[发明专利]植物或植物细胞中中断CKX3和至少另一个CKX基因得到改良的特性

说明书

背景技术

为了能为不断增长的人口提供食物及其他植物源产品，人们一直对提高农业产量感兴趣。

可以各种不同方式来影响植物产量，例如通过改善植物生长特性或者通过延缓叶片衰老。已知许多机制和通路与植物的生长和发育有关。

细胞分裂素(cytokinin)是一种植物激素，在植物生长和发育的许多方面起着正调节和负调节的作用。细胞分裂素促进茎尖分生组织的形成及其活力，能建立库组织(sink tissue)，延缓叶片衰老，抑制根的生长和分支，并且在种子萌发和应激反应中起到作用(Mok，D.W.S.& Mok，M.C.(2001)Ann.Rev.Plant Physiol.MoI.Bio.52，89-118)。对缺乏细胞分裂素的植物进行分析表明，细胞分裂素在茎尖分生组织和根部分生组织中起着相反的作用，从而暗示该激素在器官生长的定量控制中具有很重要的功能(Werner T，Motyka V，Laucou V，Smets R，Van Onckelen H，Schmülling T，Plant Cell 2003，15(11)：2532-50；Werner T，Motyka V，Strnad M，Schmülling T，Proc Natl Acad Sci U S A 2001，98(18)：10487-92)。

细胞分裂素氧化/脱氢酶(Cytokinin oxidases/dehydrogenases，CKX)是调节植物激素细胞分裂素维持体内平衡的重要因素。拟南芥属(Arabidopsis)基因组编码七个CKX基因，该七个CKX基因具有不同的表达域(Werner等，2001；Werner等，2003)。各CKX蛋白具有不同的亚细胞定位和生化特性(Werner等，2003)。通过各单独CKX基因的过表达建立细胞分裂素缺乏的植物，结果表明细胞分裂素是茎尖分生组织活性的正调节因子，且是根分生组织活性的负调节因子。

最近证实，在水稻作物中，抑制特定CKX基因(与拟南芥CKX3同源的水稻CKX基因)功能，会导致所述水稻作物的载粒数增加(见US2006/0123507A1)。虽然这些结果是很有希望的，但仍然需要进一步提高植物的产量。

发明内容

本发明的目的在于提供合适的手段和方法，用于生产产量提高和/或生长特性得到改良的转基因植物。

本发明将按照下文的详细描述来实现这个目的。

本发明提供了一种分离的植物细胞和转基因植物，其中与没有中断的对照植物细胞或对照植物相比，所述分离的植物细胞和转基因植物中至少有两个不同的细胞分裂素氧化/脱氢酶基因的表达和/或活性因中断而被抑制。其中，第一个细胞分裂素氧化/脱氢酶基因是编码CKX3的内源基因或其直系同源序列(orthologue)，第二个细胞分裂素氧化/脱氢酶基因是不同于CKX3的、编码细胞分裂素氧化/脱氢酶的内源基因或其直系同源序列。

令人惊讶的是，已经发现在植物中同时中断CKX3基因和编码CKX2、CKX4、CKX5或CKX6中的一个的第二细胞分裂素氧化/脱氢酶基因，会得到种子产量高于缺乏这种中断的植物的转基因植物，或只有一个细胞分裂素氧化/脱氢酶基因被中断的转基因植物。但是，单一中断CKX3仅导致轻微(但不显著)的种子产量的增加，如US2006/0123507A1中所报道的；单一中断CKX5对于种子产量并没有可测得的影响。令人惊讶的是，与野生型、单一中断CKX3和单一中断CKX5相比，同时中断CKX3和CKX2、CKX4、CKX5或CKX6中的一个，而不是同时中断CKX2和CKX4、或CKX2和CKX4和CKX5、或CKX4和CKX6、或CKX5和CKX6，会导致种子产量显著增加。同时中断CKX3和CKX5时，会观察到最显著的种子产量的增加。更令人惊讶的是，与野生型植株和包括单一中断CKX3或CKX5的转基因植物相比，发现同时中断CKX3和CKX2、CKX4、CKX5或CKX6中的一个，特别是同时中断CKX3和CKX5，会导致转基因植物的株高显著增加。因此，同时中断至少CKX3和另一个编码细胞分裂素氧化/脱氢酶的内源基因(优选CKX1、CKX2、CKX4、CKX5、CKX6或CKX7)，会得到产量提高和/或生长特性得到改良的转基因植物。

第一方面，本发明涉及一种分离的植物细胞，该分离的植物细胞在至少以下基因中包含中断：