專利名稱：產(chǎn)量增加的植物(lt)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的本發(fā)明提供了產(chǎn)生與相應(yīng)的野生型植物相比產(chǎn)量增加的植物的方法， 所述方法包括在植物或其部分中增加或生成一種或多種活性。本發(fā)明還涉及增強(qiáng)或改善轉(zhuǎn)基因植物以及源自此類植物或部分的細(xì)胞、子代、種子和花粉的一種或多種性狀的核酸，以及制備此類植物細(xì)胞或植物、子代、種子或花粉的方法，和利用此類植物細(xì)胞或植物、子代、 種子或花粉的方法。特別是，所述改善的性狀表現(xiàn)為增加的產(chǎn)量，優(yōu)選通過改善一種或多種產(chǎn)量相關(guān)性狀實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
在田間條件下，植物表現(xiàn)，例如就生長、發(fā)育、生物質(zhì)累積和種子生成而言，取決于植物對眾多環(huán)境條件、變化和脅迫的耐受性和適應(yīng)能力。 自農(nóng)業(yè)和園藝開始以來就存在提高作物栽培方面的植物性狀的需求。育種策略培育作物性能，以抵抗生物和非生物脅迫、提高養(yǎng)分利用效率以及改變其他固有的作物特定產(chǎn)量參數(shù)，即，通過應(yīng)用技術(shù)進(jìn)步來增加產(chǎn)量。植物為固著生物，因此需要對付多種環(huán)境脅迫。一方面生物脅迫例如植物害蟲和病原體，另一方面非生物環(huán)境脅迫，是植物生長和生產(chǎn)力的主要限速因子(Boyer，Plant Productivity and Environment, Science 218,443-448 (1982) ；Bohnert Adaptations to EnvironmentalStresses, Plant Cell7 (7)，1099-1111 (1995))，從而限制了植物的栽培和地理分布。接觸不同脅迫的植物一般具有低產(chǎn)量的植物材料，像種子、果實(shí)或其他產(chǎn)出。 因非生物和生物脅迫造成的作物損失和作物產(chǎn)量損失構(gòu)成重要的經(jīng)濟(jì)和政治因素，并造成糧食短缺，在許多不發(fā)達(dá)國家尤為如此?，F(xiàn)今作物和園藝改善的常規(guī)方法是利用選育技術(shù)來鑒定具有期望特征的植物。分子生物學(xué)進(jìn)展已經(jīng)允許以特定的方式修飾植物的種質(zhì)。例如，修飾單個基因在多種情況下導(dǎo)致例如脅迫耐受性(Wang等，200 以及其他產(chǎn)量相關(guān)性狀的顯著增加。需要鑒定可以賦予對多種脅迫組合的抗性或在次生長條件下賦予提高的產(chǎn)量的基因。還需要鑒定賦予提高植物產(chǎn)量的整體能力的基因。此外，人口增加和環(huán)境變化已經(jīng)使全球糧食、飼料和燃料短缺的可能性成為近年來的尖銳焦點(diǎn)。在世界上許多地區(qū)的降雨在不斷下降的同時，農(nóng)業(yè)消耗了 70%的人類用水。 另外，隨著土地使用從農(nóng)場轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘泻徒紖^(qū)，可用來生長農(nóng)業(yè)作物的耕地面積越來越少。 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)已經(jīng)嘗試通過能夠增加作物產(chǎn)量的植物遺傳修飾，例如通過對非生物脅迫反應(yīng)賦予更佳的耐受性，或通過增加生物量，來滿足人類不斷增長的需求。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)家已經(jīng)應(yīng)用模式植物系統(tǒng)的測定、作物植物的溫室研究以及田間試驗(yàn)來努力開發(fā)因非生物脅迫耐受性增加或因生物量增加而呈現(xiàn)出產(chǎn)量增加的轉(zhuǎn)基因植物，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)家還應(yīng)用指示轉(zhuǎn)基因?qū)ψ魑锂a(chǎn)量的潛在影響的其他參數(shù)來量度。 對于飼料作物像苜蓿、青貯谷物和干草，植物生物量與總產(chǎn)量相關(guān)。然而，對于籽粒作物，已經(jīng)應(yīng)用其他參數(shù)來估計(jì)產(chǎn)量，例如植物大小，測量為植物總干重、地上干重、地上鮮重、葉面積、莖體積、植物高度、蓮座(rosette)直徑、葉長、根長、根質(zhì)量、分蘗數(shù)和葉數(shù)。早期發(fā)育階段的植物大小通常與發(fā)育后期的植物大小相關(guān)。具有更大葉面積的較大植物通常能夠比較小的植物吸收更多的光和二氧化碳，因此很可能在同期增重更多。植物大小和生長速率存在著強(qiáng)遺傳因素，因此對于一系列各種各樣的基因型而言，植物在一種環(huán)境條件下的大小很可能與另一種環(huán)境條件下的大小相關(guān)。這樣，可以使用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境來模擬田間作物在不同地點(diǎn)和時間所遭遇到的多樣化動態(tài)環(huán)境。已經(jīng)表征了植物中一些參與脅迫反應(yīng)、水利用和/或生物量的基因，但是迄今在開發(fā)產(chǎn)量提高的轉(zhuǎn)基因作物植物方面取得的成功有限，且尚未有這樣的植物被商業(yè)化。因此仍需要鑒定有能力增加作物植物產(chǎn)量的其他基因。因此，在第一個實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了產(chǎn)生與相應(yīng)的野生型植物相比產(chǎn)量增加的植物的方法，所述方法包括至少如下步驟在植物中于本文所述的亞細(xì)胞區(qū)室和組織中增加或生成選自下組的一種或多種活性(在下文稱為一種或多種“活性”、或一種或多種所述活性、或?qū)τ谝环N選擇的活性，稱為“所述活性”)3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、 B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrl293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白活性。從而在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了在本文所示的亞細(xì)胞區(qū)室和組織中過表達(dá)表I所示分離的多核苷酸的轉(zhuǎn)基因植物。本發(fā)明的轉(zhuǎn)基因植物與該植物的野生型品種相比表現(xiàn)出提高的產(chǎn)量或增加的產(chǎn)量。術(shù)語“提高的產(chǎn)量”或“增加的產(chǎn)量”可互換使用。如本文所用的術(shù)語“產(chǎn)量”通常定義為植物、尤其是作物可測量的產(chǎn)出。產(chǎn)量和產(chǎn)量增加(與未轉(zhuǎn)化的起始或野生型植物相比)可通過多種方法量度，且可以理解本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)具體的實(shí)施方案、涉及的具體作物以及涉及的具體目的或用途來應(yīng)用正確的含義。如本文所用，術(shù)語“提高的產(chǎn)量”或術(shù)語“增加的產(chǎn)量”表示任何所測量的植物產(chǎn)物例如糧谷、水果或纖維產(chǎn)量上的提高。根據(jù)本發(fā)明，不同表型性狀的變化可以提高產(chǎn)量。 例如，但非限制性地，諸如花器官發(fā)育、根發(fā)生、根生物量、種子數(shù)、種子重量、收獲指數(shù)、對非生物環(huán)境脅迫的耐受性、葉形成、趨光性、頂端優(yōu)勢和果實(shí)發(fā)育等參數(shù)為產(chǎn)量提高的適宜量度。產(chǎn)量上的任何增加都是根據(jù)本發(fā)明的提高的產(chǎn)量。例如，產(chǎn)量上的提高可以包括任何測量參數(shù)的 0. 1%,0. 5%,1%>3%,5%,10%,15%,20%,30%,40%,50%,60%,70%, 80%、90%或更高的增加。例如，與相同條件下栽培的未處理大豆或玉米的蒲式耳/英畝產(chǎn)量相比，源自表I核苷酸和多肽的轉(zhuǎn)基因植物作物的大豆或玉米的蒲式耳/英畝產(chǎn)量的增加，是根據(jù)本發(fā)明的提高的產(chǎn)量。增加或提高的產(chǎn)量可在不存在或存在脅迫條件下實(shí)現(xiàn)。出于說明本發(fā)明的目的，增強(qiáng)的或增加的“產(chǎn)量”是指選自下組的一個或多個產(chǎn)量參數(shù)生物量產(chǎn)量、干生物量產(chǎn)量、地上干生物量產(chǎn)量、地下干生物量產(chǎn)量、鮮重生物量產(chǎn)量、地上鮮重生物量產(chǎn)量、地下鮮重生物量產(chǎn)量；增強(qiáng)的可收獲部分產(chǎn)量，干重或鮮重或兩者，地上或地下或兩者；增強(qiáng)的作物果實(shí)產(chǎn)量，干重或鮮重或兩者，地上或地下或兩者；和優(yōu)選地增強(qiáng)的種子產(chǎn)量，干重或鮮重或兩者，地上或地下或兩者。如本文所用的術(shù)語“產(chǎn)量” 一般指可測量的植物，優(yōu)選作物的產(chǎn)物。例如，本發(fā)明提供了通過增加或生成上文所述的一種或多種所述活性而產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞或植物的方法，與相應(yīng)(例如未轉(zhuǎn)化)的野生型或起始植物相比，所述轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞或植物能夠表現(xiàn)出增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增加的環(huán)境脅迫耐受性和/或增加的固有產(chǎn)量和/或生物量產(chǎn)量。在一個實(shí)施方案中，產(chǎn)量增加是指增加或提高的作物產(chǎn)量或可收獲產(chǎn)量、生物質(zhì)產(chǎn)量和/或增加的種子產(chǎn)量。作物產(chǎn)量在本文定義為每英畝收獲的相應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品(如糧谷(grains)、飼料或種子)的蒲式耳數(shù)。作物產(chǎn)量受非生物脅迫例如干旱、熱、鹽度和寒冷脅迫的影響，并受植物大小(生物量)的影響。傳統(tǒng)植物育種策略相對緩慢，且在賦予增加的非生物脅迫耐受性方面一般是不成功的。對于玉蜀黍，通過常規(guī)育種實(shí)現(xiàn)的糧谷產(chǎn)量提高幾乎已經(jīng)達(dá)到了一個平臺。因此，在一個實(shí)施方案中，如本文描述的“產(chǎn)量”指植物的可收獲產(chǎn)量。植物的產(chǎn)量可取決于在每種具體情況下具體的目的植物/作物以及感興趣的目的應(yīng)用(例如糧食生產(chǎn)、飼料生產(chǎn)、加工的糧食產(chǎn)品、生物燃料、生物氣體或酒精生產(chǎn)等等)。因而，在一個實(shí)施方案中，產(chǎn)量計(jì)算為收獲指數(shù)(表達(dá)為相應(yīng)可收獲部分的重量除以總生物量的比值)、單位面積(英畝、平方米等)的可收獲部分重量等等。玉蜀黍的收獲指數(shù)，即收獲時的產(chǎn)量生物量與總累積生物量的比值，在過去百年中在糧谷產(chǎn)量的選育過程中已經(jīng)基本上保持不變。因此，近年來所出現(xiàn)的玉蜀黍產(chǎn)量提高是每單位土地面積上總生物量產(chǎn)量增加的結(jié)果。這種總生物量的增加通過增加植物種植密度實(shí)現(xiàn)，這已經(jīng)引起適應(yīng)性表型的改變，例如葉角度的減小(這可以減小對下方葉子的遮光)和穗大小的減小(這可以增加收獲指數(shù))。收獲指數(shù)在許多環(huán)境條件下相對穩(wěn)定，故而植物大小和糧谷產(chǎn)量之間可以是強(qiáng)相關(guān)的。植物大小和糧谷產(chǎn)量固有地聯(lián)系，因?yàn)榇蠖鄶?shù)糧谷生物量取決于植物葉和莖當(dāng)前或貯存的光合生產(chǎn)力。如同非生物脅迫耐受性一樣，在生長箱或溫室標(biāo)準(zhǔn)條件下測量早期發(fā)育階段的植物大小，是測量轉(zhuǎn)基因存在所賦予的潛在產(chǎn)量優(yōu)勢的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐。在一個實(shí)施方案中，“產(chǎn)量”是指生物量產(chǎn)量，例如干重生物量產(chǎn)量和/或鮮重生物量產(chǎn)量。生物量產(chǎn)量是指植物的地上或地下部分，這取決于具體的情況(測試條件、具體的目的作物、目的應(yīng)用等等)。在一個實(shí)施方案中，生物量產(chǎn)量是指地上和地下部分。生物量產(chǎn)量可以計(jì)算為鮮重、干重或基于水分調(diào)整來計(jì)算。生物量產(chǎn)量可以基于每株植物或相對于具體的面積(例如，每英畝/平方米等的生物量產(chǎn)量)來計(jì)算。在其他實(shí)施方案中，“產(chǎn)量”是指可通過一個或多個如下參數(shù)衡量的種子產(chǎn)量種子數(shù)量或飽滿種子數(shù)量(每株植物或單位面積(英畝/平方米等))；種子充實(shí)率(飽滿種子數(shù)量和種子總數(shù)量之間的比值)；每株植物的花朵數(shù)量；種子生物量或種子總重量(每株植物或單位面積(英畝/平方米等))；千粒重(TKW ；通過計(jì)數(shù)的飽滿種子數(shù)量及其總重量外推得到；TKW的增加可以因種子大小增加、種子重量增加、胚大小增加和/或胚乳增加所致)。允許衡量種子產(chǎn)量的其他參數(shù)在本領(lǐng)域也已知。種子產(chǎn)量可以基于干重或鮮重、或者一般地基于水分調(diào)整，例如在15. 5%水分，確定。在一個實(shí)施方案中中，術(shù)語“增加的產(chǎn)量”表示光合作用生物尤其是植物與相應(yīng)的野生型光合作用生物相比，在非生物環(huán)境脅迫條件下呈現(xiàn)出增加的生長速率。增加的生長速率可以例如反映為或者賦予整株植物增加的生物量產(chǎn)量，或植物地上部分增加的生物量產(chǎn)量，或植物地下部分增加的生物量產(chǎn)量，或植物部分像莖、葉、花、果實(shí)、和/或種子增加的生物量產(chǎn)量。
