[发明专利]耐旱植物

说明书

技术领域

本发明涉及植物生物技术和植物育种领域。所提供的是耐旱植物，尤其是耐旱蔬菜物种，如番茄(Solanum lycopersicum)，及用于产生遗传上修饰的耐旱植物或突变体耐旱植物的方法。本发明提供称为SlPP2C1的新基因，该基因编码he SIPP2C蛋白质，该蛋白质是脱落酸(absisic acid，ABA)反应的负调节物。SlPP2C1基因的下调、敲除或沉默导致植物具有显著提高的耐旱性。还提供在其基因组中包含突变体SlPP2C1等位基因且具有显著提高的耐旱性的植物、种子、果实和植物部分。在另一实施方案中，本文中提供用于产生在其基因组中包含一个或多个突变体SlPP2C1等位基因的耐旱植物的方法。

背景技术

植物激素脱落酸(abscisic acid，ABA)对调节非生物胁迫反应(如干旱、盐度、冷休克、创伤、病原体侵袭)及种子发育和休眠很重要。已多次使用针对具有改变的非生物胁迫反应或种子休眠的突变体的筛选，并导致了对ABA生物合成和ABA信号转导重要的基因的鉴定。通过这种筛选，已鉴定了拟南芥属(Arabidopsis)ABA不敏感突变体abi1-1和abi2-1(Koornneef等1984，Physiol Plantarum 61：377-383)。

AtABI1基因的克隆和表征揭示，它编码2C型丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶(PP2C，Leung等1994，Science 264：1448-1452；Meyer等1994，Science264：1452-1455)。AtABI2也编码2C型蛋白磷酸酶。abi1-1和abi2-1突变体在AtABI1和AtABI2基因中携带突变，该突变在等同的位置上导致相同的Gly至Asp的取代(Leung等1997，Plant Cell 9：759-771)。已显示两种突变体都具有降低的磷酸酶活性(Bertauche等1996，Eur J Biochem241：193-200；Leung等1997，上文)，这暗示AtABI1和AtABI2是ABA敏感性的正调节物。但是，AtABI1的组成性过量表达抑制了ABA在玉米原生质体中的作用，且已显示AtABI1和AtABI2的功能降低突变体对ABA具有高敏反应(hypersensitive response)(Scheen 1998，PNAS 95：975-980；Gosti等1999，Plant Cell 11：1897-1909；Merlot等2001，Plant J25：295-303)。总之，因此得出结论，AtABI1和AtABI2是ABA反应的负调节物。虽然abi1-1和abi2-1中的突变诱导ABA不敏感性的确切机制仍未知，但它可能与突变蛋白质的优先核定位相关(Moes等2008，Plant J 54：806-819)。AtABI1和AtABI2对种子休眠以及幼苗生长和气孔开张度(stomatal aperture)的调节很重要，暗示这些蛋白质在控制组织特异性ABA信号级联放大的主分支点之前发挥作用(Leung等1997，上文)。

已在拟南芥属中鉴定了76个PP2C，其中一个亚组(亚组PP2C-A，由9个基因组成)已与ABA信号转导相关(Schweighofer等2004，Trends in Plant Science第9卷：236-243)。还发现隶属于此组的几个拟南芥属基因编码ABA反应的负调节物。例如，AtP2C-HA(Rodriguez等1998，Plant Mol Biol 38：879-883)(也称为AtHAB1，Saez等2004，Plant J 37：354-369)是调节诸如气孔关闭、种子萌发和营养生长抑制的许多ABA反应的ABA信号传导途径的阻抑物。HAB2似乎也具有相似的调节作用。还已将AtPP2CA(Kuhn等2006，Plant Physiol 140：127-139)描述为ABA的负调节物，具有显示ABA高敏性的突变体。有趣地，基因破坏突变体显示ABA高敏性气孔关闭反应，而突变体的蒸腾作用(水分丧失)与野生型植物中并无不同。Yoshida等(2006，Plant Physiology 140：115-126)还研究了AtPP2CA中的错义功能丧失突变，其具有野生型的1/100蛋白磷酸酶活性，突变体拟南芥属植物由此在种子萌发期间显示ABA高敏性，但突变体植物与野生型相比未显示任何耐旱性变化(124页，LH Column，最后一段)。