Сенсоры co2 растений, нуклеиновые кислоты, кодирующие их, способы их получения и применение

Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для манипулирования обменом воды и/или диоксида углерода (СO2) через устьица растений посредством регуляции генов сенсоров СО 2. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для повышения или оптимизации накопления биомассы в растении. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для раскрывания или закрывания устьичной щели на замыкающей клетке в эпидермисе растения. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для увеличения или уменьшения эффективности оксигенации и/или фиксации углерода в замыкающей клетке в эпидермисе растения посредством манипулирования экспрессией рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксинегазы. Настоящее изобретение обеспечивает промоторы для регуляции экспрессии нуклеиновой кислоты в замыкающей клетке растения.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ТЕ РИДЖЕНТС ОФ ТЕ ЮНИВЕРСИТИ ОФ КАЛИФОРНИЯ (US) Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится, в общем, к молекулярной и клеточной биологии растений. В частности, изобретение обеспечивает композиции и способы для манипулирования обменом воды и/или диоксида углерода (СО 2) через устьица растений посредством экспрессии и регуляции генов сенсоров СО 2, в том числе новых генов сенсоров СО 2 этого изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает также засухоустойчивые растения и способы конструирования растений с увеличенной эффективностью использования воды и засухоустойчивых растений. Предшествующий уровень техники Устьичные щели в эпидермисе листьев растений способны регулировать потерю воды растений и поступление СО 2 в растение из атмосферы. Диоксид углерода поглощается для фиксации фотосинтетического углерода, а вода теряется посредством процесса транспирации через эти устьичные щели. Каждое устьице устроено из специализированной пары клеток, называемых замыкающими клетками, которые могут модифицировать размер устьичной щели регуляцией тургорного состояния замыкающих клеток. Эффективность использования воды растений является важным признаком в сельском хозяйстве, в биотехнологических применениях и продуцировании биологического топлива. Эффективность использования воды определяет, насколько хорошо растение может уравновешивать потерю воды через устьица нетто-поглощением СО 2 в листья для фотосинтеза и, следовательно, накоплением его биомассы. Несколько биотических и абиотических факторов влияют на состояние раскрывания устьиц, оптимизируя посредством этого эффективность использования воды растения в конкретном состоянии. Концентрация СО 2 регулирует устьичные движения, причем высокие уровни СО 2 будут приводить к устьичному закрыванию, а низкие уровни СО 2 будут индуцировать устьичное раскрывание. Таким образом, СО 2 регулирует вхождение СО 2 в растение и потерю воды растения в глобальном масштабе. Однако в настоящее время не были идентифицированы сенсоры (рецепторы) СО 2. Знание о рецепторах СО 2, которые регулируют СО 2-реакции, могло бы быть использовано для манипулирования СО 2-реакцией таким образом, что эффективность использования воды во время роста растений могла бы быть усилена посредством генетической инженерии. Каким образом растения воспринимают (распознают) уровень диоксида углерода (СО 2), остается неизвестным. Сведения о том, каким образом СО 2 воспринимается (ощущается) растением, могло бы быть использовано для манипулирования CO2-реакцией таким образом, что эффективность использования углерода и воды во время роста растений могла бы быть увеличена. Фосфоенолпируват(ФЕП)карбоксилаза (ФЕПК; ЕС 4.1.1.31) является ключевым ферментом фотосинтеза в видах растений, обнаруживающих С 4- или САМ-путь фиксации CO2. Главным субстратом ФЕПК является свободная форма ФЕП. ФЕПК катализирует превращение ФЕП и бикарбоната в неорганический фосфат щавелевоуксусной кислоты (Pi). Эта реакция является первой стадией метаболического пути, известного как путь С 4-дикарбоновых кислот, который минимизирует потери энергии, продуцируемые фотодыханием. ФЕПК присутствует в растениях, водорослях, цианобактериях и бактериях. Фиксация углерода, или превращение СО 2 в восстановленные формы, поддающиеся клеточной биохимии, происходит посредством нескольких метаболических путей в различных организмах. Наиболее известными из них являются цикл Кальвина (или цикл "Кальвина-Бенсона"), который присутствует в цианобактериях и их пластидных производных, таких как хлоропласты, и протеобактериях. Цикл Кальвина использует фермент "Рубиско", или "рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазу/оксигеназу". Рубиско существует по меньшей мере в двух формах: Рубиско формы I обнаруживается в протеобактериях, цианобактериях и пластидах, например октодимер, состоящий из восьми больших субъединиц и восьми малых субъединиц; Рубиско формы II является димерной формой этого фермента, например, обнаруженной в протеобактериях. Рубиско содержит две конкурирующие ферментативные активности: оксигеназную и карбоксилазную активности. Реакция оксигенации, катализируемая Рубиско, является "расточительным" процессом, так как она конкурирует с нетто-количеством фиксированного углерода и значительно уменьшает нетто-количество фиксированного углерода. Разновидности фермента Рубиско, кодируемые в разных фотосинтетических организмах, были отобраны природной эволюцией для обеспечения высших растений ферментом Рубиско, который является существенно более эффективным при карбоксилировании в присутствии атмосферного кислорода. Сущность изобретения Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для манипулирования обменом воды и/или диоксида углерода (CO2) через устьица растений посредством регуляции генов сенсоров СО 2, в том числе новых генов сенсоров СО 2 этого изобретения, названных генами "CO2Sen". Способы этого изобретения посредством контроля как СО 2 воспринимается растением, могут быть использованы для манипулирования СО 2-реакцией таким образом, что углерод и вода используются более (или менее) эффективно во время роста растений. Таким образом, способы этого изобретения могут быть использованы для модификации эффективности нетто-поглощения СО 2 и воды в растениях манипулированием экспрессией и/или активностью генов сенсоров СО 2, в том числе любого из новых генов сенсоров СО 2 этого изобретения, или их любой комбинацией. Эти открытия демонстрируют потенциально жизненно важную роль генов сенсоров СО 2, в том числе любого из новых генов сенсоров СО 2 этого изобретения, в восприятии и/или передаче сигнала восприятия СО 2 в растениях. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы манипулирования обменом воды и СО 2 через устьица посредством регуляции генов сенсоров СО 2, в том числе любого из новых генов сенсоров СО 2 этого изобретения, в том числе повышающей или понижающей регуляции генов и/или транскриптов сенсоров СО 2, включающих в себя последовательность этого изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для модификации эффективности использования неттопоглощения СО 2 и воды в растениях. Настоящее изобретение обеспечивает растения, например, трансгенные растения, которые обнаруживают улучшенный рост в условиях недостатка воды; таким образом,изобретение обеспечивает засухоустойчивые растения (например, сельскохозяйственные растения). Настоящее изобретение обеспечивает способы генетического конструирования повышенной эффективности использования воды в растениях или засухоустойчивости в растениях (например, сельскохозяйственных растениях). Изобретение обеспечивает композиции и способы манипулирования накоплением биомассы и/или продуцированием биологического топлива в растении посредством регуляции одного,двух или трех новых обнаруженных генов и/или транскриптов сенсоров этого изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для манипулирования раскрыванием или закрыванием устьичных щелей на замыкающих клетках в эпидермисе листьев растений, делая возможной посредством этого регуляцию потери воды и вхождения СО 2 в растения из атмосферы. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для манипулирования поглощением диоксида углерода, фотосинтетической фиксацией углерода и/или потерей воды через процесс транспирации через устьичные щели; каждое устьице устроено специализированной парой клеток, называемых замыкающими клетками, которые могут модифицировать размер устьичной щели регуляцией тургорного состояния замыкающих клеток. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для манипулирования тургорным состоянием замыкающих клеток. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для увеличения продуцирования биомассы для получения биологического топлива манипулированием эффективностью использования воды растений; эффективность использования воды определяет, насколько хорошо растение может уравновешивать потерю воды через устьица нетто-поглощением СО 2 для фотосинтеза и, следовательно, накоплением его биомассы. Авторы этого изобретения идентифицировали двойной мутант и тройной мутант в Arabidopsis thaliana, который лишен полноразмерной экспрессии гомологичных генов, которые экспрессируются в высокой степени в замыкающих клетках дикого типа, в соответствии с клеткоспецифическими анализами микроматриц. Двойной мутант и тройной мутант CO2Sen обнаруживают нарушенную устьичную реакцию, как измерено анализом газообмена реального времени на изменения концентрации диоксида углерода ([CO2]); как в отношении изменений от 365 м.д. СО 2 окружающей среды до повышенной 800 м.д. СО 2, так и в отношении изменений от 800 м.д. СО 2 до пониженной 100 м.д. СО 2. Известно, что кодируемые CO2Sen белки связывают СО 2. Эти открытия демонстрируют роль нуклеиновых кислот этого изобретения, так называемых "генов CO2Sen", в восприятии/передаче сигнала восприятия СО 2. Настоящее изобретение обеспечивает способ для контроля, как растения воспринимают СО 2, обеспечивая тем самым способ получения сельскохозяйственных культур с измененной эффективностью использования углерода и воды. Таким образом, изобретение обеспечивает композиции (например, трансгенные растения) и способы для ослабления действий повышения атмосферной [СО 2] на различные виды растений. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для манипулирования тем, как СО 2 воспринимается в растениях, и композиции и способы для регуляции получения сельскохозяйственных культур с измененной эффективностью использования воды (WUE). Многие растения обнаруживают слабую реакцию устьичных движений на различные концентрации СО 2. Данные, полученные с двойным мутантом этого изобретения (генов СА 1/СА 4), обнаруживают нарушенную устьичную реакцию на измененную [СО 2], и сверхэкспрессия любого гена в замыкающих клетках разительно увеличивает эффективность использования воды растений. Эти данные демонстрируют, что сверхэкспрессия всех или одного из этих генов (например, генов CO2Sen этого изобретения) индуцирует улучшенную СО 2-реакцию. Таким образом, сверхэкспрессия нуклеиновых кислот этого изобретения (приводящая к сверхэкспрессии кодируемых CO2Sen белков) увеличивает WUE в свете непрерывно повышающихся концентраций атмосферного СО 2. Трансгенные или подвергнутые манипулированию растения (например, сельскохозяйственные культуры) этого изобретения будут закрывать их устьица до более значительной степени, чем растения дикого типа, предохраняя посредством этого их водопотребление; изобретение обеспечивает способы для сверхэкспрессии кодируемых CO2Sen белков, например, инсертированием или инфицированием растений CO2Sen-кодирующими нуклеиновыми кислотами, например плазмидами, вирусами и т.п. В результате, растения (например, сельскохозяйственные культуры) этого изобретения будут иметь более высокую эффективность использования воды и будут иметь повышенную засухоустойчивость. Настоящее изобретение обеспечивает также композиции и способы для ингибирования экспрессии генов, транскриптов CO2Sen и белков CO2Sen, например, антисмысловой и/или RNAi-репрессией сенсоров СО 2 в замыкающих клетках. Сельскохозяйственные культуры могут обнаруживать сильную реакцию на повышенный атмосферный СО 2, так что они закрывают их устьица относительно сильно, что имеет несколько недостатков для сельскохозяйственной продукции и урожаев, например сильная СО 2 индуцированная реакция закрывания устьиц будет ограничивать способность этих культур фиксировать углерод для максимального роста. Пониженная экспрессия CO2Sen трансгенных растений или растения с пониженной экспрессией CO2Sen этого изобретения решает эту проблему открыванием их устьиц до более значительной степени, чем открывание устьиц растений дикого типа, предотвращая ограниченные урожаи при достаточной доступности воды. Настоящее изобретение обеспечивает также композиции и способы, которые решают основную проблему, когда сельскохозяйственные культуры не могут противостоять увеличенным температурам,приводящим к "разрушению" метаболизма, фотосинтеза и роста: повышенный CO2 заставляет устьица закрываться, и это увеличивает температуру листа вследствие уменьшенного испарения воды (транспирации) из листьев. Таким образом, композиции и способы этого изобретения, посредством ингибирования экспрессии CO2Sen-нуклеиновых кислот и/или CO2Sen-белков, помогают сельскохозяйственным культурам, которые в противном случае были бы чувствительными к повышенным температурам, справляться с увеличенными атмосферными концентрациями СО 2, уменьшая или ослабляя также ускоренное увеличение температур листьев. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы, использующие антисмысловую РНК и RNAi (интерференции РНК) для репрессии сенсоров СО 2 в замыкающих клетках. В одном аспекте, промотор замыкающей клетки обеспечивает средство для уменьшения температуры листьев через усиление транспирации в этих сельскохозяйственных культурах, а также для максимизации урожайности. Композиции и способы этого изобретения могут быть использованы для манипулирования способами восприятия СО 2 растениями, и, следовательно, применение на практике этого изобретения может способствовать получению сельскохозяйственных культур с измененной и улучшенной эффективностью использования углерода и воды. Применение на практике этого изобретения улучшает также предсказания действий увеличивающихся концентраций атмосферного СО 2 на разные виды растений. Настоящее изобретение демонстрирует также жизненно важную роль идентифицированных генов CO2Sen в восприятии/передаче сигнала восприятия СО 2. Композиции и способы этого изобретения могут быть использованы для манипулирования ростом растений, например, манипулированием способа восприятия СО 2 в растении, и композиции и способы этого изобретения могут быть использованы для манипулирования реакцией СО 2 растений, так что эффективность использования углерода и воды во время роста растения увеличивается. Здесь обеспечены также наборы, содержащие нуклеиновые кислоты и/или белки этого изобретения и инструкции для их получения и применения и инструкции для применения на практике обеспеченных здесь способов. Настоящее изобретение обеспечивает выделенные, синтетические или рекомбинантные нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды), содержащие:(a) последовательность нуклеиновой кислоты (полинуклеотида), кодирующую SEQ ID NO:3, SEQID NO:6 или SEQ ID NO:9, или их функциональные фрагменты, где этот функциональный фрагмент имеет активность белка CO2Sen (сенсора СО 2), карбоангидразную (карбонатдегидратазную) активность или -карбоангидразную активность;(b) последовательность нуклеиновой кислоты (полинуклеотида), имеющую по меньшей мере приблизительно 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95,96, 97, 98, 99% или большую или полную идентичность последовательности с SEQ ID NO:1, SEQ IDID NO:30, SEQ ID NO:31, SEQ ID NO:32, SEQ ID NO:33, SEQ ID NO:34 и/или SEQ ID NO:35, на протяжении района по меньшей мере приблизительно 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550,600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150 или более остатков, или на протяжении полной длины кодирующей белок последовательности (транскрипта) или гена, где эта нуклеиновая кислота кодирует:(i) белок CO2Sen (сенсор СО 2), который имеет активность белка CO2Sen (сенсора СО 2),(ii) полипептид, имеющий карбоангидразную (карбонатдегидратазную) активность или карбоангидразную активность; или(iii) полипептид или пептид, способный генерировать антитело, которое связывается специфически с полипептидом, имеющим последовательность SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:6 и/или SEQ ID NO:9;(c) нуклеиновую кислоту (полинуклеотид), кодирующую функциональный фрагмент белка, кодируемого нуклеиновой кислотой (b), где этот функциональный фрагмент имеет активность белка CO2Sen(d) последовательность нуклеиновой кислоты (полинуклеотида), имеющую по меньшей мере приблизительно 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95,96, 97, 98, 99% или большую или полную идентичность последовательности с SEQ ID NO:10 и/или SEQID NO:11, на протяжении района по меньшей мере приблизительно 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350,400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850 или более остатков, или на протяжении полной длины промотора, имеющего специфическую для замыкающих клеток активность, или регуляторного района транскрипции, имеющего специфическую для замыкающих клеток активность,где эта нуклеиновая кислота содержит специфический для замыкающих клеток промотор или специфический для замыкающих клеток регуляторный район транскрипции или состоит из специфического для замыкающих клеток промотора или специфического для замыкающих клеток регуляторного района транскрипции;(e) нуклеиновую кислоту (полинуклеотид) (b) или (d), где идентичность последовательности рассчитывают с использованием алгоритма сравнения последовательностей, состоящего из алгоритмаBLAST version 2.2.2, где фильтрующее значение параметра устанавливают на blastall-p blastp-d "nr pataa"-F F, а все другие опции устанавливают по умолчанию;(f) последовательность нуклеиновой кислоты (полинуклеотида), которая гибридизуется при строгих условиях с нуклеиновой кислотой, содержащей:ID NO:28, SEQ ID NO:29, SEQ ID NO:30, SEQ ID NO:31, SEQ ID NO:32, SEQ ID NO:33, SEQ ID NO:34 и/или SEQ ID NO:35, где эта нуклеиновая кислота кодирует(A) белок CO2Sen (сенсор СО 2), который имеет активность белка CO2SCn (сенсора СО 2), или(B) полипептид, имеющий карбоангидразную (карбонатдегидратазную) активность или карбоангидразную активность;(ii) SEQ ID NO:10 или SEQ ID NO:11, где эта нуклеиновая кислота имеет специфическую для замыкающих клеток промоторную активность или специфическую для замыкающих клеток регуляторную активность транскрипции; и эти строгие условия включают в себя стадию промывки, включающую в себя промывку в 0,2 ХSSC при температуре приблизительно 65 С в течение приблизительно 15 мин;(g) нуклеиновую кислоту (f), где эта нуклеиновая кислота имеет длину по меньшей мере приблизительно 20, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 или более остатков или полную длину кодирующего белок района или гена, или промотора или регуляторного района транскрипции; или(h) нуклеиновую кислоту (полинуклеотид), полностью комплементарную любой из (а)-(g). Настоящее изобретение обеспечивает антисмысловые олигонуклеотиды, содержащие:(a) последовательность нуклеиновой кислоты, комплементарную последовательности этого изобретения или способную гибридизоваться при строгих условиях с последовательностью этого изобретения,или ее субпоследовательность; или(b) антисмысловой олигонуклеотид (а), где этот антисмысловой олигонуклеотид имеет длину приблизительно 10-50, приблизительно 20-60, приблизительно 30-70, приблизительно 40-80 или приблизительно 60-100 оснований. Настоящее изобретение обеспечивает способы ингибирования или уменьшения трансляции кодирующего белок CO2Sen (сенсор СО 2) мессенджера (мРНК, или первичного транскрипта) в клетке или растении или в растении или части растения, предусматривающие введение в эту клетку или в растение,или часть растения, или экспрессию в этой клетке, или в растении или части растения, антисмыслового олигонуклеотида, содержащего (а) нуклеиновую кислоту этого изобретения; или (b) последовательность нуклеиновой кислоты, комплементарную нуклеиновой кислоте этого изобретения или способную гибридизоваться при строгих условиях с нуклеиновой кислотой этого изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает:(a) двухцепочечные ингибирующие молекулы РНК (RNAi), содержащие субпоследовательность нуклеиновой кислоты этого изобретения;(b) двухцепочечную ингибирующую молекулу РНК (RNAi) (а), где этой двухцепочечной ингибирующей РНК является молекула siRNA или miRNA, или(c) двухцепочечную ингибирующую молекулу РНК (RNAi) (а) или (b), имеющую длину приблизительно 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 или более дуплексных нуклеотидов. Настоящее изобретение обеспечивает способы ингибирования или уменьшения экспрессии белкаCO2Sen (сенсора СО 2) и/или мессенджера (мРНК, или первичного транскрпита) CO2Sen в клетке, или растении или части растения, предусматривающие введение в эту клетку, или в растение или часть растения, или экспрессию в этой клетке, или в растении или части растения: (а) двухцепочечной ингибирующей молекулы РНК (RNAi) этого изобретения или (b) двухцепочечной ингибирующей молекулы РНК (iRNA), где эта РНК содержит субпоследовательность последовательности нуклеиновой кислоты этого изобретения, где в одном аспекте эта RNAi является молекулой siRNA или miRNA. Настоящее изобретение обеспечивает:(a) экспрессионную кассету, плазмиду, рекомбинантный вирус, вектор, космиду или искусственную хромосому, содержащие нуклеиновую кислоту (последовательность) этого изобретения;(b) экспрессионную кассету, плазмиду, вирус, вектор, космиду или искусственную хромосому (а),где нуклеиновая кислота этого изобретения содержит (или состоит из нее) кодирующую белок CO2Sen(сенсор СО 2) последовательность, и эта кодирующая белок последовательность функционально связана с промотором или регуляторным районом транскрипции;(c) экспрессионную кассету, плазмиду, рекомбинантный вирус, вектор, космиду или искусственную хромосому (b), где этот промотор является специфическим для замыкающих клеток промотором или специфическим для замыкающих клеток регуляторным районом транскрипции;(d) экспрессионную кассету, плазмиду, рекомбинантный вирус, вектор, космиду или искусственную хромосому (с), где нуклеиновая кислота этого изобретения содержит (или состоит из него) специфический для замыкающих клеток промотор или специфический для замыкающих клеток регуляторный район транскрипции, и этот промотор функционально связан с кодирующей белок последовательностью;(e) экспрессионную кассету, плазмиду, рекомбинантный вирус, вектор, космиду или искусственную хромосому (d), где эта кодирующая белок последовательность кодирует полипептид, имеющий карбоангидразную (карбонатдегидратазную) активность или -карбоангидразную активность;(f) экспрессионную кассету, плазмиду, рекомбинантный вирус, вектор, космиду или искусственную хромосому (b), где этот промотор или регуляторный район транскрипции содержит конститутивный промотор или регуляторный район транскрипции, тканеспецифический промотор или регуляторный район транскрипции, индуцибельный промотор или регуляторный район транскрипции, молчащий промотор, СО 2-воспринимающий промотор;(g) экспрессионную кассету, плазмиду, рекомбинантный вирус, вектор, космиду или искусственную хромосому любого из (а)-(f), где этот рекомбинантный вирус является вирусом растения или этот вектор является вектором растения; или(h) экспрессионную кассету, плазмиду, рекомбинантный вирус, вектор, космиду или искусственную хромосому любого из (а)-(g), где этот промотор содержит промоторную последовательность или регуляторный район транскрипции SEQ ID NO:10 или SEQ ID NO:11, или их функциональные (регулирующие транскрипцию) субпоследовательности. Настоящее изобретение обеспечивает:(a) трансдуцированную или трансформированную клетку, содержащую экспрессионную кассету,плазмиду, рекомбинантный вирус, вектор, космиду или искусственную хромосому этого изобретения или нуклеиновую кислоту (последовательность) этого изобретения;(b) трансдуцированную или трансформированную клетку (а), где эта клетка является бактериальной клеткой, клеткой млекопитающего, грибной клеткой, дрожжевой клеткой, клеткой насекомого или клеткой растения;(c) трансдуцированную или трансформированную клетку (а), где эта клетка является замыкающей клеткой растения. Настоящее изобретение обеспечивает:(а) растение, клетку растения, орган растения, лист растения, плод или семя растения, содержащие экспрессионную кассету, плазмиду, рекомбинантный вирус, вектор, космиду или искусственную хромосому этого изобретения, или нуклеиновую кислоту (последовательность) этого изобретения;(b) растение, клетку растения, орган растения, лист растения, плод или семя растения (а), где это растение является одним из указанных ниже растений или клетка растения, орган растения, лист растения, плод или семя растения получены из: (i) двудольного или однодольного растения; (ii) пшеницы, овса, ржи, ячменя, риса, сорго, маиса (кукурузы), табака, бобового растения, люпинов, картофеля, сахарной свеклы, гороха, фасоли, сои, крестоцветного растения, цветной капусты, рапса (или турнепса или канолы), тростника (сахарного тростника), льна, хлопчатника, пальмы, сахарной свеклы, арахиса, дерева, тополя, люпина, хлопкового дерева (капока), пустынной ивы, креозотного кустарника, терескена шерстистого, бальзы, рами, кенафа, конопли, розеллы, джута или абаки (банана текстильного); или (с) вида из родов Anacardium, Arachis, Asparagus, Atropa, Avena, Brassica, Citrus, Citrullus, Capsicum, Carthamus, Cocos, Coffea, Cucumis, Cucurbita, Daucus, Elaeis, Fragaria, Glycine, Gossypium, Helianthus, Heterocallis, Hordeum, Hyoscyamus, Lactuca, Linum, Lolium, Lupinus, Lycopersicon, Malus, Manihot, Majorana, Medicago,Nicotiana, Olea, Oryza, Panieum, Pannisetum, Persea, Phaseolus, Pistachia, Pisum, Pyrus, Prunus, Raphanus,Ricinus, Secale, Senecio, Sinapis, Solarium, Sorghum, Theobromus, Trigonella, Triticum, Vicia, Vitis, Vigna или Zea. Настоящее изобретение обеспечивает:(a) трансгенные растение, клетку растения, часть растения, лист растения, орган растения, плод или семя растения, содержащие гетерологичную нуклеиновую кислоту, где эта гетерологичная нуклеиновая кислота содержит нуклеиновую кислоту (последовательность) этого изобретения или экспрессионную кассету, плазмиду, вирус, вектор, космиду или искусственную хромосому этого изобретения;(b) трансгенные растение, клетку растения, часть растения, лист растения, орган растения, плод или семя растения (а), где эта клетка растения является замыкающей клеткой растения; или(c) трансгенные растение, клетку растения, часть растения, лист растения, орган растения, плод или семя растения (а), где это растение является одним из указанных ниже растений или клетка растения,-5 019514 орган растения, лист растения, плод или семя растения получены из: (i) двудольного или однодольного растения; (ii) пшеницы, овса, ржи, ячменя, риса, сорго, маиса (кукурузы), табака, бобового растения, люпинов, картофеля, сахарной свеклы, гороха, фасоли, сои, крестоцветного растения, цветной капусты,рапса (или турнепса или канолы), тростника (сахарного тростника), льна, хлопчатника, пальмы, сахарной свеклы, арахиса, дерева, тополя, люпина, хлопкового дерева (капока), пустынной ивы, креозотного кустарника, терескена шерстистого, бальзы, рами, кенафа, конопли, розеллы, джута или абаки (банана текстильного); или (с) вида из родов Anacardium, Arachis, Asparagus, Atropa, Avena, Brassica, Citrus, Citrullus,Capsicum, Carthamus, Cocos, Coffea, Cucumis, Cucurbita, Daucus, Elaeis, Fragaria, Glycine, Gossypium, Helianthus, Heterocallis, Hordeum, Hyoscyamus, Lactuca, Linum, Lolium, Lupinus, Lycopersicon, Malus, Manihot,Majorana, Medicago, Nicotiana, Olea, Oryza, Panieum, Pannisetum, Persea, Phaseolus, Pistachia, Pisum, Pyrus,Prunus, Raphanus, Ricinus, Secale, Senecio, Sinapis, Solarium, Sorghum, Theobromus, Trigonella, Triticum,Vicia, Vitis, Vigna или Zea. Настоящее изобретение обеспечивает выделенные, синтетические или рекомбинантные полипептиды, содержащие:NO:6 или SEQ ID NO:9, или ее функциональные фрагменты, где этот функциональный фрагмент имеет активность белка CO2Sen (сенсора СО 2) или карбоангидразную (карбонатдегидратазную) активность или(b) аминокислотную последовательность, имеющую по меньшей мере приблизительно 70, 71, 72,73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99% или более или полную идентичность аминокислотной последовательности с SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:6 и/или SEQID NO:9, на протяжении района по меньшей мере из приблизительно 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 250,300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700 или более остатков или на протяжении полной длины этого полипептида, где этот полипептид имеет активность белка CO2Sen (сенсора СО 2) или карбоангидразную(карбонатдегидратазную) активность или -карбоангидразную активность, или этот полипептид способен генерировать антитело, которое связывается специфически с полипептидом, имеющим последовательность SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:6 и/или SEQ ID NO:9;(c) функциональный фрагмент полипептида (b), где этот функциональный фрагмент имеет активность белка CO2Sen (сенсора СО 2) или карбоангидразную (карбонатдегидратазную) активность или карбоангидразную активность;(d) полипептид (b), где эту идентичность последовательности рассчитывают с использованием алгоритма сравнения последовательностей, состоящего из алгоритма BLAST version 2.2.2, где фильтрующее значение параметра устанавливают на blastall-p blastp-d "nr pataa" -F F, а все другие опции устанавливают по умолчанию;(e) полипептид по любому из (а)-(d), имеющий по меньшей мере одну консервативную аминокислотную замену и сохраняющий его активность белка CO2Sen (сенсора СО 2) или карбоангидразную (карбонатдегидратазную) активность или -карбоангидразную активность;(f) полипептид (е), где эта по меньшей мере одна консервативная аминокислотная замена содержит замену одной аминокислоты другой аминокислотой со сходными характеристиками; или консервативная замена содержит замену одной алифатической аминокислоты другой алифатической аминокислотой; замену серина треонином или vice versa (наоборот); замену одного кислотного остатка другим кислотным остатком; замену одного остатка, несущего амидную группу, другим остатком, несущим амидную группу; замену одного основного остатка другим основным остатком или замену одного ароматического остатка другим ароматическим остатком;(g) полипептид по любому из (а)-(f), дополнительно содержащий гетерологичную аминокислотную последовательность. Настоящее изобретение обеспечивает:(a) трансгенные растение, клетку растения, часть растения, лист растения, орган растения, плод или семя растения, содержащие гетерологичный или синтетический полипептид, содержащие полипептид этого изобретения;(b) трансгенные растение, клетку растения, часть растения, лист растения, орган растения, плод или семя растения (а), где эта клетка растения является замыкающей клеткой растения; или(c) трансгенные растение, клетку растения, часть растения, лист растения, орган растения, плод или семя растения (а), где это растение является одним из указанных ниже растений или клетка растения,орган растения, лист растения, плод или семя растения выделены или получены из: (i) двудольного или однодольного растения; (ii) пшеницы, овса, ржи, ячменя, риса, сорго, маиса (кукурузы), табака, бобового растения, люпинов, картофеля, сахарной свеклы, гороха, фасоли, сои, крестоцветного растения, цветной капусты, рапса (или турнепса или канолы), тростника (сахарного тростника), льна, хлопчатника, пальмы,сахарной свеклы, арахиса, дерева, тополя, люпина, хлопкового дерева (капока), пустынной ивы, креозотного кустарника, терескена шерстистого, бальзы, рами, кенафа, конопли, розеллы, джута или абаки (банана текстильного); или (с) вида из родов Anacardium, Arachis, Asparagus, Atropa, Avena, Brassica, Citrus,-6 019514Citrullus, Capsicum, Carthamus, Cocos, Coffea, Cucumis, Cucurbita, Daucus, Elaeis, Fragaria, Glycine, Gossypium, Helianthus, Heterocallis, Hordeum, Hyoscyamus, Lactuca, Linum, Lolium, Lupinus, Lycopersicon,Malus, Manihot, Majorana, Medicago, Nicotiana, Olea, Oryza, Panieum, Pannisetum, Persea, Phaseolus, Pistachia, Pisum, Pyrus, Prunus, Raphanus, Ricinus, Secale, Senecio, Sinapis, Solarium, Sorghum, Theobromus,Trigonella, Triticum, Vicia, Vitis, Vigna или Zea. Настоящее изобретение обеспечивает препарат белка, содержащий полипептид этого изобретения,где этот препарат белка содержит жидкость, твердое вещество или гель. Настоящее изобретение обеспечивает иммобилизованный белок или иммобилизованный полинуклеотид, где этот белок содержит полипептид этого изобретения, а этот полинуклеотид содержит нуклеиновую кислоту этого изобретения, причем в одном аспекте этот белок или полинуклеотид иммобилизован на древесном чипе (микропроцессоре), бумаге, ячейке, металле, смоле, полимере, керамике, стекле,микроэлектроде, графитной частице, грануле, планшете, матрице или капиллярной трубке. Настоящее изобретение обеспечивает выделенное, синтетическое или