在其一個實(shí)施方案中，增加的產(chǎn)量包括更高的果實(shí)產(chǎn)量、更高的種子產(chǎn)量、更高的鮮物質(zhì)產(chǎn)量、和/或更高的干物質(zhì)產(chǎn)量。在其另一實(shí)施方案中，術(shù)語“增加的產(chǎn)量”表示光合作用生物，優(yōu)選植物，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比，在非生物環(huán)境脅迫條件下呈現(xiàn)出延長的生長。延長的生長包括光合作用生物優(yōu)選植物在未轉(zhuǎn)化野生型光合作用生物顯示出缺陷和/或死亡的可視癥狀的時候仍存活和/或持續(xù)生長。例如，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明方法中使用的植物是谷物植物。谷物植物增加的產(chǎn)量在一個實(shí)施方案中是指增加的種子產(chǎn)量，特別是用作飼料或糧食的谷物品種。谷物增加的種子產(chǎn)量在一個實(shí)施方案中是指增加的籽粒大小或重量、增加的每角粒數(shù)、或增加的單株角果(Pod)數(shù)。此外，在一個實(shí)施方案中，穗軸產(chǎn)量增加，這對于飼料用谷物植物品種尤其有用。此外，例如，穗軸的長度或大小增加。在一個實(shí)施方案中，谷物植物增加的產(chǎn)量涉及提高的穗軸與籽粒比。例如，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明方法中使用的植物是大豆植物。大豆植物增加的產(chǎn)量在一個實(shí)施方案中是指增加的種子產(chǎn)量，特別是用作飼料或糧食的大豆品種。大豆增加的種子產(chǎn)量在一個實(shí)施方案中是指增加的籽粒大小和重量、增加的每角粒數(shù)、或增加的單株角果數(shù)。例如，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明方法中使用的植物是油菜籽油菜(OSR)植物。 OSR植物增加的產(chǎn)量在一個實(shí)施方案中是指增加的種子產(chǎn)量，特別是用作飼料或糧食的 OSR品種。OSR增加的種子產(chǎn)量在一個實(shí)施方案中是指增加的籽粒大小和重量、增加的每角粒數(shù)、或增加的單株角果數(shù)。例如，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明方法中使用的植物是棉花植物。棉花植物增加的產(chǎn)量在一個實(shí)施方案中是指增加的棉絨(lint)產(chǎn)量。棉花增加的棉產(chǎn)量在一個實(shí)施方案中是指增加的棉絨長度。谷物增加的種子產(chǎn)量在一個實(shí)施方案中是指增加的籽粒大小和重量、增加的每角粒數(shù)、或增加的單株角果數(shù)。根據(jù)本發(fā)明所述的增加的產(chǎn)量一般可通過與起源或野生型植物相比增強(qiáng)或提高植物的一種或多種產(chǎn)量相關(guān)性狀而實(shí)現(xiàn)。其提高可以導(dǎo)致增加的產(chǎn)量的此類植物產(chǎn)量相關(guān)性狀包括，但不限于增加的植物固有生產(chǎn)力，提高的養(yǎng)分利用效率，和/或增加的脅迫耐受性，尤其是增加的非生物脅迫耐受性。根據(jù)本發(fā)明，通過提高如本文所定義的一種或多種產(chǎn)量相關(guān)性狀來增加產(chǎn)量。因此，在一個實(shí)施方案中，產(chǎn)量相關(guān)性狀賦予的植物產(chǎn)量增加為植物固有生產(chǎn)力的增加，例如可以通過提高特定(固有)種子產(chǎn)量(例如，就增加的種子大小/籽粒大小、 增加的穗數(shù)量、增加的每穗種子數(shù)量、種子充實(shí)改善、種子組成改善、胚和/或胚乳改善等等而言)；調(diào)節(jié)和改善植物固有的生長和發(fā)育機(jī)制(例如植物高度、植物生長速率、角果數(shù)量、植物的角果位置、節(jié)間數(shù)量、角果脫落的發(fā)生、結(jié)瘤和固氮效率、碳同化效率、幼苗活力/ 早期活力改善、萌發(fā)效率的增強(qiáng)(在脅迫或非脅迫條件下)、植物構(gòu)造改善、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)、 光合作用調(diào)節(jié)、多種信號傳遞通路調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控調(diào)節(jié)、翻譯調(diào)控調(diào)節(jié)、酶活調(diào)節(jié)等等)；和 /或類似方面而顯現(xiàn)。因此，在一個實(shí)施方案中，賦予植物產(chǎn)量增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀為植物脅迫耐受性的提高或增加，可以例如通過提高或增加植物對脅迫、尤其是非生物脅迫的耐受性而顯現(xiàn)。 在本發(fā)明中，非生物脅迫一般是指植物通常會面對的非生物環(huán)境條件，包括一般稱為“非生物脅迫”條件的條件，包括但不限于干旱(干旱耐受性可以因?yàn)樗眯侍岣叨鴮?shí)現(xiàn))、 熱、低溫和冷條件(例如冰凍和寒冷條件)、鹽度、滲透脅迫、遮光、高植物密度、機(jī)械脅迫、
氧化脅迫等等。因此，在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，通過增加“植物的養(yǎng)分利用效率”介導(dǎo)增加的植物產(chǎn)量，例如提高對養(yǎng)分，包括但不限于鉀、磷和氮，的利用效率。例如，需要能夠更有效地利用氮從而生長需要更少氮并由此導(dǎo)致在氮缺乏條件下提高的產(chǎn)量水平的植物。此外， 可以使用當(dāng)前或標(biāo)準(zhǔn)的氮利用水平來獲得更高的產(chǎn)量。因此，在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中， 通過增加植物或其部分的氮利用效率增加植物產(chǎn)量。由于相對于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品收入而言氮肥成本高昂，另外還由于其對環(huán)境的有害影響，期望開發(fā)策略以減小氮投入，和/或優(yōu)化給定氮供應(yīng)下的氮吸收和/或利用而同時維持植物、優(yōu)選栽培植物例如作物的最佳產(chǎn)量、生產(chǎn)力和品質(zhì)。還期望以更低的化肥投入來維持作物產(chǎn)量和/或在相似或甚至更差品質(zhì)的土壤上維持更高產(chǎn)量。植物增強(qiáng)的NUE可根據(jù)如下方法來確定和定量轉(zhuǎn)化的植物在生長室的花盆中生長(Svaliif ^ibull，SvaliW,瑞典)。在植物為擬南芥(Arabidopsis thaliana)的情況下，其種子播種在含1 Kv ν)養(yǎng)分耗竭土壤(“Einheitserde Typ 0”，30%粘土， Tantau，Wansdorf德國)和沙子混合物的花盆中。通過在4°C暗中為期4天誘導(dǎo)萌發(fā)。隨后植物在標(biāo)準(zhǔn)生長條件下生長。在植物為擬南芥的情況下，標(biāo)準(zhǔn)生長條件是光周期為1 光照和他黑暗，20°C，60%相對濕度，光子通量密度200 μ E。在植物為擬南芥的情況下，每隔一天用N耗竭的營養(yǎng)液澆水。9-10天后，植物被個體化?？傆?jì)四-31天后，收獲植物，并通過植物地上部分、優(yōu)選蓮座的鮮重來定級。在另一個實(shí)施方案中，根據(jù)實(shí)施例中描述的方法確定增加的產(chǎn)量。因此，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及增加產(chǎn)量的方法，其包含以下步驟(a)測量土壤中的氮含量，和(b) 確定土壤中的氮含量對原始或野生型植物例如作物的生長是最佳的還是次佳的，和(Cl) 如果氮含量對原始或野生型植物的生長是次佳的，則在所述土壤中培養(yǎng)本發(fā)明的植物，或 (c2)如果氮含量對原始或野生型植物的生長是最佳的，則在土壤中培養(yǎng)本發(fā)明的植物并將產(chǎn)量與標(biāo)準(zhǔn)、原始或野生型植物的產(chǎn)量比較，選擇和培養(yǎng)顯示最高產(chǎn)量的植物。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，植物產(chǎn)量通過增加植物的脅迫耐受性而增加。一般而言，術(shù)語“增加的脅迫耐受性”可定義為與未轉(zhuǎn)化的野生型或起始植物相比，在脅迫條件下植物存活和/或產(chǎn)量更高。例如，本發(fā)明的植物或根據(jù)本發(fā)明方法產(chǎn)生的植物更好地適應(yīng)于脅迫條件。對環(huán)境脅迫例如像干旱、熱、養(yǎng)分耗竭、冰凍和/或寒冷溫度的“適應(yīng)性提高”在本文是指植物性能提高，導(dǎo)致產(chǎn)量增加，尤其是就上文更詳細(xì)定義的一種或多種產(chǎn)量相關(guān)性狀而言。在其生命周期中，植物一般要面對多種環(huán)境條件?？梢栽谀承┣闆r下影響植物產(chǎn)量的任何此類條件在本文均稱為“脅迫”條件。一般，環(huán)境脅迫可以分為生物和非生物(環(huán)境)脅迫。不利的營養(yǎng)條件有時也稱為“環(huán)境脅迫”。本發(fā)明確實(shí)也考慮用于這類環(huán)境脅迫的技術(shù)方案，例如，涉及增加養(yǎng)分利用效率。在本發(fā)明的另一個實(shí)施方案中，植物產(chǎn)量通過增加植物或其部分的非生物脅迫耐受性而增加。出于說明本發(fā)明的目的，術(shù)語“增強(qiáng)的非生物脅迫耐受性”、“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫抗性”、“增強(qiáng)的環(huán)境脅迫耐受性”、“提高的環(huán)境脅迫適應(yīng)性”及意義上相似的其他變化形式和表達(dá)方式可互換使用，是指但不限于與相應(yīng)的原始或野生型植物或其部分相比，對本文所述的一種或多種非生物環(huán)境脅迫的耐受性提高。術(shù)語非生物脅迫耐受性是指例如低溫耐受性、干旱耐受性或提高的水利用效率 (WUE)、熱耐受性、鹽脅迫耐受性等。也可以通過研究植物對干燥、滲壓休克和極端溫度的應(yīng)答，確定植物對非生物脅迫的耐受性或抗性。植物的脅迫耐受性像低溫、干旱、熱和鹽脅迫耐受性可具有對植物生長重要的共同主題，即水利用度。植物在其生命周期中一般會接觸環(huán)境水分減小的條件。該保護(hù)策略類似于寒冷耐受性的保護(hù)策略。低水利用度時生物量的增加可以由生長效率相對提高或水耗減小而引起。在選擇性狀用于改良作物時，水利用降低而生長不變，在水投入成本高的灌溉農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中將會具有特別的價(jià)值。生長增加而沒有相應(yīng)的水利用暴漲將會在所有農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中具有實(shí)用性。在許多水供應(yīng)不受限的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，生長增加，即便是以水利用增加為代價(jià)，也會增加產(chǎn)量。當(dāng)土壤水耗竭時或者在干旱期無水可用時，作物產(chǎn)量會受限。如果自葉的蒸騰超過自根的水供應(yīng)，則出現(xiàn)植物缺水?？捎玫乃?yīng)量與土壤持水量和植物通過其根系獲取該水的能力相關(guān)。葉子的水蒸騰與通過氣孔進(jìn)行的二氧化碳光合作用固定相關(guān)。這兩個過程正相關(guān)，因而通過光合作用的高二氧化碳流入與通過蒸騰的水喪失密切相關(guān)。當(dāng)水從葉子蒸發(fā)時，葉子的水勢減小，氣孔在水壓過程中傾向于閉合，限制光合作用量。由于作物產(chǎn)量取決于光合作用中的二氧化碳固定，水吸收和蒸騰是對作物產(chǎn)量起作用的因素。能夠利用更少的水固定相同量的二氧化碳、或能夠在較低的水勢下正常行使功能的植物有潛力進(jìn)行更多的光合作用，由此在許多農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中產(chǎn)生更多的生物量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中干旱脅迫是指導(dǎo)致植物缺水或向植物的水供應(yīng)減小的任何環(huán)境脅迫，包括因低溫和/或鹽引起的次級脅迫，和/或干旱或熱期間的初級脅迫， 例如脫水等。增加的干旱條件耐受性可例如，根據(jù)如下方法確定和定量例如，轉(zhuǎn)化的植物按個體在生長室的花盆中生長(York IndUStriekMlte GmbH，Mannheim，德國)。誘導(dǎo)萌發(fā)。在植物為擬南芥的情況下，播種的種子在4°C黑暗中保持3天以誘導(dǎo)萌發(fā)。隨后3天條件改成 20°C/6°C的日間/夜間溫度，16/ 日夜周期，150yE/m2s。隨后植物在標(biāo)準(zhǔn)生長條件下生長。在植物為擬南芥的情況下，標(biāo)準(zhǔn)生長條件是光周期為16h白晝和他黑夜，20°C，60% 相對濕度，光子通量密度200 μ Ε。植物生長并培養(yǎng)直至長出葉子。在植物為擬南芥的情況下，每天澆水直至約3周齡。自那時起，通過限水來造成干旱。在未轉(zhuǎn)化的野生型植物顯示出可視的損傷癥狀后，開始評價(jià)，連續(xù)5-6天與野生型鄰近植物相比，對植物的干旱癥狀和生物量產(chǎn)量進(jìn)行計(jì)分。在另一個實(shí)施方案中，干旱耐受性例如周期性干旱耐受性根據(jù)實(shí)施例中所述的方法來確定。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，干旱耐受性是周期性干旱耐受性。從而，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及增加產(chǎn)量的方法，包括如下步驟
(a)確定種植地區(qū)的水供應(yīng)對于原始或野生型植物例如作物的生長是最佳還是次佳的，和/或確定種植地區(qū)生長的植物的可視損傷癥狀；和(bl)如果水供應(yīng)對于原始或野生型植物生長是次佳的，或者干旱的可視癥狀可見于該地區(qū)生長的標(biāo)準(zhǔn)、原始或野生型植物，則在所述土壤中培養(yǎng)本發(fā)明的植物，或(b2)如果水供應(yīng)對于原始或野生型植物是最佳的，則在所述土壤中培養(yǎng)本發(fā)明的植物，就其產(chǎn)量與標(biāo)準(zhǔn)、原始或野生型植物的產(chǎn)量進(jìn)行比較，選擇和培養(yǎng)顯示出最高產(chǎn)量的植物。損傷的可視癥狀是指如下特征之一或其兩個、三個或更多個的任何組合(a)枯萎；(b)葉子褐化；(c)膨脹喪失，這引起葉子或針葉、莖以及花低垂；(d)葉子或針葉低垂和/或脫落；(e)葉子綠色但是與對照相比葉子角度稍稍偏向地面；(f)葉片已經(jīng)開始朝里翻卷(卷曲)；(g)葉子或針葉早熟性衰老；(h)葉子或針葉喪失葉綠素和/或黃化。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，本發(fā)明植物的所述產(chǎn)量相關(guān)性狀是所述植物增加的對熱條件的耐受性。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，本發(fā)明植物的所述產(chǎn)量相關(guān)性狀是所述植物增加的低溫耐受性，例如包括冰凍耐受性和/或寒冷耐受性。低溫影響很多生物學(xué)過程。其阻礙或抑制幾乎所有的代謝和細(xì)胞過程。植物對低溫的反應(yīng)是其生態(tài)范圍的重要決定因素。對付低溫的問題由于需要延長生長季超越高緯度或海拔所見的短夏季而加劇。大多數(shù)植物已經(jīng)進(jìn)化出適應(yīng)策略以保護(hù)自身抗低溫。一般而言，低溫適應(yīng)性可以劃分為寒冷耐受性和冰凍耐受性。寒冷耐受性天然見于溫帶或北溫帶的物種，允許在低溫但非冰凍溫度時的存活和增強(qiáng)的生長。熱帶或亞熱帶的物種是寒冷敏感型的，并且在一個或多個發(fā)育階段中在10°c 左右的溫度時，往往表現(xiàn)出枯萎、褪綠或壞死、生長減慢甚至是死亡。從而，提高或增強(qiáng)的 “寒冷耐受性”或其變化形式在本文是指對10°c左右的低溫但非冰凍溫度的適應(yīng)性提高，優(yōu)選l-18°c的溫度，更優(yōu)選4-14°C，最優(yōu)選8-12°C ；下文稱作“寒冷溫度”。冰凍耐受性允許在接近零度至特別是零度以下的溫度存活。據(jù)信其由稱為冷適應(yīng)的過程促成，該過程在低溫但非冰凍溫度時發(fā)生，并提供在零度以下的溫度時增加的冰凍耐受性。另外，溫帶地區(qū)的大多數(shù)物種都具有適應(yīng)溫度季節(jié)性變化的生命周期。對于那些植物，低溫還可以通過成層和春化過程在植物發(fā)育方面起重要作用。顯而易見的是難以對寒冷耐受性和冰凍耐受性進(jìn)行截然的區(qū)分和定義，所述過程可以是重疊的或相互關(guān)聯(lián)的。提高或增強(qiáng)的“冰凍耐受性”或其變化形式在本文是指對接近零度或低于零度的溫度的適應(yīng)性提高，即優(yōu)選低于4°C的溫度，更優(yōu)選低于3或2°C，尤其優(yōu)選0°C (零度)或低于0°C，或低于-4°C，或者甚至下至-10°C或更低的極端低溫；下文稱作“冰凍溫度”。從而，本發(fā)明的植物在一個實(shí)施方案中與寒冷敏感型野生型或原始植物相比在接觸低溫后可以表現(xiàn)出早期幼苗生長，在另一實(shí)施方案中提高種子發(fā)芽率。種子萌發(fā)過程強(qiáng)烈取決于環(huán)境溫度，種子的性質(zhì)在萌發(fā)和幼苗出土期間接觸低溫時決定活性和性能的水平。本發(fā)明的方法在一個實(shí)施方案中還提供了在寒冷條件下表現(xiàn)出葉子發(fā)育延遲減少的植物。在一個實(shí)施方案中本發(fā)明的方法涉及耐受性的主要作物例如玉米、豆、稻、大豆、棉花、 番茄、香蕉、黃瓜或馬鈴薯的生產(chǎn)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)主要作物是寒冷敏感型的。增強(qiáng)的低溫耐受性可以例如根據(jù)如下方法來確定轉(zhuǎn)化的植物在生長室的花盆中生長(例如，York, Mannheim，德國)。在植物為擬南芥的情況下，將其種子播種在含 3. 5 l(v ν)養(yǎng)分富集土壤(GS90，Tantau，Wansdorf，德國)和沙子混合物的花盆中。 