多胚芽玉米的制备制造技术

本发明专利技术总的涉及植物基因工程。具体说，本发明专利技术提供了抑制玉米和其他禾本科植物中程序性细胞死亡的方法。本发明专利技术还提供具有多胚芽谷粒的转基因玉米植物和多胚芽转基因玉米植物的谷粒。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及植物基因工程。具体说，本专利技术提供抑制玉米和其他禾本科植物低位小花中程序性细胞死亡的方法。本专利技术还提供具有多胚芽谷粒的转基因玉米植物和多胚芽转基因玉米植物的谷粒。
技术介绍
在1993年，美国种植了7270万英亩以上的玉米用于谷物生产。美国种植的玉米主要是黄色凹齿型，该农产品作物，或是作为谷物或是作为青贮饲料，被大量用于饲养家畜。余下的玉米出口或经湿磨或干磨加工来生产例如高果糖玉米糖浆和淀粉或油、玉米砂和面粉等产品。这些加工产品在食品业中广泛使用，例如，玉米淀粉是许多加工食品的原料，和工业制造加工中的原料。其他玉米产品包括玉米油、玉米糖浆、葡萄糖、麦芽糊精和乙醇。这些加工的副产品常用于动物饲料和各种食品添加剂和消费产品。到2100年，24％的作物种植土地收获的谷物玉米总价值可为184.4亿美元，而1999年为179.3亿美元。这在经济价值上超过美国种植的其他作物。例如，2000年种植的大豆价值136亿美元，小麦为58.9亿美元。玉米在许多国家中的种植超过其他作物，是全球人类和动物食品和蛋白质的主要来源。由于玉米在美国的经济价值，进行了持续和大量的努力来增加它的淀粉、蛋白质和油含量；由于从玉米中能提取许多产品，已开发了或含高油、高淀粉，或含高蛋白的玉米品种。玉米谷粒中大多数油和蛋白质存在于胚芽中。玉米开单性花或小花，这些花在植株中是分开的。植株顶部的雄性花序上有产生花粉的雄花，而发育成谷粒的雌花存在于雌性花序中。穗部的小花产生雌性花器官而不是雄性花器官。该花穗早期分化后，成对的小穗状花序沿着穗部总长发育。在每个小穗状花序中，发育出两个小花原基。每个小花原基进一步发育成最初的一层膜，a plaea，两个浆片，三个雄蕊和中心雌蕊。在玉米穗的每个小穗状花序产生的两个小花中，低位小花死亡，高位小花发育成谷粒。在剩余的小花中，三个雄蕊也停止发育，只留下中心雌蕊发育成为成熟子房，授粉后，其发育产生谷粒。每个小穗状花序中低位小花的死亡是玉米植物发育中程序性细胞死亡的一个例子。其他例子包括在谷粒的发育晚期，胚乳的死亡，从而谷粒组织中大量淀粉合成和沉积。程序性细胞死亡是通过几种植物生长调节因子的平衡来启动和控制的。例如，玉米胚乳的细胞死亡受激素乙烯促进，但受到激素脱落酸的阻迟。Young et al.，Plant Mol.Biol.42397-414(2000)，Young et al，Plant Physiol.115737-751(1997)。细胞死亡的激素控制还可应用于植物器官细胞死亡。穗部小花(雄蕊)中的雄性花器官的停止发育涉及需要激素赤霉酸的程序性细胞死亡。Calderon-Urreaea al.，Development 126，435-441(1999)。已确定抑制植物衰老可作为延长植物光合作用活性生命的一种途径。已知细胞分裂素(cytokinin)是抑制叶子衰老的酶。衰老模式改变的植物在种子和花的发育中含有保留高水平叶绿素的叶子。叶子衰老模式改变的烟草植物增加了生物量的产量和花及种子的产量，尽管每个花的种子产量保持相同。(见美国专利5,689,042)。存在着对增加食物产量的新方法的需要。本专利技术通过提供抑制玉米和其他禾本科植物中程序性细胞死亡的方法来解决这些需要和其他需要。专利技术概述本专利技术涉及抑制玉米植物和其他禾本科植物的低位小花中程序性细胞死亡的方法。在一个实施方案中，本专利技术提供了抑制玉米植物中程序性细胞死亡的方法。该方法包括将含有操作性连接于能抑制程序性细胞死亡的核苷酸序列的程序性细胞死亡可诱导启动子的构建物导入玉米植株中。特别是抑制玉米植物低位小花中的程序性细胞死亡。在本专利技术的一些实施方案中，该核苷酸酸序列编码植物生长调节剂合成酶。