAGCCATGGCGGCGGCGGCGGCGGCGGCGGCGGGGGCGGTGCCGGAAGGGAAGGGGAAGGGGAAGGGCGCCGCCGCGTCGCCTGAGAAGGGAAGCTCCGCGGCGCCCTCTGGGGATGATGCATCCCGGAGTGGTGACAGTGGCAGCGAGGAGTCGTCTGATACTAGAGATGATGACACTGACCACAAGGATTCGTCTGCACCTAAGAAAAGGAAATCTGGTAATACATCGGCAGAAGGTGAGCCGTCTCAAGCTACGCTTGTGCCCTATGCTGCTGTCGAGTCACCGTATCCGTTGAAGGGGAGGTCTGCGTCGAAGCTTCCAGTTTCTGCACCAGGGCGGGCGGCACTTCCTAATGCCACACCTAATTTGAACATAGGGATAGATCTTTGGAGTACTCCCCCAGCCTTAGCTGTGCCCGCAGGGCAGGGGGAAGCAAGTCCTGGGTTGGCACTTGCTCGACGTGATGGTGTTGCTCACCTGGATGAGCGTGAATTGAAGAGGGAGAGGCGCAAACAATCTAACAGAGAGTCTGCCAGGAGATCAAGGTTGCGCAAGCAGCAAGAGTGTGAGGAACTAGCTCGGAAGGTTGCTGAACTGACAACTGAGAACAGTGCCCTTCGGTCAGAGCTTGATCAGCTTAAGAAGGCCTGTGAGGATATGGAAGCAGAGAATACACGACTGATGGGTGATAAGGCTCAATACAAGGGACCAACTGTGACAACCACTCTGGGTATGAGCATCGACTCATCGAAGACGCAACACCATGACGACGAGGGCCAGCTTCACAAGAACACTAATAATAACAGCAACGGGAACTATGTAGGTGGCAGCCACAAACCAGAGGCTAACTCTAGGTGA

将水稻EmBP1的编码基因插入到pCAMBIA1301(包含GFP tag，由CaMV 35S启动子的控制表达，含有潮霉素B磷酸转移酶(HPT)基因)(Youbio,China,VT1842)的BamHI/SacI位点中，获得35S::OsEmBP1-GFP(Os07g10890)。

应用该表达载体，通过农杆菌法制备35S::EmBP1过表达的转基因水稻。

以如下引物鉴定水稻EmBP1在水稻中的表达情况：

Forward：GGAGTACTCCCCCAGCCTTA(SEQ ID NO:33)；

Reverse：TTGCGCAACCTTGATCTCCT(SEQ ID NO:34)。

如图10C，过表达水稻植株表现出比野生型更高的EmBP1基因的表达。获得过表达植株后，将之与野生型进行比较。

如图10A，过表达水稻植株表现出株高增加，地上部分生物量增加，分蘖数增加的表型。

如图10B，过表达水稻植株的粒重有显著增加。

如图10D，过表达水稻植株在A₁₂₀₀光强度下的光合作用速率有显著的增加。

实施例11、基因保守性研究

玉米和水稻来源的EmBP1基因功能高度统一，比较发现它们具有很高的序列保守性，序列同源性比较如图11B，这也解释了前述结果中它们在功能上具有相同性或相近性的原因。

本发明人进一步基于邻接法建立了不同模式植物bZIP蛋白EmBP-1的系统发育树，如图11A。可见，玉米(Zea mays)与高粱(Sorghum bicolor)、小米(Setaria italica)、黍(panicum hallii)、水稻(Oryza sativa)、brachypodium stacei、短柄草(Brachypodiumdistachyon)来源的EmBP1存在很高的保守性，从而它们的功能相同或相近。

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。

序列表

<110> 中国科学院上海生命科学研究院

<120> 一种EmBP1基因或其蛋白的应用

<130> 197508

<160> 34

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 386

<212> PRT

<213> 玉米(Zea mays L.)