植物在標(biāo)準(zhǔn)生長條件下生長。在植物為擬南芥的情況下，標(biāo)準(zhǔn)生長條件是光周期為16h白晝和8h黑夜，20°C，60%相對濕度，光子通量密度200μπιΟ1/πι28。長出并培養(yǎng)植物。在植物為擬南芥的情況下，每隔一天澆水。9-10天后，植物個體化。播種14天后施加冷處理(例如11-12°C的寒冷)，直至試驗(yàn)結(jié)束。在總計(jì)四-31天的生長周期后，收獲植物，并通過植物地上部分，在擬南芥的情況下優(yōu)選蓮座，的鮮重來定級。從而，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及增加產(chǎn)量的方法，包括如下步驟(a)確定種植地區(qū)的溫度對于原始或野生型植物例如作物的生長是最佳還是次佳的；和(bl)如果溫度對于原始或野生型植物生長是次佳的，則在所述土壤中培養(yǎng)本發(fā)明的植物；或(b2)如果溫度對于原始或野生型植物是最佳的，則在所述土壤中培養(yǎng)本發(fā)明的植物，就其產(chǎn)量與標(biāo)準(zhǔn)、原始或野生型植物的產(chǎn)量進(jìn)行比較，選擇和培養(yǎng)顯示出最高產(chǎn)量的植物。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，產(chǎn)量相關(guān)性狀還可以是增加的鹽度耐受性(鹽耐受性)、滲透脅迫耐受性、增加的遮光耐受性、增加的高植物密度耐受性、增加的機(jī)械脅迫耐受性、和/或增加的氧化脅迫耐受性。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物如植物相比，呈現(xiàn)出增強(qiáng)的干生物量產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的地上干生物量產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的地下干生物量產(chǎn)量。在其另一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的鮮重生物量產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的地上鮮重生物量產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的地下鮮重生物量產(chǎn)量。在其另一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的植物可收獲部分的產(chǎn)量。
在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的干植物可收獲部分的產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的干植物地上可收獲部分的產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的干植物地下可收獲部分的產(chǎn)量。在其另一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的植物鮮重可收獲部分的產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的植物地上鮮重可收獲部分的產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性”表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的植物地下鮮重可收獲部分的產(chǎn)量。在另一實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的作物果實(shí)產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的鮮作物果實(shí)產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性”表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的干作物果實(shí)產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的糧谷干重。在另一實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的種子產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的鮮重種子產(chǎn)量。在其一個實(shí)施方案中，術(shù)語光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性””表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇非生物環(huán)境脅迫條件時，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的干種子產(chǎn)量。不過，例如，生物遭遇的非生物環(huán)境脅迫條件可以是本文提及的任何非生物環(huán)境脅迫。所產(chǎn)生的谷物的增加氮利用效率在一個實(shí)施方案中是指谷物種子尤其是用作為飼料的谷物種子提高的蛋白質(zhì)含量。增加的氮利用效率在另一實(shí)施方案中是指增加的籽粒大小或粒數(shù)。所產(chǎn)生的谷物的增加水利用效率在一個實(shí)施方案中是指增加的籽粒大小或粒數(shù)。此外，增加的低溫耐受性在一個實(shí)施方案中是指早期活力，并允許早期種植和播種根據(jù)本發(fā)明方法產(chǎn)生的谷物植物。所產(chǎn)生的大豆植物的增加氮利用效率在一個實(shí)施方案中是指大豆種子尤其是用作為飼料的大豆種子提高的蛋白質(zhì)含量。增加的氮利用效率在另一實(shí)施方案中是指增加的籽粒大小或粒數(shù)。所產(chǎn)生的大豆植物的增加水利用效率在一個實(shí)施方案中是指增加的籽粒大小或粒數(shù)。此外，增加的低溫耐受性在一個實(shí)施方案中是指早期活力，并允許早期種植和播種根據(jù)本發(fā)明方法產(chǎn)生的大豆植物。所產(chǎn)生的OSR植物的增加氮利用效率在一個實(shí)施方案中是指OSR種子尤其是用作為飼料的OSR種子提高的蛋白質(zhì)含量。增加的氮利用效率在另一實(shí)施方案中是指增加的籽粒大小或粒數(shù)。所產(chǎn)生的OSR植物的增加水利用效率在一個實(shí)施方案中是指增加的籽粒大小或粒數(shù)。此外，增加的低溫耐受性在一個實(shí)施方案中是指早期活力，并允許早期種植和播種根據(jù)本發(fā)明方法產(chǎn)生的大豆植物。在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及產(chǎn)生耐寒油菜籽油菜 (具有耐冬性的0SR)的方法，包括在上述本發(fā)明的方法中應(yīng)用耐寒油菜籽油菜植物。所產(chǎn)生的棉花植物的增加氮利用效率在一個實(shí)施方案中是指棉花種子尤其是用作為飼料的棉花種子提高或增加的蛋白質(zhì)含量。增加的氮利用效率在另一實(shí)施方案中是指增加的籽粒大小或粒數(shù)。所產(chǎn)生的棉花植物的增加水利用效率在一個實(shí)施方案中是指增加的籽粒大小或粒數(shù)。此外，增加的低溫耐受性在一個實(shí)施方案中是指早期活力，并允許早期種植和播種根據(jù)本發(fā)明方法產(chǎn)生的棉花植物。從而，在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，通過提高一種或多種如本文定義的產(chǎn)量相關(guān)性狀增加了產(chǎn)量。因此，本發(fā)明提供了產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物的方法，所述轉(zhuǎn)基因植物與相應(yīng)的原始或野生型植物相比表現(xiàn)出增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，通過增加或生成選自下組的一種或多種活性實(shí)現(xiàn)3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、 肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrU93-蛋白、YDR049W-蛋白、 YJL181W-蛋白和 YPL109C-蛋白。因而，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了產(chǎn)生植物的方法，所述植物與相應(yīng)的原始或野生型植物相比表現(xiàn)出增加的產(chǎn)量，例如脅迫抗性，特別是非生物脅迫抗性，所述方法通過增加或生成一種或多種所述“活性”實(shí)現(xiàn)。在另一實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)的、 本發(fā)明轉(zhuǎn)基因植物所表現(xiàn)出的非生物脅迫抗性是增加的低溫耐受性，尤其是增加的寒冷耐受性。在另一實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)的、本發(fā)明轉(zhuǎn)基因植物所表現(xiàn)出的非生物脅迫抗性是增加的干旱耐受性，尤其是增加的周期性干旱耐受性。因而，在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供了產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物、來自此植物或用于產(chǎn)生此類植物的子代、種子和/或花粉的方法；每個植物與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞或植物相比還可表現(xiàn)出增加的低溫耐受性、尤其是增加的寒冷耐受性，所述方法通過在所述植物的本文所述亞細(xì)胞區(qū)室和組織中增加或生成一種或多種所述“活性”來實(shí)現(xiàn)。因而，在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供了產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物、來自此類植物或用于產(chǎn)生此類植物的子代、種子和/或花粉的方法；每個植物與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞或植物相比可表現(xiàn)出提高的水利用效率或增加的干旱耐受性，所述方法通過在所述植物的本文所述亞細(xì)胞區(qū)室和組織中增加或生成一種或多種所述活性來實(shí)現(xiàn)。因而，在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供了產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物、來自此類植物或用于產(chǎn)生此類植物的子代、種子和/或花粉的方法；每個植物與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞或植物相比可表現(xiàn)出氮利用效率(NUE)以及增加的低溫耐受性和/或增加的固有產(chǎn)量和/或干旱耐受性，特別是寒冷耐受性和干旱耐受性，所述方法通過在所述植物的本文所述亞細(xì)胞區(qū)室和組織中增加或生成一種或多種所述活性來實(shí)現(xiàn)。因而，在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供了產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物、來自此類植物或用于產(chǎn)生此類植物的子代、種子和/或花粉的方法；每個植物與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞或植物相比可表現(xiàn)出增加的氮利用效率(NUE)以及低溫耐受性或增加的干旱耐受性或增加的固有產(chǎn)量，特別是寒冷耐受性和干旱耐受性和增加的生物質(zhì)，所述方法通過在所述植物的本文所述亞細(xì)胞區(qū)室和組織中增加或生成一種或多種所述活性來實(shí)現(xiàn)。因而，在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供了產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物、來自此類植物或用于產(chǎn)生此類植物的子代、種子和/或花粉的方法；每個植物與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞或植物相比可表現(xiàn)出增加的氮利用效率(NUE)和低溫耐受性和增加的干旱耐受性和增加的固有產(chǎn)量，特別是寒冷耐受性和干旱耐受性和增加的生物質(zhì)，所述方法通過在所述植物的本文所述亞細(xì)胞區(qū)室和組織中增加或生成一種或多種所述活性來實(shí)現(xiàn)。而且，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了轉(zhuǎn)基因植物，其與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的原始或野生型植物細(xì)胞或植物相比表現(xiàn)出一種或多種增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，在所述植物的本文所述亞細(xì)胞區(qū)室和組織中具有增加的或新生成的一種或多種選自上文所述活性組的活性。因而，在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供了產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物、來自此類植物或用于產(chǎn)生此類植物的子代、種子和/或花粉的方法；每種與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞或植物相比表現(xiàn)出增加的低溫耐受性和氮利用效率(NUE)，所述方法通過增加或生成一種或多種所述“活性”實(shí)現(xiàn)。因而，在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供了產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因植物、來自此類植物或用于產(chǎn)生此類植物的子代、種子和/或花粉的方法；每種與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞或植物相比表現(xiàn)出提高的NUE和增加的周期性干旱耐受性，所述方法通過增加或生成一種或多種所述“活性”實(shí)現(xiàn)。在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了產(chǎn)生植物、轉(zhuǎn)基因植物、來自此類植物或用于產(chǎn)生此類植物的子代、種子和/或花粉的方法；每種與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的原始或野生型細(xì)胞或植物相比表現(xiàn)出增加的固有產(chǎn)量，所述方法通過增加或生成一種或多種所述“活性”實(shí)現(xiàn)。在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了產(chǎn)生植物的方法，所述植物與相應(yīng)原始或野生型植物相比表現(xiàn)出增加的養(yǎng)分利用效率，所述方法通過增加或生成一種或多種所述“活性”實(shí)現(xiàn)。在另一個實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的方法得到的和本發(fā)明轉(zhuǎn)基因植物表現(xiàn)出的養(yǎng)分利用效率為增加的氮利用效率。在一個實(shí)施方案中，所述活性在細(xì)胞的一個或多個特定區(qū)室中增加并賦予增加的產(chǎn)量，例如植物表現(xiàn)出增加的或提高的所述產(chǎn)量相關(guān)性狀。例如，如表I或II第6欄所示在細(xì)胞質(zhì)體中增加所述活性，和在相應(yīng)植物中增加的產(chǎn)量。