Rhd6及其調節植物根毛發育的應用的制作方法【專利摘要】本發明涉及通過改變RHD6相關基因的表達調節植物中的根毛發育，例如，增加植物中根毛的數量、長度和/或壽命。這可以有效用于，例如，改善植物從土壤吸取營養的能力。【專利說明】RHD6及其調節植物根毛發育的應用[0001]本申請是國際申請號PCT/GB2008/001246,國際申請日2008年4月9日，中國申請號200880025561.X，發明名稱為"RHD6及其調節植物根毛發育的應用"的分案申請。發明領域[0002]本發明涉及植物中根毛發育的調節。[0003]發明背景[0004]在1990年，Schiefelbein和Somerville27發表了一篇論文，描述他們關于擬南芥(Arabidopsisthaliana)突變體的工作，他們試圖理解根毛發育的遺傳控制。他們檢查了來自12,000株誘變的擬南芥（Arabidopsis)幼苗的根，由此引起識別高于40株在根毛形態發生中損傷的突變體。將突變體表征為屬于四種表型類型，其在遺傳上由四種不同基因，稱為RHD1，RHDP，RHD3,和RHD4中的單核隱性突變產生。作為突變體和純合雙突變體的表型分析的結果，提議關于根毛發育的模型，包括通常需要所述基因的階段。RHDl基因產物似乎對根毛的適當起始是必需的，而RHDS，RHD3,和RHD4基因產物是正常毛伸長所需要的。這些作者推斷他們獲得的結果證明擬南芥屬（Arabidopsis)中的根毛發育經得起遺傳解剖的檢驗，并應該證實為是研究植物中管理細胞分化的分子機制的有效模型系統。[0005]在1994年，Masucci和Schiefelbein7通過識別另一種突變體，即rhd6突變體，擴展了那些結果，推斷擬南芥中的根毛起始提供用于研究細胞極性及其在植物形態發生中作用的模型。他們觀察到根毛通常出現在根表皮細胞的頂末端，這暗示這些細胞是極化的。rhd6突變體的特征在于表現出三種缺點：（a)根毛數量的減少；(b)在根毛出現的位點的全面基質移位；和（c)相對高頻的具有多根毛的表皮細胞。他們推斷這些缺點暗示根毛起始中的RHD6基因并說明RHD6通常與根表皮細胞極性的形成有關，或對根表皮細胞極性響應有關。在根毛出現位點中的類似變化，盡管不太明顯，但也在生長素_，乙烯_，脫落酸-抗性突變體axr2和乙烯-抗性突變體etrl的根中被發現。當生長培養基中包括生長素（吲哚乙酸）或乙烯前體（1-氨基環丙烷-1-羧酸）時，拯救全部三種rhd6突變體表型。rhd6根表型可以通過用乙烯途徑的抑制劑（氨基乙氧基乙烯基甘氨酸）處理野生型幼苗進行表型模擬。這些結果說明RHD6通常參與通過涉及生長素和乙烯的過程指導選擇或裝配根毛起始位點。[0006]根毛在植物營養和水分吸收中起重要作用。在大多數土壤中，它們對于磷酸鹽和鐵吸收很重要。在干旱的條件下，它們在吸收其他營養諸如硝酸鹽中很重要。因此，控制根毛特征應該對開發能夠從土壤有效吸取營養的農作物非常重要。至今為止，這仍然很困難，因為尚未確定具有僅限于根毛的功能的基因。[0007]EP0803572B1公開擬南芥CPC基因的識別、分離、克隆、和表征，從而調節根毛形成的起始，以及過表達CPC基因的轉基因植物。CPC基因不是造成上述rhd突變表型的原因。這在例如US661749,以及EP0803572B1本身中得到證實。[0008]發明概述[0009]本發明涉及植物中過表達根毛缺陷6(RHD6)基因改變根毛發育，例如導致植物具有增加數量、長度和/或壽命的根毛的發現。此外，過表達不同基因家族（根毛缺陷6樣I(EOOTHAIRDEFECTIESixLIKE)(RSL)基因）產生類似的效果。調節這些基因（共同稱為'RHD6相關基因'）在植物中的表達可以有效用于，例如，操作不同組植物種（包括農作物）中的根毛實驗，從而改進它們由土壤吸取營養的能力。[0010]本發明的方面提供分離的根毛缺陷（SOOTHAIR2EFECTIE)6(RHD6)相關基因。[0011]RHD6相關基因包括根毛缺陷6(RHD6)基因和根毛缺陷6樣I(RSLl)基因，及其功能同源物，如本文中所述。RHD6相關基因包括能夠補償植物中rhd6突變的基因。[0012]本發明的另一方面提供編碼由RHD6相關基因編碼的氨基酸序列的分離的基因或其基因產物，所述基因產物足以與其同源，以允許在rhd6突變細胞中，在其產生時對所述突變的功能性補償。[0013]本發明的另一方面提供表達分離的RHD6相關基因的分離的產物。[0014]本發明的另一個方面提供分離的多核苷酸，其編碼包括以下各項所示的氨基酸序列的基因產物：SEQIDNO:1，3,5,7,9,11，13-26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48，50,52,54,56,58,60,62,64,66,68,70,72,74,76,78,80,82,84,86,88,90,92,94,96,98，100.102.104.106.108.110.112和114。[0015]本發明的另一方面提供分離的多核苷酸，其與以下各項中的一項或多項具有至少40%同一性的核酸序列：SEQIDNOS:2,4,6,8,10,12,27,29,31，33,35,37,39,41，43,45，47,49,51，53,55,57,59,61，63,65,67,69,71，73,75,77,79,81，83,85,87,89,91，93,95，97,99,101，103,105,107,109,111，113,和115。[0016]本發明的其他方面提供表達構建體、植物細胞、和植物或植物后代，包括種子，其包括分離的RHD6相關基因或本文中所述的多核苷酸。[0017]本發明的另一方面提供調節在植物中根毛發育的方法，其包括；[0018]相對于對照植物增加所述植物細胞中RHD6相關多肽的表達。[0019]RHD6相關多肽可以，例如，包括SEQIDN0:l，3,5,7,9，ll，13-26,28,30,32,34，36,38,40,42,44,46,48,50,52,54,56,58,60,62,64,66,68,70,72,74,76,78,80,82,84，86.88.90.92.94.96.98.100.102.104.106.108.110.112或114中所示的氨基酸序列。[0020]本發明的另一方面提供改進植物對營養缺乏條件的耐受性的方法，其包括；[0021]相對于對照植物增加所述植物細胞中RHD6相關多肽的表達。[0022]本發明的另一方面提供增加植物中根分泌的植物化學物質（phytochemical)產生的方法，其包括；[0023]增加產生根分泌的植物化學物質的植物細胞內的RHD6相關多肽的表達。[0024]在一些實施方案中，RHD6相關多肽在植物中的表達可以通過在所述植物細胞內表達編碼所述RHD6相關多肽的異源核酸來增加。[0025]在一些實施方案中，RHD6相關多肽在植物中的表達可以通過以下各項來增加；[0026]使第一和第二植物雜交，以產生后代植物群；[0027]確定所述群中植物后代中的RHD6相關多肽的表達，和；[0028]在所述群中識別其中RHD6相關多肽表達相對于對照增加的后代植物。[0029]在一些實施方案中，RHD6相關多肽在植物中的表達可以通過以下各項來增加；[0030]使植物群暴露于誘變劑，[0031]確定所述群中一株或多株植物中RHD6相關多肽的表達，和[0032]識別具有增加的RHD6相關多肽表達的植物。[0033]被識別為具有增加的RHD6相關多肽表達的植物可以有性或無性繁殖或生長，以產生表現出增加的RHD6相關多肽表達的后代（off-spring)或后裔（descendants)。[0034]本發明的另一方面提供產生具有改變的根毛發育的植物的方法，其包括：[0035]將改變RHD6相關多肽表達的異源核酸通過轉化方式引入到植物細胞中，和；[0036]由一個或多個轉化的細胞再生植物。[0037]本發明的另一方面提供通過本文中所述方法產生的植物，其相對于對照表現出改變的根毛發育。[0038]附圖簡述[0039]圖1顯示AtRHD6是擬南芥中根毛發育的陽性調節子。圖Ia顯示Atrhd6_l,Atrhd6-2和Atrhd6-3突變體以及它們各自野生型和具有基因組AtRHD6p::GFP:AtRHD6融合的Atrhd6-3突變體的互補的根。圖Ib顯示Atrhd6-3背景中基因組AtRHD6p::GFP:AtRHD6融合的熒光圖像，其顯示毛細胞核內的AtRHD6蛋白。圖Ic顯示根橫截面中Atrhd6-2增強子捕獲⑶S基因的表達。圖Id顯示增強子捕獲⑶S基因在Atrhd6-2中和在不同背景（cpc，wer，ttgl和gl2)中表達的全封固（mount)縱視圖。H，毛細胞；N，非毛細胞；(：，皮層。比例尺，50(^111(&)，5(^111〇3)，254111((3)和10(^111((1)。[0040]圖2顯示AtRSLl陽性調節擬南芥中的根毛發育。圖2a顯示WT，Atrhd6-3單突變體，Atrsll-I單突變體，Atrhd6-3Atrsl1-1雙突變體和攜帶AtRSLIp::GFP=AtRSLl轉基因的Atrhd6-3Atrsll-l雙突變體的根。在具有蔗糖的MS培養基上生長的植物覆蓋在賽璐玢膜上,從而增加Atrhd6-3突變體中的根毛產生。圖2b顯示Atrhd6-3Atrsll-l背景中的基因組AtRSLlp::GFP=AtRSLl融合的熒光圖像，其顯示毛細胞核中的AtRSLl蛋白。H，毛細胞；N，非毛細胞。比例尺，500μm(a)和50μm(b)。[0041]圖3顯示來自擬南芥和Physcomitrella的RHD6樣蛋白之間的關系。該樹圖是利用表1和2中所示bHLH結構域氨基酸序列比對產生的12種最簡約數圖中的嚴格共同樹（consensustree)。所用的擬南芥基因是bHLH亞家族VIIIc中的成員，例外是AtIND(INDHnSCENT)/At4g00120,其作為外類群使用并屬于bHLH亞家族Vlllb8'10'26。PhyscomitrellaPpRSL1-7序列通過Physcomitrella基因組序列的BLAST獲得。PpINDl是與AtIND類似的Physcomitrella序列和Physcomitrella中家族VIIIb的推定成員。數字為自展值（bootstrapvalue)并表示82%的出現AtRHD6進化枝的置信水平。括號表示AtRHD6進化枝和姐妹進化枝。[0042]圖4顯示PpRSLl和PpR3L2陽性控制Physcomitrella中莖原絲細胞和假根的發育，且PpRSLl和AtRHD6具有保守的分子功能。圖4a和b顯示來自在0.8%瓊脂上由孢子生長的WT、Pprsll和Pprsl2單突變體、和PprsllPprsl2雙突變體的18日齡原絲體。圖4a顯示由單孢子生長的全原絲體。圖4b顯示來自圖4a中所示原絲體的分裂絲（dissectedfilaments)。圖4c顯示分離的1月齡配子孢子。圖4d顯示與WT和Atrhd6_3根相比，攜帶35S::PpRSLl轉基因的擬南芥Atrhd6-3突變體的根，ca，莖原絲細胞；ch，chloronemal細胞；rh，假根。比例尺，lmm(a)，100μm(b)，lmm(c)，和500μm(d)。[0043]圖5顯示轉化株35S::RHD6的表型。