<400> 1

Met Ala Ser Ser Ser Asp Glu Gln Ser Lys Pro Pro Glu Pro Pro Ala

1 5 10 15

Ala Ala Ala Val Val Thr Ala Ala Ala Pro Pro Gln Thr His Ala Glu

20 25 30

Trp Val Ala Ser Leu Gln Ala Tyr Tyr Ala Ala Ala Gly His Pro Tyr

35 40 45

Ala Trp Pro Ala Gln His Leu Met Ala Ala Ala Ala Ala Gly Ala His

50 55 60

Phe Gly Thr Pro Val Pro Phe Pro Val Tyr His Pro Gly Ala Ala Ala

65 70 75 80

Ala Tyr Tyr Ala His Ala Ser Met Ala Ala Gly Val Pro Tyr Pro Thr

85 90 95

Cys Glu Ala Val Pro Ala Val Ala Leu Pro Thr Val Pro Glu Gly Lys

100 105 110

Gly Lys Gly Lys Gly Gly Gly Ala Ser Pro Glu Lys Gly Ser Ser Gly

115 120 125

Ala Pro Ser Gly Glu Asp Ala Ser Arg Ser Asp Asp Ser Gly Ser Asp

130 135 140

Glu Ser Ser Glu Thr Arg Asp Asp Asp Thr Asp His Lys Asp Ser Ser

145 150 155 160

Ala Pro Lys Lys Arg Lys Ser Gly Asn Thr Ser Ala Glu Gly Glu Pro

165 170 175

Ser Gln Ala Thr Val Val Arg Tyr Ala Ala Val Glu Ser Pro Tyr Pro

180 185 190

Ala Lys Gly Arg Ser Ala Ser Lys Leu Pro Val Ser Ala Pro Gly Arg

195 200 205

Ala Ala Leu Pro Ser Ala Thr Pro Asn Leu Asn Ile Gly Met Asp Ile

210 215 220

Trp Asn Ala Ser Pro Ala Leu Ala Val Pro Ala Val Gln Gly Glu Val

225 230 235 240

Ser Pro Gly Leu Ala Leu Ala Arg Arg Asp Gly Val Thr Gln Leu Asp

245 250 255

Glu Arg Glu Ile Lys Arg Glu Arg Arg Lys Gln Ser Asn Arg Glu Ser

260 265 270

Ala Arg Arg Ser Arg Leu Arg Lys Gln Gln Glu Cys Glu Glu Leu Ala

275 280 285

Arg Lys Val Ala Asp Leu Thr Thr Glu Asn Ser Ala Leu Arg Ala Glu

290 295 300

Leu Asp Asn Leu Lys Lys Ala Cys Gln Asp Met Glu Ala Glu Asn Ser

305 310 315 320

Arg Leu Leu Gly Gly Val Ala Asp Ala Gln Val Pro Ser Val Thr Thr

325 330 335

Thr Leu Gly Met Ser Ile Glu Pro Pro Lys Leu Gln Leu Gln Leu Gln

340 345 350

Gln His His Asp Glu Glu Gly Gln Leu His Lys Lys Ser Ser Asn Asn

355 360 365

Ser Asn Gly Asn Cys Ala Gly Gly Ser His Lys Pro Glu Ala Asn Thr

370 375 380

Thr Arg

385

<210> 2

<211> 1158

<212> DNA

<213> 玉米(Zea mays L.)