例如，如表VIII所示，所述活性的特定質(zhì)體定位賦予增加或提高的產(chǎn)量相關(guān)性狀。此外，如表VIII所示，所述活性可在細(xì)胞線粒體中增加，并增加相應(yīng)植物的產(chǎn)量，例如賦予提高或增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀。此外，本發(fā)明涉及產(chǎn)生與相應(yīng)野生型植物相比產(chǎn)量增加的植物的方法，包括選自下組的至少一個步驟(i)增加或生成包含分別如表II或表IV第5或7欄所示的多肽、共有序列或至少一種多肽基序的多肽的活性；(ii)增加或生成包含一種或多種表I第5或7欄所示多核苷酸的一種或多種核酸分子的表達(dá)產(chǎn)物的活性，和(iii)增加或生成⑴或(ii)的功能等同物的活性。從而，增加或生成一種或多種所述活性可以例如由所述核酸分子的一種或多種表達(dá)產(chǎn)物例如蛋白質(zhì)而賦予。因此，在上文所述的本發(fā)明中，增加或生成一種或多種所述活性可以例如由分別包含選自表II第5和7欄所示多肽的一種或多種蛋白質(zhì)而賦予。本發(fā)明的方法在一個實(shí)施方案中包括如下步驟(i)增加或生成至少一種核酸分子(以下稱作“產(chǎn)量相關(guān)蛋白質(zhì)(YRP) ”編碼基因或“YRP”基因)的表達(dá)；和/或(ii)增加或生成其表達(dá)產(chǎn)物的表達(dá)；和/或(iii)增加或生成其編碼的表達(dá)產(chǎn)物的一種或多種活性，其中所述YRP基因核酸分子包含選自下組的核酸分子(a)編碼表II第5或7欄所示多肽的核酸分子；(b)表I第5或7欄所示的核酸分子；(C)核酸分子，其由于遺傳密碼簡并性可由表II第5或7欄所示的多肽序列獲得， 且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(d)核酸分子，其與包含表I第5或7欄所示核酸分子的多核苷酸的核酸分子序列具有至少30%、例如50、60、70、80、85、90、95、97、98或99%的同一性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(e)核酸分子，其編碼的多肽與(a)至(C)中核酸分子所編碼多肽的氨基酸序列具有至少30%、例如50、60、70、80、85、90、95、97、98或99%的同一性，并具有包含表I第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(f)核酸分子，其與(a)至(c)中的核酸分子在嚴(yán)格雜交條件下雜交，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(g)核酸分子，其編碼的多肽可借助于針對(a)至(e)中核酸分子之一所編碼的多肽制備的單克隆或多克隆抗體分離，并具有包含表I第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；(h)核酸分子，其編碼的多肽包含表IV第7欄所示的共有序列或一種或多種多肽基序，且優(yōu)選具有包含表II或IV第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；
(i)核酸分子，其編碼的多肽具有表II第5欄所示蛋白質(zhì)所呈現(xiàn)的活性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(j)核酸分子，其所包含通過利用表III第7欄的引物擴(kuò)增cDNA文庫或基因組文庫而獲得的多核苷酸，且優(yōu)選具有包含表II或IV第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；和k)核酸分子，其可通過在嚴(yán)格雜交條件下、用包含(a)或(b)中核酸分子的互補(bǔ)序列的探針或用其片段來篩選適宜的核酸文庫而獲得，且編碼具有包含表II第5欄所示多肽的蛋白質(zhì)所呈現(xiàn)的活性的多肽，其中所述片段具有(a)至(e)中所表征的核酸分子序列的互補(bǔ)核酸分子的至少 15nt、優(yōu)選 20nt、30nt、50nt、100nt、200nt 或 500nt、lOOOnt、1500nt、 2000nt g 3000nto因此，本發(fā)明的基因或根據(jù)本發(fā)明使用的基因，當(dāng)其編碼的蛋白質(zhì)具有選自3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrl293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和 YPL109C-蛋白的活性時；編碼的蛋白質(zhì)包含表I第5或7欄所示核酸序列編碼的多肽時； 和/或編碼的蛋白質(zhì)包含表II第5和7欄所示的多肽時；或其可用表III第7欄所示的引物組擴(kuò)增時，也都稱作“YRP基因”。由“YRP基因”編碼的蛋白質(zhì)或多肽稱作“產(chǎn)量相關(guān)蛋白質(zhì)”或“YRP”。出于說明本發(fā)明的目的，具有選自3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrU93-蛋白、 YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白的活性的蛋白質(zhì)；包含表I第5或7欄所示一種或多種核酸序列編碼的多肽的蛋白質(zhì)；或包含表II第5和7欄所示的多肽的蛋白質(zhì)； 或包含表IV第7欄所示共有序列或包含表IV第7欄所示一種或多種基序的蛋白質(zhì)，也都稱作“產(chǎn)量相關(guān)蛋白質(zhì)”或“YRP”。因而，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了產(chǎn)生植物的方法，其與相應(yīng)的原始或野生型植物相比表現(xiàn)出增加或提高的產(chǎn)量，所述方法通過增加或生成選自下組的一種或多種活性實(shí)現(xiàn)3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、 肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrU93-蛋白、YDR049W-蛋白、 YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白，所述活性由一種或多種YRP或一種或多種YRP基因的基因產(chǎn)物賦予，例如由包含選自表I第5或7欄所示組的多核苷酸的核酸序列的基因產(chǎn)物賦予； 例如由分別包含選自表I第5或7欄所示組的一種或多種核酸序列所編碼的多肽的一種或多種蛋白質(zhì)賦予；或者由分別包含選自表II第5和7欄所示組的多肽的一種或多種蛋白質(zhì)賦予；或者由具有與表IV第7欄所示共有序列相對應(yīng)的序列的蛋白質(zhì)賦予。如所述及的那樣，增加的產(chǎn)量可以通過一種或多種產(chǎn)量相關(guān)性狀來介導(dǎo)。因而，本
20發(fā)明的方法也涉及產(chǎn)生表現(xiàn)出所述一種或多種產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物。因而，本發(fā)明提供了產(chǎn)生表現(xiàn)出增加的養(yǎng)分利用效率例如氮利用效率(NUE)，增加的脅迫抗性特別是非生物脅迫抗性，增加的養(yǎng)分利用效率，增加的水利用效率，和/或增加的脅迫抗性特別是非生物脅迫抗性，尤其是低溫耐受性或干旱耐受性或增加的固有產(chǎn)量。在一個實(shí)施方案中，一種或多種所述活性通過增加具有所述活性的一種或多種蛋白質(zhì)的量和/或比活而增加，例如在細(xì)胞或細(xì)胞區(qū)室中增加一種或多種YRP的量和/或比活，例如增加表II第5和7欄所示的多肽、或與表VI第7欄所示共有序列對應(yīng)的多肽的量和/或比活。此外，本發(fā)明涉及產(chǎn)生與相應(yīng)的原始或野生型植物相比產(chǎn)量增加的植物例如轉(zhuǎn)基因植物的方法，所述方法包括(a)在植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞、植物或其部分中增加或生成選自下組的一種或多種活性3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、 肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrl293-蛋白、YDR049W-蛋白、 YJL18Iff-蛋白和YPL109C-蛋白；禾口(b)在允許植物細(xì)胞、植物或其部分發(fā)育的條件下培養(yǎng)或生長所述植物細(xì)胞、植物或其部分；和(c)由所述植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞、植物部分產(chǎn)生與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的原始或野生型植物相比表現(xiàn)出增加的產(chǎn)量的植物；(d)和任選地，選擇與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞[例如表現(xiàn)出可視的缺陷和/或死亡癥狀的野生型植物細(xì)胞]相比表現(xiàn)出增加的產(chǎn)量的植物或其部分，例如表現(xiàn)出增加的或提高的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如提高的養(yǎng)分利用效率和/或非生物脅迫抗性的植物或其部分。此外，本發(fā)明還涉及鑒定產(chǎn)量增加的植物的方法，包括對一種或多種植物細(xì)胞核、 植物細(xì)胞、植物組織或植物或其部分的群體篩選選自下組的所述活性3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、sir 1293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白， 就所述活性水平與參照的活性水平進(jìn)行比較；鑒定與參照相比活性增加的一種或多種植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞、植物組織或植物或其部分，任選地由所鑒定的植物細(xì)胞核、細(xì)胞或組織產(chǎn)生植物。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明還涉及鑒定產(chǎn)量增加的植物的方法，包括對一種或多種植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞、植物組織或植物或其部分的群體篩選編碼賦予所述活性的多肽的核酸的表達(dá)水平，就所述表達(dá)水平與參照進(jìn)行比較；鑒定與參照相比表達(dá)水平增加的一種或多種植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞、植物組織或植物或其部分，任選地由所鑒定的植物細(xì)胞核、細(xì)胞或組織產(chǎn)生植物。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及增加植物群體的產(chǎn)量的方法，包括檢查種植地區(qū)的生長溫度，就所述溫度與考慮種植的植物物種或品種(例如本文所述的原始或野生型植物)的最佳生長溫度進(jìn)行比較，如果生長溫度對于該考慮種植的植物物種或品種(例如原始或野生型植物)的種植和生長不是最佳的，則種植和生長本發(fā)明的植物。所述方法可部分或全部地重復(fù)一次或多次。所述方法可部分或全部地重復(fù)一次或多次。在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了在光合作用生物中，特別是在植物中提高環(huán)境脅迫適應(yīng)性，尤其是對低溫的適應(yīng)性，即增強(qiáng)對低溫的耐受性的方法，其包含但不限于增強(qiáng)寒冷耐受性和/或冰凍耐受性，所述植物在所述增加的非生物脅迫適應(yīng)中單獨(dú)或全部受影響(reflected)，和/或在非生物脅迫特別是低溫脅迫條件下增加產(chǎn)量的方法。此外，本發(fā)明提供了產(chǎn)量增強(qiáng)或提高的植物細(xì)胞和/或植物。如所提及的那樣，根據(jù)本發(fā)明，增加或提高的產(chǎn)量可通過與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物或初始植物細(xì)胞和/ 或植物相比增加或提高一種或多種產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如養(yǎng)分利用效率、水利用效率、非生物環(huán)境脅迫、尤其是低溫或干旱耐受性，實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，這些性狀通過在光合作用生物優(yōu)選植物中與相應(yīng) (未轉(zhuǎn)化的)野生型或初始光合作用生物相比增強(qiáng)非生物環(huán)境脅迫耐受性的方法來實(shí)現(xiàn)。對環(huán)境脅迫像例如冰凍和/或寒冷溫度“提高的適應(yīng)性”是指在環(huán)境脅迫條件下提高的植物性能。因此，為了描述本發(fā)明的目的，有關(guān)光合作用生物優(yōu)選植物最優(yōu)選作物植物低溫脅迫的術(shù)語“低溫”指如上所述的任意低溫條件，優(yōu)選如上面定義的、如上下文規(guī)定的寒冷和/或冷凍溫度。在另一實(shí)施方案中，光合作用生物“增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性”表示所述光合作用生物優(yōu)選植物在遭遇如本文所述的非生物環(huán)境脅迫條件(例如像低溫條件，包括寒冷和冰凍溫度，或例如干旱)時，與相應(yīng)(未轉(zhuǎn)化的)野生型或起始光合作用生物例如野生型或原始植物相比呈現(xiàn)出增強(qiáng)的產(chǎn)量，例如呈現(xiàn)出如本文所述的增加的產(chǎn)量，例如種子產(chǎn)量
或生物量產(chǎn)量。從而，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了產(chǎn)生與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比具有增加的產(chǎn)量，例如非生物環(huán)境脅迫耐受性和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞的方法，通過增加或生成選自下組的一種或多種活性實(shí)現(xiàn)3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrl293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白活性。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，將具有選自下組的活性的蛋白質(zhì)3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrl293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白活性以及表II第5和7欄所示的或包含表IV第7欄所示序列的多肽稱為“產(chǎn)量相關(guān)蛋白質(zhì)”。