рекомбинантное антитело,которое специфически связывается с полипептидом этого изобретения, причем в одном аспекте это антитело является моноклональным или поликлональным антителом или одноцепочечным антителом. Настоящее изобретение обеспечивает гибридому, содержащую антитело этого изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает матрицу, содержащую иммобилизованный белок или иммобилизованный полинуклеотид этого изобретения или антитело этого изобретения или их комбинацию. Настоящее изобретение обеспечивает способ получения рекомбинантного полипептида, предусматривающий стадии: (а) обеспечения нуклеиновой кислоты, функционально связанной с промотором, где эта нуклеиновая кислота содержит последовательность нуклеиновой кислоты этого изобретения; и (b) экспрессии нуклеиновой кислоты стадии (а) при условиях, которые позволяют экспрессию этого полипептида, с получением посредством этого рекомбинантного полипептида, и в одном аспекте этот способ дополнительно предусматривает трансформацию клетки-хозяина нуклеиновой кислотой стадии (а) с последующей экспрессией нуклеиновой кислоты стадии (а), с получением посредством этого рекомбинантного полипептида в трансформированной клетке. Настоящее изобретение обеспечивает способ ферментативного катализа превращения диоксида углерода в бикарбонат и протоны, предусматривающий контактирование полипептида этого изобретения или полипептида, кодируемого нуклеиновой кислотой этого изобретения, с диоксидом углерода при условиях, позволяющих ферментативный катализ превращения диоксида углерода в бикарбонат и протоны. Настоящее изобретение обеспечивает способы понижающей регуляции или уменьшения обмена диоксида углерода (СО 2) и/или воды в замыкающей клетке растения, клетке растения, листе растения,органе растения или части растения, предусматривающие:(ii) нуклеиновой кислоты или гена CO2Sen (i), где эта экспрессирующая белок нуклеиновая кислота или ген или транскрипт (мРНК) CO2Sen содержит последовательность этого изобретения, и/или экспрессирующую белок нуклеиновую кислоту, и/или белок CO2Sen содержит аминокислотную последовательность этого изобретения;(iv) нуклеиновой кислоты, кодирующей полипептид СА, где эта нуклеиновая кислота содержит(v) антисмысловой нуклеиновой кислоты или нуклеиновой кислоты, ингибирующей экспрессию кодирующей полипептид ФЕПК нуклеиновой кислоты; и/или(vi) способа (v), где эта антисмысловая или ингибирующая нуклеиновая кислота нацелены на кодирующую полипептид фосфоенолпируват(ФЕП)карбоксилазу (или ФЕП-карбоксилазу, или ФЕПК) нуклеиновую кислоту, содержащую SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:13, SEQ ID NO:14 и/или SEQ ID NO:15; и(b) (i) экспрессии или сверхэкспрессии нуклеиновой кислоты или гена (а), или экспрессирующей белок CO2Sen (сенсор СО 2) нуклеиновой кислоты и/или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen, и/или экспрессирующей карбоангидразу или -карбоангидразу нуклеиновой кислоты, в замыкающей клетке, или(ii) экспрессии антисмысловой нуклеиновой кислоты или нуклеиновой кислоты, ингибирующей экспрессию кодирующей полипептид ФЕПК нуклеиновой кислоты, в замыкающей клетке, или(iii) контактирования этой замыкающей клетки с полипептидом, имеющим карбоангидразную активность, с повышающей регуляцией или увеличением посредством этого обмена диоксида углерода(B) способ по (А), где это растение является трансгенным растением этого изобретения или растением, трансдуцированным, трансформированным или инфицированным экспрессионной кассетой, плазмидой, вирусом или вектором этого изобретения, или эта клетка растения является трансдуцированной клеткой этого изобретения;(C) способ по (А) или (В), где это растение характеризуется регулируемым СО 2-обменом при 365 м.д. СО 2 окружающей среды, повышенных м.д. СО 2 или пониженных м.д. СО 2, или это растение характеризуется регулируемым водным обменом при 365 м.д. СО 2 окружающей среды, повышенных м.д. СО 2 или пониженных м.д. СО 2, или(D) способ по любому из (А)-(С), где эта антисмысловая нуклеиновая кислота или нуклеиновая кислота, ингибирующая экспрессию кодирующей полипептид ФЕПК нуклеиновой кислоты, содержитmiRNA или siRNA или антисмысловой олигонуклеотид. Настоящее изобретение обеспечивает способы для повышающей регуляции или увеличения обмена диоксида углерода (СО 2) и/или воды в замыкающей клетке растения, клетке растения, листе растения,органе растения или части растения, предусматривающие:(i) нуклеиновой кислоты, антисмысловой относительно гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen или иным образом ингибирующей экспрессию гена или транскрипта (мРНК) С(=О), где этот ген или транскрипт (мРНК) CO2Sen содержит последовательность этого изобретения, и/или последовательность, кодирующую белок CO2Sen этого изобретения;(ii) нуклеиновой кислоты, антисмысловой относительно нуклеиновой кислоты, кодирующей карбоангидразу растения (СА) или -карбоангидразу растения, или иным образом ингибирующей нуклеиновую кислоту, кодирующую карбоангидразу растения (СА) или -карбоангидразу растения;(iii) экспрессирующей белок фосфоенолпируват(ФЕП)карбоксилазу (или ФЕП-карбоксилазу или ФЕПК) нуклеиновой кислоты и/или гена или транскрипта (мРНК) ФЕПК и/или(b) (i) экспрессии этой антисмысловой или ингибирующей нуклеиновой кислоты в замыкающей клетке или (ii) экспрессии экспрессирующей белок ФЕПК нуклеиновой кислоты и/или гена или транскрипта (мРНК) ФЕПК в этой замыкающей клетке, или (iii) контактирования этой замыкающей клетки с полипептидом, имеющим ФЕПК-активность, с повышающей регуляцией или увеличением обмена диоксида углерода и/или воды посредством этого в замыкающей клетке;(B) способ (А), где это растение является трансгенным растением этого изобретения или растением,трансдуцированным, трансформированным или инфицированным экспрессионной кассетой, плазмидой,вирусом или вектором этого изобретения, или эта клетка растения является трансдуцированной клеткой этого изобретения;(C) способ по (А) или (В), где это растение характеризуется регулируемым СО 2-обменом при 365 м.д. СО 2 окружающей среды, повышенных м.д. СО 2 или пониженных м.д. СО 2, или это растение характеризуется регулируемым водным обменом при 365 м.д. СО 2 окружающей среды, повышенных м.д. СО 2 или пониженных м.д. СО 2, или(D) способ по (А), (В) или (С), где эта нуклеиновая кислота, антисмысловая или иным образом ингибирующая экспрессию гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen, или антисмысловая или иным образом ингибирующая экспрессию карбоангидразы (СА) или -карбоангидразы, содержит антисмысловой олигонуклеотид этого изобретения или двухцепочечную ингибирующую молекулу РНК (RNAi) этого изобретения miRNA или siRNA. Настоящее изобретение обеспечивает способы для регуляции водного обмена в растении, клетке растения, листе растения, органе растения или части растения, предусматривающие:(А) сверхэкспрессию или недостаточную экспрессию в растении, клетке растения, листе растения,органе растения или части растения:(i) белка CO2Sen (сенсора СО 2) и/или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen, где этот ген или транскрипт (мРНК) CO2Sen содержит последовательность этого изобретения, и/или белок CO2Sen содержит аминокислотную последовательность этого изобретения, или(iii) полипептида, имеющего фосфоенолпируват(ФЕП)карбоксилазную (или ФЕП-карбоксилазную,или ФЕПК) активность, или нуклеиновой кислоты, кодирующей этот полипептид ФЕПК; или(iv) полипептида, имеющего рибулозо-1,5-бисфофаткарбоксилазную/оксигеназную или "Рубиско"активность, или нуклеиновой кислоты, кодирующей этот полипептид Рубиско,с регуляцией посредством этого водного обмена (понижающей регуляцией или уменьшением водного обмена сверхэкспрессией белка CO2Sen или СА или повышающей регуляцией или увеличением водного обмена недостаточной экспрессией белка CO2Sen или СА) в растении, клетке растения, листе растения, органе растения или части растения;(B) способ (А), где это растение является трансгенным растением этого изобретения или растением,-8 019514 трансдуцированным, трансформированным или инфицированным экспрессионной кассетой, плазмидой,вирусом или вектором этого изобретения, или эта клетка растения является трансдуцированной клеткой этого изобретения;(C) способ по (А) или (В), где это растение характеризуется регулируемым СО 2-обменом при 365 м.д. СО 2 окружающей среды, повышенных м.д. СО 2 или пониженных м.д. СО 2, или это растение характеризуется регулируемым водным обменом при 365 м.д. СО 2 окружающей среды, повышенных м.д. СО 2 или пониженных м.д. СО 2; или(D) способ по любому из (А)-(С), где сверхэкспрессия или увеличенная экспрессия или недостаточная экспрессия или ингибирование имеют место в замыкающей клетке растения; или(E) способ по любому из (А)-(D), где сверхэкспрессия белка CO2Sen (сенсора СО 2) или карбоангидразы или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen или карбоангидразы уменьшает водный обмен, а недостаточная экспрессия или ингибирование экспрессии белка CO2Sen (сенсора СО 2) или карбоангидразы или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen или карбоангидразы увеличивает водный обмен; или(F) способ по любому из (А)-(D), где недостаточная экспрессия или ингибирование экспрессии белка ФЕПК и/или гена или транскрипта (мРНК) ФЕПК уменьшает водный обмен, или сверхэкспрессия белка ФЕПК и/или гена или транскрипта (мРНК) ФЕПК увеличивает водный обмен. Настоящее изобретение обеспечивает способы регуляции поглощения воды или потери воды в растении, клетке растения, листе растения, органе растения или части растения, предусматривающие сверхэкспрессию или недостаточную экспрессию в растении, клетке растения, листе растения, органе растения или части растения:(A) (i) белка CO2Sen (сенсора СО 2) и/или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen, где этот ген или транскрипт (мРНК) CO2Sen содержит последовательность этого изобретения, и/или белок CO2Sen содержит аминокислотную последовательность этого изобретения, или(iii) полипептида, имеющего фосфоенолпируват(ФЕП)карбоксилазную (или ФЕП-карбоксилазную,или ФЕПК) активность, или нуклеиновой кислоты, кодирующей этот полипептид ФЕПК; или(iv) полипептида, имеющего рибулозо-1,5-бисфофаткарбоксилазную/оксигеназную или "Рубиско"активность, или нуклеиновой кислоты, кодирующей этот полипептид Рубиско,с регуляцией посредством этого поглощения воды или потери воды (понижающей регуляцией поглощения воды, или вызыванием консервации воды, сверхэкспрессией белка CO2Sen или СА или повышающей регуляцией водного обмена или увеличением потери воды недостаточной экспрессией белкаCO2Sen или СА) в растении, клетке растения, листе растения, органе растения или части растения;(B) способ (А), где это растение является трансгенным растением этого изобретения или растением,трансдуцированным, трансформированным или инфицированным экспрессионной кассетой, плазмидой,вирусом или вектором этого изобретения, или эта клетка растения является трансдуцированной клеткой этого изобретения;(C) способ по (А) или (В), где это растение характеризуется регулируемым СО 2-обменом при 365 м.д. СО 2 окружающей среды, повышенных м.д. СО 2 или пониженных м.д. СО 2, или это растение характеризуется регулируемым водным обменом при 365 м.д. СО 2 окружающей среды, повышенных м.д. СО 2 или пониженных м.д. CO2; или(D) способ по любому из (А)-(С), где сверхэкспрессия или увеличенная экспрессия, или недостаточная экспрессия, или ингибирование имеют место в замыкающей клетке растения; или(E) способ по любому из (А)-(D), где сверхэкспрессия белка CO2Sen (сенсора CO2) или карбоангидразы или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen или карбоангидразы уменьшает потерю воды, а недостаточная экспрессия или ингибирование экспрессии белка CO2Sen (сенсора СО 2) и/или карбоангидразы или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen или карбоангидразы увеличивает потерю воды; или(F) способ по любому из (А)-(D), где недостаточная экспрессия или ингибирование экспрессии белка ФЕПК и/или гена или транскрипта (мРНК) ФЕПК уменьшает потерю воды, или сверхэкспрессия белка ФЕПК и/или гена или транскрипта (мРНК) ФЕПК увеличивает потерю воды. Настоящее изобретение обеспечивает способы получения растения с повышенной эффективностью использования воды (WUE), или засухоустойчивого растения, предусматривающие:(A) сверхэкспрессию или увеличение экспрессии:(i) белка CO2Sen (сенсора СО 2) и/или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen, где этот ген или транскрипт (мРНК) CO2Sen содержит последовательность этого изобретения, и/или белок CO2Sen содержит аминокислотную последовательность этого изобретения, или(iii) полипептида, имеющего фосфоенолпируват(ФЕП)карбоксилазную (или ФЕП-карбоксилазную,или ФЕПК) активность, или нуклеиновой кислоты, кодирующей этот полипептид ФЕПК; или активность, или нуклеиновой кислоты, кодирующей этот полипептид Рубиско,с получением посредством этого растения с повышенной эффективностью использования воды(B) способ (А), где это растение является трансгенным растением этого изобретения или растением,трансдуцированным, трансформированным или инфицированным экспрессионной кассетой, плазмидой,вирусом или вектором этого изобретения, или эта клетка растения является трансдуцированной клеткой этого изобретения;(C) способ по (А) или (В), где эта сверхэкспрессия или увеличенная экспрессия имеет место в замыкающей клетке растения; или(D) способ по любому из (А)-(С), где сверхэкспрессия белка CO2Sen (сенсора CO2) или карбоангидразы или гена и/или транскрипта (мРНК) CO2Sen или карбоангидразы повышает эффективность использования воды (WUE), или повышает засухоустойчивость, а недостаточная экспрессия или ингибирование экспрессии белка CO2Sen (сенсора СО 2) или карбоангидразы и/или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen или карбоангидразы увеличивает потерю воды или уменьшает WUE; или(Е) способ по любому из (А)-(С), где недостаточная экспрессия или ингибирование экспрессии белка ФЕПК и/или гена или транскрипта (мРНК) ФЕПК повышает эффективность использования воды(WUE), или повышает засухоустойчивость, или сверхэкспрессия белка ФЕПК и/или гена или транскрипта (мРНК) ФЕПК увеличивает потерю воды или уменьшает WUE. Настоящее изобретение обеспечивает растение, часть растения, орган, лист или семя растения (а) полученные при помощи процесса, включающего в себя способ этого изобретения; или (b) полученные при помощи процесса, включающего в себя способ этого изобретения, где это растений выделено и/или получено из: (i) двудольного или однодольного растения; (ii) пшеницы, овса, ржи, ячменя, риса, сорго,маиса (кукурузы), табака, бобового растения, люпинов, картофеля, сахарной свеклы, гороха, фасоли, сои,крестоцветного растения, цветной капусты, рапса (или турнепса или канолы), тростника (сахарного тростника), льна, хлопчатника, пальмы, сахарной свеклы, арахиса, дерева, тополя, люпина, хлопкового дерева (капока), пустынной ивы, креозотного кустарника, терескена шерстистого, бальзы, рами, кенафа, конопли, розеллы, джута или абаки (банана текстильного); или (с) вида из родов Anacardium, Arachis, Asparagus, Atropa, Avena, Brassica, Citrus, Citrullus, Capsicum, Carthamus, Cocos, Coffea, Cucumis, Cucurbita,Daucus, Elaeis, Fragaria, Glycine, Gossypium, Helianthus, Heterocallis, Hordeum, Hyoscyamus, Lactuca,Linum, Lolium, Lupinus, Lycopersicon, Malus, Manihot, Majorana, Medicago, Nicotiana, Olea, Oryza,Panieum, Pannisetum, Persea, Phaseolus, Pistachia, Pisum, Pyrus, Prunus, Raphanus, Ricinus, Secale, Senecio,Sinapis, Solarium, Sorghum, Theobromus, Trigonella, Triticum, Vicia, Vitis, Vigna или Zea. Настоящее изобретение обеспечивает способы получения теплостойкого растения, имеющего недостаточную экспрессию белка CO2Sen и/или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen, или карбоангидразы(СА) в клетке или клетках растения, причем этот способ предусматривает:(i) нуклеиновой кислоты, антисмысловой относительно гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen или иным образом ингибирующей экспрессию гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen, где этот ген или транскрипт (мРНК) CO2Sen содержит последовательность этого изобретения, и/или последовательность, кодирующую белок CO2Sen этого изобретения;(ii) нуклеиновой кислоты, антисмысловой относительно нуклеиновой кислоты, кодирующей карбоангидразу растения (CA) или -карбоангидразу растения, или иным образом ингибирующей нуклеиновую кислоту, кодирующую карбоангидразу растения (CA) или -карбоангидразу растения;(b) экспрессию антисмысловой или ингибирующей CO2Sen или СА нуклеиновой кислоты в замыкающей клетке и/или экспрессию ФЕПК-кодирующей нуклеиновой кислоты,с получением посредством этого теплостойкого растения повышающей регуляцией или увеличением обмена диоксида углерода и/или водного обмена в клетке или клетках растения;(B) способ (А), где эта клетка является замыкающей клеткой растения;(C) способ (А) или (В), где это растение является трансгенным растением этого изобретения или растением, трансдуцированным, трансформированным или инфицированным экспрессионной кассетой,плазмидой, вирусом или вектором этого изобретения, или эта клетка растения является трансдуцированной клеткой этого изобретения;(D) способ по любому из (А)-(С), где это растение характеризуется регулируемым СО 2-обменом при 365 м.