编码小麦淀粉合成相关酶的核酸分子制造技术

本发明专利技术涉及编码酶的核酸分子，所述酶参与植物淀粉的合成。这些酶中涉及得自小麦的可溶性淀粉合酶。本发明专利技术还涉及含有上述核酸分子的载体和宿主细胞，尤其是经转化的植物细胞以及由其再生的植物，它们表现出本发明专利技术淀粉合酶的活性增加或降低。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及编码参与植物淀粉合成之小麦酶的核酸分子。所述酶是可溶性的1-型淀粉合酶。本专利技术还涉及含有本专利技术的核酸分子的载体，宿主细胞，植物细胞和植物。另外，本专利技术还描述了产生转基因植物的方法，所述转基因植物因导入了本专利技术的核酸分子而能合成特性有所改变的淀粉。最近，由于能用作可再生原料的植物成分的重要性日渐增加，生物技术研究的一个目的致力于改变这些植物原料以适应加工业的需求。另外，为了使可再生的原料能用于尽可能多的领域，必须产生多种多样的材料。除了油，脂肪和蛋白质外，多糖构成了重要的植物可再生原料。除了纤维素外，淀粉(高等植物中最重要的贮存物之一)在多糖中占据核心位置。从此意义上讲，小麦是最重要的作物之一，因为它所提供的淀粉约占欧盟淀粉总产量的20％。多糖淀粉是化学均一单位-葡萄糖分子的聚合物。然而，它是不同分子类型高度复杂的混合物，其不同体现在下列几个方面，即聚合化程度，葡萄糖链分支的出现及其链长，另外，它还可以被衍生化，例如磷酸化。因此，淀粉不能构成均一的原料。尤其是，直链淀粉(实质上是由1,4-糖苷键连接的葡萄糖分子的未分支的聚合物)与支链淀粉有所不同，后者构成具有不同分支的葡萄糖链的复杂混合物。因1,6-糖苷键的额外出现而产生分支。在小麦中，直链淀粉约占所合成淀粉总量的11至37％。为了以尽可能多的方式将适当的淀粉用于范围尽可能宽的工业需求，需要提供能合成对多种目的特别适用的经修饰淀粉的植物。提供这种植物的一个可能的方法是应用植物育种法。然而，由于小麦的特征为多倍体(四-和六倍体)，已证实植物育种很难对淀粉合成施加影响。最近，通过使天然突变体杂交才产生了“蜡质”(不含直链淀粉的)小麦(Nakamura等，Mol.Gen.Genet.248(1995)，253-259)。另一种植物育种法是通过重组方法特异性修饰产淀粉植物。然而，该方法的前提条件是鉴定并表征参与淀粉合成和/或淀粉修饰的酶并分离编码这些酶的核酸分子。导致淀粉合成的生物化学途径实际上是已知的。植物细胞中的淀粉合成在质体中进行。在具有光合作用活性的组织中，这些质体是叶绿体，在不具有光合作用活性的淀粉贮存组织中，这些质体是造粉体。参与淀粉合成的重要的酶是淀粉合酶和分支酶。已有人描述了多种淀粉合酶同工型，它们都能通过将ADP-葡萄糖上的葡糖基残基转移至α-1,4-葡聚糖上而催化聚合反应。分支酶催化将α-2,6-分支导入线性α-1,4-葡聚糖。淀粉合酶可分为两类即与淀粉粒结合的淀粉合酶(“结合淀粉粒的淀粉合酶”；GBSS)和可溶性淀粉合酶(“可溶性淀粉合酶”；SSS)。这种区别方式总是不确定的，因为一些淀粉合酶能同时以与淀粉粒结合的形式和固体形式存在(Denyer等，植物学杂志，4(1993),191-198；Mu等，植物学杂志，6(1994),151-159)。另外还有人依次描述了多种植物的上述两类淀粉合酶的多种同工型，这些同工型彼此之间的不同之处在于它们对启动分子的依赖性(所谓的引物依赖型(Ⅱ型)和非引物依赖型(Ⅰ型)淀粉合酶)。迄今为止，仅测定了同工型GBSSⅠ在淀粉合成过程中的确切功能，其中该酶合成不含直链淀粉的(所谓的蜡质)淀粉的活性大大降低或全面降低(Shure等，细胞35(1983),225-233；Visser等，Mol.Gen-Genet.225(1991),289-296；WO92/11376),由这一结果可推测得到下列假说，即该酶在直链淀粉的合成过程中起着决定性的作用。在绿藻雷氏衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的细胞中也观察到这一现象(Delrue等，细菌学杂志，174(1992),3612-3620)。另外，在衣藻属中可以阐明GBSSⅠ不仅参与直链淀粉的合成，对支链淀粉的合成也起着一定的作用。