在另一實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的光合作用生物，特別是本發(fā)明的植物，在非生物環(huán)境脅迫條件下表現(xiàn)出增加的產(chǎn)量，并對另一非生物環(huán)境脅迫表現(xiàn)出增強(qiáng)的耐受性， 或表現(xiàn)出其他提高的產(chǎn)量相關(guān)性狀。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明滿足了鑒定在表達(dá)或過表達(dá)內(nèi)源和/或外源基因時， 能夠賦予光合作用生物優(yōu)選植物增加的產(chǎn)量的新的獨(dú)特基因的需求，例如增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低溫耐受性和/或增加的養(yǎng)分利用效率，固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀。因此，本發(fā)明提供了 YRP 和YRP基因。在其另一實(shí)施方案中，本發(fā)明滿足了鑒定在表達(dá)或過表達(dá)內(nèi)源基因時，能夠賦予光合作用生物優(yōu)選植物增加的產(chǎn)量的新的獨(dú)特基因的需求，例如增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低溫耐受性和/或增加的養(yǎng)分利用效率，固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀。從而，本發(fā)明提供了來源于植物的YRP和YRP基因。特別地，來自植物的基因描述在表I或II的第5欄及第7欄之中。在其另一實(shí)施方案中，本發(fā)明滿足了鑒定在表達(dá)或過表達(dá)外源基因時，能夠賦予光合作用生物優(yōu)選植物增加的產(chǎn)量的新的獨(dú)特基因的需求，例如增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低溫耐受性和/或增加的養(yǎng)分利用效率，固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀。從而，本發(fā)明提供了表I或II 的第5欄及第7欄中來源于植物和其他生物的YRP和YRP基因。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明滿足了鑒定在表達(dá)或過表達(dá)內(nèi)源和/或外源基因時， 能夠賦予光合作用生物優(yōu)選植物增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性以及增加的產(chǎn)量的新的獨(dú)特基因的需求。因此，本發(fā)明涉及產(chǎn)生例如轉(zhuǎn)基因光合作用生物或其部分、或用于生成此類植物的植物細(xì)胞、植物或其部分的方法，與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物或其部分或植物細(xì)胞、植物或其部分相比，所述生物表現(xiàn)出增加的產(chǎn)量，例如所述植物表現(xiàn)出增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，像例如增強(qiáng)的干旱和/或低溫耐受性，和 /或表現(xiàn)出增加的養(yǎng)分利用效率，固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，所述方法包括(a)在光合作用生物或其部分(例如植物細(xì)胞、植物或其部分)中增加或生成一種或多種所述活性，例如所述YRP或所述YRP基因的基因產(chǎn)物的活性，例如選自下組的活性3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrl293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和 YPL109C-蛋白，和(b)任選地，由所述植物細(xì)胞、植物細(xì)胞核或其部分再生植物，在允許光合作用生物或其部分、優(yōu)選植物細(xì)胞、植物或其部分發(fā)育的條件下，培養(yǎng)與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光和作用生物或其部分、優(yōu)選植物細(xì)胞、植物或其部分相比，產(chǎn)量增加(例如具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低溫耐受性和/或增加的養(yǎng)分利用效率，固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀)的光合作用生物或其部分(例如植物細(xì)胞、植物或其部分)。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及產(chǎn)生產(chǎn)量增加的轉(zhuǎn)基因植物或用于生成此類植物的植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞或其部分的方法，產(chǎn)量與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物相比增加，所述方法包括(a)在所述植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞、植物或其部分中增加或生成一種或多種所述活性，例如所述YRP或所述YRP基因的基因產(chǎn)物的活性；(b)任選地，由所述植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞或其部分再生植物，在允許植物發(fā)育的條件下、優(yōu)選在養(yǎng)分不足和/或非生物脅迫存在或不存在下，培養(yǎng)與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物相比表現(xiàn)出增加的產(chǎn)量的植物；和(C) 選擇與在所述條件下表現(xiàn)出缺陷和/或死亡可視癥狀的相應(yīng)未轉(zhuǎn)化野生型植物細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因植物或其部分相比，表現(xiàn)出增加的產(chǎn)量，優(yōu)選提高的養(yǎng)分利用效率和/或非生物脅迫抗性，的植物。在另一實(shí)施方案，本發(fā)明涉及產(chǎn)生例如轉(zhuǎn)基因光合作用生物或其部分、優(yōu)選植物、 或用于再生所述植物的植物細(xì)胞、植物細(xì)胞核或其部分的方法，所述植物與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物或其部分優(yōu)選植物相比表現(xiàn)出增加的產(chǎn)量，例如表現(xiàn)出增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如表現(xiàn)出增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，例如表現(xiàn)出增加的干旱耐受性和/ 或低溫耐受性和/或增加的養(yǎng)分利用效率，和/或固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，所述方法包括至少如下步驟(a)在光合作用生物或其部分，優(yōu)選植物細(xì)胞、植物或其部分中增加或生成一種或多種所述活性，例如所述YRP或所述YRP基因的基因產(chǎn)物的活性，例如選自下組的活性 3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、 多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrl293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白活性，(b)在非生物環(huán)境脅迫或不足條件下與例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物一起培養(yǎng)所述光合作用生物；(c)選擇具有增加的產(chǎn)量的光合作用生物或其部分(例如植物細(xì)胞)，例如具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低溫耐受性，和/或增加的養(yǎng)分利用效率，固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，所述產(chǎn)量與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物例如植物相比，在例如未轉(zhuǎn)化的野生型光合作用生物或其部分表現(xiàn)出缺陷和/或死亡可視癥狀之后增加。在整篇說明書的一個實(shí)施方案中，非生物環(huán)境脅迫是指低溫脅迫。此外，在一個實(shí)施方案中，產(chǎn)量相關(guān)性狀為增加的低溫耐受性。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，在生產(chǎn)例如轉(zhuǎn)基因光合作用生物或其部分的所述方法中，所述TRP的活性通過下述增加或生成通過增加或生成如表II第3欄所示的或由表 I第5或7欄所示核酸序列編碼的蛋白質(zhì)的活性，所述活性在表II或表I第6欄所示的細(xì)胞部分中增加。在一個實(shí)施方案中，所述活性，例如表II第3欄所示的或由表I第5欄所示核酸序列編碼的所述蛋白質(zhì)的活性在表II或表I第6欄所示的細(xì)胞部分中增加。此外，本發(fā)明涉及產(chǎn)生與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物相比產(chǎn)量增加的轉(zhuǎn)基因植物的方法，用包含選自下組的核酸分子的核酸分子轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞或植物細(xì)胞核或植物組織以產(chǎn)生此類植物(a)編碼表II第5或7欄所示多肽的核酸分子；
(b)表I第5或7欄所示的核酸分子；(c)核酸分子，其由于遺傳密碼簡并性可由表II第5或7欄所示的多肽序列獲得， 且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(d)核酸分子，其與包含表I第5或7欄所示核酸分子的多核苷酸的核酸分子序列具有至少30%、例如50、60、70、80、85、90、95、97、98或99%的同一性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(e)核酸分子，其編碼的多肽與(a)至(C)中核酸分子所編碼多肽的氨基酸序列具有至少30%、例如50、60、70、80、85、90、95、97、98或99%的同一性，并具有包含表I第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(f)核酸分子，其與(a)至(c)中的核酸分子在嚴(yán)格雜交條件下雜交，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(g)核酸分子，其編碼的多肽可借助于針對(a)至(e)中核酸分子之一所編碼的多肽制備的單克隆或多克隆抗體分離，并具有包含表I第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；(h)核酸分子，其編碼的多肽包含表IV第7欄所示的共有序列或一種或多種多肽基序，且優(yōu)選具有包含表II或IV第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；(i)核酸分子，其編碼的多肽具有表II第5欄所示蛋白質(zhì)所呈現(xiàn)的活性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(j)核酸分子，其所包含通過利用表III第7欄的引物擴(kuò)增cDNA文庫或基因組文庫而獲得的多核苷酸，且優(yōu)選具有包含表II或IV第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；和(k)核酸分子，其可通過在嚴(yán)格雜交條件下、用包含(a)或(b)中核酸分子的互補(bǔ)序列的探針或用其片段來篩選適宜的核酸文庫而獲得，且編碼的多肽具有包含表II第5欄所示多肽的蛋白質(zhì)所呈現(xiàn)的活性，其中所述片段具有(a)至(e)中所表征的核酸分子序列的互補(bǔ)核酸分子的至少20、30、50、100、200、300、500或1000或更多個nt，并由該轉(zhuǎn)化的植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞或植物組織再生具有增加的產(chǎn)量的轉(zhuǎn)基因植物。調(diào)節(jié)，即增加，可因內(nèi)源或外源因素引起。例如，生物或其部分中活性的增加可通過在培養(yǎng)基或營養(yǎng)液中添加基因產(chǎn)物或前體或激活劑或激動劑而引起，或可通過向生物體中瞬時或穩(wěn)定引入所述物質(zhì)而引起。此外，此類增加可通過將本發(fā)明的核酸序列或編碼的蛋白質(zhì)引入到正確的細(xì)胞區(qū)室中而實(shí)現(xiàn)，例如通過轉(zhuǎn)化和/或靶向，引入到細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中或引入到質(zhì)體中。出于說明本發(fā)明的目的，術(shù)語“細(xì)胞質(zhì)”和“非靶向的”應(yīng)指在不添加非天然的轉(zhuǎn)運(yùn)肽編碼序列的情況下表達(dá)本發(fā)明的核酸。非天然的轉(zhuǎn)運(yùn)肽編碼序列是并非本發(fā)明核酸(例如表I第5或7欄所示核酸)的天然部分的序列，而是通過分子操作步驟例如在實(shí)施例中“質(zhì)體靶向表達(dá)，，部分所述步驟添加的。因此，術(shù)語“細(xì)胞質(zhì)，，和“非靶向的，， 不應(yīng)排除在轉(zhuǎn)基因生物背景中本發(fā)明核酸序列的產(chǎn)物通過其天然存在的序列特性而靶向定位到任何細(xì)胞區(qū)室。由所附序列獲得的成熟多肽的亞細(xì)胞定位可針對生物(植物)由技術(shù)人員利用軟件工具預(yù)測，像TargetP(Emanuelsson等，(2000),Predicting sub-cellular localization of proteins based on their N-terminalamino acid sequence.,J. Mol. Biol. 300，1005-1016)、ChloroP (Emanuelsson 等(1999) , ChloroP, a neural network-based method for predictingchloroplast transit peptides and their cleavage sites.，Protein Science, 8 :978-984)或其他預(yù)測軟件工具(Emanuelsson 等 (2007), Locating proteins inthe cell using TargetP, SignalP, and related tools., Nature Protocols 2,953-971)。因此，本發(fā)明涉及產(chǎn)生例如轉(zhuǎn)基因植物的方法，所述植物與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物相比具有增加的產(chǎn)量，例如具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低溫耐受性和/或增加的養(yǎng)分利用效率，固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，所述方法包括(a)在植物細(xì)胞的細(xì)胞器例如質(zhì)體或線粒體(例如如表I第6欄所示)中增加或生成一種或多種所述活性，例如所述YRP或所述YRP基因的基因產(chǎn)物的活性，例如選自下組的活性3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、 B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrl293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白，和(b)在允許與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物相比具有增加的產(chǎn)量的植物發(fā)育的條件下培養(yǎng)植物細(xì)胞，例如具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/ 或低溫耐受性，和/或增加的養(yǎng)分利用效率，固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀。如本文描述的多肽定位可改變產(chǎn)量相關(guān)性狀。例如，定位可在第6欄所示的轉(zhuǎn)運(yùn)肽控制之下或是無靶向的?！盁o靶向的”定位指被表達(dá)的提高產(chǎn)量例如賦予指示產(chǎn)量相關(guān)性狀的多肽沒有與其編碼序列連接的人工轉(zhuǎn)運(yùn)肽。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，多肽的定位是由多肽內(nèi)的一個或多個元件或區(qū)域賦予的?？