圖5A顯示具有35S::RHD6的col-0rhd6/rsll;圖5B顯示具有35S::RHD6的col-0rhd6/rsll;圖5C.具有35S::RHD6的rhd6/rsll〇[0044]圖6顯示轉化株35S::RSL2和35S::RSL3的表型。圖6A顯示具有35S::RSL2/3的col_0rhd6/rsll;圖6B顯不根下胚軸。[0045]圖7顯示擬南芥AtRHD6(A)和AtRSLl(B)基因中突變的分子基礎。白色框對應編碼區（黑色框對應bHLH結構域編碼區）。灰色三角表示各個插入的位置。括號內的數字表示每個T-DNA插入和起始密碼子之間的距離。（C)RT-PCR顯示Atrhd6-3,Atrsl1-1和Atrhd6-3Atrsll-l是RNA無效突變體。AtAPTl，腺嘌呤磷酸核糖基轉移酶1。[0046]圖8顯不Atrhd6_3和Atrsll-I單突變體和Atrhd6Atrsll雙突變體不具有可檢測的花粉管生長缺陷。來自與WT回交的Atrhd6-3Atrsll-l雙突變體的F2代植物耐受抗生素的比例關于磺胺啼陡（Sulfadiazin，由Atrsll-I等位基因攜帶的抗性）是76.7%(η=1404;X2(3/1)=2,19;Ρ>0,05)且關于phosphinothricin(由Atrsll-I等位基因攜帶的抗性）是74.9%(η=1289;X2>(3/1)=0·0023;P>0,05)，這顯示單突變體和雙突變體配子的正偏析。（圖8A顯示以下顯示的基因型的花粉，每幅圖用于對WT柱頭授粉。授粉后用苯胺藍染色心皮4小時。通過藍色胼胝質染色揭示WT心皮中每個突變花粉管的生長（白色箭頭）。在WT和突變體花粉管中觀察到類似的花粉管生長。圖9B顯示體外花粉管生長實驗。WT和突變體花粉在瓊脂板上發芽。用發芽率￠00花粉粒/品系的平均值，具有標準誤差）顯示代表性板。在WT和突變體花粉之間觀察到相似的發芽率(Student'st-檢驗p值關于Atrhd6-3對比WT是0·554,關于Atrsl1-1對比WT是0·904，和關于Atrhd6-3Atrsll-l對比WT是0.87)。比例尺，200μπι(圖8A和B)。[0047]圖9顯不Ρ.patensPprsll，Pprsl2和PprsllPprsl2突變體（三種獨立的突變體，稱為1-3,分別顯示在每種情形中）的分子基礎。圖9A和D顯示PpRSLl(A)和PpRS12(D)基因的結構（上），和預期的同源重組結果（下）。白色框對應于編碼區（黑色框對應于bHLH結構域編碼區）且灰色框對應于抗性基因盒（NptII和AphIV)。用于基因替換的同源物區域通過灰色線劃界。還顯示用于Southern印跡的限制性位點和所用探針的位置之間的距離。圖9B、C、E和F顯示用Seal(B和C)或NcoI(E和F)消化并與圖下所示探針雜交的WT和突變體DNA的southern印跡。印跡C和F是在除去基因特異性探針后，與用于印跡B和E分別相同的膜的雜交。當用基因特異性探針進行雜交時（B和E)，用突變品系中較大預期尺寸條帶（見A和D)替換WT條帶，且僅突變條帶與抗性基因探針雜交（C和F)，說明PpRSLl和PpRSL2基因座中存在單插入。（G)RT-PCR顯示突變體是RNA無效突變體。PpGAPDH，三磷酸甘油醛脫氫酶。在每種情形中，存在的三種獨立插入突變體具有相同的表型并且只有突變體1顯示在圖4中。[0048]圖10顯示過表達RSL4和表現出類似真菌共生體諸如菌根（Mycorrhizae)的根形態的擬南芥植物的根毛系統。[0049]發明優選實施方案詳述[0050]本【
發明內容】證明植物中根毛缺陷6(RHD6)和根毛缺陷6樣（RSL)基因（本文中總稱為"RHD6相關基因）的識別、分離、克隆和表達。顯示突變由疏遠相關基因補償，提供在其中滅活疏遠相關基因的植物中的根毛發育功能。因此，本領域中的技術人員應該理解，按照本發明首次分離和克隆了造成以前識別的突變表型的基因。還應該理解，由本【
發明內容】，功能性益處可以通過引入植物和在所述植物中表達這些基因的方式賦予植物。本領域中已知的方法可以用于該目的。因此，例如，本領域中的技術人員應該理解，例如，用于獲得本發明的RHD6和RSL基因表達的方法可以按照本文中公開的方法，和通過，例如在，但不限于EP0803572B1中公開的方法實現，EP0803572B1公開了cpc基因的克隆和表達，所述cpc基因，如同本發明的RHD6和RSL基因，也與植物中的根毛發育控制有關，雖然處于植物和根毛發育的不同階段。[0051]在不同的方面，本發明提供由根毛缺陷6(RHD6)相關基因編碼的根毛缺陷6(RHD6)相關多肽和本文中所述的核酸序列。[0052]根毛缺陷6(RHD6)相關多肽包括根毛缺陷6(RHD6)多肽和根毛缺陷6樣I(RSLl)多肽二者，及其功能同源物，如本文中所述。RHD6相關多肽包括可以能夠在植物中表達時補償rhd6突變的那些。[0053]根毛缺陷6(RHD6)相關多肽可以屬于RHD6進化枝，其包括蛋白質序列的進化分枝圖中的AtRHD6,AtRSLl，PpRSLl，PpRSL2,BdRSLb，TaRSLa，OsRSLc，BdRSLc，OsRSLb，ZmRSLa，PtRSLa，PrRSLb，OsRSLa，BdRSLa，SmRSLa，SmRSLb，SmRSLc和SmRSLd(根毛缺陷6(RHD6)進化枝），其例如利用AtIND和PpINDa的序列作為外類群（見圖3)。[0054]備選地，根毛缺陷6(RHD6)相關多肽可以屬于RSL進化枝，其包括蛋白質序列的進化分枝圖中的AtRSL3,CtRSLa，PtRSLe，OsRSLi，AtRSL5,AtRSL4,PtRSLc，PtRSLd，AtRSL2，MtRSLa，OsRSLd，OsRSLh，LsRSLa，MaRSLa，OsRSLe，GmRSLb，GmRSLa，ZmRSLb，ZmRSLd，BdRSLd，ZmRSLc，OsRSLg，BdRSLe，OsRSLf，PpRSL3,PpRSL4,PpRSL5,PpRSL6,PpRSL7,SmRSLg，SmRSLf，SmRSLh和SmRSLe(根毛缺陷6樣（RSL)進化枝），其例如利用AtIND和PpINDa的序列作為外類群（見圖3)。[0055]進化分枝圖可以利用常規技術生成。例如，進化分枝圖可以利用用于比對蛋白質序列的ClustalW，關于具有1000個自展復制的數圖輸出的Phylip形式和用于視覺化TreeViewX(版本0·5.0)計算。[0056]合適的根毛缺陷6(RHD6)相關多肽可以包括SEQIDN0:l，3,5,7,9，ll，13-26，28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48,50,52,54,56,58,60,62,64,66,68,70,72,74,76，78,80,82,84,86,88,90,92,94,96,98,100,102,104,106,108,110,112或114所示的氨基酸序列或可以是這些序列之一的片段或變體，所述片段或變體保持RHD6活性。[0057]在一些優選的實施方案中，根毛缺陷6(RHD6)相關多肽可以是具有SEQIDNO:1的氨基酸序列的根毛缺陷6(RHD6)多肽（Atlg66470;NP_176820.IGI:15219658)，或可以是該序列的片段或變體，所述片段或變體保持RHD6活性。[0058]在其他實施方案中，根毛缺陷6(RHD6)相關多肽可以是具有SEQIDNOS:5,7,9和11中任意之一的氨基酸序列的根毛缺陷6樣（RSL)多肽或可以是這些序列中任意之一的片段或變體，所述片段或變體保持RHD6活性。[0059]根毛缺陷6(RHD6)相關多肽，其是本文中所述參考序列，諸如SEQIDNO:1，3,5，7,9,11，13-26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48,50,52,54,56,58,60,62,64,66,68，70,72,74,76,78,80,82,84,86,88,90,92,94,96,98,100,102,104,106,108,110,112或114的變體，可以包括與參考氨基酸序列共享高于20%，優選高于30%，高于40%，高于50*%，聞于60*%，聞于65*%，聞于70*%，聞于80*%，聞于90%或聞于95%序列問一性的氣基酸序列。[0060]具體的氨基酸序列變體可以通過插入、添加、置換或缺失1個氨基酸，2,3,4，5-10,10-2020-30,30-50,或多于50個氨基酸與本文所述的RHD6相關多肽序列相區別。[0061]序列同一性一般參考運算法則GAP(WisconsinPackage(威斯康星包裝），Accelerys,圣地亞哥，美國）定義。GAP使用Needleman和Wunsch運算法則比對兩個完整序列，其最大化匹配的數量和最小化裂隙的數量。通常，使用默認參數，其裂隙形成處罰=12和裂隙伸長處罰=4。[0062]使用GAP可以是優選的但是可以使用其他運算法則,例如BLAST(其使用Altschu1等（1990)J.Mol.Biol.(分子生物學雜志）215:405-410的方法），FASTA(其使用Pearson和Lipman(1988)PNAS美國85:2444-2448的方法），或Smith-Waterman運算法則（Smith和Waterman(1981)J.MolBiol.(分子生物學雜志）147:195-197)，或上文Altschul等（1990)的TBLASTN程序其通常使用默認參數。特別地，可以使用Ψ-Blast運算法則（Nucl.AcidsRes.(核酸研究）（1997)253389_34〇2)。[0063]序列比較可以在本文中所述相關序列的全長上進行。[0064]RHD6相關多肽的某些結構域相對于作為整體的RHD6相關多肽序列，可以顯示出與參考序列，諸如SEQIDNO:1，3,5,7,9,11，13-26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48，50,52,54,56,58,60,62,64,66,68,70,72,74,76,78,80,82,84,86,88,90,92,94,96,98，100,102,104,106,108,110,112或114的結構域增高的同一性水平。例如，RHD6相關多肽可以包括一個或多個由這樣的氨基酸序列組成的結構域或基序，所述氨基酸序列與選自由SEQIDNOS:13-25或表1和2中所示的其它RHD6相關多肽結構域組成的組中的氨基酸序列具有至少70%，至少75%，至少80%，至少90%，至少95%或至少98%序列同一性或相似性。[0065]在一些優選的實施方案中，RHD6-相關多肽可以包括一個或多個由氨基酸序列組成的結構域或基序，所述氨基酸序列選自由SEQIDNOS:13-25或表1和2中所示的其它RHD6相關多肽結構域組成的組。[0066]在不同方面，本發明提供根毛缺陷6(RHD6)相關基因和編碼根毛缺陷6(RHD6)相關多肽的核酸序列，如本文中所述。