调节植物中的氨基酸含量制造技术

描述了一种植物细胞，所述植物细胞包含：(i)多核苷酸，所述多核苷酸包含与SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:3、SEQ ID NO:5、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:11、SEQ ID NO:13或SEQ ID NO:15具有至少80％的序列同一性的序列，由其组成或基本上由其组成；(ii)多肽，所述多肽由(i)中所示的所述多核苷酸编码；(iii)多肽，所述多肽包含与SEQ ID NO:6或SEQ ID NO:8具有至少95％的序列同一性、与SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:10或SEQ ID NO:12具有至少93％的序列同一性或与SEQ ID NO:4或SEQ ID NO:14或SEQ ID NO:16具有至少94％的序列同一性的序列，由其组成或基本上由其组成；或(iv)构建体、载体或表达载体，其包含(i)中所示的经分离的多核苷酸，其中与所述多核苷酸或多肽的表达或活性未被修饰的对照植物细胞相比，所述植物细胞包含至少一种修饰，所述至少一种修饰调节所述多核苷酸或所述多肽的表达或活性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】调节植物中的氨基酸含量
本专利技术公开了编码来自烟草(Nicotianatabacum)的天冬氨酸转氨酶(AAT)的基因的多核苷酸序列及其变体、同源物和片段。还公开了由其编码的多肽序列以及其变体、同源物和片段。还公开了调节一个或多个NtAAT基因的表达或由其编码的NtAAT多肽的功能或活性，以调节植物或其部分中一种或多种游离氨基酸(诸如天冬氨酸)和由其衍生的代谢物或副产物(诸如氨)的水平。
技术介绍
丙烯酰胺是式C3H5NO(lUPAC名称为丙-2-烯酰胺)的化合物，并且人们增加了关于其潜在毒性的关注。在包含烟草的吸烟制品的气溶胶中的丙烯酰胺的来源可以至少部分地来自存在于用于生产吸烟制品的烟草材料中的氨基酸。栽培烟草类型在干制期间表现出总游离氨基酸的增加，特别是晾干(air-cured)烟草类型和晒干(sun-cured)烟草类型。与允许酶反应在收获后10-15天仍然有活性的烟道干制(其为快速干燥过程)相比，干制烟草材料中氨基酸含量的变化与在环境温度下干制(晾干)的时间有关。另外，晾干的烟草材料表现出比其他干制的烟草更高的水含量，从而减慢了环境温度下的干燥过程，因此被认为是使一些酶反应在干制阶段的后期仍然有活性的第二因素。期望降低植物中(尤其是干制植物材料和由其衍生的烟和气溶胶中)的氨基酸和由其衍生的代谢物和副产物的水平。由于氨可能是在干制过程中产生的氨基酸的副产物，因此干制的叶子、烟和气溶胶中的氨的水平也可能降低。还期望在加热或燃烧烟草时减少气溶胶或烟中不期望的气味的形成。本专利技术力图解决所属领域中的这一需要。
技术实现思路
本文描述了编码来自烟草的AAT的许多多核苷酸序列，其参与早期干制期间的氨基酸生物合成。在干制期间未过度表达的NtATT基因的变化将不会有助于调节氨基酸水平和来源于所述氨基酸的代谢物的水平。然而，这些基因可能参与其他代谢途径，并且它们表达的变化可能导致农艺学上有害的表型(例如，缓慢生长)。知道哪些NtAAT基因在干制期间过度表达有利地允许选择仅在相关基因中有变化的植物，并减少对其他代谢过程的潜在负面影响。AAT催化天冬氨酸与谷氨酸之间的α-氨基的可逆转移，因此是氨基酸代谢中通过从谷氨酸和天冬氨酸引导氮的关键酶。天冬氨酸的合成对于其他氨基酸如天冬酰胺、苏氨酸、异亮氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸的合成至关重要。在干制过程中，天冬氨酸通过天冬酰胺合成酶转化为天冬酰胺。天冬酰胺和谷氨酰胺是衰老叶子中N-再活化的关键化合物，天冬酰胺是白肋烟干制叶子中产生的主要氨基酸。已知天冬酰胺在加热烟草叶子时产生丙烯酰胺。天冬氨酸也是其他氨基酸生物诸如苏氨酸、甲硫氨酸和半胱氨酸合成的关键，一些氨基酸在加热时产生硫磺味。通过调节所公开的AAT的表达和/或活性，现在可以改变植物部分(诸如叶子)和来源于所述植物部分的烟或气溶胶的化学性质。有趣的是，如本文所述，一些AAT烟草基因在从晾干过程开始至少8天后仍可表达。例如，可以调节在干制期间和干制之后一种或多种氨基酸(诸如天冬氨酸)和来源于所述氨基酸的代谢物(诸如氨)的量，因此可以调节、适当地减少在烟草加热期间形成的丙烯酰胺的形成。又如，还可以调节、适当地减少在烟草加热时会产生硫磺味的其他氨基酸的形成。本文描述了来自烟草的几种AAT基因组多核苷酸序列，包括NtAAT1-S(SEQIDNO:5)、NtAAT1-T(SEQIDNO:7)、NtAAT2-S(SEQIDNO:1)、NtAAT2-T(SEQIDNO:3)、NtAAT3-S(SEQIDNO:9)、NtAAT3-T(SEQIDNO:11)、NtAAT4-S(SEQIDNO:13)和NtAAT4-T(SEQIDNO:15)。还公开了NtAAT1-S(SEQIDNO:6)、NtAAT1-T(SEQIDNO:8)、NtAAT2-S(SEQIDNO:2)、NtAAT2-T(SEQIDNO:4)、NtAAT3-S(SEQIDNO:10)、NtAAT3-T(SEQIDNO:12)、NtAAT4-S(SEQIDNO:14)和NtAAT4-T(SEQIDNO:16)的相应推导的多肽序列。