改变植物贮藏储备物含量的方法技术

经转化的植物，其表达至少一种豆血红蛋白。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过使用表达豆血红蛋白和/或血红蛋白的经转化植物而、涉及对应植物并涉及它们的用途。植物中的贮藏储备物充当储备物质，由植物组织形成，并沉积于胞内。贮藏储备物的实例是多糖(碳水化合物如地衣淀粉、淀粉、糖原、多聚果糖)、蛋白质、脂肪、多磷酸盐和多羟基链烷酸酯。如果需要，贮藏储备物可返回至新陈代谢和高能物质(energetics)，例如当缺乏营养时、在种子萌芽、生长和其它消耗能量的过程期间。贮藏储备物是有价值的营养原料(谷类、坚果、水果、香料等)，构成许多人类食物的基础，并且也可提供工业脂肪和油类。由于其药理活性成分，一些贮藏储备物当作药物使用(来源CD Rmpp Chemie Lexikon-Version 1.0，Stuttgart/New YorkGeorg Thieme Verlag 1995)。为了工业目的，贮藏储备物也日益用于可更新和生态上可接受的原料，例如通过使用淀粉而产生包装材料，或例如使用植物油作为燃料，如作为生物柴油(biodiesel)或润滑剂。公知的植物次级代谢产物(也见新陈代谢)(例如色素、毒素、精油、生物碱、果酸)通常不属于贮藏储备物(来源Rmpp Lexikon Chemie-Version 2.0，Stuttgart/New YorkGeorg Thieme Verlag 1999“Reservestoffe”)。在植物中，贮藏储备物由种子或贮藏器官中的碳水化合物前体形成。蔗糖是碳和能量的主要来源，由叶输送至生长中的种子或贮藏器官。叶中的蔗糖从由光合作用获得的淀粉而形成。输送至生长中的种子的蔗糖不仅用于合成贮藏脂类的脂肪酸，而且合成贮藏蛋白质和贮藏淀粉。例如，种子包含总共三个不同形式的贮藏储备物贮藏脂类、贮藏蛋白质和淀粉。三种贮藏储备物之间的比例根据植物的不同而有所改变。因此，例如，根据干物质，油料种子油菜(oilseed rape)品种包含约48％贮藏脂类、19％淀粉和21％贮藏蛋白质，而大豆包含22％脂类，12％淀粉和37％蛋白质(Biochemistry & Molecular Biology of the Plant，Buchanan，Gruissem，Jones编辑，2000，American Society of Plant Physiologists)。从植物油(脂类)中获得的脂肪酸是特别令人感兴趣的。例如，它们可用于增塑剂、润滑剂、表面活性剂、化妆品等的原料，或者用于食品和饲料工业中的有价值原料。因此，既然有生产表面活性剂的特殊需要，例如，提供具有中链脂肪酸的菜籽油是特别有益的。借助于重组方法，植物代谢途径的靶向调整可允许植物的新陈代谢有利地以某种方式得到改变，其中不管怎样，如果采用传统养育方法，这种方式仅可通过艰苦的步骤得到实现。因此，例如，稀有脂肪酸例如某些多不饱和脂肪酸仅在某些植物中合成或从不合成，并因此通过在转基因植物中表达所讨论的酶(例如Millar等，(2000)Trends Plant Sci 595-101)而以靶向的方式产生。作为贮藏储备物，淀粉不仅贮藏于种子中，也贮藏于其它贮藏器官中。淀粉的重要贮藏器官是下胚轴和根。薄壁组织皮质细胞的增加和扩大产生块根，如马铃薯块茎；根颈的膨胀产生块根作物，如甜菜或薯蓣。因此，例如淀粉是马铃薯干物质的主要成分。除了用作粮食外，因此马铃薯也用作饲料和获得淀粉和醇的原料。1988年，全球收获2.697亿吨马铃薯(来源CD Rmpp Chemie Lexikon-Version 1.0，Stuttgart/NewYorkGeorg Thieme Verlag 1995)。