[0067]編碼RHD6相關多肽的核酸可以包括下列核苷酸序列或由下列核苷酸序列組成：SEQIDNOS:2,4,6,8,10,12,27,29,31，33,35,37,39,41，43,45,47,49,51，53,55,57,59，61，63,65,67,69,71，73,75,77,79,81，83,85,87,89,91，93,95,97,99,101，103,105,107，109,111，113,和115中任意之一的核苷酸序列，或可以是這些序列中任意之一的變體或片段，所述變體或片段編碼保持RHD6活性的多肽。[0068]在一些優選的實施方案中，編碼RHD6相關多肽的核酸可以包括或由SEQIDNO:2的核苷酸序列組成或可以是這些序列中任意之一的變體或片段，所述變體或片段編碼保持RHD6活性的多肽。[0069]變體序列可以是SEQIDNOS:2,4,6,8,10,12,27,29,31，33,35,37,39,41，43,45，47,49,51，53,55,57,59,61，63,65,67,69,71，73,75,77,79,81，83,85,87,89,91，93,95，97,99,101，103,105,107,109,111，113和115中任意之一的突變體、同源物、或等位基因，或可以通過核酸中的一個或多個添加、插入、缺失或置換一個或多個核苷酸相區別，由此導致在編碼的多肽中添加、插入、缺失或置換一個或多個氨基酸。當然，包括對核酸的這樣的改變，該改變不對編碼的氨基酸序列產生改變。編碼RHD6相關多肽的核酸，其具有本文中所述的RHD相關核酸序列的變體的核苷酸序列，可以包括與SEQIDNOS:2,4,6,8,10,12，27,29,31，33,35,37,39,41，43,45,47,49,51，53,55,57,59,61，63,65,67,69,71，73,75，77,79,81，83,85,87,89,91，93,95,97,99,101，103,105,107,109,111，113和115中任意之一的核酸序列具有至少30%，例如，優選高于40%，高于50%，高于60%，高于65%，高于70%，高于80%，高于90%或高于95%的序列同一性。序列同一性如上所述。[0070]片段或變體可以包括這樣的序列，其編碼功能性RHD6相關多肽，即保持由野生型RHD6基因編碼的多肽的一種或多種功能性特征，例如，能夠刺激或增加植物中根毛數量、生長或壽命或補償rhd6突變的多肽。[0071]在其他實施方案中，編碼RHD6多肽的核酸，其具有這樣的核苷酸序列，所述核苷酸序列是SEQIDNOS:2,4,6,8,10,12,27,29,31，33,35,37,39,41，43,45,47,49,51，53，55,57,59,61，63,65,67,69,71，73,75,77,79,81，83,85,87,89,91，93,95,97,99,101，103，105,107,109,111，113,和115中任意之一的序列的變體，可以在嚴格條件下與該核酸序列或其補體選擇性雜交。[0072]嚴格條件包括，例如，為了約80-90%相同的序列雜交，在42°C，0.25MNa2HPO4,pH7.2,6.5%SDS，10%葡聚糖硫酸酯中雜交過夜，并在55°C，0.IXSSC，0.1%SDS中最后清洗。為了檢測高于約90%相同的序列，合適的條件包括在65°C，0.25MNa2HPO4,pH7.2，6.5%SDS，10%葡聚糖硫酸酯中雜交過夜，并在60°C，0.IXSSC，0.1%SDS最后清洗。[0073]備選方案，其可特別適合于植物核酸制備，是5xSSPE溶液（最終0.9MNaCl，0.05M磷酸鈉，0.005MEDTApH7·7)，5ΧDenhardt溶液，0.5%505，在501：或651：，過夜。清洗可以在〇.2xSSC/0.1%SDS中，65°C或在50-60°C，在lxSSC/0.1%SDS中進行，如所需。[0074]如本文中所述的核酸可以是完全或部分合成的。具體地，它們可以是重組體，其中將天然不共同存在（不連續存在）的核酸序列人工連接或否則組合。備選地，它們可以例如利用自動化合成儀直接合成。[0075]核酸當然可以是雙鏈或單鏈，cDNA或基因組DNA，或RNA。根據設計，核酸可以是完全或部分合成的。自然，技術人員應該理解當核酸包括RNA時，針對所示序列的參考應該被解釋為針對RNA等價物的參考，其中U被置換為T。[0076]根毛缺陷6(RHD6)相關多肽和核酸可以容易地通過植物，包括選自由以下各項組成的組中的農業植物的范圍內的常規序列分析技術識別：紫草（Lithospermumerythrorhizon)、紅豆杉屬（Taxus)物種、煙草屬（tobacco)、葫蘆（cucurbits)、胡蘿卜(carrot)、蔬菜蕓苔屬（vegetablebrassica)、瓜（melons)、辣椒屬（capsicums)、葡萄藤（grapevines)、萵苣屬（lettuce)、草莓屬（strawberry)、蕓苔屬油料作物（oilseedbrassica)、甜菜（sugarbeet)、小麥屬（wheat)、大麥屬（barley)、玉蜀黍屬（maize)、稻屬(rice)、大豆屬（soyabeans)、豌豆屬（peas)、蜀黍屬（sorghum)、向日葵屬（sunflower)、番爺屬（tomato)、馬鈴薯（potato)、胡椒屬（pepper)、茼蒿屬（chrysanthemum)、廣香石竹(carnation)、亞麻籽（linseed)、大麻屬（hemp)和黑麥屬（rye)組成的組。[0077]如本文中所述的RHD6相關核酸可以可操作地連接于異源調節序列，諸如啟動子，例如組成型可誘導、根特異性或發育特異性啟動子。[0078]"異源的"表示有疑問的核苷酸的基因/序列或調節有疑問的基因/序列的序列，利用遺傳工程或重組方式，即通過人干涉連接于RHD6相關核酸。與RHD6相關核酸異源的調節序列可以是天然不調節RHD6相關核酸或天然不與RHD6相關核酸有關的調節序列。"分離的"包括分離的分子（例如多肽或核酸）存在于這樣的環境中，所述環境與其天然存在的環境不同。例如，分離的核酸可以基本針對其天然存在的基因組環境分離。[0079]許多合適的調節序列是本領域中已知的且可以按照本發明使用。合適的調節序列的實例可以來源于植物病毒，例如花椰菜花葉病毒35S(CaMV35S)基因啟動子，其事實上在所有植物組織中高水平表達（Benfey等，（1990)EMB0J(EMB0雜志）9:1677-1684)。其他合適的組成型調節元件包括花椰菜花葉病毒19S啟動子；玄參花葉（Figwortmosaic)病毒啟動子；和胭脂氨酸合成酶（nos)基因啟動子（Singer等，PlantMol.Biol.(植物分子生物學）14:433(1990);An，PlantPhysiol.(植物生理學）81:86(1986))。例如，RHD6相關基因諸如AtRHD6,AtRSLl和AtRSL4可以利用組成型啟動子表達。[0080]在下文中例證用于在強組成型啟動子（35S啟動子）控制下表達RHD6和RSL基因的構建體。顯示由35S啟動子開始表達AtRHD6,AtRSLl和AtRSL4在不引起另外的表型變化的條件下調節植物中根毛的發育。[0081]然而，本領域中的那些技術人員應該理解可以在具體的上下文中使用廣泛多種其他啟動子，以突顯其優勢。因此，例如，可以選擇表皮或根特異性啟動子來確保這些構建體僅在根中表達。合適的根特異性啟動子記述在例如Qi等PNAS(2006)103(49)18848-18853中。例如，RHD6相關基因諸如AtRSL2和ATRSL3可以利用根特異性啟動子表達。[0082]備選地，或另外地，可以選擇可誘導的啟動子。這樣，例如，在細胞培養設置中，生成特殊目的基因產物可以通過誘導驅動本文中所述基因表達的啟動子來增強或抑制。可誘導的啟動子包括可以使用醇可誘導的ale基因表達系統（Roslan等，PlantJournal(植物雜志）；20010ct;28(2):225-35)。[0083]RHD6相關核酸可以包含在核酸構建體或載體上。構建體或載體優選適合于轉化到植物細胞中和/或在植物細胞中表達。[0084]尤其是，載體是采用雙鏈或單鏈線性或圓形的任何質粒、粘粒、噬菌體或土壤桿菌屬（Agrobacterium)二元載體，其可以或不可以可自我傳遞或可移動的，且其可以通過整合到細胞基因組中或存在于染色體外（例如，具有復制源的自發復制質粒），轉化原核或真核宿主，特別是植物宿主。[0085]具體包括穿梭載體，通過穿梭載體意指能夠天然地或通過設計在兩種不同生物體內復制的DNA載體，其可以選自放線菌和相關物種，細菌和真核（例如，高等植物、哺乳動物、酵母或真菌）細胞。[0086]包括如上所述的核酸的構建體或載體不需要包括啟動子或其他調節序列，特別是如果該載體將用于將核酸引入到細胞，從而重組到基因組中。[0087]構建體或載體還可以包括可選擇的遺傳標記物，其由賦予可選擇表型諸如針對抗生素諸如卡那霉素，潮霉素，草胺膦（phosphinotricin)，氯磺隆（chlorsulfuron)，甲氨蝶呤，慶大霉素，大觀霉素，咪唑啉酮，草甘磷和d-氨基酸的抗性的基因組成。[0088]本領域中的那些技術人員充分能夠構建載體和設計流程，以用于特別在植物細胞中獲得重組基因表達。合適的載體可以選擇或構建為包含適當的調節序列，包括啟動子序列、終止子片段、多聚腺嘌呤序列、增強子序列、標記物基因和其他適當的序列。為了其他詳細信息，參見，例如，MolecularCloning:aLaboratoryManual:3rdedition(分子克隆：實驗室手冊：第3版），Sambrook&Russell，2001，ColdSpringHarborLaboratoryPress(冷泉港實驗室出版社）。[0089]本領域中的那些技術人員可以構建載體和設計流程，以用于例如在微生物或植物細胞中獲得重組基因的表達。合適的載體可以選擇或構建為包含適當的調節序列，包括啟動子序列、終止子片段、多聚腺嘌呤序列、增強子序列、標記物基因和其他適當的序列。為了其他詳細信息，參見，例如，MolecularCloning:aLaboratoryManual:3rdedition(分子克隆：實驗室手冊：第3版），Sambrook&Russell，2001，ColdSpringHarborLaboratoryPress(冷泉港實驗室出版社）和ProtocolsinMolecularBiology(分子生物學流程），第2版，Ausubel等編.JohnWiley&Sons，1992。以前廣泛成功用于植物的特異性程序和載體記述在Bevan，Nucl.AcidsRes.(核酸研究）（1984)12,8711-8721)，和Guerineau和Mullineaux，（1993)Planttransformationandexpressionvectors(植物轉化和表達載體）中。在PlantMolecularBiologyLabfax(CroyRRDed)0xford，BIOSScientificPublishers(BIOS科學出版社），第121-148頁。[0090]當將所選的基因構建體引入到細胞中時，必須考慮某些事項，其是本領域中那些技術人員公知的。待插入的核酸應該在包含應該驅動轉錄的有效調節元件的構建體內裝配。應當存在將構建體運送到細胞中的方法。構建體一旦在細胞膜內，將發生或不將發生整合到內源染色質中。最后，靶細胞類型優選是這樣的，即能夠將細胞再生到整個植物中。[0091]本領域中的那些技術人員還應該理解，在制備用于獲得按照本發明的基因表達的構建體中，使用增強RHD6基因、RSL基因或其功能同源物表達的構建體或轉化方法是理想的。將僅有的單拷貝整合到植物細胞的基因組中可以有益于最小化基因沉默作用。同樣地，控制整合的復雜性可以在這方面有益。在這方面特別感興趣的是利用最少基因表達構建體轉化植物細胞，其根據例如，EP專利號EP1407000B1，為了該目的通過參考將其引入本文中。[0092]本領域中的技術人員公知的技術可以用于將核酸構建體和載體引入植物細胞，從而產生具有本文中所述特性的轉基因植物。土壤桿菌屬（Agrobacterium)轉化是本領域中技術人員廣泛使用的轉化木本植物物種，具體的硬木物種諸如白楊的方法。產生穩定可繁殖轉基因植物現在在本領域中是常規的：（Toriyama，等（1988)Bio/Technology(生物/技術）6，1072-1074;21^叫，等（1988)?1&拉〇6111?印.（植物細胞報告）7,379-384;Zhang，等（1988)TheorApplGenet(應用遺傳學理論）76,835-840;Shimamoto,等(1989)Nature(自然）338,274-276;Datta，等（1990)Bio/Technology(生物/技術）8，736-740;Christou，等（1991)Bio/Technology(生物/技術）9,957-962;Peng，等（1991)InternationalRiceResearchInstitute(國際稻米研究所），馬尼拉，菲律賓563-574;Cao,等（1992)PlantCellR印·（植物細胞報告）ll，585-591;Li，等（1993)PlantCellR印·（植物細胞報告）12,250-255;Rathore，等·（1993)PlantMolecularBiology(植物分子生物學）21,871-884;Fromm，等（1990)Bio/Technology(生物/技術）8,833-839;Gordon-Kamm，等（1990)PlantCell(植物細胞）2,603-618;D'Halluin，等（1992)PlantCell(植物細胞）4,1495-1505;Walters，等.（1992)PlantMolecularBiology(植物分子生物學）l8,l89_2〇〇;Koziel，等（I993)Biotechnology(生物技術）11，l94_2〇0;Vasil，I.K.(1994)PlantMolecularBiology(植物分子生物學）25,925-937;Weeks，等（1993)PlantPhysiology(植物生理學）102,1077-1084;Somers，等（1992)Bio/Technology(生物/技術）10,1589-1594;TO92/14828;Nilsson，0·等（1992)TransgenicResearch(轉基因研究）1,209-220)。[0093]其他方法，諸如顯微注射或顆粒轟擊（US5100792,EP-A-444882,EP-A-434616)，電穿孔（EP290395,TO8706614)，和顯微注射（TO92/09696,TO94/00583,EP331083，EP175966,Green等（1987)PlantTissueandCellCulture(植物組織和細胞培養），AcademicPress(學術出版社）），直接DNA吸收（DE4005152,TO9012096,US4684611)，脂質體介導的DNA吸收（例如Freeman等PlantCellPhysiol.(植物細胞生理學）29:1353(1984))，或渦旋法（例如Kindle，PNASU.S.A.87:1228(1990d))可以是優選的，其中土壤桿菌屬轉化，例如在一些裸子植物物種中，是效率低或無效的。[0094]用于轉化植物細胞的物理方法在Oard，1991，Biotech.Adv.(生物技術進展）9:1-11中綜述。[0095]備選地，可以使用不同技術的組合提高轉化過程，例如使用土壤桿菌屬包被的微粒的轟擊（EP-A-486234)或微注射轟擊誘導損傷及隨后使用土壤桿菌屬共培養(EP-A-486233)的效率。[0096]轉化后，可以例如由單細胞、胼胝體組織或葉盤（discs)再生植物，如本領域中的標準。幾乎任何植物可以完全由植物的細胞、組織和器官再生。可使用的技術綜述在Vasil等，CellCultureandSomaticCellGeneticsofPlants(植物細胞培養和體細胞遺傳學），卷I，Π和III，LaboratoryProceduresandTheirApplications(實驗室程序及其應用），AcademicPress(學術出版社），1984,和Weissbach和Weissbach，MethodsforPlantMolecularBiology(關于植物分子生物學的方法），AcademicPress(學術出版社），1989中。[0097]轉化技術的具體選擇應該由其轉化某些植物物種的效率以及利用選擇的具體方法學實踐本發明的人的經驗和偏好決定。對技術人員應該清楚的是，具體選擇轉化系統以將核酸引入植物細胞既不是本發明的必需或限制，也不是植物再生技術的選擇。[0098]本發明的其他方面涉及利用如本文中所述的RHD6相關多肽和核酸對植物根毛發育的調節。[0099]在植物中調節根毛發育或改變根毛表型的方法可以包括；[0100]相對于對照植物，增加所述植物細胞內RHD6相關多肽的表達。[0101]調節植物中根毛發育可以包括增加以下的一種或多種：根毛生長、根毛數量、根毛長度、根毛生長速度、和植物上每根根毛的壽命。[0102]RHD6相關多肽在上文中更詳細記述。[0103]RHD6相關多肽的表達可以通過任何合適的方法增加。在一些實施方案中，RHD6相關多肽的表達可以通過在所述植物的細胞內表達編碼RHD6相關多肽的異源核酸來增加。[0104]合適的對照對技術人員而言應該是清楚的，且可以包括這樣的植物，其中RHD6相關多肽的表達不增加。[0105]生成具有改變的根毛表型的植物的方法可以包括：[0106]將改變RHD6相關多肽表達的異源核酸通過轉化的方式引入植物細胞，和；[0107]由一個或多個轉化的細胞再生植物。[0108]合適的RHD6相關多肽在上文中更詳細記述。[0109]在一些實施方案中，所述植物可以是這樣的植物，其根天然不被共生真菌，諸如菌根所定居。其根天然不被真菌定居的植物，包括非菌根植物諸如蕓苔屬植物（Brassicas)。[0110]用于本文中所述方法的植物優選缺少RHD6相關基因中的突變。例如，所述植物可以是野生型植物。[0111]如上所述生成的具有改變的根毛表型的植物可以顯示出針對營養缺乏生長條件改善的耐受性、植物化學物質（phytochemicals)增加的產生和/或增加的植物除污特性，諸如吸收重金屬。[0112]編碼RHD6相關多肽的核酸及其在植物中的表達在上文中更詳細記述。[0113]在其他實施方案中，RHD6相關多肽的表達可以通過增加所述植物的細胞中編碼RHD6相關多肽的內源核酸的表達來增加。[0114]編碼RHD6相關多肽的內源核酸在所述植物的細胞中的表達可以通過重組方式，諸如調節因子的靶向插入來增加。[0115]編碼RHD6相關多肽的內源核酸在所述植物的細胞中的表達可以通過非重組方式來增加，例如，RHD6相關多肽在植物中的表達可以通過選擇植物育種方法來增加，所述選擇植物育種方法使用RHD6相關氨基酸或核酸序列作為分子標記物，從而生成具有改變的根毛表型，例如相對于對照增加的根毛尺寸、數量或壽命的植物。[0116]生成具有改變的根毛表型的植物的方法可以包括：[0117]提供植物群，[0118]確定如本文中所述的RHD6相關多肽在所述群中的一株或多株植物中表達的量，和[0119]識別所述群中具有相對于所述群中其他成員增加的RHD6相關多肽表達的一株或多株植物。[0120]識別的植物可以進一步繁殖或，例如與具有增加的RHD6相關多肽表達的其他植物雜交，或自花受粉雜交生成近交系。可以確定RHD6相關多肽在后代植物群中的表達并識別具有減少的RHD6相關多肽表達的一株或多株后代植物。[0121]RHD6相關多肽在植物中的表達可以通過任何常規方法確定。在一些實施方案中，RHD6相關多肽的表達量可以以蛋白質水平確定。生成具有改變的根毛發育的植物的方法可以包括：[0122]提供植物群，[0123]確定RHD6相關多肽在所述群中的一株或多株植物中的量，和[0124]識別所述群中具有相對于所述群中其他成員增加的RHD6相關多肽的量的一株或多株植物。[0125]RHD6相關多肽的量可以在植物的一種或多種細胞，優選來自植物的地下部分或組織，諸如根的細胞中確定。[0126]RHD6相關多肽的量可以利用任何合適的技術確定。常規地，可以使用免疫學技術，諸如Western印跡，其利用結合RHD6相關多肽并對植物中的其他抗原表現出很少或無結合的抗體。例如，植物細胞中的RHD6相關多肽的量可以通過使包含所述植物細胞的樣品與針對RHD6相關多肽的抗體或其他特異性結合成員相接觸，和確定RHD6相關多肽與所述樣品的結合來確定。特異性結合成員的結合量指示在細胞中表達的RHD6相關多肽的量。[0127]在其他實施方案中，RHD6相關多肽的表達可以以核酸水平確定。例如，可以確定編碼RHD6相關多肽的核酸的量。生成具有改變的根毛發育的植物的方法可以包括：[0128]提供植物群，[0129]確定所述群中的一株或多株植物的細胞中編碼RHD6相關多肽的核酸，例如mRNA的水平或量，和[0130]識別所述群中具有相對于所述群中其他成員增加的編碼RHD6相關多肽的核酸量的一株或多株植物。[0131]編碼核酸在植物細胞中的水平或量可以例如通過檢測細胞中轉錄的編碼核酸的量來確定。本領域中存在許多用于確定植物細胞中編碼RHD6相關多肽的核酸量的合適方法，包括，例如，Northern印跡或RT-PCR(參見例如MolecularCloning:aLaboratoryManual:3rdedition(分子克隆：實驗室手冊：第3版），Sambrook&Russell(2001)ColdSpringHarborLaboratoryPress(冷泉港實驗室出版社）NY;CurrentProtocolsinMolecularBiology(當前分子生物學流程），Ausubel等編.JohnWiley&Sons(1992);DNACloning，ThePracticalApproachSeries(DNA克隆，實踐方法叢書）（1995),serieseds(叢書版）·D.Rickwood和B.D.Hames，IRLPress(IRL出版社），牛津，英國和PCRProtocols:AGuidetoMethodsandApplications(PCR流程：方法和應用指導）（Innis，等1990.AcademicPress(學術出版社），圣地亞哥，加利福尼亞州）。[0132]合適的細胞可以來自植物的地下部分或組織，諸如根。[0133]被識別為具有增加的RHD6相關多肽表達的后代植物可以相對于對照測試其改變的根毛發育，例如，增加的根毛生長、數量或壽命，或可以測試其它特性，諸如對營養缺乏條件增加的耐受性，增加的植物化學物質產生，增加的植物除污特性或組成型低磷酸鹽響應。