刂贫ㄎ坏男盘柨梢曰Q，例如如下所示的轉(zhuǎn)運(yùn)肽。在一個實(shí)施方案中，在質(zhì)體中增加或生成由YPR例如表11所示多肽賦予的如本文所公開的活性；條件是在各表I的第6欄針對所述多肽列出了術(shù)語“質(zhì)體”。在一個實(shí)施方案中，在線粒體中增加或生成由YI3R例如表II所示多肽賦予的如本文所公開的活性；條件是在各表I的第6欄針對所述多肽列出了術(shù)語“線粒體”。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及產(chǎn)生例如轉(zhuǎn)基因植物的方法，所述植物與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物相比具有增加的產(chǎn)量，例如具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低溫耐受性和/或增加的養(yǎng)分利用效率，固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，所述方法包括(a)在植物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中增加或生成一種或多種所述活性，和(b)在允許與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物相比具有增加的產(chǎn)量的植物發(fā)育的條件下培養(yǎng)植物，例如具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低溫耐受性，和/或增加的養(yǎng)分利用效率，固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀。在一個實(shí)施方案中，在細(xì)胞質(zhì)中增加或生成由表II所示多肽賦予的如本文所公開的活性；條件是在各表I的第6欄針對所述多肽列出了術(shù)語“細(xì)胞質(zhì)”。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及產(chǎn)生例如與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物相比具有增加的產(chǎn)量的轉(zhuǎn)基因植物或其部分(例如具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低溫耐受性和/或增加的養(yǎng)分利用效率，固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀的植物)的方法，所述方法包括(al)在植物細(xì)胞的細(xì)胞器中增加或生成一種或多種所述活性，例如所述YRP或所述YRP基因的基因產(chǎn)物的活性，例如選自下組的活性3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、 B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrl293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白，或(a2)在植物細(xì)胞中增加或生成YRP的活性，例如表II第3欄所示的蛋白質(zhì)的活性、或由表I第5或7欄所示核酸序列編碼的蛋白質(zhì)的活性，且其與編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的核酸序列相連；或(a!3)在植物細(xì)胞中增加或生成YRP的活性，例如表II第3欄所示的蛋白質(zhì)的活性、或由表I第5或7欄所示核酸序列編碼的蛋白質(zhì)的活性，且其與編碼細(xì)胞器定位序列、特別是葉綠體定位序列的核酸序列相連；或(a4)在植物細(xì)胞中增加或生成YRP的活性，例如表II第3欄所示的蛋白質(zhì)的活性、或由表I第5或7欄所示核酸序列編碼的蛋白質(zhì)的活性，且其與編碼線粒體定位序列的核酸序列相連，和(b)由所述植物細(xì)胞再生植物；(c)在允許與相應(yīng)例如未轉(zhuǎn)化的野生型植物相比具有增加的產(chǎn)量(例如具有增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀，例如增強(qiáng)的非生物環(huán)境脅迫耐受性，例如增加的干旱耐受性和/或低溫耐受性，和/或增加的養(yǎng)分利用效率，固有產(chǎn)量和/或其他增加的產(chǎn)量相關(guān)性狀)的植物發(fā)育的條件下培養(yǎng)植物。因此，在另一實(shí)施方案中，在產(chǎn)生具有增加的產(chǎn)量的轉(zhuǎn)基因植物的所述方法中，如下增加或生成所述活性(al)通過細(xì)胞器轉(zhuǎn)化在植物細(xì)胞器中增加或生成表II第3欄所示的、表I第5或 7欄所示核酸序列編碼的蛋白質(zhì)的活性，或(a2)通過質(zhì)體轉(zhuǎn)化在植物質(zhì)體或其一個或多個部分中增加或生成表II第3欄所示的、表I第5或7欄所示核酸序列編碼的蛋白質(zhì)的活性；(a3)通過葉綠體轉(zhuǎn)化在植物葉綠體或其一個或多個部分中增加或生成YRP的活性，例如表II第3欄所示的、或由表I第5或7欄所示核酸序列編碼的蛋白質(zhì)的活性；(a4)通過線粒體轉(zhuǎn)化在植物線粒體或其一個或多個部分中增加或生成YRP的活性，例如表II第3欄所示的、或由表I第5或7欄所示核酸序列編碼的蛋白質(zhì)的活性。因此，本發(fā)明還涉及產(chǎn)生與相應(yīng)的野生型植物相比具有增加的產(chǎn)量的植物(例如基于增加或提高的產(chǎn)量相關(guān)性狀)的方法，所述方法包括選自下組的至少一個步驟(i)增加或生成包含分別如表II或表IV第5或7欄所示的多肽、共有序列或至少一種多肽基序的多肽的活性；(ii)增加或生成包含表I第5或7欄所示多核苷酸的核酸分子的表達(dá)產(chǎn)物的活性，和(iii)增加或生成⑴或(ii)的功能等同物的活性。原則上，編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的核酸序列可分離自每一種含有質(zhì)體優(yōu)選葉綠體的生物，例如微生物如藻類、或植物?！稗D(zhuǎn)運(yùn)肽”是氨基酸序列，其編碼核酸序列與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)基因一起翻譯。這意味著轉(zhuǎn)運(yùn)肽是該翻譯蛋白質(zhì)整體的一部分，并形成該蛋白質(zhì)的氨基酸末端延伸。 兩者作為所謂的“前蛋白質(zhì)”翻譯。一般而言，轉(zhuǎn)運(yùn)肽在該蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)秸_的細(xì)胞器例如質(zhì)體期間或剛剛運(yùn)輸入之后，即從前蛋白質(zhì)上切割下來以產(chǎn)生成熟蛋白質(zhì)。轉(zhuǎn)運(yùn)肽通過促進(jìn)蛋白質(zhì)跨細(xì)胞內(nèi)膜運(yùn)輸而確保成熟蛋白質(zhì)正確定位。編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的核酸序列可源自編碼最終定居于質(zhì)體中的蛋白質(zhì)且起源于選自下組的生物的核酸序列傘藻屬(Acetabularia)、擬南芥屬(Arabadopsis)、蕓苔屬(Brassica) > MIR M (Capsicum) > ^ M (Chlamydomonas) > /R M (Cururbita)、才土氏藻屬(Dunaliella)、裸藻屬(Euglena)、黃菊屬(Flaveria)、大豆屬(Glycine)、向日葵屬(Helianthus)、大麥屬(Hordeum)、浮萍屬(Lemna)、黑麥草屬(Lolium)、番茄屬 (Lycopersion)、蘋果屬(Malus)、苜猜屬(Medicago)、曰中花屬(Mesembryanthemum)、 煙草屬(Nicotiana)、月見草屬(Oenotherea)、稻屬(Oryza)、碧冬茄屬(Petunia)、菜豆屬(Phaseolus) > BfHjg (Physcomitrella) >(Pinus) > fSSM (Pisum) > 3 卜 M (Raphanus)、蜆子草屬(Silene)、白芥屬(Sinapis)、爺屬(Solanum)、菠菜屬(Spinacea)、 甜葉菊屬Gtevia)、聚球藻屬(Synechococcus)、小麥屬(Triticum)和玉蜀黍?qū)?Zea)。例如，可有益地用在本發(fā)明方法中的此類轉(zhuǎn)運(yùn)肽源自編碼選自下組的蛋白質(zhì)的核酸序列核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶、5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶、乙酰乳酸合酶、葉綠體核糖體蛋白CS17、Cs蛋白、鐵氧還蛋白、質(zhì)體藍(lán)素、核酮糖二磷酸羧化酶活化酶、 色氨酸合酶、?；d體蛋白、質(zhì)體伴侶蛋白-60、細(xì)胞色素c552、22-kDA熱休克蛋白、33-kDa 方文_±曾弓雖胃白 1 (oxygen-evolving enhancer protein) > ATP yATP δ M 基、葉綠素a/b結(jié)合蛋白11-1、放氧增強(qiáng)蛋白2、放氧增強(qiáng)蛋白3、光系統(tǒng)I :P21、光系統(tǒng)I P28、光系統(tǒng)I :P30、光系統(tǒng)I :P35、光系統(tǒng)I :P37、甘油_3_磷酸酰基轉(zhuǎn)移酶、葉綠素a/b結(jié)合蛋白、CAB2蛋白、羥甲基膽色烷合酶、丙酮酸-正磷酸雙激酶、CAB3蛋白、質(zhì)體鐵蛋白、鐵蛋白、早期光誘導(dǎo)蛋白、谷氨酸-ι-半醛轉(zhuǎn)氨酶、原葉綠素酸酯還原酶、淀粉粒結(jié)合淀粉酶合成酶、光系統(tǒng)II的捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白、主要花粉變應(yīng)原Lol p5a、質(zhì)體ClpB ATP 依賴性蛋白酶、超氧化物歧化酶、鐵氧還蛋白NADP氧化還原酶、28-kDa核糖核蛋白、31_kDa 核糖核蛋白、33-kDa核糖核蛋白、乙酰乳酸合酶、ATP合酶CFtl亞基1、ATP合酶CFtl亞基2、 ATP合酶CFtl亞基3、ATP合酶CFtl亞基4、細(xì)胞色素f、ADP葡萄糖焦磷酸化酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酰胺合成酶2、碳酸酐酶、GapA蛋白、熱休克蛋白hsp21、磷酸易位蛋白、質(zhì)體ClpA ATP依賴性蛋白酶、質(zhì)體核糖體蛋白CLM、質(zhì)體核糖體蛋白CL9、質(zhì)體核糖體蛋白I^sCLlS、質(zhì)體核糖體蛋白PsCL25、DAHP合酶、淀粉磷酸化酶、根?；d體蛋白II、甜菜堿_醛脫氫酶、 GapB蛋白、谷氨酰胺合成酶2、磷酸核酮糖激酶、亞硝酸還原酶、核糖體蛋白L12、核糖體蛋白L13、核糖體蛋白L21、核糖體蛋白L35、核糖體蛋白L40、磷酸丙糖-3-磷酸甘油酸-磷酸易位蛋白、鐵氧還蛋白依賴性谷氨酸合酶、3-磷酸甘油醛脫氫酶、NADP依賴性蘋果酸酶和 NADP蘋果酸脫氫酶。在一個實(shí)施方案中，編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的核酸序列源自編碼最終位于質(zhì)體中的蛋白質(zhì)且起源于選自下組物種的生物的核酸序列，地中海傘藻(Acetabularia mediterranea)、擬
(Arabidopsis thaliana) ^ ] (Brassicacampestris)、！1^011 ] (Brassica napus)、 M 1 (Capsicum annuum)、胃氏 ■ (Chlamydomonas reinhardtii) > /R (Cururbita moschata)、鹽生杜氏藻(Dunaliella salina)、Dunaliella tertiolecta、細(xì)小裸藻 (Euglena gracilis)、Flaveria trinervia、大豆(Glycine max)、向日葵(Helianthus annuus)、大麥(Hordeum vu 1 gare)、Lemna gibba、多年生黑麥草(LoIium perenne)、番^jp (Lycopersion esculentum)、蘋果(Malus domestica)、野苜猜(Medicagofalcata)、 紫花苜蓿(Medicago sativa)、冰葉日中花(Mesembryanthemumcrystallinum)、白花丹葉煙草(Nicotiana plumbaginifolia)、林煙草(Nicotianasylvestris)、煙草(Nicotiana tabacum) > Oenotherea hookeri> M (Oryza sativa) > ^41 (Petunia hybrida) > ^(Phaseolus vulgaris)、/J、立碗II (Physcomitrella patens)、黑豐公(Pinus tunbergii) > 豌豆(Pisum sativum)、蘿卜(Raphanus sativus)、白花妮子草(Silene pratensis)、 白芥(Sinapis alba)、馬鈴薯(So lanum tuberosum)、菠菜(Spinacea oleracea)、舌甘菊 (Steviarebaudiana)、聚球藻屬(Synechococcus)、集胞藻屬(Synechocystis)、普通小麥 (Triticum aestivum)禾口玉蜀黍(Zea mays)。編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的核酸序列由 von Hei jne 等(Plant Molecular BiologyReporter, 9 (2)，104，(1991))公開，在此并入作為參考。表V顯示了 vonHei jne等公開的轉(zhuǎn)運(yùn)肽序列