д. CO2 окружающей среды, повышенных м.д. СО 2 или пониженных м.д. СО 2, или это растение характеризуется регулируемым водным обменом при 365 м.д. СО 2 окружающей среды, повышенных м.д. СО 2 или пониженных м.д. СО 2; или(E) способ по любому из (А)-(D), где эта нуклеиновая кислота, антисмысловая или иным образом ингибирующая экспрессию гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen, или антисмысловая или иным образом ингибирующая экспрессию карбоангидразы (СА) или -карбоангидразы, содержит антисмысловой оли- 10019514 гонуклеотид этого изобретения или двухцепочечную ингибирующую молекулу РНК (RNAi) этого изобретения или miRNA или siRNA. Настоящее изобретение обеспечивает растение, часть растения, орган, лист или семя растения (а),полученные при помощи процесса, включающего в себя способ этого изобретения; или (b) полученные при помощи процесса, включающего в себя способ этого изобретения: где это растение выделено и/или получено из: (i) двудольного или однодольного растения; (ii) пшеницы, овса, ржи, ячменя, риса, сорго,маиса (кукурузы), табака, бобового растения, люпинов, картофеля, сахарной свеклы, гороха, фасоли, сои,крестоцветного растения, цветной капусты, рапса (или турнепса или канолы), тростника (сахарного тростника), льна, хлопчатника, пальмы, сахарной свеклы, арахиса, дерева, тополя, люпина, хлопкового дерева (капока), пустынной ивы, креозотного кустарника, терескена шерстистого, бальзы, рами, кенафа, конопли, розеллы, джута или абаки (банана текстильного); или (с) вида из родов Anacardium, Arachis, Asparagus, Atropa, Avena, Brassica, Citrus, Citrullus, Capsicum, Carthamus, Cocos, Coffea, Cucumis, Cucurbita,Daucus, Elaeis, Fragaria, Glycine, Gossypium, Helianthus, Heterocallis, Hordeum, Hyoscyamus, Lactuca,Linum, Lolium, Lupinus, Lycopersicon, Malus, Manihot, Majorana, Medicago, Nicotiana, Olea, Oryza,Panieum, Pannisetum, Persea, Phaseolus, Pistachia, Pisum, Pyrus, Prunus, Raphanus, Ricinus, Secale, Senecio,Sinapis, Solarium, Sorghum, Theobromus, Trigonella, Triticum, Vicia, Vitis, Vigna или Zea. Настоящее изобретение обеспечивает способы для раскрывания устьичной щели в растении, части растения, органе растения, листе растения или клетке растения, имеющих недостаточную экспрессию или ингибирование экспрессии белка CO2Sen и/или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen или карбоангидразы (СА) в клетке или клетках растения, части растения, органа растения листе растения или клетке растения, причем этот способ предусматривает:(i) нуклеиновой кислоты, антисмысловой относительно гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen или иным образом ингибирующей экспрессию гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen, где этот ген или транскрипт (мРНК) CO2Sen содержит последовательность этого изобретения, и/или последовательность, кодирующую белок CO2Sen этого изобретения;(ii) нуклеиновой кислоты, антисмысловой относительно нуклеиновой кислоты, кодирующей карбоангидразу растения (СА) или -карбоангидразу растения, или иным образом ингибирующей нуклеиновую кислоту, кодирующую карбоангидразу растения (СА) или -карбоангидразу растения; и/или(b) экспрессию антисмысловой или ингибирующей CO2Sen и/или СА нуклеиновой кислоты в клетке или клетках этого растения, части растения, органе растения, листе растения или клетке растения или экспрессию ФЕПК-кодирующей нуклеиновой кислоты в этом растении, части растения, органе растения,листе растения или клетке растения,с вызыванием посредством этого недостаточной экспрессии и/или ингибирования экспрессии белкаCO2Sen и/или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen, и/или карбоангидразы (СА), и/или экспрессии ФЕПК, и вызыванием раскрывания устьичной щели;(B) способ (А), где эта клетка является замыкающей клеткой растения;(C) способ по (А) или (В), где это растение является трансгенным растением этого изобретения или растением, трансдуцированным, трансформированным или инфицированным экспрессионной кассетой,плазмидой, вирусом или вектором этого изобретения, или эта клетка растения является трансдуцированной клеткой этого изобретения;(D) способ по любому из (А)-(С), где это растение характеризуется регулируемым CO2-обменом при 365 м.д. СО 2 окружающей среды, повышенных м.д. СО 2 или пониженных м.д. СО 2, или это растение характеризуется регулируемым водным обменом при 365 м.д. СО 2 окружающей среды, повышенных м.д. СО 2 или пониженных м.д. СО 2; или(E) способ по любому из (А)-(D), где эта нуклеиновая кислота, антисмысловая или иным образом ингибирующая экспрессию гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen, или антисмысловая или иным образом ингибирующая экспрессию карбоангидразы (СА) или -карбоангидразы, содержит антисмысловой олигонуклеотид этого изобретения или двухцепочечную ингибирующую молекулу РНК (RNAi) этого изобретения или miRNA или siRNA. Настоящее изобретение обеспечивает способы для закрывания устьичной щели на замыкающей клетке в эпидермисе растения, листе растения, органе растения или клетке растения, имеющих сверхэкспрессию белка CO2Sen и/или гена или транскрипта (мPHK)CO2Sen в клетке или клетках растения, предусматривающие:(A) (а) сверхэкспрессию или увеличение экспрессии:(i) белка CO2Sen (сенсора СО 2) и/или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen, где этот ген или транскрипт (мРНК) CO2Sen содержит последовательность этого изобретения, и/или белок CO2Sen содержит аминокислотную последовательность этого изобретения, или ность, или нуклеиновой кислоты, кодирующей этот полипептид; с вызыванием посредством этого сверхэкспрессии и/или увеличения экспрессии белка CO2Sen и/или гена или транскрипта (мРНК) CO2Sen и/или карбоангидразы (СА), и вызыванием закрывания устьичной щели, илиb) ингибирование или уменьшение экспрессии гена или мРНК (транскрипта) фосфоенолпируват(ФЕП)карбоксилазы (или ФЕП-карбоксилазы, или ФЕПК);(B) способ (А), где эта клетка является замыкающей клеткой растения; или(C) способ (А) или (В), где это растение является трансгенным растением этого изобретения или растением, трансдуцированным, трансформированным или инфицированным экспрессионной кассетой,плазмидой, вирусом или вектором этого изобретения, или эта клетка растения является трансдуцированной клеткой этого изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает способы увеличения или оптимизации накопления биомассы в растении, листе растения, органе растения, клетке или семени растения уравновешиванием потери воды через устьица нетто-поглощением СО 2 для фотосинтеза и, следовательно, увеличением или оптимизацией накопления биомассы в этом растении, листе растения, органе растения, клетке или семени растения, предусматривающие раскрывание или закрывание устьичных щелей с использованием композиции и/или способа этого изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает способы уменьшения температуры листьев и усиления транспирации в растении, листе растения, органе растения, клетке растения, предусматривающие раскрывание устьичной щели клетки или клеток этого растения с использованием композиции и/или способа этого изобретения. В альтернативных вариантах осуществления любого из способов этого изобретения это растение или клетка растения выделены и/или получены из: (i) двудольного или однодольного растения; (ii) пшеницы, овса, ржи, ячменя, риса, сорго, маиса (кукурузы), табака, бобового растения, люпинов, картофеля,сахарной свеклы, гороха, фасоли, сои, крестоцветного растения, цветной капусты, рапса (или турнепса или канолы), тростника (сахарного тростника), льна, хлопчатника, пальмы, сахарной свеклы, арахиса,дерева, тополя, люпина, хлопкового дерева (капока), пустынной ивы, креозотного кустарника, терескена шерстистого, бальзы, рами, кенафа, конопли, розеллы, джута или абаки (банана текстильного); или (с) вида из родов Anacardium, Arachis, Asparagus, Atropa, Avena, Brassica, Citrus, Citrullus, Capsicum, Carthamus, Cocos, Coffea, Cucumis, Cucurbita, Daucus, Elaeis, Fragaria, Glycine, Gossypium, Helianthus, Heterocallis, Hordeum, Hyoscyamus, Lactuca, Linum, Lolium, Lupinus, Lycopersicon, Malus, Manihot, Majorana, Medicago, Nicotiana, Olea, Oryza, Panieum, Pannisetum, Persea, Phaseolus, Pistachia, Pisum, Pyrus, Prunus, Raphanus, Ricinus, Secale, Senecio, Sinapis, Solarium, Sorghum, Theobromus, Trigonella, Triticum, Vicia, Vitis, Vigna или Zea. Настоящее изобретение обеспечивает активаторы транскрипции, например, действующие в качестве промоторов или энхансеров, для регуляции экспрессии нуклеиновой кислоты в клетке растения, где этот активатор транскрипции (например, промотор) содержит последовательность, представленную вSEQ ID NO:10 или SEQ ID NO:11, или их функциональные (регулирующие транскрипцию) субпоследовательности, причем в одном аспекте этот активатор транскрипции (например, промотор) повышает транскрипцию специфическим для замыкающей клетки образом, и в одном аспекте эта замыкающая клетка является замыкающей клеткой листа или замыкающей клеткой стебля. Настоящее изобретение обеспечивает способы для уменьшения эффективности оксигенации и увеличения фиксации углерода в замыкающей клетке в эпидермисе растения, листе растения, органе растения или клетке растения, включающие в себя ингибирование или уменьшение активности фермента рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы, или Рубиско, и/или гена или транскрипта (мРНК) Рубиско в клетке или клетках этого растения, предусматривающие:(A) (а) обеспечение нуклеиновой кислоты, антисмысловой относительно нуклеиновой кислоты, кодирующей Рубиско растения, или иным образом ингибирующей экспрессию нуклеиновой кислоты Рубиско растения; и(b) ингибирование или уменьшение экспрессии гена или мРНК (транскрипта) Рубиско в замыкающей клетке растения;(B) способ (А), где эта клетка является замыкающей клеткой растения;(C) способ (А) или (В), где это растение является трансгенным растением этого изобретения или растением, трансдуцированным, трансформированным или инфицированным экспрессионной кассетой,плазмидой, вирусом или вектором этого изобретения, или эта клетка растения является трансдуцированной клеткой этого изобретения; или(D) способ по любому из (А)-(С), где кодирующая Рубиско нуклеиновая кислота является геном или мРНК (транскриптом) Рубиско или кодирующая Рубиско нуклеиновая кислота содержит полную последовательность или субпоследовательность SEQ ID NO:16, SEQ ID NO:17, SEQ ID NO:18 или SEQID NO:19. Настоящее изобретение обеспечивает способы для увеличения эффективности оксигенации и уменьшения фиксации углерода в замыкающей клетке в эпидермисе растения, листе растения, органе растения или клетке растения, включающие в себя увеличение экспрессии фермента рибулозо-1,5 бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы, или Рубиско, и/или гена или транскрипта (мРНК) Рубиско в клетке или клетках этого растения, предусматривающие:(B) способ (А), где эта клетка является замыкающей клеткой растения;(C) способ (А) или (В), где это растение является трансгенным растением этого изобретения или растением, трансдуцированным, трансформированным или инфицированным экспрессионной кассетой,плазмидой, вирусом или вектором этого изобретения, или эта клетка растения является трансдуцированной клеткой этого изобретения; или(D) способ по любому из (А)-(С), где кодирующая Рубиско нуклеиновая кислота является геном или мРНК (транскриптом) Рубиско или кодирующая Рубиско нуклеиновая кислота содержит полную последовательность или субпоследовательность SEQ ID NO:16, SEQ ID NO:17, SEQ ID NO:18 или SEQID NO:19. Подробности одного или нескольких вариантов осуществления этого изобретения представлены в сопутствующих фигурах и приведенном ниже описании. Другие признаки, цели и преимущества этого изобретения будут очевидными из этого описания и этих фигур и из формулы изобретения. Все публикации, патенты, заявки на патенты, последовательности GenBank и депозиты АТСС, цитируемые здесь, особо включены здесь в качестве ссылки для всех целей. Описание фигур Настоящая заявка содержит по меньшей мере один рисунок, выполненный в цвете. Копии публикации заявки на патент с цветным рисунком (цветными рисунками) будут обеспечены патентным ведомством после запроса и уплаты необходимого гонорара. Фиг. 1 графически иллюстрирует данные, показывающие устьичную проводимость в Arabidopsisthaliana дикого типа и воспринимающий СО 2 двойной мутант этого изобретения; описанные подробно в примере 1 ниже. Фиг. 2 иллюстрирует изображения, показывающие различные уровни экспрессии в разных стадиях развития замыкающей клетки (GC); фиг. 2A: различные уровни экспрессии в разных стадиях развития замыкающей клетки; фиг. 2B: экспрессия 27-GUS в молодом листе и черешках листьев; фигура 2C: экспрессия 27-GUS в верхнем уровне гипокотиля; фиг. 2D: экспрессия 27-GUS в черешке и на краю листа; фиг. 2 Е и 2F: четыре выступа в диком типе (wt); описанные подробно в примере 1 ниже. Фиг. 3 А-Н являются изображениями, показывающими экспрессию 27-YC3.6 (SEQ ID NO:10) в GC на стебле вблизи листа, но в не очень молодом листе (очерчено) (АA'). 27-YC3.6 экспрессируется в основном в зрелой GC, очень слабо в молодой или незрелой GC (белая стрелка в ВВ'). 27-YC3.60(SEQ ID NO:11) экспрессируется также в GC на гипокотиле (СС). 27-YC3.6 (SEQ ID NO:10) экспрессируется также в GC на чашелистиках (DD'); как описано подробно в примере 1 ниже. Фиг. 4 А графически иллюстрирует данные, показывающие, что в двойном мутанте SEQ IDNO:1/SEQ ID NO:7 потеря растениями способности экспрессировать эти два гена приводила к сильному нарушению в СО 2-индуцированном закрывании устьиц в сравнении с растениями дикого типа (wt); фиг. 4 В графически иллюстрирует исследования, показывающие комплементацию СО 2-фенотипа двойного мутанта SEQ ID NO:1/SEQ ID NO:7 трансгенной экспрессией кДНК CORP1 (SEQ ID NO:7); фиг. 4 а и фиг. 4b иллюстрируют (а) относительные устьичные проводимости двойного мутанта (corp1 corp2), WT(дикого типа) и (b) трансгенной комплементированной линии (CORP1/corp1 corp2), экспрессирующейCORP1 в ответ на изменения концентрации СО 2 (Х-ось: м.д. [СО 2]); фиг. 4C графически иллюстрирует данные, показывающие, что растения двойного мутанта corp1/corp2 не обнаруживали нарушения других важных путей передачи сигналов в замыкающих клетках, в том числе закрывания устьиц, индуцированного индуцированным засухой гормоном абсцизовой кислотой (ABA), фиг. 4(с) графически иллюстрирует данные, демонстрирующие интактную реакцию SEQ ID NO:7/SEQ ID NO:1, или corp1/corp2, двойного мутанта и WT-растений на абсцизовую кислоту (ABA); как показано подробно в примере 2, ниже. Фиг. 5 А и фиг. 5 В графически иллюстрируют данные, показывающие, что как СА 1 (SEQ ID NO:7),так и СА 4 (SEQ ID NO:1) могут комплементировать двойные мутанты ca1ca4 (мутанты обозначены курсивом строчными буквами) в варьирующейся степени; как описано подробно в примере 2 ниже. Фиг. 6 и 7: фиг. 6 иллюстрирует данные, показывающие относительную устьичную проводимость,которая отражает эффективность газообмена и эффективность использования воды (WUE), СА 1 (SEQ IDNO:7) и CA4 (SEQ ID NO:1) в комплементированных растениях; эти результаты суммированы и графически иллюстрированы на фиг. 7; как описано подробно в примере 2 ниже. Фиг. 8 иллюстрирует микрофотографии Нозерн-блотов, показывающих уровень экспрессии СА 1(SEQ ID NO:7) и CA4 (SEQ ID NO:1) в комплементированных растениях, в частности, в листьях, и в замыкающих клетках и в мезофильных клетках, как указано на этих фигурах; как описано подробно в примере 2 ниже. Фиг. 9 А и 9 В иллюстрируют микрофотографии Нозерн-блотов, показывающих уровень экспрессии СА 1 (SEQ ID NO:7) и CA4 (SEQ ID NO:1) в растениях с двойным нокаутом (СА 1 (SEQ ID NO:7) и СА 4(SEQ ID NO:1. Фиг. 9C, 9D и 9 Е иллюстрируют данные из сенсора СО 2, показывающие недостаточную СО 2-регуляцию газообмена обратите внимание: световые условия = красный свет (50 мкмольm-2 с-1),синий свет (6 мкмольm-2 с-1); как описано подробно в примере 2 и примере 4 ниже. Фиг. 10 А графически иллюстрирует суммирование данных, показывающих интактную реакцию на абсцизовую кислоту в двойном мутанте ca1ca4 (CA1 (SEQ ID NO:7) и СА 4 (SEQ ID NO:1.Фиг. 10 В графически иллюстрирует суммирование данных, показывающих, что ингибитор СА 1 (SEQ ID NO:7) и/или CA4 (SEQ ID NO:1) имитирует СО 2-нечувствительность в растениях дикого типа (WT); как описано подробно в примере 2 и примере 4 ниже. Фиг. 11 А и 11 В иллюстрируют микрофотографии Нозерн-блотов, показывающих уровень экспрессии СА 1 (SEQ ID NO:7) и CA4 (SEQ ID NO:1) в растениях с двойным нокаутом СА 1 (SEQ ID NO:7) иCA4 (SEQ ID NO:1, а фиг. 11 С графически иллюстрирует данные, показывающие, что геномные ДНК генов СА 1 (SEQ ID NO:7) или СА 4 (SEQ ID NO:1) могут комплементировать СО 2-реакцию; световые условия: красный свет (50 мкмольm-2 с-1), синий свет (6 мкмольm-2 с-1); как описано подробно в примере 2 и примере 4 ниже. Фиг. 12 А, 12 В и 12 С, графически иллюстрируют суммирование данных, показывающих, что фотосинтез не нарушается в мутанте с двойным нокаутом сенсора СО 2: свет во время предварительной адаптации, перед измерениями PS-флуоресценции: 50 мкмольm-2 с-1) 88% красный свет, 12% синий свет; 2000 мкмольm-2 с-1: 90% красный свет, 10% синий свет. Фиг. 12D иллюстрирует скорость ассимиляции СО 2 в темноте и на красном свете (где этот красный свет: 300 мкмольm-2 с-1); как описано подробно в примере 2 и 4 ниже Фиг. 13 А, 13 В, 13 С и 13D графически и в виде изображений иллюстрируют, что обесцвеченные листья с нарушенным фотосинтезом обнаруживают интактную СО 2-регуляцию газообмена; как описано подробно в примере 2 и 4 ниже. Фиг. 14 А и 14 В иллюстрируют микрофотографии Нозерн-блотов, показывающих уровень экспрессии CA1 (SEQ ID NO:7) и СА 4 (SEQ ID NO:1) в растениях с двойным нокаутом (СА 1 (SEQ ID NO:7) и СА 4 (SEQ ID NO:1; а фиг. 14 С и 14D графически и в виде изображений иллюстрируют, что растения со сверхэкспрессией сенсора СО 2, в которых СА 1 (SEQ ID NO:7) и СА 4 (SEQ ID NO:1) функционально связаны с нацеленными на замыкающие клетки промоторами этого изобретения, обнаруживают повышенную эффективность использования воды (WUE); на фиг. 14D эти данные не обнаруживают действия,наблюдаемого во время цветения; как описано подробно в примере 2 и 4 ниже. Фиг. 15 графически суммирует данные, показывающие профили транскрипции экспрессируемых в замыкающей клетке генов как в замыкающих клетках, так и мезофильных клетках; как описано подробно в примере 3 ниже. Фиг. 16 является последовательностью нуклеиновой кислоты GC1 (SEQ ID NO: 10); как описано подробно в примере 3 ниже. Фиг. 17A-L иллюстрирует микрофотографии анализа экспрессии гена GC1 (At1g22690) в ответ на различные обработки: фиг. 17 А иллюстрирует изображение, показывающее, что промотор GC1 опосредует сильную экспрессию рецептора в замыкающих клетках проростков Arabidopsis дикого типа, причем это изображение показывает двухнедельный трансгенный проросток pGC1GUS; фиг. 17 В иллюстрирует, что pGC1GUS создавал сильную экспрессию GUS в замыкающих клетках в листьях, а также в замыкающих клетках в черешках и гипокотилях, как иллюстрировано на фиг. 17 С, D, Е; более молодые или незрелые замыкающие клетки не обнаруживали экспрессии GFP или обнаруживали гораздо более слабую экспрессию GFP, как иллюстрировано на фиг. 17F, G; и замыкающие клетки в чашелистиках и гипокотилях также обнаруживали экспрессию GFP, как иллюстрировано на фиг. 17 Н, I, J, K; и окрашиваниеGUS показало экспрессию репортерного гена в образовавших скопления устьицах в tmm-растениях,трансформированных pGC1YCi. 60, как иллюстрировано на фиг. 17 М; и сильную экспрессию GFP замыкающими клетками наблюдали в листьях табака, как иллюстрировано на фиг. 17N, как описано подробно в примере 3 ниже. Фиг. 18 А иллюстрирует фотографии, которые являются репрезентативными Т 1 растениями из различных трансгенных линий промоторGUS; а фиг. 18 В графически иллюстрирует последовательную(структурную или в виде последовательности) делецию промотора pGC1 для определения районов для экспрессии замыкающих клеток, как описано подробно в примере 3 ниже. Фиг. 19 иллюстрирует наложенные внутриклеточные временные (транзиторные) концентрации кальция в экспрессирующих pGC1YC3.60 замыкающих клетках и спонтанные временные концентрации кальция в замыкающих клетках интактных трансгенных растений pGC1YC3.60; фиг. 19 А иллюстрирует изображение флуоресценции эпидермиса листа трансгенного растения pGC1YC3.60; фиг. 19 В иллюстрирует данные, показывающие, что все 6 замыкающих клеток в панели А продуцировали внутриклеточные транзиторные концентрации кальция в ответ на прилагаемые колебания кальция; фиг. 19C иллюстрирует псевдоокрашенное логометрическое изображение листа из интактных растений Col, трансформированных pGC1YC3.60; фиг. 19D иллюстрирует временной ход отношений испускания двух замыкающих клеток, отмеченных стрелкой на фиг. С, который показывает, что транзиторные концентрации каль- 14019514 ция встречаются в интактных растениях Arabidopsis, как описано подробно в примере 3 ниже. Фиг. 20 иллюстрирует микрофотографии вызванного pGC1(D1)анти-GFP уменьшения экспрессииGFP в замыкающих клетках растений 35SGFP; фиг. 20 А иллюстрирует эпидермис листа трансгенного растения 35SGFP (яркое поле с GFP-фильтром); фиг. 20 В иллюстрирует изображение флуоресценции того же самого эпидермиса листа, показанного на фигуре 20 А; фиг. 20C иллюстрирует эпидермис листа трансгенного растения Т 1, экспрессирующего pGC1(Dl)анти-GFP в фенотипе 35SGFP; фиг. 20D иллюстрирует изображение флуоресценции того же самого эпидермиса листа, показанного на фигуре 20 С, как описано подробно в примере 3 ниже. Фиг. 21 А, фиг. 21 В, фиг. 21C и фиг. 21D иллюстрируют, что сверхэкспрессия сенсора СО 2, нацеленная на замыкающие клетки, в растениях показывает повышенные СО 2-реакции в регуляции газообмена, как подробно описано в примере 3 ниже. Фиг. 22 иллюстрирует филогенетическое дерево карбоангидраз Arabidopsis, как описано подробно в примере 4 ниже. Фиг. 23 графически иллюстрирует данные, показывающие, что растения с мутантной карбоангидразой обнаруживали сильные устьичные реакции на синий свет и переход свет-темнота, как описано подробно в примере 4 ниже. Фиг. 24 А иллюстрирует данные, показывающие, что двойные мутанты са 4 са 6 проявляют интактные СО 2-реакции, в то время как ca1ca4 и са 1 са 4 са 6 проявляют одно и то же ухудшение восприятия СО 2; фиг. 24 В, фиг. 24C, фиг. 24D и фиг. 24 Е графически иллюстрируют устьичную проводимость в моль воды м-2 сек-1, как подробно описано в примере 4 ниже. Фиг. 25 иллюстрирует данные, демонстрирующие, что несколько независимых трансгенных линийca1ca4, трансформированных копией дикого типа либо CA1, либо CA4, обнаруживают возобновление индуцированных изменениями [СО 2] реакций: две дополнительные комплементированные линии с СА 1,СА 12 (фиг. 25 А) и СА 13 (фиг. 25 В) или СА 4, СА 42 (фиг. 25C) и СА 43 (фиг. 25D) обнаруживают нормальное увеличение и уменьшение устьичной проводимости в ответ на изменения [СО 2], как описано подробно в примере 4 ниже. Фиг. 26 иллюстрирует флуоресцентные картины (конфокальное изображение) клеток с различными распределениями локализации CA1-YFP и CA4-YFP в протопластах табака: плазмиды, кодирующиеYFP, FLS2-YFP, CA1-YFP и CA4-YFP, транзиторно экспрессировались в протопластах табака; фильтры указаны над фигурой, тогда как слияния указаны слева от фигуры; картины, крайние справа фиг. 26, показывают совмещение изображений YFP и хлорофилла, как описано подробно в примере 4 ниже. Фиг. 27 А-G и фиг. 14C графически иллюстрируют данные, показывающие, что запускаемая преимущественно замыкающими клетками экспрессия кДНК СА 1 или СА 4 восстанавливает восприятие CO2 в ca1ca4 и сверхэкспрессирующие СА растения обнаруживают улучшенную эффективность использования воды: фиг. 27 А и 27 В графически иллюстрируют ОТ-ПЦР-анализ экспрессии СА 1 и СА 4 в протопластах замыкающих клеток и мезофильных клетках комплементированных растений с CA1 или СА 4,запускаемой нацеленным на замыкающие клетки промотором этого изобретения; фиг. 27C и 27D графически иллюстрируют СО 2-индуцированное изменение устьичной проводимости нацеленных на замыкающие клетки линий, двойного мутанта ca1ca4 и растений дикого типа (WT) в ответ на указанные смещения [СО 2]: экспрессия CA1 или CA4 в замыкающих клетках является достаточной для возобновления СО 2-реакции; фиг. 27 Е графически иллюстрирует устьичную проводимость листьев ca1ca4, дикого типа,htl-2 и тройного мутанта ca1ca4htl-2 в ответ на указанные изменения [СО 2]; фиг. 27F и 27G графически иллюстрируют устьичную проводимость сверхэкспрессирующих СА линий и растений дикого типа в ответ на указанные изменения [СО 2], как описано подробно в примере 4 ниже. Фиг. 28 А-F графически иллюстрируют, что специфическая для замыкающих клеток комплементация либо СА 1, либо CA4 восстанавливает устьичные реакции на СО 2 в ca1ca4: данные СО 2-реакции одной дополнительной линии, комплементированной специфической для замыкающих клеток экспрессией СА 1 или СА 4, графически иллюстрированные на фиг. 28 А и 28 В, и СО 2-реакцию относительной устьичной проводимости 4 нацеленных на замыкающие клетки независимых комплементированных линий анализировали; две на фиг. 27 С и 27D; две на фиг. 28 А и 28 В; фиг. 28 С-F графически иллюстрируют величины относительной устьичной проводимости, которые были нормализованы относительно последней точки данных перед переключением на 365-800 м.д. СО 2, как описано подробно в примере 4 ниже. Фиг. 29 графически иллюстрирует данные, показывающие, что сверхэкспрессия либо СА 1, либоCA4 в замыкающих клетках дикого типа уменьшает общую устьичную проводимость и слегка увеличивает величину устьичной СО 2-реакции; фиг. 29 С и 29D графически иллюстрируют ОТ-ПЦР-анализ СА 1 или СА 4 в листьях сверхэкспрессирующих линий, запускаемых предпочтительным для замыкающих клеток промотором pGC1; и измерения устьичной проводимости дополнительной линии, сверхэкспрессирующей ген СА 1, показанные на фиг. 29 А, и дополнительной линии, сверохэкспрессирующей ген СА 4, показанные на фиг. 29 В. Относительные величины устьичной проводимости, показанные на фиг. 29 С, 29D, 29 Е и 29F, нормализовали относительно последней точки данных перед переключением на 365-800 м.д. СО 2, как описано подробно в примере 4 ниже. Одинаковые ссылочные символы в различных фигурах указывают одинаковые элементы. Подробное описание изобретения Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для манипулирования обменом воды и диоксида углерода (СО 2) через устьица растений регуляцией генов сенсоров СО 2, названных "генамиCO2Sen", включающие в себя нуклеиновые кислоты сенсоров СО 2 (например, гены или мРНК, или первичные транскрипты) и полипептиды этого изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для сверхэкспрессии или недостаточной экспрессии нуклеиновых кислот сенсоров СО 2 и полипептидов сенсоров СО 2, включающих в себя нуклеиновые кислоты и полипептиды сенсоров СО 2 этого изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для сверэкспрессии нуклеиновых кислот сенсоров этого изобретения и полипептидов сенсоров СО 2 для конструирования улучшенной реакции на СО 2 в растении, части растения, органе растения, листе и т.п. Сверхэкспрессия одного или нескольких генов сенсоров СО 2, названных "генами CO2Sen", включающих в себя нуклеиновые кислоты сенсоров СО 2 (например, гены или мРНК, или первичные транскрипты) и полипептиды сенсоров СО 2, включающие в себя полипептиды сенсоров СО 2 этого изобретения, индуцирует улучшенную СО 2-реакцию. Таким образом, сверхэкспрессия всех или одной из нуклеиновых кислот этого изобретения (для сверхэкспрессии белков CO2Sen) повышает WUE и производит более эффективное и засухоустойчивое растение, в частности, в свете непрерывно повышающихся концентраций атмосферного СО 2. Трансгенные растения (например, сельскохозяйственные культуры) этого изобретения (посредством сверхэкспрессии всех или одного из белков CO2Sen этого изобретения) закрывают их устьица до большей степени, чем растения дикого типа, консервируя посредством этого их водопотребление. Поскольку эффективность использования воды определяет, насколько хорошо растение может уравновешивать потерю воды через устьица нетто-поглощением СО 2 для фотосинтеза и, следовательно, накоплением его биомассы, Настоящее изобретение может быть использовано в увеличении биомассы растения, и, следовательно, способы этого изобретения имеют применения в области биологических видов топлива/альтернативной энергии. Настоящее изобретение обеспечивает также композиции и способы для ингибирования экспрессии генов, транскриптов CO2Sen и белков CO2Sen, например, посредством антисмысловой и/или RNAiрепрессии сенсоров СО 2 в замыкающих клетках в любом растении или любой растительной клетке, например, сельскохозяйственных культур. Недостаточная экспрессия CO2Sen трансгенных растений или недостаточно экспрессирующие CO2Sen растения этого изобретения могут раскрывать их устьица в большей степени, чем растения дикого типа. Настоящее изобретение обеспечивает также растения, например, сельскохозяйственные культуры,которые могут выдерживать повышенные температуры, предотвращая таким образом разрушение метаболизма, фотосинтеза и роста. Таким образом, композиции и способы этого изобретения, посредством ингибирования экспрессии нуклеиновых кислот CO2Sen и/или белков CO2Sen, помогают сельскохозяйственным культурам, которые в противном случае были бы чувствительными к повышенным температурам, справляться с увеличенными атмосферными концентрациями СО 2, уменьшая или ослабляя также ускоренное увеличение температур листьев. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы, использующие антисмысловую РНК и RNAi для репрессии сенсоров СО 2 в замыкающих клетках. В одном аспекте промотор замыкающей клетки обеспечивает средство для уменьшения температуры листьев через усиление транспирации в этих сельскохозяйственных культурах, а также для максимизации урожайности. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для понижающей регуляции/уменьшения или альтернативно увеличения обмена диоксида СО 2 (CO2) и/или воды в растении, например, через замыкающую клетку растения, клетки растения, листа растения, органа растения или части растения, предусматривающие inter alia использование полипептида, имеющего карбоангидразную активность, "фосфоенолпируват(ФЕП)карбоксилазную" (или ФЕП-карбоксилазную, или ФЕПК) активность и/или рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазную/оксигеназную активность (или активность фермента Рубиско). Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для манипулирования ФЕПкарбоксилазой, которая является ключевым ферментом в фотосинтезе в С 4-растениях. Поскольку ФЕПкарбоксилаза, или ФЕПК, не может использовать СО 2 непосредственно в качестве субстрата, ФЕПК зависит от карбоангидразы (СА) для обеспечения НСО 3-. Реакция, катализируемая ФЕП-карбоксилазой(ФЕПК), является следующей (обратите внимание: Pi обозначает неорганический фосфат): ФЕП + НСО 3- = оксалоацетат (ОАА) + Pi Затем ОАА восстанавливается в малат. В некоторых клетках растений СО 2 высвобождается для Рубиско и С 3-фотосинтеза. В С 4-растениях (использующих С 4-путь фиксации углерода, также называемый путем ХетчаСлека) малат может транспортироваться в клетки обкладки сосудистых пучков (в С 4-растениях клетки обкладки сосудистых пучков являются фотосинтетическими клетками, помещенными в плотно упакованные пучки вокруг жилок листа; цикл Кальвина заключен в хлоропласта клеток обкладки сосудистых пучков), где СО 2 высвобождается для Рубиско и С 3-фотосинтеза; и изобретение обеспечивает также композиции и способы для манипуляции ферментами Рубиско. В одном аспекте этого изобретения экс- 16019514(уменьшается), например, в замыкающей клетке растения. Ингибированием или репрессией (уменьшением) экспрессии Рубиско, эффективность оксигенации уменьшается, и фиксация углерода может увеличиваться, и уровни СО 2 в замыкающих клетках понижаются. Это могло бы уменьшать СО 2-регуляцию закрывания устьиц. В одном аспекте этого изобретения высокие или пониженные уровни ФЕП-карбоксилазы, или ФЕПК, создаются искусственно в замыкающих клетках растений для манипулирования СО 2-регуляцией устьичных движений и количеством внутриклеточного органического аниона малата 2-. Увеличение уровней ФЕПК будет индуцировать раскрывание устьиц; уменьшение ФЕПК будет приводить к закрыванию устьиц; таким образом, хотя изобретение не ограничивается каким-либо конкретным механизмом действия, увеличение уровней ФЕПК будет индуцировать увеличение малата, который уравновешивает положительное накопление иона калия (K+) во время открывания устьиц; и вследствие увеличения внутриклеточной концентрации соли калия (K+) это будет индуцировать открывание устьиц. Таким образом,Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для открывания и закрывания устьиц растений или увеличения или уменьшения количества устьиц, посредством сверхэкспрессии или недостаточной экспрессии ФЕПК, соответственно. Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для регуляции обмена диоксида углерода (СО 2) и использования и поглощения СО 2 в растении или части растения, например, листе, манипулированием экспрессии СО 2-связывающего белка "фосфоенолпируват(ФЕП)карбоксилазы" (или ФЕПкарбоксилазы, или ФЕПК) и/или рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы, или фермента "Рубиско"; таким образом, изобретение обеспечивает также композиции и способы манипулирования трансдукцией сигнала СО 2 и регуляцией газообмена в растении или части растения. Например, в одном аспекте, Настоящее изобретение обеспечивает композиции и способы для создания увеличенного количества ФЕПК (для облегчения открывания устьиц) и/или создания такого количества фермента "Рубиско". В альтернативных аспектах этого изобретения нуклеиновые кислоты ФЕПК и Рубиско экспрессируюися в клетках растений, например, в замыкающих клетках и мезофильных клетках растений; и в одном аспекте, они экспрессируются при высоких уровнях (более высоких, чем уровни дикого типа); или экспрессия нуклеиновых кислот ФЕПК и Рубиско ингибируется, уменьшается или репрессируется в клетках растений, например, в замыкающих клетках и мезофильных клетках растений; и в одном аспекте, они экспрессируются при более низких уровнях (более низких, чем уровни дикого типа). Клетки растений, сконструированные в этих альтернативных вариантах осуществления, включают в себя выделенные, культивируемые или трансгенные растения и клетки растений этого изобретения. Регуляторные элементы транскрипции Настоящее изобретение обеспечивает также промоторы для регуляции экспрессии нуклеиновой кислоты в клетке растения, где этот промотор содержит последовательность, представленную в SEQ IDNO:10 или SEQ ID NO:11, или их функциональные (регулирующие транскрипцию) субпоследовательности, причем в одном аспекте этот промотор повышающим образом регулирует транскрипцию, а в одном аспекте этот промотор повышающим образом регулирует транскрипцию в замыкающих клетках растения специфическим образом, и в одном аспекте эта замыкающая клетка является замыкающей клеткой листа или замыкающей клеткой стебля. Изобретение обеспечивает также экспрессионные кассеты, плазмиды, вирусы и векторы, содержащие промотор этого изобретения. В одном аспекте изобретение обеспечивает также экспрессионные кассеты, плазмиды, вирусы и векторы, содержащие промотор этого изобретения, функционально связанный с нуклеиновой кислотой этого изобретения, например, любым родом полинуклеотидов на основе примерных SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:2, SEQ ID NO:4, SEQ ID NO:5,SEQ ID NO:7 или SEQ ID NO:8. Этот промотор данного изобретения является сильным промотором, в частности, в замыкающих клетках растений, и в некоторых вариантах осуществления является специфическим для замыкающих клеток, например, SEQ ID NO:10 и SEQ ID NO:11 (его экспрессия может быть слабой в других клетках,например, в эпидермальных клетках или мезофильных клетках и все еще рассматриваться как "специфическая для замыкающих клеток"). На основе данных множественных микроматриц, промоторы этого изобретения являются приблизительно в 20 раз более сильными, чем известный промотор КАТ 1 замыкающих клеток, а также более сильными в замыкающих клетках, чем известный промотор 35S вируса мозаичной болезни цветной капусты. См. фигуры этого изобретения и примеры ниже. Хотя нуклеиновая кислота этого изобретения может быть функционально связана с промотором этого изобретения, в альтернативных вариантах осуществления она может быть функционально связана с любым конститутивным и/или растениеспецифическим или специфическим для клетки растения промотором, например, промотором 35S вируса мозаичной болезни цветной капусты (CaMV), промотором маннопинсинтазы (MAS), а 1' или 2' промотором, произведенным из Т-ДНК Agrobacterium tumefaciens,промотором 34S вируса мозаичной болезни норичника шишковатого, промотором актина, промотором актина риса, промотором убиквитина, например, промотором убиквитина-1 кукурузы и т.п. Примеры конститутивных промоторов растений, которые могут быть применимы для экспрессии последовательности TF, включают в себя: промотор 35S вируса мозаичной болезни цветной капусты(CaMV), который придает конститутивную экспрессию высокого уровня в большинстве тканей растенийPhysiol. 88: 547-552); и промотор октопинсинтазы (Fromm et al. (1989) Plant Cell 1: 977-984). Факторы транскрипции (например, промоторы) этого изобретения или другие факторы транскрипции могут быть функционально связаны с кодирующей последовательностью этого изобретения, например регуляторного белка CO2 этого изобретения. Регуляторные белки СО 2 этого изобретения могут быть функционально связаны со специфическим промотором или энхансером, который заставляет этот фактор транскрипции и, следовательно, кодирующую последовательность экспрессироваться в ответ на сигналы окружающей среды, тканеспецифические или временные сигналы. Большое разнообразие промоторов генов растений, которые регулируют экспрессию генов в ответ на сигналы окружающей среды, гормональные, химические сигналы, связанные со стадией развития сигналы тканеактивным образом, может быть использовано для экспрессии последовательности TF в растениях. Выбор промотора основан в значительной степени на представляющем интерес фенотипе и определяется такими факторами, как ткань(например, в ответ на поранение, тепло, холод, засуха, свет, патогены и т.д.), тайминг, стадия развития и т.п. Многочисленные известные промоторы были охарактеризованы и могут быть с пользой использованы для стимуляции экспрессии полинуклеотида этого изобретения в трансгенном растении или представляющей интерес клетке. Например, тканеспецифические промоторы включают в себя: семеноспецифические промоторы (такие как промотор напина, фазеолина или DC3, описанные в Патенте США 5773697), плодоспецифические промоторы, которые являются активными во время созревания плодов(такие как промотор dru 1 (Патент США 5783393), или промотор 2 А 11 (например, см. Патент США 4943674) и промотор полигалактуронидазы томата (например, см. Bird et al. (1988) Plant Mol. Biol. 11: 651-662), корнеспецифические промоторы, такие как промоторы, описанные в Патентах США с номерами 5618988, 5837848 и 5905186, активные в пыльце промоторы, такие как РТА 29, РТА 26 и РТА 13 (см.,например, Патент США 5792929), промоторы, активные в сосудистой ткани (см., например, Ringli andKeller (1998) Plant Mol. Biol. 37: 977-988), специфические для цветков промоторы (см., например, Kaiser(такие как промоторы, описанные van der Kop et al. (1999) Plant Mol. Biol. 39: 979-990 или Baumann et al.,(1999) Plant Cell 11: 323-334), индуцируемый цитокинином промотор (см., например, Guevara-Garcia(1998) Plant Mol. Biol. 38: 743-753), промоторы, отвечающие на гиббереллин (см., например, Shi et al.(1998) Plant Mol. Biol. 38: 1053-1060, Willmott et al. (1998) Plant Molec. Biol. 38: 817-825) и т.п. Дополнительными промоторами, которые могут быть использованы для применения на практике этого изобретения, являются промоторы, которые индуцируют экспрессию в ответ на тепло (см., например, Ainley et al. (1993) Plant Mol. Biol. 22: 13-23), свет (см., например, промотор rbcS-3 А гороха, Kuhlemeier et al. (1989) Plant Cell 1: 471-478, и промотор rbcS кукурузы, Schaffher and Sheen (1991) Plant Cell 3: 997-1012); поранение (см., например, wunI, Siebertz et al. (1989) Plant Cell 1: 961-968); патогены (такие как промотор PR-I, описанный в Buchel et al. (1999) Plant Mol. Biol. 40: 387-396, и промотор PDF1.2, описанный в Manners et al. (1998) Plant Mol. Biol. 38: 1071-1080) и химикалии, такие как метилжасмонат или салициловая кислота (см., например, Gatz (1997) Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 48: 89-108). Кроме того, тайминг экспрессии может регулироваться с использованием промоторов, таких как промоторы, действующие при старении (см., например, Gan and Amasino (1995) Science 270: 1986-1988); или в позднем развитии семян (см., например, Odell et al. (1994) Plant Physiol. 106: 447-458). Тканеспецифические промоторы могут стимулировать транскрипцию только в некотором временном диапазоне стадии развития в пределах этой ткани. См., например, Blazquez (1998) Plant Cell 10:791800, где охарактеризован промотор гена LEAFY Arabidopsis. См. также Cardon (1997) Plant J 12:367-77,где описан фактор транскрипции SPL3, который узнает консервативный мотив последовательности в промоторном районе гена AP1 идентичности меристемы цветков; и Mandel (1995) Plant MolecularBiology, vol. 29, pp 995-1004, где описан промотор eIF4 меристемы. Могут быть использованы тканеспецифические промоторы, которые активны на протяжении жизненного цикла конкретной ткани. В одном аспекте нуклеиновые кислоты этого изобретения функционально связаны с промотором, активным прежде всего только в клетках волокон хлопчатника. В одном аспекте нуклеиновые кислоты этого изобретения функционально связаны с промотором, активным прежде всего во время стадий удлинения клеток волокна хлопчатника, например, как описано Rinehart (1996) supra. Эти нуклеиновые кислоты могут быть функционально связаны с промотором гена Fbl2A, чтобы экспрессироваться преимущественно в клетках волокна хлопчатника (Ibid). См. также, John (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:5769-5773; John, et al.,Патенты США с номерами 5608148 и 5602321, описывающие специфические для волокна хлопчатника промоторы и способы конструирования трансгенных растений хлопчатника. Специфические для корней промоторы могут быть также использованы для экспрессии нуклеиновых кислот этого изобретения. Примеры специфических для корней промоторов включают в себя промотор из гена алкогольдегидрогеназы (DeLisle (1990) Int. Rev. Cytol. 123:39-60). Другие промоторы, которые могут быть также использованы для экспрессии нуклеиновых кислот этого изобретения, включают в себя, например, специфические для семяпочки, эмбриоспецифические, специфические для эндосперма, специфические для интегумента (покрова семяпочки), специфические для семенной оболочки промоторы или некую их комбинацию; специфический для листа промотор (см., например, Busk (1997) Plant J. 11: 1285-1295, где описан специфический для листа промотор в кукурузе); промотор ORF13 из Agrobacterium rhizogenes (который проявляет высокую активность в корнях, см., например, Hansen (1997) supra); специфический для пыльцы кукурузы промотор (см., например, Guerrero (1990) Mol. Gen. Genet. 224:161-168); может быть также использован промотор томата, активный во время созревания, старения и опадения листьев и, в меньшей степени цветков (см., например, Blume (1997) Plant J. 12:731-746); специфический для пестика промотор из гена SK2 картофеля (см., например, Ficker (1997) Plant Mol. Biol. 35:425-431); гена Вlес 4 из гороха,который является активным в эпидермальной ткани апексов вегетативных и цветковых побегов люцерны, что делает его полезным инструментом для нацеливания экспрессии чужеродных генов на эпидермальный слой активно растущих побегов или волокон; специфический для семяпочки ген BEL1 (см.,например, Reiser (1995) Cell 83:735-742, GenBank No. U39944); и/или промотор в Klee, Патенте США 5589583, где описан район промотора растения, который способен придавать высокие уровни транскрипции в меристематической ткани и/или быстро делящихся клетках. Альтернативно, промоторы растений, которые являются индуцибельными после подвергания действию гормонов растений, таких как ауксины, используют для экспрессии нуклеиновых кислот этого изобретения. Например, изобретение может использовать фрагмент промотора ауксин-чувствительных элементов E1 (AuxRE) в сое (Glycine max L.) (Liu (1997) Plant Physiol. 115:397-407); ауксинчувствительный промотор GST6 Arabidopsis (также чувствительный к салициловой кислоте и пероксиду водорода (Chen (1996) Plant J. 10: 955-966); ауксин-индуцибельный промотор parC из табака (Sakai (1996) 37:906-913); чувствительный к биотину элемент растения (Streit (1997) Mol. Plant Microbe Interact. 10:933-937); и промотор, чувствительный к стрессовому гормону абсцизовой кислоте (Sheen (1996) Science 274:1900-1902). Нуклеиновые кислоты этого изобретения могут быть также функционально связаны с промоторами растений, которые являются индуцибельными после воздействия химическими реагентами, которые могут наноситься на растение, такими как гербициды или антибиотики. Например, может быть использован промотор In2-2 кукурузы, активированный бензолсульфонамидными гербицидными защитными агентами (De Veylder (1997) Plant Cell Physiol. 38:568-577); нанесение различных гербицидных защитных агентов индуцирует различные картины экспрессии генов, включающие в себя экспрессию в корне, гидатодах и апикальной меристеме побегов. Кодирующая последовательность может находиться под контролем, например, индуцируемого тетрациклином промотора, например, как описано для трансгенных растений табака, содержащих ген аргининдекарбоксилазы Avena sativa L. (овса) (Masgrau (1997) Plant J. 11:465-473); или чувствительный к салициловой кислоте элемент (Stange (1997) Plant J. 11:1315-1324). С использованием химически (например, гормоном или пестицидом) индуцируемых промоторов, т.е. промоторов, чувствительных к химикалию, который может быть нанесен на трансгенное растение в поле, в конкретной стадии развития этого растения может быть индуцирована экспрессия полипептида этого изобретения. Таким образом, изобретение обеспечивает также трансгенные растения, содержащие индуцибельный ген, кодирующий полипептиды этого изобретения, диапазон хозяев которого ограничен видами растений-мишеней, такими как кукуруза, рис, ячмень, пшеница, картофель или другие сельскохозяйственные культуры, индуцибельные на любой стадии развития этой культуры. Квалифицированному в данной области специалисту будет понятно, что тканеспецифический промотор может запускать экспрессию функционально связанных последовательностей в тканях, других,чем эта ткань-мишень. Таким образом, тканеспецифическим промотором является промотор, который запускает экспрессию преимущественно в ткани-мишени или клеточном типе-мишени, но также приводит к некоторой экспрессии и в других клетках. Нуклеиновые кислоты этого изобретения могут быть также функционально связаны с промоторами растений, которые являются индуцируемыми после подвергания действию химических реагентов. Эти реагенты включают в себя, например, гербициды, синтетические ауксины или антибиотики, которые могут наноситься, например, разбрызгиваться, на трансгенные растения. Индуцибельная экспрессия нуклеиновых кислот этого изобретения позволит фермеру отбирать растения с оптимальной экспрессией и/или активностью белков. Таким образом, может контролироваться развитие частей растений. Таким путем изобретение обеспечивает средство для облегчения сбора урожая растений и частей растений. Например, в различных вариантах осуществления используют промотор In2-2 кукурузы, активируемый бензолсульфонамидными гербицидными защитными агентами (De Veylder (1997) Plant Cell Physiol. 38:568-577); нанесение различных гербицидных защитных агентов индуцирует разные картины экспрессии генов, включающие в себя экспрессию в корне, гидатодах и апикальной меристеме побегов. Кодирующие последовательности этого изобретения могут также находиться под контролем индуцируемого тетрациклином промотора, например, как описано для трансгенных растений табака, содержащих ген аргининдекарбоксилазы Avena sativa L. (овса) (Masgrau (1997) Plant J. 11:465-473); или чувствительный к салициловой кислоте элемент (Stange (1997) Plant J. 11:1315-1324). В некоторых аспектах, правильная экспрессия полипептида может требовать района полиаденилирования на 3'-конце кодирующего района. Этот район полиаденилирования может быть произведен из природного гена, из различных генов другого растения (или животного или другого источника), из генов в Т-ДНК Agrobacterium. Растения, содержащие нуклеиновую кислоту этого изобретения Настоящее изобретение обеспечивает трансгенные растения и семена, содержащие нуклеиновую кислоту, полипептид (например, белок CO2Sen), экспрессионную кассету или вектор или трансфицированную или трансформированную клетку этого изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает также продукты растений, например семена, листья, экстракты и т.