<400> 2

atggcgtcgt cctccgacga gcagtccaag ccgccggagt cgcccgccgc cgccgccgtg 60

gtcaccgccg cagcaccgcc acagacgcac gccgagtggg tcgcttcgct tcaggcctac 120

tacgctgccg cggggcaccc ctacgcctgg ccggcgcagc acctcatggc ggcggctgcg 180

gcgggggcgc acttcggcac gccggtgccg ttccccgtct accacccagg cgccgccgcg 240

gcgtactacg cgcacgcgtc catggccgcg ggcgtccctt acccgacgtg cgaagctgtc 300

cctgcggtgg cgctgcccac tgtgccggaa gggaaaggga agggtaaggg cggaggcgcg 360

tcgcctgaga aaggcagctc cggggcgccc tccggcgagg acgcttctag gagcgatgac 420

agcggcagcg atgagtcatc ggagactaga gatgatgaca ctgaccataa ggattcatct 480

gcgcccaaga agaggaaatc tggtaacaca tcggctgaag gtgagccgtc tcaagctact 540

gttgtgcgat atgctgcggt tgagtcacca tatcccgcaa aaggaaggtc tgcctcaaag 600

cttccagtgt ctgcacctgg gcgtgcagcg cttcctagtg ccaccccgaa tctaaacatt 660

gggatggaca tttggaatgc ttctcctgcc ttggctgtgc ctgcagtgca gggggaagtg 720

agtcctgggt tggcacttgc ccgacgtgat ggcgttactc aactggacga acgtgaaata 780

aagagggaga ggcgaaaaca atctaacagg gagtctgcaa ggagatctag attacgcaag 840

cagcaagagt gcgaggagtt agcccggaag gtagctgacc taacgaccga gaacagcgct 900

ctcagagcag aacttgacaa cctcaagaag gcttgtcaag acatggaagc agaaaattca 960

cgtctgttgg gtggggtggc tgacgcccag gtaccaagtg tcacgaccac actgggaatg 1020

agcatcgagc cgccgaagtt gcagctgcag ctgcagcagc atcatgatga ggagggccag 1080

ctccacaaga aatctagtaa taacagcaac gggaactgtg ctggaggcag ccacaaaccg 1140

gaggctaaca ctactagg 1158

<210> 3

<211> 388

<212> PRT

<213> 水稻(Oryza.sativa L.)

<400> 3

Met Ala Ser Ser Ser Asp Glu Gln Pro Lys Pro Pro Glu Pro Pro Ala

1 5 10 15

Ala Ala Ala Val Ala Gly Thr Ala Val Ala Thr Ala Ala Ala Ala Val

20 25 30

Pro Thr His Ala Glu Trp Ala Ala Ser Leu Gln Ala Tyr Tyr Ala Ala

35 40 45

Ala Gly His Pro Tyr Ala Trp Pro Ala Gln His Leu Met Ala Ala Ala

50 55 60

Ala Ala Gly Ala Pro Tyr Gly Ala Pro Val Pro Phe Pro Met Tyr His

65 70 75 80

Pro Gly Ala Ala Ala Ala Tyr Tyr Ala His Ala Ser Met Ala Ala Gly

85 90 95

Val Pro Tyr Pro Thr Ala Glu Ala Met Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala

100 105 110

Ala Gly Ala Val Pro Glu Gly Lys Gly Lys Gly Lys Gly Ala Ala Ala

115 120 125

Ser Pro Glu Lys Gly Ser Ser Ala Ala Pro Ser Gly Asp Asp Ala Ser

130 135 140

Arg Ser Gly Asp Ser Gly Ser Glu Glu Ser Ser Asp Thr Arg Asp Asp

145 150 155 160

Asp Thr Asp His Lys Asp Ser Ser Ala Pro Lys Lys Arg Lys Ser Gly

165 170 175

Asn Thr Ser Ala Glu Gly Glu Pro Ser Gln Ala Thr Leu Val Pro Tyr

180 185 190

Ala Ala Val Glu Ser Pro Tyr Pro Leu Lys Gly Arg Ser Ala Ser Lys

195 200 205

Leu Pro Val Ser Ala Pro Gly Arg Ala Ala Leu Pro Asn Ala Thr Pro

210 215 220

Asn Leu Asn Ile Gly Ile Asp Leu Trp Ser Thr Pro Pro Ala Leu Ala

225 230 235 240

Val Pro Ala Gly Gln Gly Glu Ala Ser Pro Gly Leu Ala Leu Ala Arg

245 250 255

Arg Asp Gly Val Ala His Leu Asp Glu Arg Glu Leu Lys Arg Glu Arg

260 265 270

Arg Lys Gln Ser Asn Arg Glu Ser Ala Arg Arg Ser Arg Leu Arg Lys

275 280 285

Gln Gln Glu Cys Glu Glu Leu Ala Arg Lys Val Ala Glu Leu Thr Thr

290 295 300

Glu Asn Ser Ala Leu Arg Ser Glu Leu Asp Gln Leu Lys Lys Ala Cys

305 310 315 320

Glu Asp Met Glu Ala Glu Asn Thr Arg Leu Met Gly Asp Lys Ala Gln

325 330 335

Tyr Lys Gly Pro Thr Val Thr Thr Thr Leu Gly Met Ser Ile Asp Ser

340 345 350

Ser Lys Thr Gln His His Asp Asp Glu Gly Gln Leu His Lys Asn Thr

355 360 365

Asn Asn Asn Ser Asn Gly Asn Tyr Val Gly Gly Ser His Lys Pro Glu

370 375 380

Ala Asn Ser Arg

385

<210> 4

<211> 1167

<212> DNA

<213> 水稻(Oryza.sativa L.)