的一些實(shí)例。根據(jù)本發(fā)明，特別是實(shí)施例的公開內(nèi)容，技術(shù)人員能夠?qū)on Heijne等公開的其他核酸序列與本文公開的YRP基因或編碼YRP的基因相連，例如與表I第5和7欄所示的核酸序列(例如，針對該核酸分子，表I第6欄顯示術(shù)語“質(zhì)體”)相連。編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的核酸序列可以源自菠菜屬(Spinacia)，例如葉綠體30S核糖體蛋白 PSrp-Ι、根?；d體蛋白II、?；d體蛋白、ATP合酶γ亞基、ATP合酶δ亞基、細(xì)胞色素f、鐵氧還蛋白I、鐵氧還蛋白NADP氧化還原酶(=FNR)、亞硝酸還原酶、磷酸核酮糖激酶、質(zhì)體藍(lán)素或碳酸酐酶。技術(shù)人員將會意識到編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的多種其他核酸序列能夠容易地從作為前體由核基因表達(dá)然后靶向質(zhì)體的質(zhì)體定位蛋白質(zhì)中分離。此類轉(zhuǎn)運(yùn)肽編碼序列可用于構(gòu)建其他表達(dá)構(gòu)建體。有利地用在本發(fā)明的方法中且為本發(fā)明核酸序列和蛋白質(zhì)的一部分的轉(zhuǎn)運(yùn)肽，一般長度20-120個氨基酸，優(yōu)選25-110、30-100或35-90個氨基酸，更優(yōu)選40-85個氨基酸，最優(yōu)選45-80個氨基酸，并在翻譯后發(fā)揮作用以使蛋白質(zhì)定向到質(zhì)體優(yōu)選葉綠體中。編碼此類轉(zhuǎn)運(yùn)肽的核酸序列定位在編碼成熟蛋白質(zhì)的核酸序列的上游。為了轉(zhuǎn)運(yùn)肽編碼核酸與待靶向蛋白質(zhì)的編碼核酸之間的正確分子連接，有時候需要在連接位置引入額外的堿基對，這形成可用于不同核酸分子的分子連接的限制性酶識別序列。此方法可能在成熟輸出蛋白質(zhì)的N-末端產(chǎn)生極少的額外氨基酸，其通常且優(yōu)選不干擾蛋白質(zhì)功能。在任何情況下，需要仔細(xì)選擇連接位置處形成限制性酶識別序列的的額外堿基對，以避免形成終止密碼子或編碼對蛋白質(zhì)折疊有強(qiáng)烈影響的氨基酸例如脯氨酸的密碼子。優(yōu)選此類額外的密碼子編碼結(jié)構(gòu)上靈活的小氨基酸如甘氨酸或丙氨酸。如上文所述，可以將編碼YRP、例如表II第3或5欄所示的蛋白質(zhì)以及如表I第7 欄所公開的其同源物的核酸序列與編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的核酸序列連接，例如，如果表I第6欄針對該核酸分子顯示有術(shù)語“質(zhì)體”的話。編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的核酸序列確保蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)的細(xì)胞器特別是質(zhì)體中。待表達(dá)基因的核酸序列和編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的核酸序列有效連接。因此，轉(zhuǎn)運(yùn)肽與編碼YRP、例如表II第3或5欄所示的蛋白質(zhì)以及如表I第7欄所公開的其同源物的核酸序列(例如，如果針對該核酸分子表I第6欄顯示有術(shù)語“質(zhì)體”的話)符合讀框融和。根據(jù)本發(fā)明的術(shù)語“細(xì)胞器”應(yīng)表示例如“線粒體”或“質(zhì)體”。根據(jù)本發(fā)明的術(shù)語 “質(zhì)體”旨在包括各種形式的質(zhì)體，包括原質(zhì)體、葉綠體、色質(zhì)體、老質(zhì)體(gerontoplast)、白色體、造粉體、油質(zhì)體和黃化質(zhì)體，優(yōu)選葉綠體。它們均具有共同的祖先即前述原質(zhì)體。其他轉(zhuǎn)運(yùn)肽由khmidt 等(J. Biol. Chem. 268 (36)、27447 (1993) )、Della-Cioppa 等(Plant. Physiol. 84,965 (1987)), de Castro Silva Filho 等(Plant Mol. Biol.30， 769 (1996)) ,Zhao 等(J. Biol. Chem. 270 (11) ,6081 (1995)) Romer^ (Biochem. Biophys. Res. Commun. 196(3)、1414 (1993))、Keegstra 等(Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 40,471(1989))、Lubben 等(Photosynthesis Res. 17，173 (1988))和 Lawrence 等 (J. Biol. Chem. 272 (33) ,20357 (1997))公開。有關(guān)靶向的綜述由 Kermode Allison R.在 Critical Reviews in Plant Science 15 (4), 285 (1996)在標(biāo)題“植物細(xì)胞中的細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)禾口革巴向機(jī)制(Mechanisms of Intracellular Protein Transport and Targeting in Plant Cells)” 中公開。用于本發(fā)明方法的、形成本發(fā)明核酸序列的一部分的有利的轉(zhuǎn)運(yùn)肽序列一般富含羥基化氨基酸殘基(絲氨酸和蘇氨酸)，其中這兩個殘基一般占總數(shù)的20-35%。它們往往具有不含Gly、Pro和荷電殘基的氨基末端區(qū)域。此外，他們具有許多小的疏水氨基酸，例如纈氨酸和丙氨酸，并且一般缺乏酸性氨基酸。另外，它們一般具有富含kr、Thr、Lys和Arg 的中間區(qū)域。總體上它們往往具有凈正電荷?？蛇x地，編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的核酸序列可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中公開的轉(zhuǎn)運(yùn)肽序列結(jié)構(gòu)而部分或完全地化學(xué)合成。所述天然或化學(xué)合成序列可與編碼成熟蛋白質(zhì)的序列直接相連，或借助于接頭核酸序列，其可以長度一般小于500個堿基對，優(yōu)選小于450、400、350、300、250 或200個堿基對，更優(yōu)選小于150、100、90、80、70、60、50、40或30個堿基對，最優(yōu)選小于25、 20、15、12、9、6或3個堿基對，并與編碼序列符合讀框。此外，編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的有利核酸序列可以包含源自一個以上生物和/或化學(xué)來源的序列，并且可以包括源自成熟蛋白質(zhì)氨基末端區(qū)域的、天然狀態(tài)下與轉(zhuǎn)運(yùn)肽相連的核酸序列。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，成熟蛋白質(zhì)的所述氨基末端區(qū)域長度一般小于150個氨基酸，優(yōu)選小于140、130、120、110、100或90個氨基酸，更優(yōu)選小于80、70、60、50、40、35、30、25或20個氨基酸，最優(yōu)選小于19、18、17、16、15、 14、13、12、11或10個氨基酸。但是甚至更短或更長的鏈也是可能的。另外，促進(jìn)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至其他細(xì)胞區(qū)室如液泡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、乙醛酸循環(huán)體、過氧物酶體或線粒體的導(dǎo)向序列也可以是本發(fā)明核酸序列的部分。由本發(fā)明核酸序列翻譯的蛋白質(zhì)可以是融合蛋白質(zhì)類型，這意味著編碼轉(zhuǎn)運(yùn)肽的核酸序列例如表V所示的那些，例如該表中的最后一個連接于YRP基因，例如表I第5和7 欄所示的核酸序列，例如，如果針對該核酸分子表I第6欄顯示有術(shù)語“質(zhì)體”的話。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠使所述序列以有功能的方式連接。有利地，在轉(zhuǎn)運(yùn)(優(yōu)選至質(zhì)體)期間，轉(zhuǎn)運(yùn)肽部分自YRP例如自表II第5和7欄所示的蛋白質(zhì)部分切割下來。表V末行所示的優(yōu)選轉(zhuǎn)運(yùn)肽的所有切割產(chǎn)物優(yōu)選在YRP例如表II第5和7欄所述蛋白質(zhì)的起始甲硫氨酸之前具有N-末端氨基酸序列QIA CSS或QIA EFQLTT。在YRP例如表II第5和7欄所述蛋白質(zhì)的起始甲硫氨酸之前，范圍1-20個氨基酸、優(yōu)選2-15個氨基酸、更優(yōu)選3-10個氨基酸、 最優(yōu)選4-8個氨基酸的其他短氨基酸序列也是可行的。在氨基酸序列QIA CSS的情況下， 起始甲硫氨酸之前的3個氨基酸源自于LIC(=連接不依賴性克隆)盒。在表達(dá)大腸桿菌基因的情況下優(yōu)選所述短氨基酸序列。在氨基酸序列QIAEFQLTT的情況下，起始甲硫氨酸之前的6個氨基酸源自于LIC盒。在表達(dá)釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)基因的情況下優(yōu)選所述短氨基酸序列。技術(shù)人員知曉其他短序列也可用于表達(dá)YRP基因，例如表I 第5和7欄所述的基因。此外，技術(shù)人員明白在表達(dá)所述基因方面此類短序列并非必需的。表V :von Heijne等公開的轉(zhuǎn)運(yùn)肽的實(shí)例
轉(zhuǎn)運(yùn)肽生物體轉(zhuǎn)運(yùn)肽SEQ ID NO:參考文獻(xiàn)1地中海傘藻MASIMMNKSVVLSKECAKPLATPK VTLNKRGFATTIATKNREMMVWQP FNNKMFE TFSFLPP10Mol. Gen. Genet. 218, 445 (1989)2擬南芥MAASLQSTATFLQSAKIATAPSRG SSHLRSTQAVGKSFGLETSSARLT CSFQSDFKDFTGKCSDAVK1AGFA LATSALVVSGASAEGAPK11EMBO J. 8，3187 (1989)3擬南芥MAQVSRICNGVQNPSLICNLSKSS QRKSPLSVSLKTQQHPRAYPISSS WGLKKSGMTLIGSELRPLKVMSSV STAEKASEIVLQPIREISGLIKLP12Mol. Gen. Genet. 210, 437 (1987)4擬南芥MAAATTTTTTSSSISFSTKPSPSS SKSPLPISRFSLPFSLNPNKSSSS SRRRGIKSSSPSSISAVLNTTTNV TTTPSPTKPTKPETFISRFAPDQP RKGA13Plant Physiol. 85， 1110 (1987)
5擬南芥MTTSSLTCSLQALKLSSPFAHGST PLSSLSKPNSFPNHRMPALVPV14J. Biol. Chem. 265, 2763 (1990)6擬南芥MASLLGTSSSAIWASPSLSSPSSKPSS SPICFRPGKLFGSKLNAGIQI RPKKNRSRYHVSVMNVATETNSTE QVVGKFDSKKSARP VYPFAAI15EMBO J. 9，1337 (1990)7擬南芥MASTALSSAIVGTSFIRRSPAPISL RSLPSANTQSLFGLKSGTARGG RVVAM16Plant Physiol. 93, 572 (1990)8擬南芥MAASTMALSSPAFAGKAVNLSPAA SEVLGSGRVTNRKTV17Nucl. Acids Res. 14, 4051 (1986)9擬南芥MAAITSATVTIPSFTGLKLAVSSK18Gene 65，59 (1988)
3權(quán)利要求
1.產(chǎn)生與相應(yīng)的野生型植物相比產(chǎn)量增加的植物的方法，所述方法包括至少如下步驟在植物或其部分中增加或生成選自以下的一種或多種活性3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrl293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白活性。
2.產(chǎn)生與相應(yīng)野生型植物相比產(chǎn)量增加的植物的方法，包括選自以下的至少一個步驟(i)增加或生成包含分別如表II或表IV第5或7欄所示的多肽、共有序列或至少一種多肽基序的多肽的活性；( )增加或生成包含一種或多種表I第5或7欄所示多核苷酸的核酸分子的表達(dá)產(chǎn)物的活性，和(iii)增加或生成⑴或( )的功能等同物的活性。
3.權(quán)利要求1或2的方法，包含(i)增加或生成至少一種核酸分子的表達(dá)；和/或( )增加或生成至少一種核酸分子表達(dá)產(chǎn)物的表達(dá)；和/或(iii)增加或生成至少一種核酸分子編碼的表達(dá)產(chǎn)物的一種或多種活性，其中所述核酸分子包含選自以下的核酸分子(a)編碼表II第5或7欄所示多肽的核酸分子；(b)表I第5或7欄所示的核酸分子；(c)核酸分子，其由于遺傳密碼簡并性可由表II第5或7欄所示的多肽序列獲得，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(d)核酸分子，其與包含表I第5或7欄所示核酸分子的多核苷酸的核酸分子序列具有至少約95%的同一性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(e)核酸分子，其編碼的多肽與(a)至(c)中核酸分子所編碼多肽的氨基酸序列具有至少約95%的同一性，并具有包含表I第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(f)核酸分子，其與(a)至(c)中的核酸分子在嚴(yán)格雜交條件下雜交，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(g)核酸分子，其編碼的多肽可借助于針對(a)至(e)中核酸分子之一所編碼的多肽制備的單克隆或多克隆抗體分離，并具有包含表I第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；(h)核酸分子，其編碼的多肽包含表IV第7欄所示的共有序列或一種或多種多肽基序， 且優(yōu)選具有包含表II或IV第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；(i)核酸分子，其編碼的多肽具有表II第5欄所示蛋白質(zhì)所呈現(xiàn)的活性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(j)核酸分子，其所包含通過利用表III第7欄的引物擴(kuò)增cDNA文庫或基因組文庫而獲得的多核苷酸，且優(yōu)選具有包含表II或IV第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；和k)核酸分子，其可通過在嚴(yán)格雜交條件下、用包含(a)或(b)中核酸分子的互補(bǔ)序列的探針或用其片段來篩選適宜的核酸文庫而獲得，且編碼具有包含表II第5欄所示多肽的蛋白質(zhì)所呈現(xiàn)的活性的多肽，其中所述探針片段具有(a)至(e)中所表征的核酸分子序列的互補(bǔ)核酸分子的至少約50nt。
4.產(chǎn)生與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化野生型植物相比產(chǎn)量增加的轉(zhuǎn)基因植物的方法，所述方法包括用核酸分子轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞或植物細(xì)胞核或植物組織，所述核酸分子包含選自以下的核酸分子(a)編碼表II第5或7欄所示多肽的核酸分子；(b)表I第5或7欄所示的核酸分子；(c)核酸分子，其由于遺傳密碼簡并性可由表II第5或7欄所示的多肽序列獲得，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(d)核酸分子，其與包含表I第5或7欄所示核酸分子的多核苷酸的核酸分子序列具有至少約95%的同一性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(e)核酸分子，其編碼的多肽與(a)至(c)中核酸分子所編碼多肽的氨基酸序列具有至少約95%的同一性，并具有包含表I第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(f)核酸分子，其與(a)至(c)中的核酸分子在嚴(yán)格雜交條件下雜交，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(g)核酸分子，其編碼的多肽可借助于針對(a)至(e)中核酸分子之一所編碼的多肽制備的單克隆或多克隆抗體分離，并具有包含表I第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；(h)核酸分子，其編碼的多肽包含表IV第7欄所示的共有序列或一種或多種多肽基序， 且優(yōu)選具有包含表II或IV第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；(i)核酸分子，其編碼的多肽具有表II第5欄所示蛋白質(zhì)所呈現(xiàn)的活性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(j)核酸分子，其所包含通過利用表III第7欄的引物擴(kuò)增cDNA文庫或基因組文庫而獲得的多核苷酸，且優(yōu)選具有包含表II或IV第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；和k)核酸分子，其可通過在嚴(yán)格雜交條件下、用包含(a)或(b)中核酸分子的互補(bǔ)序列的探針或用其片段來篩選適宜的核酸文庫而獲得，且編碼具有包含表II第5欄所示多肽的蛋白質(zhì)所呈現(xiàn)的活性的多肽，其中所述探針片段具有(a)至(e)中所表征的核酸分子序列的互補(bǔ)核酸分子的至少約400nt ；并從轉(zhuǎn)化的植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞或植物組織再生具有增加產(chǎn)量的轉(zhuǎn)基因植物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)的方法，其中增加或生成的一種或多種活性分別為 3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、 多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrl293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白活性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的方法，與相應(yīng)野生型植物相比在標(biāo)準(zhǔn)生長條件、低溫、干旱或非生物脅迫條件下導(dǎo)致增加的產(chǎn)量。
