【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、植物生物质主要由糖组成，单独或通过各种链接组合，并表示地球上可再生碳氢化合物的最大来源。与其它可再生能源不同，生物质可直接转化为液体燃料。两种最常见的类型的生物燃料是乙醇(ethanol)(乙醇(ethyl alcohol))及生物柴油。乙醇是一种醇，其可通过发酵任何富含碳水化合物(淀粉、糖或纤维素)的生物质来生产。一旦已从生物质材料获得可发酵糖，这些糖然后就可通过类似于酿造啤酒的过程发酵以生产乙醇。然而，由于糖被锁定在复杂的聚合物中(其通常被统称为木质纤维素)，此巨大资源并未得到充分利用。
2、碳水化合物构成地球上最丰富的有机化合物。其主要以纤维素或淀粉形式的复杂葡萄糖聚合物存在于植物中。纤维素、半纤维素及葡聚糖构成植物细胞壁及木质组织的许多结构成分。这些结构成分通常与其它分子(例如蛋白质、脂肪及木质素)复合。淀粉被植物用作叶中主要的短期储存碳水化合物，以及茎、修饰茎(例如块茎、根及种子(包含谷物))中的长期储存碳水化合物。作为一种生物聚合物，淀粉基本上由纯链接的葡萄糖单体组成。淀粉是一种期望的储存碳水化合物，因为其成分简单、稳定，且很容易被植物分解以获取能量。相比之下，木质纤维素材料由葡萄糖及/或与木质素复合的若干不同的糖组成。淀粉很容易经由有效且便宜的淀粉水解酶水解成单体糖，而木质纤维素材料既不容易水解，处理也相对便宜。碳水化合物也以简单二糖蔗糖的形式大量存在。蔗糖可能存在于作物(例如甘蔗、甜菜及甜高粱)中。与蔗糖不同，淀粉是稳定的，且可以脱水形式长期储存。
技术实现
1、本描述涉及通过生长已经改变基因结构以在植物叶绿体中表达胆固醇氧化酶的植物来增加转基因植物的淀粉积累及生长的方法。此类转基因植物比野生型植物生长得更快，并产生更大的根生物质、种子生物质、茎生物质。这些转基因植物还具有更高的繁殖输出，且在野生型植物的一半时间内开花。当植物在光限制条件下生长时，转基因植物的这些增加的特性甚至更大。作为这些改进的结果，转基因植物可在较低的光照条件下(例如，较高的纬度)生长，可在单个生长季节中具有多个作物循环，且每个循环产生更高的作物产量。块根作物、种子/水果作物及草都可通过转基因修饰增加输出。胆固醇氧化酶可为链霉菌(streptomyces sp.)菌株a19249的chom，在genbank登录号a19124处发现。也可使用来自大量其它来源的胆固醇氧化酶。大量细菌产生胆固醇氧化酶，其中放线菌是一个多产组群。致病性及非致病性微生物两者产生胆固醇氧化酶，包含例如分枝杆菌、短杆菌、链霉菌、棒状杆菌、节杆菌、假单胞菌、红球菌、色杆菌及芽孢杆菌。前述胆固醇氧化酶中的任一者可被改变基因结构到本文所描述的植物及藻类、微藻中。
2、经改变基因结构以在叶绿体中具有胆固醇氧化酶的植物、藻类及微藻具有约两倍增加的淀粉积累。这种增加的淀粉主要由从空气固定的co2制成。因此，本文所描述的转基因植物、藻类及微藻比野生型植物利用更多来自大气的co2，且转基因植物、藻类及微藻可用于降低大气中的co2水平。植物、藻类及微藻中的增加的淀粉还可用于多种目的，包含例如生物燃料生产、生物能源、食品生产、绿色化学品及光伏用途。
3、可用于本文所描述的方法及组合物的植物及细胞包含例如单子叶或双子叶植物，包含(但不限于)苜蓿、杏仁、芦笋、鳄梨、香蕉、大麦、豆类、黑莓、芸苔、西兰花、卷心菜、大麻(cannabis)、油菜、胡萝卜、花椰菜、芹菜、樱桃、菊苣、柑橘、咖啡、棉花、黄瓜、桉树、大麻(hemp)、生菜、扁豆、玉米、芒果、甜瓜、燕麦、木瓜、豌豆、花生、菠萝、李子、马铃薯(包含甘薯)、南瓜、萝卜、油菜籽、覆盆子、水稻、黑麦、高粱、大豆、菠菜、草莓、甜菜、甘蔗、向日葵、烟草、番茄、萝卜、小麦、西葫芦，及其它果类蔬菜(例如，番茄、胡椒、辣椒、茄子、黄瓜、南瓜等)、其它球茎类蔬菜(例如，大蒜、洋葱、韭菜等)、其它仁果类水果(例如，苹果、梨等)、其它核果类水果(例如，桃子、油桃、杏、梨、李子等)、拟南芥物种、木本植物(例如针叶树及落叶树)、观赏植物、多年生草本植物、饲料作物、花卉、其它蔬菜、其它水果、其它作物、草本植物、草或多年生植物部分(例如，球茎；块茎；根；牙冠；茎；匍匐茎；分蘖；芽；插条，包含无根插条、有根插条及愈伤组织插条或愈伤组织生成的小植株；顶端分生组织等)。术语“植物”是指植物的所有物理部分，包含种子、幼苗、树苗、根、块茎、茎、茎、叶、花及果实。
4、藻类及/或微生物可包含例如光合微生物，其来自放线菌(actinochloris)、达勒姆链霉菌(agmenellum)、阿米巴菌(amphora)、鱼腥蓝细菌(anabaena)、纤维藻(ankistrodesmus)、哈夫尼亚沙门氏菌(aphanizomenen)、新月柄杆菌(arthrospyra)、新月柄杆菌(asterochloris)、气单胞菌(asteromonas)、接连交替单胞菌(astephomene)、解鸟氨酸拉乌尔菌(auxenochlorella)、嗜盐芽孢杆菌(basichlamys)、波特淋菌(botrydiopsis)、珀松毛舌菌(botryococcus)、珀松毛舌菌(botryococcus)、波特淋菌(botryokoryne)、伯克利多孔菌(boekelovia)、布氏极地杆菌(borodinella)、巴西诺卡氏菌(brachiomonas)、卡他莫拉菌(carteria)、头孢藻(cephaleuros)、角毛藻(chaetoceros)、胶毛藻(chaetophora)、新藻属(characiochloris)、管桩藻(characiosiphon)、衣藻属(chlainomonas)、衣藻(chlamydomonas)、小球藻(chlorella)、绿点藻(chlorochytrium)、绿球藻(chlorococcum)、绿梭藻(chlorogonium)、椭圆球藻(chloroidium)、绿方藻(chlorokybus)、拟衣藻(chloromonas)、金球藻目(chrysosphaera)、拟新月藻属(closteriopsis)、胶球藻属(coccomyxa)、卡氏球钙板藻(cricosphaera)、隐藻属(cryptomonas)、小环藻(cyclotella)、杜蒙盘菌(desmotetra)、网绿藻属(dictyochloris)、绿藻菌(dictyochloropsis)、杜氏藻(dunaliella)、椭球藻属(ellipsoidon)、赫氏圆石藻(emiliania)、独球藻属(eremosphaera)、绿藻门团藻目空球藻属(eudorina)、裸藻(euglena)、脆杆藻属(fragilaria)、伊乐藻(floydiella)、雨生红球藻(haematococcus)、郝夫曼氏诺卡氏菌(hafniomonas)、绿藻(heterochlorella)、粘球藻(gleocapsa)、丽丝藻属(gloeothamnion)、链瘤藻属(gongrosira)、盘本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于增加作物植物的产量的方法，其包括以下步骤：获得作物植物，其中所述作物植物的叶绿体具有胆固醇氧化酶；及在合适的条件下生长所述作物植物，其中与野生型作物植物相比，所述作物植物增加淀粉、根生物质、叶生物质、花的数量、种子的数量或总生物质的产量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述合适的条件包含在不适合野生型作物植物的纬度处生长所述作物植物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述作物植物在光限制条件下生长。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中所述作物植物达到开花的速度是野生型植物的两倍。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其进一步包括使所述作物植物生长多个作物循环的步骤。
6.一种用于增加生物燃料的产量的方法，其包括以下步骤：获得藻类，其中所述藻类的叶绿体具有胆固醇氧化酶，其中所述藻类已经改变基因结构以具有用于制造所述生物燃料的生物合成途径；在合适的条件下生长所述藻类，其中与野生型藻类相比，所述藻类产生大约两倍的生物燃料。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述生
8.一种用于在工厂中增加工业化学品的产量的方法，其包括以下步骤：获得植物，其中所述植物的叶绿体具有胆固醇氧化酶；在合适的条件下生长所述植物，其中所述植物产生的淀粉比野生型植物多约两倍；收获植物；使用所述收获的植物作为微生物的碳源，所述微生物已经改变基因结构以具有用于制造所述工业化学品的生物合成途径，其中制造的所述工业化学品的量是由等量的所述野生型植物制造的量的约两倍。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述工业化学品是丁二醇。
10.一种用于改进土壤质量的方法，其包括以下步骤：获得植物，其中所述植物的叶绿体具有胆固醇氧化酶；在合适的条件下生长所述植物，其中所述植物的根的大小及量增加；及在所述植物的生长完成之后将所述根留在所述土壤中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述植物是作物植物。
