在植物果实中生产酮类胡萝卜素的方法技术

本发明专利技术涉及通过栽培果实中显示酮酶活性的遗传修饰植物，生产酮类胡萝卜素的方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过培养果实中显示酮酶活性的遗传修饰植物生产酮类胡萝卜素的方法，涉及遗传修饰的植物，涉及它们作为食物和饲料的用途及用于酮类胡萝卜素提取物生产的用途。
技术介绍
在细菌、藻类、真菌和植物中从头合成类胡萝卜素。酮类胡萝卜素，即包含至少一个酮基的类胡萝卜素，诸如，虾青素、角黄素、海胆酮、3-羟基海胆酮、3’-羟基海胆酮、adonirubin、金盏花黄质是一些藻类和微生物做为次生代谢物产生的天然抗氧化剂和色素。由于它们赋予颜色的特性，酮类胡萝卜素，特别是虾青素用做动物营养，特别是鳟鱼、鲑鱼和虾饲养中的着色助剂。目前，主要通过化学方法合成地生产虾青素。目前通过培养藻类，例如雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)，或者通过发酵基因工程优化的微生物，随后进行分离的生物技术方法，小量地获得天然酮类胡萝卜素，诸如，例如天然虾青素。因此，经济的天然酮类胡萝卜素的生物技术生产方法具有重要意义。WO 98/18910描述了通过将酮酶基因引入到烟草中，烟草花蜜腺中酮类胡萝卜素的合成。WO 01/20011描述了利用种子特异性启动子和来源于红球藻属(Haematococcus)的酮酶，在油籽植物诸如油籽油菜、向日葵、大豆和芥菜的种子中用于酮类胡萝卜素，特别是虾青素生产的DNA构建体。尽管现有技术中公开的方法产生了特定组织中具有酮类胡萝卜素含量的遗传修饰的植物，但是它们具有下面的缺点酮类胡萝卜素，特别是虾青素的含量和纯度还不能令人满意。
技术实现思路
因此，本专利技术基于下述目的通过栽培植物，提供用于酮类胡萝卜素生产的可替代方法，或者提供产生酮类胡萝卜素的另外转基因植物，其中所述转基因植物具有优化的特征，诸如，更高的酮类胡萝卜素含量，并且其没有上述现有技术的缺点。因此，已经发现了通过培养果实中显示酮酶活性的遗传修饰的植物，生产酮类胡萝卜素的方法。酮酶活性应理解为意指酮酶的酶活性。酮酶理解为意指具有在任选取代的类胡萝卜素β-芷香酮环上引入酮基的酶促活性的蛋白质。特别地，酮酶理解为意指具有转化β-胡萝卜素为角黄素的酶促活性的蛋白质。因此，酮酶活性理解为意指在一定时间期内，通过酮酶蛋白质转化的β-胡萝卜素的量，或者形成的角黄素的量。为了在遗传修饰植物的果实中显示酮酶活性，优选的实施方式涉及使用在果实中表达酮酶的遗传修饰植物。因此，优选地，本专利技术方法中使用果实中包含至少一个编码酮酶的核酸的遗传修饰植物。已知没有果实中显示酮酶活性的野生型植物。特别地，下述优选植物做为野生型在果实中不显示酮酶活性。在本专利技术中，通过起始植物的基因修饰造成遗传修饰植物果实中的酮酶活性。因此，与遗传未修饰的起始植物比较，本专利技术遗传修饰的植物在果实中显示酮酶活性，并因此优选地能在果实中表达酮酶。术语“起始植物”或“野生型”理解为意指相应的未遗传修饰的起始植物。术语“遗传修饰植物”优选地理解为意指与起始植物比较，被遗传修饰的植物。根据本专利技术上下文，术语“植物”可以理解为意指起始植物(野生型)，或者本专利技术遗传修饰的植物，或者两者。优选地，通过将编码酮酶的核酸引入到起始植物中，在植物果实中实现编码酮酶的核酸的基因表达。因此，本专利技术尤其涉及上述方法，其中从起始植物开始，至少一个编码酮酶的核酸已经引入到遗传修饰的植物中。为此，原则上，可以使用任何酮酶基因，即，编码酮酶的任何核酸。说明书中提到的所有核酸可以是例如，RNA，DNA或cDNA序列。对于来源于真核生物来源的包含内含子的基因组酮酶序列，如果宿主植物不能或者不能被改造以致能够表达所述酮酶，则优选使用的核酸序列是准备好的加工后的核酸诸如相应的cDNAs。