[0134]生成具有改變的根毛表型的植物的方法可以包括：[0135]使第一和第二植物雜交，以產生后代植物群；[0136]確定所述群中植物后代中的RHD6相關多肽的表達，和；[0137]在所述群中識別其中RHD6相關多肽表達相對于對照增加的后代植物。[0138]具有改變的根毛表型的后代植物可以表現出相對于對照（例如，具有野生型表型的群的其他成員）增加的根毛生長、數量或壽命。[0139]識別的后代植物可以進一步繁殖或，例如與所述第一或第二植物雜交（即回交）或自花受粉雜交，以生成近交系。[0140]可以相對于對照，測試識別的后代植物針對營養缺乏條件增加的耐受性。[0141]本發明的其他方面提供如本文中所述的RHD6相關多肽或編碼核酸作為標記物選擇育種相對于對照植物具有改變的根毛表型的植物的用途，和選擇育種相對于對照植物具有改變的根毛表型的植物的方法，其使用RHD6相關氨基酸和編碼核酸序列。[0142]在一些實施方案中，具有減少的RHD6相關多肽表達的植物可以通過隨機誘變，隨后篩選突變體以獲得減少的RHD6相關多肽表達來生成。合適的技術是本領域中公知的且包括基因組中祀誘導局部病灶（TargetingInducedLocalLesionsINGenomes(TILLING))。TILLING是高通量篩選技術，其導致系統性識別特定靶基因中的非GMO來源突變（Comai和Henikoff，ThePlantJournal(植物雜志）（2006)45,684-694Till等_BMCPlantBiol.(BMC植物生物學）2007年4月7日，19。[0143]本領域中技術人員還應該理解，基于本文中公開的遺傳信息，可以進行基因組中靶誘導局部病灶（"TILLING"，例如，利用基于PCR篩選通過化學誘變（通常通過甲磺酸乙酯（EMS)處理）產生的植物，通常導致靶基因的錯義和無義突變等位基因的分離；TILLING允許在不產生遺傳學修飾生物體的條件下高通量識別靶基因中的突變，且其可以是識別可能不通過其自身賦予強表型的特定基因中的突變的有效途徑），以生成在RHD6或RSL基因中具有變化的植物和其后代，由此允許識別具有與植物根毛產生有關的特定表型的植物。[0144]生成具有改變的根毛表型的植物的方法可以包括：[0145]使植物群暴露于誘變劑，[0146]確定所述群中一株或多株植物中RHD6相關多肽或核酸的表達，和[0147]識別具有相對于所述群中其他成員增加的RHD6相關多肽表達的植物。[0148]合適的誘變劑包括甲磺酸乙酯（EMS)。[0149]用于確定在植物中的RHD6相關多肽或核酸表達的方法在上文中更詳細記述。[0150]可以相對于對照，進一步測試識別的植物，以獲得針對低營養條件增加的耐受性或抗性，增加的植物化學物質的產生或增加的植物除污。[0151]被識別為具有相對于對照（例如所述群的其他成員）增加的RHD6相關多肽表達的植物可以表現出相對于對照增加的根毛生長、數量或壽命。[0152]如上所述生成或識別的植物可以有性或無性繁殖或生長，以生成后代(off-spring)或后裔。由一種或多種細胞再生的植物的后代（off-spring)或后裔可以有性或無性繁殖或生長。所述植物或其后代（off-spring)或后裔可以與其他植物或其本身雜父。[0153]RHD6相關基因諸如RSL4的表達顯示在本文中，以生成其中根毛表現出真菌樣形態的表型。該形態的特征在于類似真菌樣菌落的生長細胞的大量不確定團塊（圖10)并導致極大增大的根毛表面積。該表型可以賦予顯著增強的根吸收磷酸鹽和鐵，這主要受根毛長度和表面積的限制。[0154]通過本文中所述基因在植物中的表達，植物可以被制備為表現出對否則較低效率吸收的營養增強的吸收。因此，例如，本領域中已知，從土壤吸收磷酸鹽和鐵主要通過植物根毛完成。通過表達、過表達、或靶向錯表達（在否則可能不生成根毛的細胞中表達）RHD6相關基因，提高植物根毛的數量、長度、生成時間或存活期間，鐵或磷酸鹽或二者，以及其他營養的吸收可以得到增強。特別地，吸收可以通過真菌樣根毛形態增加，所述真菌樣根毛形態通過過表達RHD6相關基因諸如AtRSL4產生（見圖10)。因此，在該文獻中顯示，rhd6突變體在其吸收磷酸鹽的能力上受到損害，見PlantGrowthandPhosphorusAccumulationofWildTypeandTwoRootHairMutantsofArabidopsisthaliana(Brassicaceae)(擬南芥（蕓苔）的野生型和兩種根毛突變體的植物生長和磷累積）"，TerenceR.Bates和JonathanΡ·Lynch，AmericanJournalofBotany(美國植物學雜志）87(7):958-963.2000。該作用可以通過增補本文中所述的功能性基因而逆轉。本發明的方面應該，例如，在含有低鐵或低磷酸鹽的土壤，諸如中國、黑非洲（sub-SaharanAfrica)和澳大利亞中存在的土壤中特別有益。[0155]改善植物針對營養缺乏條件的耐受性或抗性的方法可以包括；[0156]相對于對照植物增加所述植物的細胞內RHD6相關多肽的表達。[0157]營養缺乏條件包括包含一種或多種營養諸如硝酸鹽、磷酸鹽和/或鐵水平的條件，其不足以滿足野生型植物的營養需要。經歷營養缺乏條件的野生型植物可以采用營養缺乏表型，諸如減少的生長導致極大降低的產量和農作物品質。[0158]例如，相對于對照植物（即其中RHD6相關多肽表達不改變的植物），所述植物可以在含有低水平的一種或多種營養諸如硝酸鹽、磷酸鹽和/或鐵的土壤中表現出改進的生長。[0159]此外，磷酸鹽的缺乏增加RHD6相關多肽諸如AtRHD6和AtRSLl在植物根表皮中的表達。RHD6相關多肽在根表皮中的表達可以因此有效用于在植物中產生組成型"低磷酸鹽"響應。[0160]本文中所述的基因可以用于實現提高生成目的化合物，包括醫學有關化合物。因此，例如，已知植物根毛是生成抗生素化合物的原因。在自然界中，這些化合物通過植物的根和尤其是植物根毛分泌，從而改變或否則控制植物根周圍的微生物區系和微動物區系。這些植物化學物質的產生在這樣的植物中增強，在所述植物中根毛發育和生長的數量、長度、產生期間、產生時間和其他特征可以按照本發明的方法改變。[0161]增加根分泌植物化學物質在植物中的生成或分泌的方法包括；[0162]增加通過其根分泌植物化學物質的植物的細胞中RHD6相關多肽的表達。[0163]根分泌的植物化學物質包括可以由紫草（Lithospermumerythrorhizon)產生的紫草寧（BrighamLA，等PlantPhysiol.(植物生理學）1999年2月；119(2):417-28)，和可以由紫杉屬物種（Taxusspp)產生的紫杉醇。[0164]重金屬是重要的環境污染并可以通過在污染的土壤上生長植物去除。在植物除污或植物吸取中，植物由土壤中吸收污染物質諸如重金屬，并且植物在成熟時收獲，由此從這些區域除去這些污染物。由增加RHD6相關多肽表達賦予的長根毛表型可以提高植物物種的植物除污特性。[0165]減少土壤中污染物質的量的方法包括；[0166]增加植物細胞內RHD6相關多肽的表達，所述植物通過其根吸收污染物質，[0167]在包含污染物質的土壤中生長所述植物或其后代，從而使得所述植物或后代從土壤中吸收污染物質，和[0168]收獲所述植物或其后代。[0169]污染物質包括鈾、多氯聯苯、鹽、砷和重金屬諸如鎘、鋅和鉛。[0170]適合用于本方法的植物優選是高等植物，例如，選自由以下各項組成的組的農業植物：其選自由紫草（Lithospermumerythrorhizon)、紅豆杉屬（Taxus)物種、煙草屬（tobacco)、葫蘆（cucurbits)、胡蘿卜（carrot)、蔬菜蕓苔屬（vegetablebrassica)、瓜（melons)、辣椒屬（capsicums)、葡萄藤（grapevines)、萵苣屬（lettuce)、草莓屬(strawberry)、蕓苔屬油料作物（oilseedbrassica)、甜菜（sugarbeet)、小麥屬（wheat)、大麥屬（barley)、玉蜀黍屬（maize)、稻屬（rice)、大豆屬（soyabeans)、豌豆屬（peas)、蜀黍屬（sorghum)、向日葵屬（sunflower)、番爺屬（tomato)、馬鈴薯（potato)、胡椒屬(pepper)、茼蒿屬（chrysanthemum)、廣香石竹（carnation)、亞麻籽（linseed)、大麻屬(hemp)和黑麥屬（rye)組成的組。[0171]在涉及植物化學物質生成的實施方案中，紫草和紫杉屬物種可以是優選的。[0172]在涉及植物除污的實施方案中，向日葵（Helianthusannuus)，中國鳳尾蕨(ChineseBrakefern)，阿爾卑斯薪蓂（alpinepennycress)(天藍遏藍菜（Thlaspicaerulescens)),印度芥末（芥菜（Brassicajuncea)),豚草（Ambrosiaartemisiifolia)白麻（加拿大麻（Apocymuncannabinum))和白楊可以是優選的。[0173]本發明的另一方面提供通過本文中所述方法生成的植物，其中所述植物相對于對照表現出改變的根毛表型。[0174]例如，植物可以表現出相對于對照（例如，具有野生型表型的群中的其他成員）增加的根毛生長、數量或壽命。[0175]植物可以表現出針對營養缺乏條件增加的耐受性和/或增加的根分泌植物化學物質的產生。[0176]還提供所述植物的任何部分或繁殖體，例如，種子，自花受粉或雜交的后代和后裔。[0177]按照本發明的植物可以是在一種或多種特性中不正確繁殖（breedtrue)的植物。可以排除植物變體，特別是按照植物育種者權利可登記的植物變體。[0178]除通過本文中所述方法生成的植物外，本發明包括所述植物、種子、自花授粉或雜交后代和后裔的任何克隆，和這些中任一項的任何部分或繁殖體，諸如插枝和種子，其可以用于再生或繁殖，無性或有性。本發明還包括所述植物的有性或無性繁殖的后代、克隆或后裔，或所述植物、后代、克隆或后裔的任何部分或繁殖體。[0179]雖然前述公開內容提供本發明范圍內包括的主題，包括制備和使用本發明的方法，以及其最佳模式的一般描述，提供以下實施例進一步容許本領域中技術人員實踐本發明并提供其完整書面描述。然而，本領域中的技術人員應該理解，這些實施例的具體性不應該被解讀為對本發明的限制，本發明的范圍應該由本說明書所附的權利要求書及其等效物來理解。由本公開內容，本發明的多種其他方面和實施方案應該對本領域中技術人員非常清楚。[0180]本說明書中提及的所有文獻通過參考作為整體引入本文。[0181]"和/或"在用于本文中時，意欲解釋為兩種特定要素或成分中的每一種具有或不具有其中另一種的具體公開。例如，"A和/或B"意欲解釋為（i)A，（ii)B和（iii)A和B每一種的具體公開，正如同在本文中分別陳述每種。[0182]除非上下文另外指明，以上所述要素的說明和定義不局限于本發明的任何具體方面或實施方案，且同等地應用于所述的所有方面和實施方案。[0183]現將通過實施例和參考以上所述附圖和以上所述的表，例證本發明的某些方面和實施方案。[0184]表1和2顯不由ClustalW(http：//www.ebi.ac.uk)產生的bHLH氨基酸序列(Heim等Mol.Biol.Evol.