7.分離的核酸分子，其包含選自以下的核酸分子(a)編碼表IIB第5或7欄所示多肽的核酸分子；(b)表IB第5或7欄所示的核酸分子；(c)核酸分子，其由于遺傳密碼簡并性可由表II第5或7欄所示的多肽序列獲得，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(d)核酸分子，其與包含表I第5或7欄所示核酸分子的多核苷酸的核酸分子序列具有至少約95%的同一性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(e)核酸分子，其編碼的多肽與(a)至(c)中核酸分子所編碼多肽的氨基酸序列具有至少約95%的同一性，并具有包含表I第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(f)核酸分子，其與(a)至(c)中的核酸分子在嚴(yán)格雜交條件下雜交，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(g)核酸分子，其編碼的多肽可借助于針對(a)至(e)中核酸分子之一所編碼的多肽制備的單克隆或多克隆抗體分離，并具有包含表I第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；(h)核酸分子，其編碼的多肽包含表IV第7欄所示的共有序列或一種或多種多肽基序， 且優(yōu)選具有包含表II或IV第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；(i)核酸分子，其編碼的多肽具有表II第5欄所示蛋白質(zhì)所呈現(xiàn)的活性，且賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量；(j)核酸分子，其所包含通過利用表III第7欄的引物擴(kuò)增cDNA文庫或基因組文庫而獲得的多核苷酸，且優(yōu)選具有包含表II或IV第5欄所示多核苷酸的核酸分子所呈現(xiàn)的活性；和(k)核酸分子，其可通過在嚴(yán)格雜交條件下、用包含(a)或(b)中核酸分子的互補(bǔ)序列的探針或用其片段來篩選適宜的核酸文庫而獲得，且編碼具有包含表II第5欄所示多肽的蛋白質(zhì)所呈現(xiàn)的活性的多肽，其中所述片段具有(a)至(e)中所表征的核酸分子序列的互補(bǔ)核酸分子的至少約400nt。
8.權(quán)利要求7的核酸分子，其中根據(jù)(a)至(k)的核酸分子與表IA第5或7欄所示的序列具有至少一個或多個核苷酸的差異，優(yōu)選的所述核酸分子編碼與表IIA第5或7欄所示的蛋白質(zhì)序列具有至少一個或多個氨基酸差異的蛋白質(zhì)。
9.賦予權(quán)利要求7或8的所述核酸分子的表達(dá)的核酸構(gòu)建體，其包含一種或多種調(diào)控元件。
10.包含權(quán)利要求7或8所述的核酸分子或權(quán)利要求9的核酸構(gòu)建體的載體。
11.產(chǎn)生多肽的方法，其中所述多肽在如權(quán)利要求11所述的宿主細(xì)胞核或宿主細(xì)胞中表達(dá)。
12.多肽，其由權(quán)利要求12所述的方法產(chǎn)生，或由權(quán)利要求7或8所述的核酸分子編碼，或如表II B所示，其中所述多肽與表IIA所示的序列具有一個或多個氨基酸的差異。
13.抗體，其與如權(quán)利要求13所述的多肽特異性結(jié)合。
14.植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞、植物組織、繁殖材料、花粉、子代、收獲材料或植物，其包含如權(quán)利要求7或8所述的核酸分子或如權(quán)利要求11所述的宿主細(xì)胞核或宿主細(xì)胞。
15.植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞、植物組織、繁殖材料、種子、花粉、子代、或植物部分，再生后能夠得到產(chǎn)量增加的植物；或產(chǎn)量增加的植物；或其部分；其與相應(yīng)野生型相比增加的產(chǎn)量通過根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法，或通過轉(zhuǎn)化如權(quán)利要求7或8所述的核酸分子或權(quán)利要求9的核酸構(gòu)建體而產(chǎn)生。
16.權(quán)利要求15的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞核、轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因植物或其部分，來源于單子葉植物。
17.權(quán)利要求15的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞核、轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因植物或其部分，來源于雙子葉植物。
18.權(quán)利要求15的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞核、轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因植物或其部分，其中相應(yīng)的植物選自玉米(玉蜀黍)、小麥、黑麥、燕麥、黑小麥、稻、大麥、大豆、花生、棉花、油菜籽油菜、包括蕓苔和冬油菜籽油菜、木薯、胡椒、向日葵、亞麻、琉璃苣、紅花、亞麻子、櫻草、油菜籽、球莖甘藍(lán)(turnip rape)、萬壽菊、茄科植物、包括馬鈴薯、煙草、茄子、番茄；蠶豆屬、 豌豆、苜蓿、咖啡、可可、茶、柳屬、油棕、椰子、多年生草、飼料作物和擬南芥。
19.權(quán)利要求15的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞核、轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因植物或其部分，其中植物選自玉米、大豆、油菜籽油菜(包括蕓苔和冬油菜籽油菜)、棉花、小麥和稻。
20.包含權(quán)利要求14至19任一項(xiàng)的一種或多種植物細(xì)胞核或植物細(xì)胞、子代、種子或花粉，或由權(quán)利要求14至19中任一項(xiàng)的轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因植物。
21.包含源自權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)的轉(zhuǎn)基因植物或由權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)的轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)生的一種或多種所述轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞核或植物細(xì)胞、子代、種子或花粉的轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞核、轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞、植物，其中所述包含一種或多種所述轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞核或植物細(xì)胞、子代、種子或花粉的轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞核、轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞、植物在遺傳上對于如下轉(zhuǎn)基因而言是純合的，所述轉(zhuǎn)基因賦予轉(zhuǎn)基因植物或其部分與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加的產(chǎn)量。
22.用于在植物細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因植物或其部分中鑒定在轉(zhuǎn)基因植物或其部分中賦予與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化的野生型植物細(xì)胞相比增加產(chǎn)量的化合物的方法，包括步驟(a)培養(yǎng)植物細(xì)胞；表達(dá)權(quán)利要求12的多肽和讀出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)基因植物或其部分，其中所述讀出系統(tǒng)能夠在允許所述多肽與所述讀出系統(tǒng)在化合物或含有多種化合物的樣品的存在下相互作用的適宜條件下與所述多肽相互作用，且能夠在允許表達(dá)讀出系統(tǒng)以及表達(dá)由權(quán)利要求12的核酸分子編碼的多肽的條件下，響應(yīng)化學(xué)化合物與所述多肽的結(jié)合而提供可檢測的信號；(b)通過檢測所述讀出系統(tǒng)所產(chǎn)生的信號的存在或不存在或增加，來鑒定所述化合物是否為有效的激動劑。
23.產(chǎn)生農(nóng)業(yè)組合物的方法，包括權(quán)利要求22的方法的步驟，和以農(nóng)業(yè)應(yīng)用可接受的形式配制權(quán)利要求22的方法中所鑒定的化合物。
24.組合物，其包含權(quán)利要求7或8的核酸分子，權(quán)利要求9的核酸構(gòu)建體，權(quán)利要求 10的載體，權(quán)利要求12的多肽，權(quán)利要求22的化合物，和/或權(quán)利要求13的抗體；和任選的可農(nóng)業(yè)使用的載體。
25.權(quán)利要求12的多肽或核酸分子，其選自酵母或大腸桿菌。
26.權(quán)利要求7或8的核酸在制備與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化野生型植物相比產(chǎn)量增加的植物中的用途。
27.根據(jù)權(quán)利要求7或8的核酸作為標(biāo)記物在鑒定或選擇與相應(yīng)未轉(zhuǎn)化野生型植物相比產(chǎn)量增加的植物中的用途。
28.根據(jù)權(quán)利要求17的核酸或其部分作為標(biāo)記物在檢測植物或植物細(xì)胞產(chǎn)量增加中的用途。
29.鑒定產(chǎn)量增加的植物的方法，包括對一種或多種植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞、植物組織或植物或其部分的群體篩選選自以下的活性3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、 B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrl293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白活性，將所述活性水平與參照的活性水平進(jìn)行比較；鑒定與參照相比活性增加的一種或多種植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞、植物組織或植物或其部分，任選地由所鑒定的植物細(xì)胞核、細(xì)胞或組織產(chǎn)生植物。
30.鑒定產(chǎn)量增加的植物的方法，包括對一種或多種植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞、植物組織或植物或其部分的群體篩選編碼賦予選自以下活性的多肽的核酸的表達(dá)水平3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、櫳牛兒基櫳牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slrU93-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和 YPL109C-蛋白活性，將所述表達(dá)水平與參照進(jìn)行比較；鑒定與參照相比表達(dá)水平增加的一種或多種植物細(xì)胞核、植物細(xì)胞、植物組織或植物或其部分，任選地由所鑒定的植物細(xì)胞核、細(xì)胞或組織產(chǎn)生植物。
31.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法或根據(jù)權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)的植物，其中所述植物顯示改進(jìn)的產(chǎn)量相關(guān)性狀。
32.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法或根據(jù)權(quán)利要求14或15中任一項(xiàng)的植物，其中所述植物顯示改進(jìn)的養(yǎng)分利用效率和/或非生物脅迫耐受性。
33.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法或根據(jù)權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)的植物，其中所述植物顯示改進(jìn)的增加的低溫耐受性。
34.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法或根據(jù)權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)的植物，其中所述植物顯示可收獲產(chǎn)量的增加。
35.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法或根據(jù)權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)的植物，其中所述植物顯示改進(jìn)，其中產(chǎn)量增加基于每株植物或相對于特定的可耕作面積來計(jì)算。
36.增加植物群體產(chǎn)量的方法，其包含檢查種植地區(qū)的生長溫度，將所述溫度與考慮種植的植物物種或品種的最佳生長溫度進(jìn)行比較，如果生長溫度對于該考慮種植的植物物種或品種的種植和生長不是最佳的，則種植和生長權(quán)利要求14至20或31至35中任一項(xiàng)的植物。
37.前述權(quán)利所述的方法，其包含收獲產(chǎn)生或種植的植物的植物或部分，并用收獲的植物或其部分或從其中產(chǎn)生燃料。
38.前述權(quán)利所述的方法，其中所述植物可用于淀粉生產(chǎn)，包括收獲可以用于淀粉分離的植物部分，并由該植物部分分離淀粉。
全文摘要
產(chǎn)生與相應(yīng)的野生型植物相比產(chǎn)量增加的植物的方法，所述方法包括至少如下步驟在植物或其部分中增加或生成選自以下的一種或多種活性3-磷酸甘油酸脫氫酶、腺苷酸激酶、B2758-蛋白質(zhì)、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶、半胱氨酸合酶、多磷酸外切酶、牻牛兒基牻牛兒基還原酶、交配激素A-因子前體、線粒體琥珀酸-反丁烯二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、修飾甲基化酶HemK家族蛋白、肌醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化還原酶亞基、肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶、蛋白激酶、核糖-5-磷酸異構(gòu)酶、slr1293-蛋白、YDR049W-蛋白、YJL181W-蛋白和YPL109C-蛋白活性。
文檔編號C12N15/82GK102224246SQ200980146316
公開日2011年10月19日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者G·里特, H·舍恩, O·布萊辛, O·蒂姆 申請人:巴斯夫植物科學(xué)有限公司