<400> 4

atggcgtcct cgtcggacga gcagccgaag ccgccggagc cgcccgcggc ggcggcggtg 60

gcggggacgg ccgtggccac cgccgccgcg gcggtgccga cgcacgccga gtgggcggct 120

tcgctgcagg cgtactacgc cgccgcgggg cacccctacg cgtggcccgc gcagcatctg 180

atggcggcgg cggctgcggg ggcgccgtac ggcgcgccgg tgccgttccc gatgtaccac 240

ccgggcgccg ccgcggcgta ctacgcgcac gcgtccatgg ccgcgggtgt tccttacccg 300

acagctgaag ccatggcggc ggcggcggcg gcggcggcgg gggcggtgcc ggaagggaag 360

gggaagggga agggcgccgc cgcgtcgcct gagaagggaa gctccgcggc gccctctggg 420

gatgatgcat cccggagtgg tgacagtggc agcgaggagt cgtctgatac tagagatgat 480

gacactgacc acaaggattc gtctgcacct aagaaaagga aatctggtaa tacatcggca 540

gaaggtgagc cgtctcaagc tacgcttgtg ccctatgctg ctgtcgagtc accgtatccg 600

ttgaagggga ggtctgcgtc gaagcttcca gtttctgcac cagggcgggc ggcacttcct 660

aatgccacac ctaatttgaa catagggata gatctttgga gtactccccc agccttagct 720

gtgcccgcag ggcaggggga agcaagtcct gggttggcac ttgctcgacg tgatggtgtt 780

gctcacctgg atgagcgtga attgaagagg gagaggcgca aacaatctaa cagagagtct 840

gccaggagat caaggttgcg caagcagcaa gagtgtgagg aactagctcg gaaggttgct 900

gaactgacaa ctgagaacag tgcccttcgg tcagagcttg atcagcttaa gaaggcctgt 960

gaggatatgg aagcagagaa tacacgactg atgggtgata aggctcaata caagggacca 1020

actgtgacaa ccactctggg tatgagcatc gactcatcga agacgcaaca ccatgacgac 1080

gagggccagc ttcacaagaa cactaataat aacagcaacg ggaactatgt aggtggcagc 1140

cacaaaccag aggctaactc taggtga 1167

<210> 5

<211> 41

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 5

gtgttacttc tgttgcaaca tggcgtcgtc ctccgacgag c 41

<210> 6

<211> 49

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 6

ccatcatggt ctttgtagtc cctagtagtg ttagcctccg gtttgtggc 49

<210> 7

<211> 23

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 7

tcaaatatag cctgcattgt taa 23

<210> 8

<211> 24

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 8

gtaggatatg gggtgtgttt gcca 24

<210> 9

<211> 22

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 9

agaggacttg aagattgtat gg 22

<210> 10

<211> 19

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 10

tggcaggccc atcaggtcg 19

<210> 11

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 11

cagaggataa gccgcaccac 20

<210> 12

<211> 19

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 12

tggcaggccc atcaggtcg 19

<210> 13

<211> 17

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 13

tgcccstcca ctccccg 17

<210> 14

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 14

ggctgaggca ataagaaggg 20

<210> 15

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 15

ccaaaacccc catcacccaa 20

<210> 16

<211> 21

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 16

cctatggatg gggaggtttg c 21

<210> 17

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 17

cgagatccac acatccaagg 20

<210> 18

<211> 22

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 18

gcgctatatc cggatggtgg gt 22

<210> 19

<211> 21

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 19

atatcaggac cggaccatac g 21

<210> 20

<211> 18

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 20

cacaggtgtg accgccgg 18

<210> 21

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 21

ccggtgctat cctcttcgag 20

<210> 22

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 22

cttgacgaac atgccctcct 20

<210> 23

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 23

agaacacgtg cctcaagacg 20

<210> 24

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 24

cttgacgaac atgccctcct 20

<210> 25

<211> 17

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 25

tgcccstcca ctccccg 17

<210> 26

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 26

ggctgaggca ataagaaggg 20

<210> 27

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 27

gacccggaga agaggctgta 20

<210> 28

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 28

tgtcgaagat ggtggtgtgg 20

<210> 29

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 29

cgagatccac acatccaagg 20

<210> 30

<211> 22

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 30

gcgctatatc cggatggtgg gt 22

<210> 31

<211> 21

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 31

atatcaggac cggaccatac g 21

<210> 32

<211> 18

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 32

cacaggtgtg accgccgg 18

<210> 33

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 33

ggagtactcc cccagcctta 20

<210> 34

<211> 20

<212> DNA

<213> 引物(Primer)