(分子生物進化）2003)的序列比對。[0185]表3顯不通過DNAStrider(ChristainMark，Center,d'EtudesdeSaclay)確定的RHD6相關蛋白的％同一性。[0186]表4顯示RHD6相關蛋白的bHLH結構域與RHD6的相對同一性。[0187]表5顯示圖3樹圖上名稱之間的相關性和表1和2與各自物種和基因座或GI編號的比對。實施例[0188]根毛是高度極化的細胞，其增加植物與土壤接觸的表面積。它們在那些具有根的陸生植物中起重要的營養獲得和固著作用u。其他頂端生長細胞諸如假根和莖原絲細胞在缺少根的更基礎陸生植物組中具有類似的功能3'4。于此，我們識別和表征兩種基本螺旋環螺旋轉錄因子，其控制擬南芥孢子體中根毛細胞的發育，并顯示它們在小立碗蘚(Physcomitrellapatens)的最接近同源物是在該苔蘚的配子體中發育假根和莖原絲細胞二者所必需的。這說明古老機制控制功能性和形態學類似但非同源細胞類型在這些趨異陸生植物組中的發育。這提示陸生植物體經過超過475,000,000年的進化5'6至少部分地由配子體到孢子體的獨立基因募集引起。[0189]除非另外指出，標準技術如下：[0190]RT-PCR[0191]用Superscript第一鏈合成系統（Invitrogen，Carlsbad,美國），在20μ1含有寡d(T)12-18引物的反應物中反轉錄總RNA(關于擬南芥5μg和關于小立碗蘚1μg)。將1μg該產物用于在本文中所述的含有引物的20μ1反應物中進行PCR。[0192]花粉生長實驗[0193]如前所述進行體內和體外花粉管生長實驗（44,45)。[0194]插入物的Southern分析[0195]按照制造商的流程，使用DIG系統對DNA探針（RocheDiagnostics(羅氏診斷），Penzberg,德國）的PCR標記進行Southern印跡。雜交在DIGEasyHyb雜交緩沖液中，在42°C進行。[0196]擬南芥生長條件[0197]擬南芥（L.)Heyn.品系在連續照射下，24°C，在用0·5%Phytagel固化的MS培養基+2%蔗糖上垂直生長4天。為了賽璐玢膜實驗，在應用種子前，用賽璐玢膜（AA包裝，Preston,英國）覆蓋瓊脂。[0198]增強子捕獲和克隆AtRHD6基因[0199]Atrhd6-2是用DsE元件18產生的擬南芥的增強子捕獲品系（1261)(生態型Lansbergerecta)，其被篩選以獲得根無毛表型和在毛細胞中的報告基因表達。未能補償Atrhd6-17說明品系1261攜帶與Atrhd6-1等位的突變。側鄰DsE元件插入的DNA序列通過反向PCR識別19。1261品系的基因組DNA由Sau3AI消化并隨后用T4DNA連接酶連接。連接的DNA用于使用Ds元件特異性引物的PCR。這顯示DsE在Atlg66470基因的ATG位點上游Illbp處插入（圖7)。[0200]⑶S染色擬南芥根和包埋[0201]4日齡幼苗在37°C，ImM5-溴-4-氯-3-吲哚基-葡糖苷酸，0.5mM氰鐵酸鉀，0.5mM氰亞鐵酸鉀，和IOmM磷酸鈉緩沖液（pH7)中染色12小時。按照制造商的說明將幼苗包埋在了6(：11110￥；[1：71001樹脂（此126161]113!1，德國）中并由根獲得1(^1]1橫切面。[0202]識別擬南芥突變體和生成轉基因植物[0203]在該工作中使用的突變體中確認T-DNA插入位點（圖7)通過測序使用本文中所述引物擴增的PCR片段進行。Atrhd6-3(生態型哥倫比亞（Columbia)O)對應于GABI-Kat品系475E09(10)。對應于品系WiscDsLox356A02的Atrsll-I(生態型哥倫比亞0)來自威斯康星大學生物技術中心（BiotechnologycentreoftheUniversityofWisconsin)，先前描述了cpc，wer，ttgl和gl2突變體（32-35)。[0204]基因組構建體AtRHD6p::GFP:AtRHD6和AtRSLlp::GFP:AtRSLl包含啟動子和GFP編碼序列的AtRHD6或AtRSLl上游的YUTR，所述GFP編碼序列融合在AtRHD6或AtRSLl編碼區的N端，所述AtRHD6或AtRSLl編碼區包括內含子和具有終止子的AtRHD6或AtRSLl3'UTR。這些構建體利用Gateway系統（Invitrogen，Carlsbad,美國）生成。AtRHD6或AtRSLl啟動子+5'UTR和AtRHD6或AtRSLl編碼區+3'UTR+終止子利用包含重組序列的PCR引物擴增并克隆到pDONRP4-P1R和pDONRP2R-P3中。然后利用兩種由此產生的pDONR質粒，質粒P207-GFP2.5和二元載體pGWBmultisite(目的載體）進行GATEWAY多位點反應。二元載體pGWBmultisite通過將pGWBl的Rl-CmR-ccdB-R2盒替換到R4-CmR-ccdB-R3中產生（pGWB1來自TsuyoshiNakagawa，Shimane大學，日本）。AtRHD6p::GFP:AtRHD6和AtRSLlp::GFP:AtRSLl通過花浸泡（36)分別轉化到Atrhd6-3中和Atrhd6-3Atrsll-l雙突變體中，并在卡那霉素（50μg/ml)和潮霉素（50μ1/ml)上選擇轉化株。獲得9種在Atrhd6-3背景中包含AtRHD6p::GFP:AtRHD6構建體的獨立轉基因品系。它們表現出AtRhd6-無毛表型的不同水平的補償，但是所有品系在出現根毛前在毛細胞中表達GFP。針對Atrhd6Atrsl1中的AtRSLlp::GFP=AtRSLl轉化株，獲得5種具有相同GFP表達模式并恢復Atrhd6-3表型的獨立品系。[0205]對于p35S:=PpRSLl構建體，PpRSLl編碼序列由原絲體cDNA開始擴增。該片段被克隆在修飾的PCAMBIA1300質粒的BamHI和Sail位點之間，所述修飾的pCAMBIA1300質粒包含CaMV35S啟動子和豌豆Rubisco小亞單E9的終止子，所述豌豆Rubisco小亞單E9來自克隆到其EcoRI和PstI位點中的35S-pCAMBIA1301(37)。p35S::PpRSLl構建體通過在Atrhd6-3中花浸泡轉化并在潮霉素（50μg/ml)上選擇轉化株。獲得10種補充Atrhd6-3無毛表型的獨立轉基因品系。[0206]Physcomitrella基因分離和系統發育分析[0207]PhyscomitrellaRSLs和PpINDl基因組序列在從可獲得的基因組序列的BLAST獲得時，裝配到重疊群中（http://moss.nibb.ac.jp/)。使用NetPlantGene20預期剪接位點并通過RTPCR和測序驗證bHLH編碼序列。PpRSLl的全長編碼序列通過測序EST克隆pdp31414獲得，其由RIKENBioResourceCenter(RIKEN生物資源中心）提供21，且PpRSL2的全長編碼序列通過RT-PCR獲得。序列如下保藏在GenBank中：PpRSLl(EF156393)，PpRSL2(EF156394),PpRSL3(EF156395),PpRSL4(EF156396),PpRSL5(EF156397)PpRSL6(EF156398)，PpRSL7(EF156399)和PpINDl(EF156400)。系統發育分析如前所述利用PAUP*軟件進行22。[0208]Physcomitrella生長條件[0209]在本研究中使用小立碗蘚（Hedw.)的Gransden野生型品系Bruch和Schimp23。培養物在25°C生長，并用16h光亮/8h黑暗的光照方案和40μEm-2s-l量子輻照度照射。為了分析原絲體表型，使在4°C保持至少1個月的孢子在涂布在9emPetri皿中的5ml頂層瓊脂（0·8%)中發芽，其中包含25ml用賽璐玢膜（AA包裝，Preston，英國）覆蓋的0·8%瓊脂。葉狀配子孢子在增補了5mg/LNH4酒石酸鹽和50mg/L葡萄糖的100倍稀釋的基本培養基24中生長。[0210]構建Physcomitrella基因中的突變體[0211]用于Physcomitrella轉化的構建體在質粒pBNRF和pBHSNR中制備。pBNRF攜帶由克隆在pBilox，即攜帶克隆在XhoI-KpnI和BglII-SpeI位點中的IoxP位點的2個直接重復的pMCS5(MoBiTec，Goettingen，德國）的衍生物的EcoRI位點中的35S啟動子驅動的NptII基因。pBHSNR包含由使用SacI和NotI克隆在pBilox的2個IoxP位點之間的35S啟動子驅動的AphIV基因。pPpRSLl-KO通過以下步驟制備：在被XbaI和XhoI消化的pBNRF中克隆PpRSLl基因組片段1和然后在被HpaI和AscI消化的由此產生的質粒中克隆PpRSLl基因組片段2。pPpRSL2-K0通過以下步驟制備：在被MluI和SpeI消化的pBHSNR中克隆PpRSL2基因組片段1和然后在被BamHI和HindIII消化的由此產生的質粒中克隆PpRSL2基因組片段2。[0212]原生質體的PEG轉化[0213]原生質體的PEG轉化如先前所述進行25。在原生質體轉化前使用Seal和SspI線性化pPpRSLl-KO并在G418(50μΙ/ml)上選擇轉化株。在原生質體轉化前使用BclI和SspI線性化pPpRSL2-K0并在潮霉素B(25yl/ml)上選擇轉化株。PprsllPprsl2雙突變體通過用pPpRSL2-K0構建體轉化Pprsll品系1獲得。穩定的轉化株首先通過使用側鄰重組位點的引物的PCR進行選擇并然后通過Southern印跡和RT-PCR進行分析。對于各種轉化，選擇三個具有預期的單插入模式且是RNA無效突變體的獨立品系（圖9)。在每種情形中，選擇的3個轉化株具有相同的表型。[0214]過表達RHD6或RSL基因的植物[0215]對于35S::RHD6和RSL2，3，和4構建體，使用如下列出的引物，由根cDNA擴增各種基因的編碼序列。將該片段亞克隆到修飾的PCAMBIA1300質粒中，所述修飾的pCAMBIA1300質粒含有CaMV35S啟動子和豌豆Rubisco小亞單E9的終止子。所有這些過表達構建體均通過在rhd6/rsll中花浸泡轉化，并在潮霉素（50μΙ/ml)上選擇轉化株。[0216]35S：：RHD6[0217]CCAGGATCCATGGCACTCGTTAATGACCAT[0218]CCAGTCGACTTAATTGGTGATCAGATTCGAA[0219]35S：：RSL2[0220]CCAGGATCCATGGGAGAATGGAGCAACAA[0221]CCAGTCGACTCATCTCGGTGAGCTGAGA[0222]35S：：RSL3[0223]CGGGGTACCATGGAAGCCATGGGAGAAT[0224]CGCGGATCCTCATCTGGTCAGTGCATTGAG[0225]35S：：RSL4[0226]CGGGGTACCATGGACGTTTTTGTTGATGGT[0227]CGCGGATCCTCACATAAGCCGAGACAAAAG[0228]結果[0229]擬南芥根表皮以交替的生成頂端生長突起（根毛）的毛形成細胞（Η細胞）行和保持無毛的非毛細胞（Ν細胞）行排列。