12.一种用于增加来自大气的CO2固定的方法，其包括以下步骤：获得植物，其中所述植物的叶绿体具有胆固醇氧化酶；及在合适的条件下生长所述植物，其中与野生型植物相比，所述植物将CO2固定增加约两倍。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述植物具有多个大叶。
14.一种用于增加作物植物中的淀粉的产量的方法，其包括以下步骤：获得作物植物，其中所述作物植物的叶绿体具有胆固醇氧化酶；及在较差的光照条件下生长所述作物植物，其中所述作物植物比野生型植物生长得更好，产生的淀粉比野生型作物植物多约两倍。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述合适的条件包含在不适合野生型作物植物的纬度处生长所述作物植物。
16.一种用于生长作物的方法，其包括以下步骤：获得作物植物，其中所述作物植物的叶绿体具有胆固醇氧化酶；及在合适的条件下生长所述作物植物，其中所述作物植物在野生型作物植物的一半时间内达到成熟。
17.一种生长作物的方法，其包括以下步骤：获得作物植物，其中所述作物植物的叶绿体具有胆固醇氧化酶；及在所述作物的光限制条件下生长所述作物植物，其中所述作物的产量比在相同光限制条件下生长的野生型作物增加。
18.根据权利要求8到17中任一权利要求所述的方法，其中所述合适的条件包含在不适合野生型作物植物的纬度处生长所述作物植物。
19.根据权利要求8到18中任一权利要求所述的方法，其中所述作物植物在光限制条件下生长。
20.根据权利要求8到19中任一权利要求所述的方法，其中所述作物植物达到开花的速度是野生型植物的两倍。
21.根据权利要求8到20中任一权利要求所述的方法，其进一步包括使所述作物植物生长多个作物循环的步骤。
22.根据权利要求1到21中任一权利要求所述的方法，其中所述胆固醇氧化酶来自放线菌。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述胆固醇氧化酶来自链霉菌菌株A19249。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述胆固醇氧化酶具有GenBank登录号A19124的序列。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于增加作物植物的产量的方法，其包括以下步骤：获得作物植物，其中所述作物植物的叶绿体具有胆固醇氧化酶；及在合适的条件下生长所述作物植物，其中与野生型作物植物相比，所述作物植物增加淀粉、根生物质、叶生物质、花的数量、种子的数量或总生物质的产量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述合适的条件包含在不适合野生型作物植物的纬度处生长所述作物植物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述作物植物在光限制条件下生长。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中所述作物植物达到开花的速度是野生型植物的两倍。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其进一步包括使所述作物植物生长多个作物循环的步骤。
6.一种用于增加生物燃料的产量的方法，其包括以下步骤：获得藻类，其中所述藻类的叶绿体具有胆固醇氧化酶，其中所述藻类已经改变基因结构以具有用于制造所述生物燃料的生物合成途径；在合适的条件下生长所述藻类，其中与野生型藻类相比，所述藻类产生大约两倍的生物燃料。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述生物燃料是乙醇。
8.一种用于在工厂中增加工业化学品的产量的方法，其包括以下步骤：获得植物，其中所述植物的叶绿体具有胆固醇氧化酶；在合适的条件下生长所述植物，其中所述植物产生的淀粉比野生型植物多约两倍；收获植物；使用所述收获的植物作为微生物的碳源，所述微生物已经改变基因结构以具有用于制造所述工业化学品的生物合成途径，其中制造的所述工业化学品的量是由等量的所述野生型植物制造的量的约两倍。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述工业化学品是丁二醇。
10.一种用于改进土壤质量的方法，其包括以下步骤：获得植物，其中所述植物的叶绿体具有胆固醇氧化酶；在合适的条件下生长所述植物，其中所述植物的根的大小及量增加；及在所述植物的生长完成之后将所述根留在所述土壤中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述植物是作物植物。
12.一种用于增加来自大气的c...
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