NtAAT2-S和NtAAT2-T以及较小程度的NtAAT1-S、NtAAT1-T在干制期间在天冬氨酸生物合成中起特定作用。相比之下，NtAAT4-S和NtAAT4-T转录物主要在叶子干制的前两天下调，但是NtAAT4-T在晾干八天后保持表达，因此不能排除NtAAT4-T蛋白参与干制。NtAAT3-S的表达在叶子干制期间保持低水平，并且在变黄阶段期间不被调节。在干制期间有时轻微诱导NtAAT3-T，然而表达水平保持相对较低。一些优点有利地，NtAAT多核苷酸序列可以在干制期间特别是从干制开始被高度表达。调节一个或多个NtAAT多核苷酸序列的表达可导致调节气溶胶中丙烯酰胺的水平，因为可在整个干制过程中调节天冬氨酸的水平。特别地，减少一个或多个NtAAT多核苷酸序列的表达可导致气溶胶中丙烯酰胺的水平降低。由于天冬氨酸是其他氨基酸诸如苏氨酸、甲硫氨酸和半胱氨酸生物合成(其中一些在加热时产生硫磺味)的关键，因此调节NtAAT多核苷酸序列的表达可以调节这种不期望的气味。此外，知道氨可能是在干制期间产生的氨基酸的副产物，降低NtAAT多核苷酸序列的表达和/或由其编码的蛋白质的活性可以降低干制植物材料以及来源于所述干制植物材料的烟和气溶胶中的氨的水平。氨基酸的增加特别发生在晾干烟草和晒干烟草中，因为与烟道干制烟草材料相比，这些干制方法导致在烟道干制烟草材料中氨基酸含量增加。因此，本公开特别适用于晾干和烟道干制烟草材料。有利地，对本文所述的改性植物中尼古丁水平的影响是有限的，当改性植物旨在用于生产烟草植物和消费的烟草产品时，这是所希望的。有利地，可以产生消费者更可接受的非遗传修饰植物。有利地，本公开不限于EMS突变植物的使用。EMS突变植物在育种后可能不具有改善作物特性的潜力。一旦开始育种，由于不同的原因，EMS突变植物的理想特征可能会丢失。举例来说，可能需要多个突变，突变可以是显性或隐性的，并且可能难以在基因靶标中鉴定点突变。相反，本公开利用了可以被特异性地操作以产生具有所需表型的植物的NtAAT多核苷酸的用途。本公开可以应用于各种植物品种或农作物。在一个方面，描述了一种植物细胞，所述植物细胞包含：(i)多核苷酸，所述多核苷酸包含与SEQIDNO:1、SEQIDNO:3、SEQIDNO:5、SEQIDNO:7、SEQIDNO:9、SEQIDNO:11、SEQIDNO:13或SEQIDNO:15具有至少80％的序列同一性的序列，由其组成或基本上由其组成；(ii)由(i)中所示的所述多核苷酸编码的多肽；(iii)多肽，所述多肽包含与SEQIDNO:6或SEQIDNO:8具有至少95％的序列同一性、与SEQIDNO:2或SEQIDNO:4或SEQIDNO:10或SEQIDNO:12具有至少93％的序列同一性或与SEQIDNO:14或SEQIDNO:16具有至少94％的序列同一性的序列，由其组成或基本上由其组成；或(iv)构建体、载体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物细胞，包含：/n(i)多核苷酸，所述多核苷酸包含与SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:3、SEQ ID NO:5、SEQ IDNO:7、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:11、SEQ ID NO:13或SEQ ID NO:15具有至少80％的序列同一性的序列，由其组成或基本上由其组成；/n(ii)多肽，所述多肽由(i)中所示的所述多核苷酸编码；/n(iii)多肽，所述多肽包含与SEQ ID NO:6或SEQ ID NO:8具有至少95％的序列同一性、与SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:10或SEQ ID NO:12具有至少93％的序列同一性、或与SEQ IDNO:4或SEQ ID NO:14或SEQ ID NO:16具有至少94％的序列同一性的序列，由其组成或基本上由其组成；或者/n(iv)构建体、载体或表达载体，其包含(i)中所示的经分离的多核苷酸，/n其中与所述多核苷酸或多肽的表达或活性未被修饰的对照植物细胞相比，所述植物细胞包含至少一种修饰，所述至少一种修饰调节所述多核苷酸或所述多肽的表达或活性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180328 EP 18164766.01.一种植物细胞，包含：
(i)多核苷酸，所述多核苷酸包含与SEQIDNO:1、SEQIDNO:3、SEQIDNO:5、SEQIDNO:7、SEQIDNO:9、SEQIDNO:11、SEQIDNO:13或SEQIDNO:15具有至少80％的序列同一性的序列，由其组成或基本上由其组成；
(ii)多肽，所述多肽由(i)中所示的所述多核苷酸编码；
(iii)多肽，所述多肽包含与SEQIDNO:6或SEQIDNO:8具有至少95％的序列同一性、与SEQIDNO:2或SEQIDNO:10或SEQIDNO:12具有至少93％的序列同一性、或与SEQIDNO:4或SEQIDNO:14或SEQIDNO:16具有至少94％的序列同一性的序列，由其组成或基本上由其组成；或者
(iv)构建体、载体或表达载体，其包含(i)中所示的经分离的多核苷酸，
其中与所述多核苷酸或多肽的表达或活性未被修饰的对照植物细胞相比，所述植物细胞包含至少一种修饰，所述至少一种修饰调节所述多核苷酸或所述多肽的表达或活性。