专利US6,372,961、WO98/12913和WO00/00597描述了使用血红蛋白或结构上相关的蛋白质(肌红蛋白、细菌血红蛋白)以增加植物中氧气的同化作用。这旨在提高对应转基因植物的萌芽或高能物质，以及甚至在低氧条件下保证正常生长。也认为产生的次级代谢产物的量得到增加((WO 98/12913，第6页第24行)。贮藏储备物的产量增加在这些公开中并不明显。因此，本专利技术的目的是增加植物贮藏器官中的贮藏储备物的含量，以实现较好地利用栽培、肥料等的区域，并且依靠植物获得更高的产量。特别地，用于提高或使生产淀粉或油成为可能。根据本专利技术，通过采用表达豆血红蛋白的经转化植物，可实现本目的。通过表达豆血红蛋白的经转化植物和它们的应用，也可实现本目的。令人惊讶的是，发现通过表达豆血红蛋白，可产生包含贮藏储备物的经转化植物，其中由于它们(更高的)的贮藏储备物含量，这些植物可更好地使用栽培、肥料等的区域，以及因此获得更高产量的贮藏储备物，特别是淀粉和油。因此，根据本专利技术，使用这些植物而在经济上获利是可能的。豆血红蛋白属于血红蛋白蛋白质家族，其功能是氧气的可逆结合和供给。它起源于豆类植物(豆科植物)的根瘤，并且以红色物质的形式存在，其可得到分离，并与脊椎动物的肌红蛋白类似。与O2可逆结合的结果是，当根瘤菌固定氮时，豆血红蛋白可保证高氧需求。由植物细胞形成脱辅基蛋白质和由细菌形成血红素(来源CD Rmpp Chemie Lexikon-Version1.0，Stuttgart/New YorkGeorg Thieme Verlag 1995)。在本专利技术进一步优选的形式中，根据本专利技术中，采用表达血红蛋白或豆血红蛋白的经转化植物。因此，本专利技术也涉及表达豆血红蛋白和/或血红蛋白的经转化植物和它们的应用。根据本专利技术，将血红蛋白理解为原卟啉的铁(II)复合体。在本申请中，表达理解为将起始DNA或RNA的遗传信息转移至基因产物(多肽或蛋白质，在本文中是豆血红蛋白或血红蛋白)，并且也意指包含术语过量表达，以便以更高的量产生外源蛋白质或天然存在的蛋白质，或在宿主细胞的总蛋白质含量中占大部分，其中的过量表达意为表达增加。转化理解为将遗传信息转移至生物体，特别是植物。这意味着包括引入所有对熟练工作人员所公知信息的方法，例如显微注射、电穿孔、粒子轰击、农杆菌或化学介导的摄入(例如聚乙二醇介导的DNA摄入、或通过碳酸硅纤维技术)。遗传信息可引入细胞，例如以DNA、RNA、质粒或以任何其它方式，并且以通过重组掺入宿主基因组的方式，或以游离形态或独立地作为质粒存在。为了本专利技术的目的，因此转化植物是经遗传修饰的植物。贮藏储备物理解为多糖，优选的是碳水化合物、蛋白质、脂肪、多磷酸盐和多羟基链烷酸酯，特别优选的是地衣淀粉、淀粉、糖原、多聚果糖。在所提到的化合物中，碳水化合物和脂肪是非常特别地优选的。最优选的为贮藏储备物是淀粉和油。淀粉是熟练工作人员所公知的，对进一步的信息，可参考RmppChemie Lexikon-CD Version 2.0，Stuttgart/New YorkGeorg ThiemeVerlag 1999。对于本专利技术的目的，“油”包含中性和/或极性脂类以及这些的混合物。表1中提到的那些以实例的方式给出，而不用于限制。表1植物脂类的分类 中性脂类优选地表示三酰甘油。不但中性脂类而且极性脂类也包含广谱的不同脂肪酸。表2中提到的脂肪酸以实例的方式给出，而不是用于限制。表2多种脂肪酸的概述(选择)1链长度双键数目*植物中非天然存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：P·盖根贝格尔，A·朗格，H·维格奥拉斯，M·施蒂特奈杰尔，T·J·范东恩，M·乌德沃尔迪，
申请(专利权)人：马克思普朗克科学促进协会公司，
类型：发明
国别省市：