<400> 34

ttgcgcaacc ttgatctcct 20

Claims

1.一种EmBP1的上调分子的用途，其特征在于，用于：

(a) 改良植物的农艺性状，

(b) 制备改良植物农艺性状的制剂或组合物，或

(c) 制备农艺性状改良的植物；

其中，所述的植物为禾本科植物或十字花科植物；所述改良农艺性状为(i)提高光合效率，(ii)上调光合基因的表达，(iii)提高禾本科植物产量，(iv)提高生物量，(v)提高禾本科植物株高，(vi)增加禾本科植物分蘖数；

所述的上调分子为过表达EmBP1的表达盒或表达构建物；

所述EmBP1的氨基酸序列如SEQ ID NO: 1所示。

2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述植物为下组的植物、或所述EmBP1来自于下组的植物：禾本科的水稻或玉米，十字花科的拟南芥。

3.如权利要求2所述的用途，其特征在于，所述的植物为水稻，所述的提高产量或提高生物量为：提高种子重量，提高种子籽粒数，增加穗数，增加小穗数，增加穗长。

4.如权利要求1所述的用途，其特征在于，编码所述EmBP1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。

5.一种改良植物农艺性状或制备农艺性状改良的植物的方法，其特征在于，包括：在植物中提高EmBP1的表达或活性，所述EmBP1的氨基酸序列如SEQ ID NO: 1所示；所述的植物为禾本科植物或十字花科植物；

其中，改良的农艺性状为(i)提高光合效率，(ii)上调光合基因的表达，(iii)提高禾本科植物产量，(iv)提高生物量，(v)提高禾本科植物株高，(vi)增加禾本科植物分蘖数。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的提高EmBP1的表达或活性包括：以与EmBP1相互作用的上调分子进行调控，从而提高EmBP1的表达或活性；所述的上调分子为过表达EmBP1的表达盒或表达构建物。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述植物为下组的植物，或所述EmBP1来自于下组的植物禾本科的水稻或玉米，十字花科的拟南芥。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的植物为禾本科植物，所述的提高产量或提高生物量为：提高种子重量，提高种子籽粒数，增加穗数，增加小穗数，增加穗长。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的上调光合基因的表达通过调控光合基因的启动子来进行，所述EmBP1结合于启动子的G-box区。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的光合基因为参与LHC、PSII、PSI、Cytb6f、ETC、ATPase、CBB 循环和/或Chlorophyll生物学途径的光合基因，为：PsbR3，RbcS3，FBA1，FBPse，Fd1，PsaN和/或CP29。

11.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的提高光合效率为提高CO₂吸收速率，提高电子传递效率，提高最大电子传递速率，提高Rubisco最大催化效率，提高叶绿素的含量，提高最大量子产额，增加反应中心的天线大小，提高电子传递链水平。

12.如权利要求5所述的方法，其特征在于，EmBP1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。

13.一种植物细胞，其特征在于，其表达外源的EmBP1，或其包含外源的EmBP1的表达盒；所述的植物为禾本科植物或十字花科植物；所述EmBP1的氨基酸序列如SEQ ID NO: 1所示。

14.如权利要求13所述的植物细胞，其特征在于，该表达盒包括：启动子，EmBP1的编码基因，终止子。

15.如权利要求13所述的植物细胞，其特征在于，该表达盒被包含在构建物或表达载体中。

16.一种EmBP1的用途，用作鉴定植物的农艺性状的分子标记物；所述的植物为禾本科植物或十字花科植物；所述农艺性状为(i)光合效率，(ii)光合基因的表达，(iii)禾本科植物产量，(iv)生物量，(v)禾本科植物株高，(vi)禾本科植物分蘖数；所述EmBP1的氨基酸序列如SEQ ID NO: 1所示。

17.一种定向选择农艺性状改良的植物的方法，所述的植物为禾本科植物或十字花科植物，所述方法包括：

鉴定测试植物体内EmBP1的表达或活性，若该测试植物中EmBP1的表达或活性高于该类植物中EmBP1的表达或活性的平均值，则其为农艺性状改良的植物；

其中，所述改良农艺性状为(i)光合效率，(ii)光合基因的表达，(iii)产量，(iv)生物量，(v)株高，(vi)分蘖数；

其中，所述EmBP1的氨基酸序列如SEQ ID NO: 1所示。