2.根据权利要求1所述的植物细胞，其中所述植物细胞包含多核苷酸，所述多核苷酸包含与SEQIDNO:5、SEQIDNO:7、SEQIDNO:1或SEQIDNO:3具有至少80％的序列同一性的序列，由其组成或基本上由其组成，合适地，其中所述植物细胞包含多核苷酸，所述多核苷酸包含与SEQIDNO:1或SEQIDNO:3具有至少80％的序列同一性的序列，由其组成或基本上由其组成；或者
其中所述植物细胞包含多肽，所述多肽包含与SEQIDNO:6或SEQIDNO:8具有至少95％的序列同一性或与SEQIDNO:2具有至少93％的序列同一性或与SEQIDNO:4具有至少94％的序列同一性的序列，由其组成或基本上由其组成，合适地，其中所述植物细胞包含多肽，所述多肽包含与SEQIDNO:2具有至少93％的序列同一性或与SEQIDNO:4具有至少94％的序列同一性的序列，由其组成或基本上由其组成。


3.根据前述权利要求中任一项所述的植物细胞，其中所述至少一种修饰是所述植物细胞基因组的修饰，或者是所述构建体、载体或表达载体的修饰，或者是转基因修饰；优选地，
其中所述植物细胞基因组的所述修饰或所述构建体、载体或表达载体的所述修饰是突变或编辑。


4.根据任一项前述权利要求所述的植物细胞，其中与所述对照植物细胞相比，所述修饰降低所述多核苷酸或所述多肽的表达或活性；优选地，
其中所述植物细胞包含干扰多核苷酸，所述干扰多核苷酸包含与从根据权利要求1(i)所述的多核苷酸转录的RNA的至少19个核苷酸至少80％互补的序列。


5.根据前述权利要求中任一项所述的植物细胞，其中与来源于对照植物的干制或干燥叶子中的氨基酸水平相比，所述多核苷酸或所述多肽的经调节的表达或活性调节来源于所述植物细胞的干制或干燥叶子中的氨基酸水平，合适地其中所述氨基酸是天冬氨酸或来源于所述天冬氨酸的代谢物；和/或
其中来自所述植物细胞的干制或干燥叶子中的尼古丁水平与对照植物细胞的干制或干燥叶子中的尼古丁水平基本上相同；和/或
其中与来源于对照植物的干制或干燥叶子中的丙烯酰胺水平相比，来源于所述植物细胞的干制或干燥叶子中的丙烯酰胺水平降低；...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·荷福克，L·博维特，
申请(专利权)人：菲利普莫里斯生产公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH