具有增加的葡糖胺含量的棉纤维制造技术

提供了分离的核酸分子，该分离的核酸分子包括对来自大肠杆菌的谷氨酰胺:果糖‑6‑磷酸氨基转移酶进行编码的、特别适合于在棉花植物细胞中表达的核苷酸序列。本发明专利技术还涉及在其细胞壁中产生增加量的带正电的多糖的植物细胞或植物、具体地是棉花植物细胞或棉花植物。此外提供了增加在棉花细胞的细胞壁中的、具体地在棉纤维中的带正电的多糖的含量的方法和手段。从这类棉花植物获得的纤维具有改变的化学反应性，该改变的化学反应性可以用于将反应性染料或其他纺织品整理试剂附着至这些纤维。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及棉纤维的化学反应性的修饰。具体而言，本专利技术提供了包括带正电的寡糖例如寡聚N-乙酰葡糖胺或寡聚葡糖胺的棉纤维。由于氨基基团，这些纤维具有修饰的反应性，该修饰的反应性可以用于将其他物质附着至纤维以改变纤维的特征。此类物质可以例如是反应性染料或其他反应物，例如阻燃剂、防水剂、防油剂和防污剂、抗皱剂、软化剂、抗静电剂、荧光增白剂等。本专利技术提供了用于增加在棉花植物细胞例如纤维细胞中葡糖胺寡聚物的产生效率的方法和手段。专利技术背景棉纤维是世界范围内唯一最重要的纺织原料。全球每年收获约八千万英亩棉花。按英亩土地面积生产量而言，棉花是美国第五大作物，在2006年至2008年平均种植一千零三十万英亩。世界范围内种植的棉花中大约90％是陆地棉(Gossypium hirsutum L.)，而海岛棉(Gossypium barbadense)占大约8％。然而，像其他包含天然纤维素的纤维一样，棉纤维不具有合成性纤维的化学多功能性，这是由于纤维素中β-1-4连接的葡萄糖单体的相对惰性性质。这种相对惰性性质例如在棉纤维和织物的染色工艺期间是明显的。大体上两种类型的染料用于为棉花着色：直接染料和纤维反应性染料，两者均是阴离子型分子。棉花本身在水中产生阴离子电荷，使得在没有特殊处理的情况下，由纤维或织物来摄取染料是相当费力的。直接染料与纤维素聚合物产生相对弱的氢键，形成半永久性附着。与纤维反应性染料相比，直接染料更易于使用并且不太昂贵，但不耐受良好的洗涤。纤维反应性染料是组合了生色团与反应性基团的分子，该反应性基团通过与羟基基团反应与纤维形成强共价键。这些共价键为经染色的纤维提供了良好的抗洗涤抗性。不褪色性可以使用阳离子固定剂来改进。在使用反应性染料的染色工艺期间，需要大量的电解质来隔离阴离子染料与阴离子纤维电荷。未反应的染料(高达40％)需要通过洗涤步骤来去除，产生大量的还包含上述电解质的废水。例如通过掺入带正电的化合物如带正电的多糖来提供具有正电荷的纤维素纤维，可以因此改进天然纤维素纤维的可染性，并且改进经修饰的纤维素纤维与带负电的化合物的任何化学反应。这还使得酸性染料的使用成为可能。若干公开物已经描述了向纤维素纤维中掺入或包覆壳聚糖寡聚物以制备壳聚糖/纤维素共混物、纱线或织物。壳聚糖是带正电的葡糖胺聚合物，它可以通过几丁质的脱乙酰作用(例如通过碱处理)来获得。几丁质本身是1-4连接的N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)的聚合物。基于壳聚糖在抑制例如皮肤真菌中的生理学功能，许多功能衣物、织物和纤维采用纤维素-壳聚糖共混纤维、纤维素纤维-壳聚糖缀合物以及用含壳聚糖树脂包覆的织物。美国专利申请US 2003/0134120描述了用壳聚糖来包覆天然纤维。刘(Liu)等人(碳水化合物聚合物(Carbohydrate Polymers)44(2003)233-238)描述了一种用于用壳聚糖包覆棉纤维的方法，其是通过在60℃于水中用高碘酸钾氧化棉线并且随后用壳聚糖于水性乙酸中的溶液进行处理。通过用壳聚糖包覆，棉纤维表面变得在生理学和生物学上有活性。由于氨基基团比纤维素单体的羟基基团的化学反应性大，纤维具有更大的进行进一步化学修饰的潜力。此外，棉纤维的光滑表面变得粗糙，表明用于药物吸收和其控制释放的更大的潜力。WO 2006/136351提供了用于通过将带正电的寡糖或多糖包含到细胞壁中来修饰植物细胞壁(特别是可见于产纤维植物的天然纤维中的细胞壁)的反应性的方法和手段。这可以便利地通过表达嵌合基因来实现，该嵌合基因编码N-乙酰葡糖胺转移酶，具体地为能够靶向于植物细胞中高尔基体膜的N-乙酰葡糖胺转移酶。这些应用之一是增加的可染性。WO 2011/089021提供了用于修饰植物次生细胞壁(特别是在发现于棉纤维中的棉花细胞壁中的)的反应性的方法和手段。这可以便利地通过在棉花植物中表达对同丝水霉(Saprolegnia monoica)几丁质合酶进行编码的嵌合基因来实现。WO 2012/048807提供了用以在植物细胞壁中产生带正电的寡糖的可替代方法和手段，其是通过向所述植物细胞中引入与异源高尔基体信号锚定序列融合的结瘤C(NOD C)蛋白。多糖几丁质是从N-乙酰葡糖胺残基构建的。它合成自UDP-N-乙酰葡糖胺，UDP-N-乙酰葡糖胺是在植物中也有活性的己糖胺生物合成途径的终产物(迈尔(Mayer)等人1968，植物生理学(Plant Physiol.)43，1097-1107)。这个途径的第一个且限速的步骤是谷氨酰胺转化为葡糖胺-6-磷酸，该转化是由谷氨酰胺:果糖-6-磷酸-氨基转移酶(GFAT)催化的。WO 2007/039314描述了具有透明质酸合酶活性并且另外具有增加的谷氨酰胺:果糖-6-磷酸-氨基转移酶(GFAT)活性的转基因植物。与仅具有透明质酸合酶活性的植物相比，这些植物合成增加量的透明质酸。像几丁质一样，透明质酸合成自UDP-N-乙酰葡糖胺。WO 2011/089021披露了包括在棉花选择性启动子的控制之下的嵌合几丁质合酶基因和嵌合谷氨酰胺:果糖-6-磷酸-氨基转移酶基因的转基因棉花植物。来自这些转基因棉花植物的纤维具有遍及细胞壁均匀分布的增加量的N-乙酰葡糖胺聚合物。然而对于改进的用以产生包括增加水平的带正电的多糖(例如寡聚N-乙酰葡糖胺或寡聚葡糖胺)的棉纤维的方法和手段仍存在需要。这些和其他问题如在下文概述、详细实施例、实例、附图和权利要求书中所描述的来解决。专利技术概述本专利技术示出包括以下项的嵌合基因在植物细胞例如棉花植物细胞中的表达(a)根据SEQ ID 1的核苷酸序列，或(b)其变体，该变体与SEQ ID 1的不同之处在于一个或多个核苷酸，其条件是总计它与SEQ ID 1的不同之处在于不超过20个核苷酸，(其编码根据SEQ ID 2的谷氨酰胺:果糖-6-磷酸-氨基转移酶(GFAT)多肽)出乎意料地导致细胞的葡糖胺含量增加。在第二实施例中，本专利技术提供了嵌合基因，该嵌合基因包括以下可操作地连接的DNA区域：(a)植物表达型启动子，例如纤维优先型启动子，(b)编码GFAT多肽的DNA区域，其中所述GFAT是由根据SEQ ID 1的核苷酸序列或其所述变体编码，以及(c)任选地在转录终止和多腺苷酸化中涉及的DNA区域。在另一个实施例中，本专利技术提供了棉花植物细胞，该棉花植物细胞包括嵌合基因，该嵌合基因包括以下可操作地连接的DNA区域：(a)植物表达型启动子，例如纤维优先型启动子，(b)编码GFAT多肽的DNA区域，其中所述GFAT是由根据SEQ ID 1的核苷酸序列或其所述变体编码，以及(c)任选地在转录终止和多腺苷酸化中涉及的DNA区域。在一些实施例中，本专利技术提供了植物细胞，该植物细胞除了所述第一嵌合基因之外还包括第二嵌合基因，该第二嵌合基因包括以下可操作地连接的DNA区域：(a)植物表达型启动子，例如纤维优先型启动子，(b)编码几丁质合酶多肽的DNA序列，以及(c)任选地在转录终止和多腺苷酸化中涉及的DNA区域。在又另一个实施例中，本专利技术提供了由如在此描述的植物细胞组成的棉花植物。本专利技术还提供了可以获得自如在此描述的植物的纤维，例如棉纤维。另外，提供了由这些纤维制成的纱线或织物。在本专利技术的另一个实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离的核酸分子，包括i)根据SEQ ID 1的核苷酸序列，ii)或其变体，其中一个或多个核苷酸不同于根据SEQ ID 1的核苷酸序列，其条件是所述变体与SEQ ID 1的不同之处在于不超过20个核苷酸，它们编码根据SEQ ID 2的谷氨酰胺:果糖‑6‑磷酸‑氨基转移酶(GFAT)iii)或i)或ii)的互补序列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.21 EP 14161153.31.一种分离的核酸分子，包括i)根据SEQ ID 1的核苷酸序列，ii)或其变体，其中一个或多个核苷酸不同于根据SEQ ID 1的核苷酸序列，其条件是所述变体与SEQ ID 1的不同之处在于不超过20个核苷酸，它们编码根据SEQ ID 2的谷氨酰胺:果糖-6-磷酸-氨基转移酶(GFAT)iii)或i)或ii)的互补序列。2.一种嵌合基因，包括以下可操作地连接的DNA区域：a)植物表达型启动子，例如纤维优先型启动子，b)编码GFAT多肽的DNA区域，其中所述GFAT是由根据权利要求1所述的核苷酸序列编码以及c)任选地在转录终止和多腺苷酸化中涉及的DNA区域。3.根据权利要求2所述的嵌合基因，其中所述启动子是纤维选择性启动子。4.一种棉花植物细胞，包括根据权利要求2或3所述的嵌合基因。5.根据权利要求4所述的棉花植物细胞，其中所述棉花植物细胞另外地包括第二嵌合基因，该第二嵌合基因包括以下可操作地连接的DNA区域：a)植物表达型启动子，例如纤维优先型启动子，b)编码几丁质合酶多肽的DNA序列以及c)任选地在转录终止和多腺苷酸化中涉及的D...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·莫伊勒韦特，
申请(专利权)人：拜尔作物科学公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE