[发明专利]具有改良生长特性的木本植物及其产生方法

说明书

本申请是申请号为200780045384.7的中国专利申请的分案申请，原申请是国际申请PCT/SE2007/050939的中国国家阶段申请。

技术领域

本发明一般地涉及分子生物学领域，涉及用于改良植物生长特性的方法。更具体地说，本发明涉及用于从表型上改良植物和转基因植物的方法，所述植物中在木质形成不同阶段特异性表达之基因的表达发生了改变，从而导致改良的生长表型。本发明还提供了本发明方法中使用的构建体。

背景技术

当前，林木改造和分子育种的主要目标是改进树木的质量和产量。全球对木材制品的需求正以每年约1.7％的速度增长，而这种木材消耗的增长是在已达到或超过世界森林中的最高可持续收获率的情况下发生的。因此，需要在世界范围内提高栽植木材的产量。森林栽植还可具有作为碳汇作物(carbon sequestration crop)应对大气C0₂增加的优点。类似地，也需要提高来自非木本植物的生物量产生，例如为了满足对能源生产原材料的需求。因此，对高等物种细胞发育期间特定过程的改良是具有巨大商业价值的，这不仅包括改良树木的特性，还包括对其它植物的改良。

依靠顶端分生组织进行的植物生长导致了一系列初生组织的发育以及茎和根的伸长。除了这种初生生长之外，树木种类还会经历次生生长并产生来自形成层的次生组织“木质”。所述次生生长增加了茎和根的周长。

Sterky等1998(Proc.Natl.Acad.Sci.USA，1998(95)，13330-13335)已公布了针对两个杨属物种的大规模基因探索计划的结果，包括来自欧洲山杨×美洲山杨(Populus tremula L.×tremuloides Michx.)和毛果杨(Populus trichocarpa“Tfichobel”)之木质形成组织的5,629个表达序列标签(EST)。这些EST代表了针对两个cDNA文库的总共3,719种独特的转录物，并且这些转录物中的2,245种具有推定的功能。作者表示，所展示的EST数据对于鉴定参与植物次生木质部和韧皮部形成的基因将具有价值，但对于如何进行鉴定则没有给出清楚的指导。Sterky等1998的文章还揭示了一大批功能未知或未确定的EST的存在。

在现有技术(例如Sterky等1998)中，从分离自活跃生长树木的茎组织构建文库。从多种组织的混合物制备形成层的文库，包括欧洲山杨×美洲山杨的发育中的木质部、分生组织形成层以及发育中及成熟的韧皮部。这些形成层组织是通过剥离树皮并用解剖刀刮擦两个暴露表面而获得的。从毛果杨制备发育中的木质部文库。这些组织是通过剥离树皮并刮擦暴露的木质部一侧而获得的。使用所述方法只可能建立分别代表完整形成层、发育中的木质部以及韧皮部(利用刮擦暴露的树皮来制备)的三个不同文库。现有技术对形成层中的基因表达与发育中木质部组织中的基因表达进行了比较。由于组织制备实验操作带来的局限性，该实验只进行了粗略的比较。用于制备发育中木质部文库的组织包含从扩大中的木质部细胞到晚期木质部发育的组织。

还有一个问题是如何鉴定可能最具重要性的基因并将其与特定发育阶段和细胞最终特性联系起来。另一问题是如何鉴定至今未知的基因，将其与植物中的特定细胞类型和/或功能联系起来。最后，一个特别的问题是如何发现参与细胞分裂、细胞扩大、细胞壁合成、凋亡和程序性细胞死亡以及与决定树木生长和木质特性有关的其它重要过程的特定基因。