п., содержащие нуклеиновую кислоту и/или полипептид (например, белок CO2Sen) этого изобретения. Это трансгенное растение может быть двудольным или однодольным. Настоящее изобретение обеспечивает также способы получения и применения этих трансгенных растений и семян. Трансгенные растение или клетка растения, экспрессирующие полипептид данного изобретения, могут быть сконструированы в соответствии с любым известным в данной области способом. См., например, Патент США 6309872. Нуклеиновые кислоты и экспрессионные конструкции этого изобретения могут быть введены в клетку растения любым способом. Например, нуклеиновые кислоты или экспрессионные конструкции могут быть введены в геном желаемой клетки-хозяина, или эти нуклеиновые кислоты или экспрессионные конструкции могут быть эписомами. Введение в геном желаемого растения может быть таким, что продуцирование белка CO2Sen хозяина регулируется эндогенными регуляторными элементами транскрипции или трансляции, или гетерологичным промотором, например, промотором этого изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает также "растения с нокаутом", в которых инсерция последовательности гена, например, гомологичной рекомбинацией, была разрушена экспрессией эндогенного гена. Способы генерирования растений с "нокаутом" хорошо известны в данной области. Нуклеиновые кислоты и полипептиды этого изобретения могут быть экспрессированы или инсертированы в любом растении, части растения, клетке или семени растения. Трансгенные растения этого изобретения или растение или клетка растения, содержащие нуклеиновую кислоту этого изобретения(например, трансфицированная, инфицированная или трансформированная клетка), могут быть двудольными или однодольными. Примеры однодольных растений, содержащих нуклеиновую кислоту этого изобретения, например, однодольные трансгенные растения этого изобретения, являются травами, такими как мятлик луговой (blue grass, Poa), кормовая трава, такая как овсяница, плевел, temperate grass, такая как Agrostis, и злаки, например, пшеница, овсы, рожь, ячмень, рис, сорго и маис (кукуруза). Примерами двудольных, содержащих нуклеиновую кислоту этого изобретения, например, двудольных трансгенных растений этого изобретения, являются табак, бобовые растения, такие как люпины, картофель, сахарная свекла, горох, фасоль и соя, и крестоцветные растения (семейства Brassicaceae), такие как цветная капуста, рапс и близкородственный модельный организм Arabidopsis thaliana. Таким образом, растение или клетка растения, содержащие нуклеиновую кислоту этого изобретения, в том числе трансгенные растения и семена этого изобретения, включают в себя широкий диапазон растений, включающих в себя, но не ограничивающихся ими, виды из родов Anacardium, Arachis, Asparagus, Atropa, Avena, Brassica, Citrus,Citrullus, Capsicum, Carthamus, Cocos, Coffea, Cucumis, Cucurbita, Daucus, Elaeis, Fragaria, Glycine, Gossypium, Helianthus, Heterocallis, Hordeum, Hyoscyamus, Lactuca, Linum, Lolium, Lupinus, Lycopersicon,Malus, Manihot, Majorana, Medicago, Nicotiana, Olea, Oryza, Panieum, Pannisetum, Persea, Phaseolus, Pistachia, Pisum, Pyrus, Prunus, Raphanus, Ricinus, Secale, Senecio, Sinapis, Solarium, Sorghum, Theobromus,Trigonella, Triticum, Vicia, Vitis, Vigna или Zea. Нуклеиновые кислоты и полипептиды этого изобретения могут быть экспрессированы или инсертированы в любой клетке, органе, семени или ткани растения, в том числе дифференцированной и недифференцированной тканях или растениях, включающих в себя, но не ограничивающихся ими, корни,стебли, побеги, семядоли, эпикотиль, гипокотиль, листья, пыльцу, семена, опухолевую ткань и различные формы клеток в культуре, такие как отдельные клетки, протопласт, зародыши и каллусная ткань. Эта ткань растения может находиться в растении или в органе, культуре ткани или клеток. Трансгенные растения Настоящее изобретение обеспечивает трансгенные растения, содержащие и экспрессирующие геныCO2Sen и белки этого изобретения; например, изобретение обеспечивает растения, например, трансгенные растения, которые обнаруживают улучшенный рост в условиях ограничения воды; таким образом,изобретение обеспечивает засухоустойчивые растения (например, сельскохозяйственные культуры). Трансгенное растение этого изобретения может также включать в себя аппарат, необходимый для экспрессии или изменения активности полипептида, кодируемого эндогенным геном, например, изменением состояния фосфорилирования этого полипептида для поддержания его в активированном состоянии. Трансгенные растения (или клетки растения или эксплантаты растения или ткани растения), вклю- 20019514 чающие в себя полинуклеотиды этого изобретения и/или экспрессирующие полипептиды этого изобретения, могут быть получены разнообразными хорошо установленными способами, как описано выше. После конструирования вектора, наиболее типично, экспрессионной кассеты, включающей в себя полинуклеотид, например, кодирующий фактор транскрипции или гомолог фактора транскрипции, этого изобретения, могут быть использованы стандартные способы для введения этого полинуклеотида в представляющие интерес растение, клетку растения, эксплантат растения или ткань растения. В одном аспекте, эти клетка, эксплантат или ткань растения могут быть регенерированы с получением трансгенного растения. Это растение может быть любым высшим растением, в том числе голосемянными растениями, однодольными и двудольными растениями. Подходящие протоколы доступны для семейств Leguminosae(люцерны, сои, клевера и т.д.), Umbelliferae (моркови, сельдерея, пастернака), Cruciferae (капусты, редьки, рапса, брокколи и т.д.), Curcurbitaceae (дынь и огурцов), Gramineae (пшеницы кукурузы, риса, ячменя,проса и т.д.), Solanaceae (картофеля, томата, табака, перцев и т.д.) и различных других сельскохозяйственных культур. См. протоколы, описанные в Ammirato et al., eds., (1984) Handbook of Plant Cell CultureCrop Species, Macmillan Publ. Co., New York, N. Y.; Shimamoto et al. (1989) Nature 338: 274-276; Fromm etal. (1990) Bio/Technol. 8: 833-839; и Vasil et al. (1990) Bio/Technol. 8: 429-434. Трансформация и регенерация клеток как однодольных, так и двудольных растений является в настоящее время рутиной, и выбор наиболее подходящего способа трансформации будет определяться практикой. Выбор способа будет варьироваться в зависимости от типа растения, которое должно быть трансформировано; квалифицированные в данной области специалисты смогут определить подходящие конкретные способы для конкретных типов растений. Подходящие способы могут включать в себя, но не ограничиваются ими, электропорацию протопластов растений; опосредованную липосомами трансформацию; опосредованную полиэтиленгликолем (ПЭГ) трансформацию; трансформацию с использованием вирусов; микроинъекцию в клетки растений; бомбардировку микроснарядами клеток растений; вакууминфильтрацию и опосредованную Agrobacterium tumefaciens трансформацию. Трансформация обозначает введение нуклеотидной последовательности в растение способом, вызывающим стабильную или транзиторную экспрессию этой последовательности. Успешные примеры модификации свойств растений трансформацией клонированными последовательностями, которые служат для иллюстрации существующего знания в этой области, включают в себя,например: Патенты США с номерами 5571706; 5677175; 5510471; 5750386; 5597945; 5589615; 5750871; 5268526; 5780708; 5538880; 577369; 5736369 и 5619042. После трансформации растения предпочтительно отбирают с использованием доминантного селектируемого маркера, включенного в трансформирующий вектор. Обычно, такой маркер будет придавать устойчивость к антибиотикам или гербицидам трансформированным растениям, и отбор трансформантов может выполняться подверганием этих растений действию подходящих концентраций этого антибиотика или этого гербицида. После отбора и выращивания до зрелого состояния трансформированных растений, растения, обнаруживающие модифицированный признак, идентифицируют. Этот модифицированный признак может быть любым из описанных выше признаков. Кроме того, для подтверждения того, что этот модифицированный признак обусловлен изменениями в уровнях экспрессии или активности полипептида или полинуклеотида этого изобретения, может быть использован анализ экспрессии мРНК с использованием Нозерн-блотов, ОТ-ПЦР или микроматриц, или экспрессии белка с использованием иммуноблотов или Вестерн-блотов или анализы смещения в геле. Нуклеиновые кислоты и экспрессионные конструкции этого изобретения могут быть введены в клетку растения любыми способами. Например, нуклеиновые кислоты и экспрессионные конструкции могут быть введены в геном желаемого растения-хозяина, или нуклеиновые кислоты и экспрессионные конструкции могут быть эписомами. Введение в геном желаемого растения может быть таким, что продуцирование сенсора СО 2 хозяина регулируется эндогенными регуляторными элементами транскрипции или трансляции. Настоящее изобретение обеспечивает также "нокаут-растения", в которых инсерция последовательности гена, например, гомологичной рекомбинацией, разрушила экспрессию этого эндогенного гена. Способы генерирования "нокаут"-растений хорошо известны в данной области, см., например, Strepp(1998) Proc Natl. Acad. Sci. USA 95:4368-4373; Miao (1995) Plant J 7:359-365. См. обсуждение в отношении трансгенных растений ниже. В одном аспекте получение трансгенных растений или семян предусматривает включение последовательностей этого изобретения и, в одном аспекте (необязательно), маркерных генов в экспрессионную конструкцию-мишень (например, плазмиду) вместе с помещением последовательностей промотора и терминатора. Оно может включать в себя перенос модифицированного гена в растение посредством подходящего способа. Например, конструкция может быть введена непосредственно в геномную ДНК клетки растения с использованием таких способов, как электропорация и микроинъекция протопластов клеток растений, или эти конструкции могут быть введены непосредственно в ткань растения с использованием баллистических способов, таких как бомбардировка частицами ДНК. Например, см. Christou (1997)Plant Mol. Biol. 35:197-203; Pawlowski (1996) Mol. Biotechnol. 6:17-30; Klein (1987) Nature 327:70-73; Takumi (1997) Genes Genet. Syst. 72:63-69, в которых обсуждается использование бомбардировки частицами для введения трансгенов в пшеницу; и Adam (1997) supra, в отношении использования бомбардировки частицами для введения YAC в клетки растений. Например, Rinehart (1997) supra использовал бомбардировку частицами для генерирования трансгенных растений хлопчатника. Устройство для ускорения частиц описано в Патенте США 5015580; и коммерчески доступно устройство для ускорения частиц BioRad (Biolistics) PDS-2000; см. также John, Патент США 5608148; и Ellis, Патент США 5681730,описывающие опосредованную частицами трансформацию голосемянных растений. В одном аспекте протоплаты могут быть иммобилизованы и инъецированы нуклеиновыми кислотами, например экспрессионной конструкцией. Хотя регенерация растений из протопластов с использованием злаков не является легкой, регенерация растений возможна в случае бобовых растений с использованием соматического эмбриогенеза из полученного из протопласта каллуса. Организованные ткани могут быть трансформированы голой ДНК с использованием способа генного пистолета, в котором ДНК наносят на микроснаряды из вольфрама, стреляющие на расстояние 1/100 размера клеток, которые несут эту ДНК глубоко в клетки и органеллы. Затем трансформированную ткань индуцируют для регенерации,обычно соматическим эмбриогенезом. Этот способ был успешным в нескольких видах злаков, в том числе в кукурузе и рисе. В одном аспекте третья стадия может включать в себя отбор и регенерацию целых растений, способных передавать включенный ген-мишень следующей генерации. Такие способы регенерации основываются на манипуляции определенными фитогормонами в среде для выращивания культур тканей,обычно основывающейся на биоцидном и/или гербицидном маркере, который был введен вместе с желаемыми нуклеотидными последовательностями. Регенерация растений из культивируемых протопластов описана в Evans et al., Protoplasts Isolation and Culture, Handbook of Plant Cell Culture, pp. 124-176,MacMillilan Publishing Company, New York, 1983; и Binding, Regeneration of Plants, Plant Protoplasts, pp. 21-73, CRC Press, Boca Raton, 1985. Регенерация может быть также получена из каллуса растений, эксплантатов, органов или их частей. Такие способы регенерации описаны в общем виде в Klee (1987) Ann.Rev. of Plant Phys. 38:467-486. Для получения целых растений из трансгенных тканей, таких как незрелые зародыши, они могут выращиваться при контролируемых условиях окружающей среды в серии сред,содержащих питательные вещества и гормоны, в процессе, известном как культура ткани. Как только целые растения образуются и продуцируют семена, начинается оценивание этого потомства. После стабильного введения экспрессионной кассеты в трансгенные растения она может быть введена в другие растения половым скрещиванием. Может быть использован любой из ряда стандартных способов разведения, в зависимости от подлежащего скрещиванию вида. Поскольку трансгенная экспрессия нуклеиновых кислот этого изобретения приводит к фенотипическим изменениям, растения, содержащие рекомбинантные нуклеиновые кислоты этого изобретения, могут быть скрещены половым путем со вторым растением для получения конечного продукта. Таким образом, семя этого изобретения может быть получено из гибрида между двумя трансгенными растениями этого изобретения гибрида или гибрида между растением этого изобретения и другим растением. Желаемые эффекты (например, экспрессия полипептидов этого изобретения для продуцирования растения, в котором изменено поведение цветения) могут быть усилены, когда оба родительских растения экспрессируют эти полипептиды, например, сенсор СО 2 этого изобретения. Эти желаемые эффекты могут передаваться следующим генерациям растений стандартными способами размножения. Антисмысловые ингибирующие молекулы В одном аспекте изобретение обеспечивает антисмысловые ингибирующие молекулы, содержащие последовательность этого изобретения (которые включают в себя как смысловые, так и антисмысловые цепи). В качестве антисмысловых олигонуклеотидов могут быть использованы природно-встречающиеся или синтетические нуклеиновые кислоты. Эти антисмысловые олигонуклеотиды могут иметь любую длину; например, в альтернативных аспектах, антисмысловые олигонуклеотиды имеют длину приблизительно 5-100, приблизительно 10-80, приблизительно 15-60, приблизительно 18-40. Оптимальная длина может быть определена рутинным скринингом. Антисмысловые олигонуклеотиды могут присутствовать в любой концентрации. Оптимальная концентрация может быть определена рутинным скринингом. Известно большое разнообразие синтетических, не встречающихся в природе нуклеотидных аналогов и аналогов нуклеиновых кислот, которые могут решить эту потенциальную проблему. Например, могут быть использованы пептиднуклеиновые кислоты (ПНК), содержащие неионогенные структуры, такие как единицы N-(2 аминоэтил)глицина. Могут быть также использованы антисмысловые олигонуклеотиды, имеющие фосфоротиоатные связи, как описано в WO 97/03211; WO 96/39154; Mata (1997) ToxicolAppl Pharmacol 144:189-197; Antisense Therapeutics, ed. Agrawal (Humana Press, Totowa, NJ., 1996). Антисмысловые олигонуклеотиды, имеющие синтетические аналоги молекулярного скелета ДНК, обеспеченные этим изобретением, могут также включать в себя фосфородитиоатные, метилфосфонатные, фосфорамидатные, алкилфосфотриэфирные, сульфаматные, 3'-тиоацетальные, метилен(метилимино), 3'-Nкарбаматные и морфолинокарбаматные нуклеиновые кислоты, как описано выше. Интерференция РНК (RNAi) В одном аспекте изобретение обеспечивает ингибирующую молекулу РНК, так называемую молекулу "RNAi", содержащую последовательность этого изобретения. В одном аспекте эта молекула RNAi содержит двухцепочечную РНК (dsRNA). Молекула RNAi может содержать двухцепочечную молекулу РНК (dsRNA), например, siRNA (короткую интерферирующую (ингибирующую) РНК, miRNA (микроРНК), и/или молекулы коротких шпилечных RNA (shRNA). Молекула RNAi, например, siRNA (малая ингибирующая РНК), может ингибировать экспрессию генов CO2Sen и/или miRNA (микроРНК) может ингибировать трансляцию гена CO2Sen или любых родственных генов сенсоров СО 2. В альтернативных аспектах RNAi имеет длину приблизительно 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20,21, 22, 23, 24, 25 или более дуплексных нуклеотидов. Хотя настоящее изобретение не ограничивается каким-либо конкретным механизмом действия, RNAi может входить в клетку и вызывать деградацию одноцепочечной РНК (ssRNA) сходных или идентичных последовательностей, в том числе эндогенных мРНК. Когда клетку подвергают действию двухцепочечной РНК (dsRNA), мРНК из гомологичного гена селективно деградируется посредством процесса, называемого интерференцией РНК (RNAi). Возможным механизмом, лежащим в основе RNAi (интерференции РНК), например, siRNA для ингибирования транскрипции и/или miRNA для ингибирования трансляции, является разрушение двухцепочечной РНК(dsRNA), совпадающей с конкретной последовательностью гена в коротких участках, называемых короткими интерферирующими РНК, которые запускают деградацию мРНК, которая совпадает с его последовательностью. В одном аспекте RNAi этого изобретения используют в терапевтических веществах для сайленсинга генов, см., например, Shuey (2002) Drug Discov. Today 7:1040-1046. В одном аспекте изобретение обеспечивает способы селективной деградации РНК с использованием RNAi этого изобретения. Этот способ может быть использован на практике in vitro, ex vivo или in vivo. В одном аспекте молекулыRNAi этого изобретения могут быть использованы для генерирования мутации с потерей функции в клетке, ткани растения или органе или семени растения или в растении. В одном аспекте внутриклеточное введение RNAi (например, miRNA или siRNA) происходит посредством интернализации специфического для клетки-мишени лиганда, связанного с РНКсвязывающим белком, содержащим адсорбированную RNAi (например, microRNA). Этот лиганд является специфическим в отношении уникального антигена поверхности клетки-мишени. Если этот уникальный антиген поверхности клетки не интернализуется после связывания с его лигандом, интернализацию стимулируют включением богатого аргинином пептида, или другого проникающего через мембрану пептида, в структуру этого лиганда или РНК-связывающего белка или присоединением такого пептида к этому лиганду или РНК-связывающему белку. См., например, Публикации патентов США с номерами 20060030003; 20060025361; 20060019286; 20060019258. В одном аспекте изобретение обеспечивает формы на основе липидов для доставки, например, для введения нуклеиновых кислот этого изобретения в виде частиц нуклеиновая кислота-липид, содержащих молекулу RNAi, в клетку, см., например, публикацию патента США 20060008910. Способы получения и использования молекул RNAi, например siRNA и/или miRNA, для селективной деградации РНК хорошо известны в данной области, см., например, патенты США с номерами 6506559; 6511824; 6515109; 6489127. Способы получения экспрессионных конструкций, например, векторов или плазмид, из которых транскрибируется ингибирующий ген CO2Sen полинуклеотид (например, дуплексная siRNA этого изобретения), хорошо известны и являются рутинными. Регуляторный район (например, промотор, энхансер, сайленсер, донор, акцептор сплайсинга и т.