可以在下述本专利技术方法中或本专利技术遗传修饰植物中使用的编码酮酶的核酸和相应酮酶的例子是例如，来源于如下生物的序列雨生红球藻，特别是雨生红球藻flotow em.Wille(注册号X86782；核酸SEQ ID NO.1，蛋白质SEQ ID NO.2)，雨生红球藻NIES-144(注册号D45881；核酸SEQ ID NO.3，蛋白质SEQ ID NO.4)，Agrobacterium aurantiacum(注册号D58420；核酸SEQ ID NO.5，蛋白质SEQ ID NO.6)，产碱杆菌属种(Alcaligenes spec.)(注册号D58422；核酸SEQ IDNO.7，蛋白质SEQ ID NO.8)，Paracoccus marcusii(注册号Y15112；核酸SEQ ID NO.9，蛋白质SEQ ID NO.10)，集胞藻属(Synechocystis sp.)株系PC6803(注册号576617，NP442491；核酸SEQ ID NO.11，蛋白质SEQ ID NO.12)， 慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium sp.)(注册号AF218415，BAB 74888；核酸SEQ ID NO.13，蛋白质SEQ ID NO.14)，念珠藻属(Nostoc sp.)株系PCC7120(注册号AP003592；核酸SEQ ID NO.15，蛋白质SEQ ID NO.16)，雨生红球藻(注册号AF534876，AAN03484；核酸SEQ ID NO.37，蛋白质SEQ ID NO.38)，副球菌属(Paracoccus sp.)MBIC1143(注册号D58420，P54972；核酸SEQ ID NO.39，蛋白质SEQ ID NO.40)，Brevundimonas aurantiaca(注册号AY166610，AAN86030；核酸SEQ ID NO.41，蛋白质SEQ ID NO.42)，泡沫节球藻(Nodularia spumigena)NSOR10(注册号AY210783，AAO64399；核酸SEQ ID NO.43，蛋白质SEQ ID NO.44)，点形念珠藻(Nostoc punctiforme)ATCC 29133(注册号NZ_AABC01000195，ZP_00111258；核酸SEQ ID NO.45，蛋白质SEQ IDNO.46)，点形念珠藻ATCC 29133(注册号NZ_AABC01000196；核酸SEQID NO.47，蛋白质SEQ ID NO.48)，耐放射异常球菌(Deinococcus radiodurans)R1(注册号E75561，AE001872；核酸SEQ ID NO.49，蛋白质SEQ ID NO.50)。此外，可以容易地获得本专利技术中可以使用的其它天然酮酶和酮酶基因的例子，例如，通过上述序列，特别是序列SEQ ID NO.2和/或SEQ IDNO.16与数据库中的氨基酸序列或相应反翻译的核酸序列进行比对，可以从已知基因组序列的各种生物体获得。而且，通过以本身已知的方法，利用杂交技术，从上述核酸序列开始，特别是从序列SEQ ID NO.1和/或SEQ ID NO.15开始，可以从未知基因组序列的不同生物体容易地发现其它天然酮酶和酮酶基因的例子。可以在温和(低严格性)条件下或优选地在严格(高严格性)条件下进行杂交。例如，在Sambook，J.，Fritsch，E.F.，Maniatis，T.，《Molecular Cloning(A Laboratory Manual)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产酮类胡萝卜素的方法，该方法包括培养果实中显示酮酶活性的遗传修饰植物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CR朔普费尔，R弗拉赫曼，K赫伯斯，I孔策，M绍尔，M克勒布萨特尔，
申请(专利权)人：太阳基因两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]