AtRHD6(根毛缺陷6)陽性調節H細胞的發育-Atrhd6突變體發育很少的根毛（圖la)7。[0230]我們使用增強子捕獲品系（Atrhd6_2)克隆AtRHD6,其中⑶S報告基因在H細胞而非N細胞中表達（圖lc，d，圖7)。AtRHD6編碼基本-螺旋-環-螺旋（bHLH)轉錄因子Atlg664708。另一種具有類似表型的獨立等位基因（Atrhd6-3)的識別和用完整基因AtRHD6p::GFP:AtRHD6融合補償Atrhd6-3突變證實在該突變體中觀察到的根毛發育缺陷歸因于Atlg66470的突變（圖la)。該補償性AtRHD6p::GFP:AtRHD6融合說明AtRHD6蛋白在分裂組織和伸長區中的H細胞核內累積（圖lb)，但在出現根毛前消失。擬南芥根表皮中的N細胞和H細胞的空間模式受到轉錄網絡，包括H細胞同一性陽性調節子CPC和H細胞同一性陰性調節子WER，TTG和GL2的控制9。[0231]為了確定AtRHD6是否受到這些基因的調節，我們分析了不同突變背景中Atrhd6-2增強子捕獲的啟動子活性。雖然Atrhd6-2增強子捕獲在H位置中的細胞內表達⑶S，但是該表達散布到wer，ttg和gl2突變背景中的N位置中的細胞，這說明WER，TTG和GL2陰性調節N位置中的AtRHD6轉錄（圖Id)。在cpc突變體中沒有觀察到表達，這說明CPC陽性調節AtRHD6表達（圖Id)。因此，AtRHD6控制根毛細胞發育并在參與表皮模式形成的基因下游起作用。[0232]AtRHD6是bHLH轉錄因子亞家族VIIIc的成員，所述亞家族包括5種其他成員8a°。這些基因之一，即At5g37800,今后稱為RHD6樣I(AtRSLl)，非常類似于AtRHD6,并且這些兩種基因可以源自相對近期的復制事件8。這提供這樣的指示，即AtRHD6和AtRSLl可以具有冗余的功能。為了確定AtRSLl是否也是根毛發育所需的，我們識別了攜帶AtRSLl基因完全失功能突變的品系（Atrsll-I)并構建Atrhd6-3Atrsl1-1雙突變體（圖7)。[0233]因為當這些突變體在我們的標準生長條件中生長時沒有觀察到新的表型，所以我們在賽璐玢膜表面上生長它們，其中在Atrhd6-3單突變體中發育小量根毛（圖2a)。Atrsll-I突變的純合植物在賽璐玢膜上生長時，具有野生型根毛形態（圖2a)。然而，Atrhd6-3Atrsll-l雙突變體沒有發育根毛，這說明AtRHD6和AtRSLl在根毛發育中具有部分冗余的功能（圖2a)。攜帶基因組構建體AtRSLlp::GFP=AtRSLl的Atrhd6-3Atrsll-l雙突變體植物表現出AtRhd6突變體表型，這證實Atrhd6-3Atrsll-l雙突變體的極端無毛表型是AtRHD6和AtRSLl基因二者失功能的結果（圖2a)。補償性GFP=AtRSLl融合蛋白在分裂組織和伸長區中的毛細胞核內累積，這說明AtRHD6和AtRSLl具有相似的表達模式(圖2b)。這些數據說明AtRHD6和AtRSLl-起起陽性調節根毛發育的作用。[0234]為了確定AtRHD6和AtRSLl是否是開花植物中唯一其他頂端生長細胞，即花粉管發育所需要的，我們體外和體內表征了Atrhd6-3，Atrsl1-1和Atrhd6-3Atrsl1-1突變體中的花粉管表型。我們既未在花粉管生長中檢測到缺陷也未在與野生型回交的F2代中的突變等位基因分離中檢測到缺陷（圖8)。在Atrhd6-3，Atrsll-l或Atrhd6-3Atrsll-l突變體中任何其他部分中未檢測到其他缺陷性表型。[0235]總之，這些數據說明AtRHD6和AtRSLl是bHLH轉錄因子，其是根毛發育特別需要的，且在調節開花植物擬南芥中表皮模式形成的基因下游起作用。[0236]最祖先級的陸生植物是苔蘚類植物-來自中奧陶紀約475Ma的最早的陸生植物微化石具有苔蘚類植物特征6。苔蘚類植物不具有根但具有頂端生長細胞，其在形態學上類似于根毛并滿足根固定（rooting)功能。在苔蘚中，莖原絲細胞增加與基層相接觸的絲狀原絲體組織的表面積，且假根使葉狀配子孢子錨定它們的生長基層3'4并假設這兩種細胞類型參與營養的獲得3。然而，假根和莖原絲由苔蘚的配子體開始發育，而根毛由現代維管植物的孢子體開始發育。因此，根據當前的觀點，即陸生植物通過由單倍體藻類祖先開始插入孢子體世代及隨后與減少配子體并行地遞增孢子體的尺寸和復雜性來進化n'12,假根或莖原絲均不與根毛同源。[0237]為了確定控制被子植物中根毛發育的發育機制是否也控制苔蘚植物中與根固定功能非同源的頂端生長細胞的發育，我們識別了來自苔蘚小立碗蘚的RHD6樣基因。我們從可公開獲得的Physcomitrella基因組序列（http://moss.nibb.ac.jp/)中識別了bHLH基因AtRHD6亞家族的7個成員，這提供這樣的指示，即這些基因在陸生植物進化中是保守的。將這些命名為小立碗蘚RHD6樣1-7(PpRSLl-PpRSL7)。為了分析Physcomitrella和擬南芥RSL基因之間的關系，我們通過最大簡約性構建系統發育樹圖。嚴格共同樹顯示在圖3中。這顯示AtRHD6,AtRSLl和兩種PhyscomitrellaPpRSLl和PpRSL2基因緊密相關并共同形成單源進化枝（AtRHD6進化枝），所述單源進化枝（AtRHD6進化枝）是包括該亞家族所有其他成員的進化枝的姐妹枝（姐妹進化枝）（圖3)。這說明AtRHD6進化枝在苔蘚植物和維管植物由共同祖先分開前進化。[0238]為了表征苔蘚中RHD6樣基因的功能，我們構建了缺少PpRSLl和PpRSL2基因功能的缺失突變體，并確定它們是否發育形態學缺陷。制備了三種在PpRSLl中和在PpRSL2基因中具有單插入的獨立RNA無效突變體。還生成在這兩個基因中具有單插入的雙突變體(圖9)。然后分析這些突變體中每一種的表型。單倍體原絲體在野生型Physcomitrella孢子3發芽基礎上是發育。這種絲狀組織包括兩種細胞類型，即chloronema和莖原絲（圖4a，b)。Chloronemal細胞含有大葉綠體并通過緩慢頂端生長機制生長。莖原絲細胞更加伸長，含有少量較小的葉綠體，通過快速頂端生長而生長并參與基層的集群。葉狀配子孢子通常由莖原絲開始發育并通過頂端生長多細胞假根錨定它們的基層，所述假根在形態學上類似于莖原絲（圖4c)。Pprsll和Pprsl2單突變體具有比WT稍微更小和更綠的原絲體培養物，且該表型在產生少深綠原絲體的PprsllPprsl2雙突變體中更加強烈得多（圖4a)。Pprsll和Pprsl2單突變體比WT產生更少莖原絲細胞，這說明更綠的原絲體表型是莖原絲細胞發育缺陷的結果（圖4b)。在PprsllPprsl2雙突變體中沒有莖原絲細胞發育，且該突變體的原絲體僅包括chloronemal細胞（圖4b)。在野生型植物中，配子孢子由莖原絲開始發育，但是在PprsllPprsl2雙突變體中，配子孢子由chloronema開始發育，如以前在另一種莖原絲缺陷性突變體中觀察到的13。PprsllPprsl2雙突變體的配子孢子發育少量非常短的假根（圖4c)。在chloronema中，在配子孢子的葉狀部分中或在單或雙突變體的孢子體中沒有檢測到其他缺陷性表型。這說明PpRSLl和PpRSL2共同調節苔蘚配子體中莖原絲細胞和假根的發育。為了確定蛋白質功能在陸生植物間是否保守，我們進行了交叉物種補償實驗。PpRSLl在Atrhd6-3突變體中CaMV35S啟動子作用下表達導致形成野生型根毛(圖4d)。因此，苔蘚PpRSLl基因可以替代擬南芥中AtRHD6功能失去。這說明PpRSLl和AtRHD6的分子功能從種子植物和苔蘚由共同的祖先分開起是保守的，并提示相同的分子機制控制擬南芥根毛和Physcomitrella莖原絲和假根的發育。[0239]利用組成型啟動子，將植物改造為過表達RHD6或RSL基因，如上所述。這些轉化株的表型描述如下。[0240]35S：：RHD6[0241]rhd6/rsll的根毛表型缺陷可以通過過表達RHD6拯救。轉化株獲得比col-0更長的根毛和更高的異位根毛（在非毛細胞上發育的根毛）百分比。在下胚軸上可以觀察到少量根毛。[0242]磷酸鹽缺乏改變AtRHD6和AtRSLl基因表達。當在存在足量磷酸鹽的條件下生長時，這些基因在分裂組織和伸長區內表達，并且毛形成區域內的轉錄受到下調。當在磷酸鹽限制的條件下生長時，AtRHD6和AtRSLl在根毛形成區表達，在該區域中它們陽性調節根毛的發育。這顯示磷酸鹽缺乏促進表達。因此，在根表皮中表達高水平AtRSLl和AtRHD6導致組成型"低磷酸鹽"響應。[0243]35S::RSL2和35S::RSL3[0244]具有35S::RSL2或35S::RSL3構建體的rhd6/rsll也發育一些根毛。該根毛比col-0更長。一些轉基因品系在根和下胚軸上顯示出腫脹的表皮細胞。在下胚軸上也存在一些根毛。[0245]在野生型植物中利用CaMV35S啟動子過表達AtRSL2和AtRSL3導致長根毛的發育。這些毛不如在過表達AtRSL4形成真菌樣菌落的那些長。過表達AtRSL2和AtRSL3的植物發育矮小表型。這可能歸因于在非根毛細胞中的表達。[0246]35S：：RSL4[0247]rhd6/rsll的根毛表型缺陷還可以部分地通過引入RSL4的過表達來補償。轉化株顯示出比col-0更長的根毛。在下胚軸也檢測到少量根毛，這與RHD6過表達轉化株非常類似。[0248]在野生型植物中利用CaMV35S啟動子過表達AtRSL4,導致形成長根毛，其可以形成與真菌樣菌落類似的細胞的大量不確定生長團塊（圖10)。過表達RSL4的植物的根毛系統顯示在圖10中。該根被真菌樣細胞團塊包圍，這類似于菌根，即與根形成連接的營養清除真菌。此外，當RSL4通過35S啟動子表達時，發現該表型效果（長根毛）局限于根毛細胞。在植物的其他處沒有觀察到由RSL4表達產生的缺陷性表型。[0249]過表達RHD6相關基因的植物可以因此具有增加的營養吸收能力，因為它們由提高的根毛生長引起的增加的表面積。該作用在植物，諸如蕓苔中可以是顯著的，所述蕓苔在貫穿其整個生命周期中缺乏菌根。[0250]在此，我們顯示出控制種子植物孢子體和苔蘚植物配子體中具有根固定功能的頂端生長細胞發育的轉錄因子是多么緊密地相關。這些數據說明我們已經確定了苔蘚和維管植物（導管植物）的共同祖先中存在的古老的發育機制。這些基因在需要營養獲得和錨定大陸表面固體基層時，對植物入侵陸地一直很重要。這樣的觀察，即在一些最古老的陸生植物大化石上發現假根，與該觀點相一致^16。[0251]我們的結果提供這樣的指示，即RHD6樣基因在早期陸生植物生命周期，其可以是苔蘚植物樣14,的單倍體世代（配子體）中起作用，其中它們用根固定功能控制細胞的形成。我們提議在隨后照射陸生植物過程中，這些基因在脈管植物的雙倍體世代（孢子體）的發育中展開（deploy)，其中它們控制被子植物中根毛的發育，且我們預期它們控制lycophytes(石松和allies)和monilophytes(蕨類和馬尾）中根毛和假根的發育。可能地，由生命周期的單倍體到雙倍體階段獨立募集基因是造成綠色植物集落在星球的陸地表面的中古生代中出現的生命周期（孢子體）雙倍體階段形態多樣性爆發的部分原因17。[0252]參考文獻[0253]I.CaroljR.J.&Dolan,L.Philos.Trans.R.Soc.Lond.BBiol.Sci.