д.) может быть использован для транскрипции цепи РНК или цепей РНК ингибирующего ген CO2Sen полинуклеотида из этой экспрессионной конструкции. При получении дуплексной молекулы siRNA, ингибирующей ген CO2Sen, смысловая и антисмысловая цепи части-мишени IRES-мишени могут транскрибироваться в виде двух отдельных РНК-цепей, которые будут отжигаться (гибридизоваться) вместе, или в виде единственной РНК-цепи, которая будет образовывать шпилечную петлю и гибридизоваться сама с собой. Например, конструкцию, нацеленную на часть гена CO2Sen, встраивают между двумя промоторами (например, двумя промоторами растений, вирусов,бактериофага Т 7 или другими промоторами), так что транскрипция происходит в двух направлениях и будет приводить к комплементарным РНК-цепям, которые могут впоследствии отжигаться (гибридизоваться) с образованием ингибирующей siRNA этого изобретения. Альтернативно, часть-мишень генаCO2Sen может быть сконструирована в виде первого и второго кодирующего района вместе на одном экспрессирующем векторе, где этот первый кодирующий район гена-мишени CO2Sen находится в смысловой ориентации относительно контролирующего его промотора и где второй кодирующий район генаCO2Sen находится в антисмысловой ориентации относительно контролирующего его промотора. Если транскрипция смыслового и антисмыслового кодирующих районов этой части-мишени гена CO2Senмишени происходит от двух отдельных промоторов, результатом могут быть две отдельные РНК-цепи,которые могут быть затем гибридизованы с образованием ингибирующей ген CO2Sen siRNA, например ингибирующей ген CO2Sen siRNA этого изобретения. В другом аспекте транскрипция смысловой и антисмысловой части гена-мишени CO2Sen контролируется единственным промотором, и полученный транскрипт будет единственной шпилечной РНК- 23019514 цепью, которая является самокомплементарной, т.е. образует дуплекс укладыванием обратно на себя с образованием ингибирующей ген CO2Sen молекулы siRNA. В этой конфигурации спейсер, например,нуклеотиды, между смысловым и антисмысловым кодирующими районами этой части-мишени генаCO2Sen-мишени может улучшать способность этой одноцепочечной РНК образовывать шпилечную петлю, причем эта шпилечная петля содержит этот спейсер. В одном варианте осуществления этот спейсер имеет длину нуклеотидов приблизительно 5-50 нуклеотидов. В одном аспекте смысловой и антисмысловой кодирующие районы этой siRNA, каждый, может находиться на отдельном экспрессирующем векторе и под контролем его собственного промотора. Ингибирующие рибозимы Настоящее изобретение обеспечивает рибозимы, способные связывать мРНК гена сенсора СО 2. Эти рибозимы могут ингибировать активность гена сенсора СО 2, например, действием на мРНК. Стратегии для конструирования рибозимов и отбора специфической для гена сенсора СО 2 антисмысловой последовательности хорошо описаны в научной и патентной литературе, и квалифицированный специалист может конструировать такие рибозимы с использованием новых реагентов этого изобретения. Рибозимы действуют посредством связывания РНК-мишени через связывающую эту РНК-мишень часть рибозима,которая удерживается в тесной близости с ферментативной частью этой РНК, чтобы расщеплять РНКмишень. Таким образом, этот рибозим узнает и связывает РНК-мишень комплементарным связыванием оснований и после связывания с правильным сайтом действует ферментативно для расщепления и инактивации РНК-мишени. Расщепление РНК-мишени таким образом будет разрушать ее способность управлять синтезом кодируемого белка, если это расщепление имеет место в этой кодирующей последовательности. После связывания рибозима и расщепления его РНК-мишени он может высвобождаться из этой РНК для повторяемого связывания и расщепления новых мишеней. Карбоангидраза (карбонатдегидратаза) Настоящее изобретение обеспечивает способы понижающей регуляции или уменьшения обмена диоксида углерода (СО 2) и/или воды в замыкающей клетке растения, клетке растения, листе растения, органе растения или части растения, предусматривающие экспрессию в клетке полипептида, имеющего карбоангидразную (карбонатдегидратазную) активность или -карбоангидразную активность. В альтернативных аспектах может быть использована любая карбоангидраза (карбонатдегидратаза), в том числе,например, ферменты растительная или бактериальная карбоангидраза (карбонатдегидратаза). Примерные карбоангидразные (карбонатдегидратазные) ферменты, которые могут быть использованы для применения на практике этого изобретения, включают в себя карбангидразные (карбонатдегидратазные) ферменты, выделенные или полученные из таких растений, как Рис (Oryza sativa) Кодирующие карбоангидразу нуклеиновые кислоты из любого гена карбоангидразы, например, в том числе генов растений и бактерий, могут быть использованы для применения на практике этого изобретения; например, может быть использована нуклеиновая кислота из любого гена карбоангидразы любого растения, в том числе любая кодирующая карбоангидразу последовательность нуклеиновой кислоты из любого семейства генов Arabidopsis, например любая кодирующая карбоангидразу последователь- 27019514 ность нуклеиновой кислоты из семейства Arabidopsis, например из Arabidopsis thaliana, может быть использована для применения на практике композиций и способов этого изобретения, такая как примерные кодирующие карбоангидразу последовательности нуклеиновых кислот (см. пример 6 ниже): Инициативные номера локусов генома Arabidopsis thaliana в соответствии с Fabre N. et al. (2007) Plant, Cell Environment 30:617-629; или из веб-сайта Arabidopsis Information Resource (Carnegie Institution for Science, Department of Plant Biology, Stanford, CA, fundedby the National Science Foundation). Таким образом, в альтернативных аспектах, для применения на практике этого изобретения может быть использована любая карбоангидраза (карбонатдегидратаза). Генерирование нуклеиновых кислот и манипулирование нуклеиновыми кислотами В альтернативных аспектах изобретение обеспечивает, например, выделенные, синтетические и/или рекомбинантные нуклеиновые кислоты, кодирующие новые гены сенсоров СО 2, и кодирующие последовательности этого изобретения, нуклеиновые кислоты (например, siRNA, микро-RNA, антисмысловые РНК), которые могут ингибировать экспрессию генов или мРНК сенсоров СО 2, и специфические для замыкающих клеток регуляторные элементы транскрипции, такие как промоторы. Нуклеиновые кислоты этого изобретения могут быть получены, выделены или получены манипулированием, например клонированием и экспрессией библиотек кДНК, амплификацией мРНК или геномной ДНК при помощи ПЦР и т.п. Нуклеиновые кислоты, используемые для применения на практике этого изобретения, независимо от того, являются ли они РНК, iRNA, антисмысловой нуклеиновой кислотой, кДНК, геномной ДНК, векторами, вирусами или их гибридами, могут быть выделены из различных источников, генетически сконструированы, амплифицированы и/или экспрессированы/генерированы рекомбинантно. Рекомбинантные полипептиды (например, гликозилгидролазы этого изобретения), генерированные из этих нуклеиновых кислот, могут быть индивидуально выделены или клонированы и испытаны на желаемую активность. Может быть использована любая рекомбинантная экспрессионная система, в том числе системы экспрессии бактерий, грибов, млекопитающих, дрожжей, насекомых или растений. Альтернативно, эти нуклеиновые кислоты могут быть синтезированы in vitro хорошо известными способами химического синтеза, как описано, например, в Adams (1983) J. Am. Chem. Soc. 105:661; Belousov (1997) Nucleic Acids Res. 25:3440-3444; Frenkel (1995) Free Radic. Biol. Med. 19:373-380; Blommers(1994) Biochemistry 33:7886-7896; Narang (1979) Meth. Enzymol. 68:90; Brown (1979) Meth. Enzymol. 68:109; Beaucage (1981) Tetra. Lett. 22:1859; U.S. Patent No. 4458066. Способы для манипулирования с использованием нуклеиновых кислот, такие как, например, субклонирование, меченые зонды (например, мечение случайным праймером с использованием полимеразы Кленова, ник-трансляция, амплификация), секвенирование, гибридизация и т.п. хорошо описаны в научной и патентной литературе, см., например, Sambrook, ed., MOLECULAR CLONING: A LABORATORYPROBES, Part I. Theory and Nucleic Acid Preparation, Tijssen, ed. Elsevier, N.Y. (1993). Другим применимым способом получения и манипулирования с использованием нуклеиновых кислот, используемым для применения на практике способов этого изобретения, является клонирование из геномных проб и, если желательно, скрининг и повторное клонирование инсертов, выделенных или амплифицированных, например, из геномных клонов или кДНК-клонов. Источники нуклеиновых кислот,b используемых в способах этого изобретения, включают в себя библиотеки геномных ДНК или кДНК,содержащиеся, например, в искусственных хромосомах млекопитающих (MAC), см., например, Патенты США с номерами 5721118; 6025155; искусственных хромосомах человека, см., например, Rosenfeld(1997) Nat. Genet. 15:333-335; искусственных хромосомах дрожжей (YAC); бактериальных искусственных хромосомах (ВАС); искусственных хромосомах Р 1, см., например, Woon (1998) Genomics 50:306316; P1-произведенных векторах (РАС), см., например, Kern (1997) Biotechniques 23:120-124; космиды,рекомбинантные вирусы, фаги или плазмиды. Настоящее изобретение обеспечивает слитые белки и кодирующие их нуклеиновые кислоты. Полипептид этого изобретения может быть слит с гетерологичным пептидом или полипептидом, таким как Nконцевые идентификационные пептиды, которые придают желаемые характеристики, такие как флуоресцентное детектирование, увеличенная стабильность и/или упрощенная очистка. Пептиды и полипептиды этого изобретения могут быть также синтезированы и экспрессированы в виде слитых белков с одним или несколькими дополнительными доменами, связанными с ними, например, для получения более иммуногенного пептида, для более легкого выделения рекомбинантно синтезированного пептида, для идентификации и выделения антител и экспрессирующих антитела В-клеток и т.п. Облегчающие детектирование и очистку домены включают в себя, например, образующие хелаты металлов пептиды, такие как полигистидиновые участки и модули гистидин-триптофан, которые делают возможной очистку на иммобилизованных металлах, домены белка А, которые делают возможной очистку на иммобилизованном иммуноглобулине, и домен, используемый в системе FLAGS-удлинение/аффинная очистка (Immunex Corp, Seattle WA). Включение расщепляемых линкерных последовательностей, таких как Фактор Ха или энтерокиназа (Invitrogen, San Diego CA), между доменом очистки и содержащим мотив пептидом или полипептидом, облегчает очистку. Например, экспрессирующий вектор может включать в себя эпитопкодирующую последовательность нуклеиновой кислоты, связанную с шестью остатками гистидина,за которыми следуют тиоредоксин и сайт расщепления энтерокиназой (см., например, Williams (1995)Biochemistry 34:1787-1797; Dobeli (1998) Protein Expr. Purif. 12:404-414). Эти остатки гистидина облегчают детектирование и очистку, тогда как сайт расщепления энтерокиназой обеспечивает средство для очистки эпитопа от остальной части этого слитого белка. Технология, относящаяся к векторам, кодирующим слитые белки, и применению слитых белков, хорошо описана в научной и патентной литературе, см., например, Kroll (1993) DNA Cell. Biol., 12:441-53. Нуклеиновые кислоты или последовательности нуклеиновых кислот этого изобретения могут быть олигонуклеотидом, нуклеотидом, полинуклеотидом или фрагментом любого из них, или ДНК или РНК геномного или синтетического происхождения, которые могут быть одноцепочечными или двухцепочечными и могут представлять смысловую или антисмысловую цепь, пептиднуклеиновой кислотой(ПНК) или любым ДНК-подобным или РНК-подобным материалом природного или синтетического происхождения. Фразы "нуклеиновая кислота" или "последовательность нуклеиновой кислоты" включает в себя любые от олигонуклеотида, нуклеотида, полинуклеотида или фрагмента до ДНК или РНК (например, мРНК, рРНК, тРНК, иРНК) геномного или синтетического происхождения, которые могут быть одноцепочечными или двухцепочечными и могут представлять смысловую или антисмысловую цепь, до пептиднуклеиновой кислоты (ПНК) или до любого ДНК-подобного или РНК-подобного материала, природного или синтетического происхождения, в том числе, например, иРНК, рибонуклеопротеины (например, двухцепочечные иРНК, например, иРНП). Этот термин включает в себя нуклеиновые кислоты,т.е. олигонуклеотиды, содержащие известные аналоги природных нуклеотидов. Этот термин включает в себя также подобные нуклеиновым кислотам структуры с синтетическим молекулярным скелетом, см.,например, Mata (1997) Toxicol. Appl. Pharmacol. 144:189-197; Strauss-Soukup (1997) Biochemistry 36:86928698; Samstag (1996) Antisense Nucleic Acid Drag Dev 6:153-156. "Олигонуклеотид" включает в себя либо одноцепочечный полидезоксинуклеотид, либо две комплементарные полидезоксинуклеотидные цепи,которые могут быть химически синтезированы. Такие синтетические олигонуклеотиды не имеют 5'фосфата и, следовательно, не будут лигироваться с другим олигонуклеотидом без добавления фосфата с АТФ в присутствии киназы. Синтетический олигонуклеотид может лигироваться с фрагментом, который не был дефосфорилирован. В альтернативных аспектах термин ген означает сегмент ДНК, участвующий в продуцировании полипептидной цепи; он может включает в себя районы, предшествующие кодирующему району и следующие за кодирующим районом (лидер и трейлер), а также, при необходимости, промежуточные последовательности (интроны) между отдельными кодирующими сегментами (экзонами). "Функционально связанные" может относиться к функциональной взаимосвязи между двумя или более сегментами нуклеиновой кислоты (например, ДНК). В альтернативных аспектах этот термин может относиться к функциональной взаимосвязи регуляторной последовательности транскрипции с транскрибируемой последовательностью. Например, промотор функционально связан с кодирующей последовательностью, такой как нуклеиновая кислота этого изобретения, если он стимулирует или модулирует транскрипцию этой кодирующей последовательности в подходящей клетке-хозяине или другой системе экспрессии. В альтернативных аспектах промоторные регуляторные последовательности транскрипции могут быть функционально связаны с транскрибируемой последовательностью, где они могут быть физически смежными