不具有GBSSⅠ活性的突变体缺乏正常合成的含有较长链葡聚糖的特定支链淀粉组分。迄今为止，仍不清楚与淀粉粒结合的淀粉合酶(尤其是GBSS Ⅱ)和可溶性淀粉合酶的其它同工型的功能。推测可溶性淀粉合酶与分支酶一起参与支链淀粉的合成(例见Ponstein等，植物生理学，29(1990),234-241)，它们在调节淀粉合成速率方面起着重要作用。对小麦而言，已在蛋白质水平上鉴定了至少两个与淀粉粒结合的淀粉合酶同工型(60kDA和100-105kDA)和另一个可能代表可溶性淀粉合酶的同工型(Denyer等，Planta 196(1995),256-265；Rahman等，澳大利亚植物生理学杂志，22(1995),793-803)。早先已借助于层析法检测到几种SSS同工型的存在(Rijven，植物生理学，81(1986),448-453)。编码小麦GBSSⅠ的cDNA已经有人描述(Ainsworth等，植物分子生物学，22(1993),67-82)。迄今为止，已从WO97/45545中得知编码小麦淀粉合酶同工型的核酸序列或该核酸的亚序列。但编码除GBSS Ⅰ外的淀粉合酶的cDNA序列仅在豌豆(Dry等，植物学杂志，2(1992),193-202)，水稻(Baba等，植物生理学，103(1993),565-573)和马铃薯(Edwards等，植物学杂志，8(1995),283-294)中得以描述。不仅在小麦中，也在一系列其它的植物种中鉴定了可溶性的淀粉合酶。例如，已从豌豆(Denyer和Smith,Planta 186(1992),609-617)和马铃薯(Edwards等，植物学杂志，8(1995),283-294)中分离到均一的可溶性淀粉合酶。在这些情况下，被鉴定为SSS Ⅲ的可溶性淀粉合酶同工型和与淀粉粒结合的淀粉合酶GBSS Ⅱ相同(Denyer等，植物学杂志，4(1993),191-198;Edwards等，植物学杂志，8(1995),283-294)相同。借助于层析法，还在诸如大麦的其它一些种类的植物中鉴定出多种SSS同工型的存在(Tyynela和Schulman,Physiologica Plantarum 89(1993)835-841；Kreis,Planta 148(1980),412-416)。然而，至今无人描述过编码这些蛋白质的DNA序列。为了提供另一些能改变任何贮存淀粉的植物，优选为谷类植物，尤其是小麦，使得它们能合成经修饰淀粉的方法，在每种情况下都必须鉴定出编码淀粉合酶其它同工型的DNA序列。因此，本专利技术的目的是提供核酸分子，尤其是得自小麦的核酸分子，所述核酸分子编码参与淀粉生物合成的酶，这样就可以产生经基因修饰的植物，从而产生化学和/或物理特性有所改变的植物淀粉。通过提供在专利权利要求书中所描述的使用形式即可达到此目的。因此，本专利技术涉及核酸分子，其编码的蛋白质具有可溶性小麦淀粉合酶的活性，优选所述核酸分子编码的蛋白质实质上含有SEQ ID NO2所示的氨基酸序列。本专利技术特别地涉及含有SEQ ID NO1所示核苷酸序列或其部分及其相应的核糖核苷酸序列的核酸分子，优选核酸分子含有SEQ ID NO1所示的编码区，尤其优选核酸分子含有SEQ ID NO1的第9至570位核苷酸。本专利技术还涉及与本专利技术的核酸分子之一可杂交的核酸分子。本专利技术还涉及编码可溶性小麦淀粉合酶的核酸分子，其序本文档来自技高网...

【技术保护点】
编码具有小麦淀粉合酶之功能的蛋白质的核酸分子，其选自（ａ）编码含有ＳＥＱ ＩＤ ＮＯ：２所示氨基酸序列的蛋白质的核酸分子，（ｂ）含有ＳＥＱ ＩＤ ＮＯ：１所示核苷酸序列或其部分，或与其相对应的核糖核苷酸序列的核酸分子，（ｃ）与（ ａ）或（ｂ）所述的核酸分子之一可杂交或与其互补的核酸分子，和（ｄ）其核苷酸序列因遗传密码的简并性而与（ａ），（ｂ）或（ｃ）所述核酸分子的序列有所不同的核酸分子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H罗兹，S卢蒂科，M布洛克，
申请(专利权)人：阿温提斯作物科学有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]