在一个实施方案中，该植物生长调节剂合成酶能催化细胞分裂素的合成。在本专利技术的另一个实施方案中，该植物生长调节剂合成酶是异戊烯转移酶。在本专利技术的一些实施方案中，该程序性细胞死亡诱导启动子是SAG12。在一个实施方案中，SAG12启动子来自拟南芥(Arabidopsis thaliana)。在另一个实施方案中，SAG12启动子与SEQ ID NO1有70％相同。在本专利技术的一些实施方案中，抑制玉米植物中程序性细胞死亡的方法包括检测植物中增高的蛋白质水平。在一些实施方案中，抑制玉米植物中程序性细胞死亡的方法包括检测植物中增高的油的水平。在其他实施方案中，抑制玉米植物中程序性细胞死亡的方法包括检测所述植物中增高的油和蛋白质水平。在其他实施方案中，抑制玉米植物中程序性细胞死亡的方法包括检测具有多胚芽谷粒的存在。在本专利技术的一个方面，所述构建物通过性杂交导入。在另一专利技术，通过转化导入该构建物。在一些实施方案中，本专利技术提供一种转基因玉米植物，该玉米植物包括含有与编码程序性细胞死亡抑制剂的核苷酸序列操作性相连的程序性细胞死亡可诱导启动子的表达盒，该玉米植物具有多胚芽的谷粒。在一些实施方案中，所述核苷酸序列编码植物生长调节剂合成酶。在一个实施方案中，该酶催化细胞分裂素的合成。在另一个实施方案中，该酶是异戊烯转移酶。在一些实施方案中，所述程序性细胞死亡诱导启动子是SAG12。在一些实施方案中，本专利技术提供来自含有多胚芽的转基因玉米植物的谷粒，其中该谷粒具有增多的油和蛋白质含量。在一些实施方案中，抑制玉米植物中程序性细胞死亡的方法包括，将与能抑制程序性细胞死亡的核苷酸序列操作性相连的小花特异性基因的启动子，导入所述的植物，由此抑制所述植物低位小花的程序性细胞死亡。在一个方面，该小花特异性基因与程序性细胞死亡有关。在另一方面，该小花特异性基因与程序性细胞死亡无关。在一些实施方案中，所述核苷酸序列编码植物生长调节剂合成酶。在一方面，该酶催化细胞分裂素的合成。在另一方面，该酶是异戊烯转移酶。在还有一方面，抑制程序性细胞死亡的方法包括检测玉米植物中增高的油和蛋白质水平。而在另一方面，抑制程序性细胞死亡的方法包括检测具有多胚芽谷粒的存在。专利技术详述I.序言本专利技术第一次表明了一种能抑制玉米和其他禾本科植物低位小花中的程序性细胞死亡的方法。禾本科植物可包括但不限于禾本科植物如小麦、黑麦、稻、高粱或燕麦。本专利技术还第一次提供了具有多胚芽谷粒的玉米植物。由于玉米谷粒中大部分油和蛋白质存在于胚芽中，故多胚芽谷粒的玉米植物比单胚芽谷粒的玉米植物含有更多的蛋白质和油。因此多胚芽谷粒的玉米植物作为食物来源和农产品是有价值的。在本专利技术的一个实施方案中，将包含与能抑制程序性细胞死亡的核苷酸序列相连的程序性细胞死亡可诱导启动子的构建物导入玉米或其他禾本科植物。在含有该构建物的转基因玉米植物中，该程序性细胞死亡可诱导启动子在玉米植物穗状花序的低位小花的程序性细胞死亡中被活化。低位小花的程序性细胞死亡受该核苷酸序列编码的蛋白质的表达所抑制，存活的低位小花在授粉后可产生一个胚芽。高位小花的发育的谷粒和低位小花的胚芽融合在一起，从而产生由结合于正常大小胚乳的两个或多个胚芽组成的谷粒。双胚芽谷粒的萌芽导致产生两个或多个的独特、健康和可繁殖的玉米植物。所以，本专利技术第一次表明了玉米植物中油和蛋白质含量增多的多胚芽谷粒玉米植物。II.定义术语“程序性细胞死亡”指细胞死亡的模式。一般有两种细胞死亡模式，程序性细胞死亡和坏死。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制玉米植物中程序性细胞死亡的方法，其特征在于，所述方法包括将含有操作性连接于能抑制程序性细胞死亡的核苷酸序列的程序性细胞死亡可诱导启动子的构建物导入到所述植物中，从而抑制所述植物低位小花中的程序性细胞死亡。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DR加里，TE扬，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：US[美国]