(倫敦皇家協會哲學學報B系列生物科學）357,815-21(2002).[0254]2.Gahoonia，T.S.,Care，D.&Nielsen，N.E.PlantSoil(植物土壤）191，181-188(1997).[0255]3.Duckett，J.G等Protonemalmorphogenesis(原絲體形態發生）·在21世紀苔蘚學（Bryologyfortwenty-firstcentury)中（Bates，J.W·,Ashton，N.W.&Duckett，J.G編）223-245(BritishBryologicalSociety(英國苔蘚學協會），1998)·[0256]4.Sakakibara，K.等Development(發育）130,4835-4846(2003)·[0257]5.Kenrick，P.&Crane，P.R.Nature(自然）389,33-39(1997).[0258]6·Wellman，C.H.等Nature(自然）425,282_285(2〇〇3)·[0259]7.Masucci，J.D.等PlantPhysiol.(植物生理學）106,1335-1346(1994).[0260]8.Heim，Μ·Α·等Mol.Biol.Evol.(分子生物進化）20,735-747(2003)·[0261]9.Schiefelbein，J.Curr.Opin.PlantBiol.(當前植物生物學觀點雜志）6,74-78(2003).[0262]10.Bailey,P.C.等PlantCell(植物細胞）15,2497-2501(2003).[0263]11.Blackwell,W.H.Bot.Rev.(植物性綜述）69,125-148(2003).[0264]12.Graham,L.E.等Proc.NatlAcad.Sci.USA(美國國家科學院學報）97，4535-4540(2000).[0265]13.Thelander，Μ·等J.Exp.Bot.(實驗植物性雜志）56,653-662(2005)·[0266]14.Edwards，D.等Nature(自然）374,635-636(1995).[0267]15.Kerp，H.等NewDataonNothiaaphyllaLyon1964exEl-SaadawyetLacey1979,aPoorlyKnownPlantfromtheLowerDevonianRynieChert.在PlantsInvadetheLand(植物入侵陸地）（Gensel，P.&Edwards，D.編）52-82(ColumbiaUniversityPress(哥倫比亞大學出版社），紐約，2001).[0268]16.Kerp，Η·等T.Roy.Soc.Edin-Earth(皇家愛丁堡地球協會學報）94，411-428(2004).[0269]17.Davis，P.&Kenrick，P.FossilPlants(化石植物）（TheNaturalHistory.Museum(自然歷史博物館），倫敦，2004).[0270]18.Sundaresan，V.等GenesDev.(基因發育）9,1797-1810(1995)·[0271]19.Long，D.等Mol.Gen.Genet.(分子和普通遺傳學）241，627-636(1993)·[0272]20.Hebsgaard，S.Μ·等NucleicAcidsRes.(核酸研究）24,3439-3452(1996)·[0273]21.Nishiyama，T.等PNAS.USA(美國PNAS)100,8007-8012(2003).[0274]22.Harrison，C.J.&Langdale，J.A.PlantJ.(植物雜志）45,561-572(2006)·[0275]23.Ashton，N.W.&Cove，D.J.Mol.Gen.Genet.(分子和普通遺傳學）154，87-95(1977).[0276]24.Ashton，N.W.等Planta144,427-435(1979).[0277]25.Schaefer，D.G&Zryd，J.P.PlantJ.(植物雜志）11，1195-1206(1997)·[0278]26.Liljegren，S.J.等Cell(細胞）116,843-853(2004).[0279]27.Schiefelbein，J.W.等ThePlantCell(植物細胞），2,235-243(1990).[0280]28.V.Sundaresan等，GenesDev.(基因發育）9,1797(1995)·[0281]29.J.D.Masucci等PlantPhysiol.(植物生理學）106,1335(1994).[0282]30.D.Long等，Mol.&Gen.Genet.(分子普通遺傳學）241,627(1993)·[0283]31.M.GRosso等，PlantMol.Biol.(植物分子生物學）53,247(2003)·[0284]32.Μ·E.Galway等，Dev.Biol.(發育生物學）166,740(1994)·[0285]33.Μ·M.Lee，J.Schiefelbein，Cell(細胞）99,473(1999)·[0286]34.J.D.Masuucci，J.W.Schiefelbein，PlantCell(植物細胞）8,1505(1996)·[0287]35.T.Wada等Science(科學）277,1113(1997)·[0288]36·S.J.Clough，A.FBent，PlantJ.(植物雜志）l6,735(I"8)·[0289]37.Κ·K.Yi等·，PlantPhysiol.(植物生理學）138,2087(2005)·[0290]38.S.M.Hebsgaard等·，NucleicAcidsRes.(核酸研究）24,（1996年9月I日）·[0291]39.T.Nishiyama等PNAS.USA(美國PNAS)100,8007(2003).[0292]40.C.J.Harrison，J.A.Langdale，PlantJ.(植物雜志）4δ，56I(2〇〇6)·[0293]41.N.W.Ashton，D.J.Cove，Mol.&Gen.Genet.(分子普通遺傳學）154,87(1977)·[0294]42.N.ff.Ashton,N.H.Grimsley,D.J.Cove,Planta144,427(1979).[0295]43.D.GSchaefer，J.P.Zryd，PlantJ.(植物雜志）11，1195(1997)·[0296]44.L.M.Fan等J.Exp.Bot.(實驗植物學雜志）52,1603(2001).[0297]45.E.Ryan，等NewPhytol.(新植物學）138,49(1998)·[0298]【權利要求】1.增加植物根毛長度和/或壽命和/或根毛數量的方法，包括：通過將編碼RHD6相關多肽的異源核酸通過轉化的方式引入植物細胞，增加RHD6相關多肽的表達，所述RHD6相關多肽包含與SEQIDNOS:1，3,5,7,9,11，26,28,30,32,34,36，38,40,42,44,46,48,50,52,54,56,58,60,62,64,66,68,70,72,74,76,78,80,82,84,86，88,90,92,94,96,98,100,102,104,106,108,110,112和114中任一個具有高于90%或高于95%序列同一'丨生的氨基酸序列，其中所述序列包含與SEQIDNo:13-25中任一項所不的bHLH基序具有至少75%同源性的bHLH基序并且所述RHD6相關多肽保持RHD6活性，在所述植物的細胞內表達所述異源核酸，和由一個或多個轉化的細胞再生所述植物，其中根毛發育相對于對照植物被改變，在所述對照植物中所述RHD6相關多肽的表達不增加。2.按照權利要求1的方法，其中增加根毛的長度和/或壽命。3.按照權利要求1的方法，其中所述植物具有相對于所述對照植物增加的針對營養缺乏條件的耐受性。4.按照權利要求3的方法，其中所述營養缺乏條件選自由硝酸鹽缺乏、磷酸鹽缺乏或鐵缺乏條件組成的組。5.按照權利要求1的方法，其中所述植物相對于所述對照植物具有增加的根分泌的植物化學物質的產生或分泌。6.按照權利要求1-5中任一項的方法，其中所述RHD6相關多肽包含與SEQIDNO:1或SEQIDNO:3具有至少90%序列同一性的氨基酸序列。7.按照權利要求1-5中任一項的方法，其中所述異源核酸包含與SEQIDNO:2或SEQIDNO:4具有至少90%序列同一性的核苷酸序列。8.按照權利要求1-5中任一項的方法，其中所述異源核酸包含與SEQIDN0S:6,8,10，12,27,29,31，33,35,37,39,41，43,45,47,49,51，53,55,57,59,61，63,65,67,69,71，73，75,77,79,81，83,85,87,89,91，93,95,97,99,101，103,105,107,109,111，113和115中任一項具有至少90%序列同一'丨生的核苷酸序列。9.按照權利要求1-5中任一項的方法，其中所述異源核酸與啟動子操作性相連。10.按照權利要求9的方法，其中所述啟動子是組成型啟動子。11.按照權利要求10的方法，其中所述啟動子是根特異性啟動子。12.按照權利要求10的方法，其中所述啟動子是可誘導的啟動子。13.按照權利要求1-5中任一項的方法，其中所述異源核酸包括在載體中。14.增加植物根毛長度和/或壽命和/或根毛數量的方法，包括：通過引入編碼RHD6相關多肽的異源核酸，增加RHD6相關多肽的表達，所述RHD6相關多肽包含與選自由SEQIDN0S:1，3,5,7,9,11，26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48，50,52,54,56,58,60,62,64,66,68,70,72,74,76,78,80,82,84,86,88,90,92,94,96,98，100,102,104,106,108,110,112和114組成的組的氨基酸序列具有至少90%序列同一性的氨基酸序列，其中所述序列包含與SEQIDNo:13-25中任一項所示的bHLH基序具有至少75%同源性的bHLH基序并且所述RHD6相關多肽保持RHD6活性，其中表達是通過包括以下的方法增加的：使植物群暴露于誘變劑，確定所述群中一株或多株植物中所述RHD6相關多肽的表達，和識別具有增加的所述RHD6相關多肽的表達的植物。15.按照權利要求1或14的方法，其中所述植物是農業植物，其選自由紫草(Lithospermumerythrorhizon)、紅豆杉屬（Taxus)物種、煙草屬、葫蘆、胡蘿卜、蔬菜蕓苔屬、瓜、辣椒屬、葡萄藤、萵苣屬、草莓屬、蕓苔屬油料作物、甜菜、小麥屬、大麥屬、玉蜀黍屬、稻屬、大豆屬、豌豆屬、蜀黍屬、向日葵屬、番爺屬、馬鈴薯、胡椒屬、茼蒿屬、廣香石竹、亞麻籽、大麻屬和黑麥屬組成的組。【文檔編號】A01H5/06GK104278052SQ201410497598【公開日】2015年1月14日申請日期:2008年4月9日優先權日:2007年5月22日【發明者】利亞姆·多蘭,伯努瓦·梅南,易可可申請人:植物生物科學有限公司