本发明专利技术一般涉及通过在植物中提高或产生中间体磷酸核糖焦磷酸（ＰＲＰＰ）相关多肽的一种或多种活性而与相应未转化野生型植物细胞相比具有提高的产量的植物细胞和／或植物。特别地，本发明专利技术涉及通过提高或产生磷酸核糖焦磷酸合酶（ＰＲＰＰ合成酶，ＰＲＳ）的一种或多种活性而与相应未转化野生型植物细胞相比具有提高的产量的植物细胞和／或植物。本发明专利技术还涉及这些植物细胞和／或植物的产生、筛选和育种方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】产量提高的植物本专利技术 一般涉及植物细胞和/或植物，其与相应的未转化野生型植物细 胞相比，通过在植物中提高或产生 一种或多种与中间体磷酸核糖焦磷酸(PRPP)相关多肽的活性而具有提高的产量。具体地，本专利技术涉及植物细胞 和/或植物，其与相应的未转化野生型植物细胞相比，通过提高或产生磷酸 核糖焦磷酸合酶(PRPP合酶，PRS)的 一种或多种活性而具有提高的产量。植物是光合自养的生物，能产生发育和生长所需的所有有机化合物。 在过去几年中，已经鉴定了许多影响植物细胞和器官生长的因子，生长相 关蛋白的分子功能也开始得以阐明。鉴于发育过程与代谢途径使用共同的 资源库，并且这两个过程都应答于环境能量和资源供应，很显然资源可用 性可能对细胞增殖和生长具有直接影响。Baldet及其同事最近证明了这种 密切的相关关系(丄Exp. Bot. 57， 961-970， 2006)，其显示番茄植林的果实负 荷降低在所有其他植物器官(包括根、茎、叶、花和其他果实)中导致光同 化作用提高和生长速率提高。另一方面，之前的实验已显示，在核苷酸从 头合成降低的情况下，马铃薯和烟草植林的生长降低，而没有进一步的多 效性(Schr6der等，Plant Physiol. 138， 1926—1938， 2005)。对植物代谢途径的靶向调控(优选通过重组方法实现)使得可以有利的 方式改变植物代谢，这在使用传统育种方法时只有在复杂的操作之后才能 实现，或者根本无法实现。因此，罕见的脂肪酸(例如特定的多不饱和脂肪 酸)仅在某些植物中合成或在植物中根本不合成，因此只能通过在转基因植 物中表达相关的酶来产生(例如Millar等 Trends Plant Sci 5:95-101, 2000)。三酰甘油和其他脂质是由脂肪酸合成的。脂肪酸生物合成和三酰甘油7生物合成由于区室作用而可以认为是独立的生物合成途径，但就终产物而 言则是一个生物合成途径。脂质合成可分成两个部分机制， 一个可称为"原核的"，另一个可称为"真核的，，(Browse等Biochemical J 235:25-31， 1986; Ohlrogge & Browse Plant Cell 7:957-970， 1995)。该合成的原冲亥才A4'H立于 质体中，包括生物合成游离的脂肪酸，它们被输出到胞质溶胶中，在此以 脂肪酸酰基CoA酯的形式进入真核机制，并与甘油-3-磷酸(G3P)酯化得到 磷脂酸(PA)。 PA是合成中性和极性脂质的起点。中性脂质在内质网上通过 Kennedy途径等合成(Voelker Genetic Engineering, Setlow (ed.) 18:111-113， 1996; Shankline & Cahoon， Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 49:611-649， 1998; Frentzen等，Lipids 100:161-166， 1998)。除了三酰甘油的 生物合成以外，G3P也在甘油合成中发挥作用。该合成所必需的G3P通过以甘油-3-磷酸脱氢酶(G3PDH，也称为二羟 丙酮磷酸还原酶)还原二幾丙酮磷酸(DHAP)来合成。通常，NADH作为还 原性同底物(EC 1.1.1.8)。另一类甘油-3-磷酸脱氢酶(EC l丄99.5)利用FAD 作为同底物。这一类别的酶催化DHAP到G3PDH的反应。在真核细胞中， 这两类酶分布在不同区室中，NAD依赖性的酶位于胞质溶胶中，FAD依 赖性的酶位于线粒体中(就酿酒酵母而言，参阅如Larsson等，Yeast 14:347-357， 1998)。WO 2003/095655公开了通过表达来自酵母的甘油-3-磷酸脱氢酶 (G3PDH)来提高转基因植物的总含油量。此外，WO 2004/039946公开了基于改变FAD2 mRNA或FAD2蛋白 的浓度来提高植物的含油量的方法。WO2004/057946描述了通过使用表达豆血红蛋白和/或血红蛋白的转 化植物来改变植物中贮藏物质含量的方法。磷酸核糖焦磷酸合酶(PRS; EC 2.7.6.1)催化5-磷酸核糖基a-l-焦磷酸 (PRPP)的形成，其中焦磷酸基从ATP转移至核糖5-磷酸(R5P)(Kronberg 等，1955)。该反应通过R5P中Cl-OH基对ATP中p-磷酰基的亲核攻击来 进行。就其本身而言，5-磷酸核糖a-l-焦磷酸(PRPP)在从头合成和补救途径(再循环)中都作为合成所有其他核普酸的中心化合物而是必需的，因此 是整个细胞代谢中重要的中间体。由于在代谢中的这种中心作用，所有的生命形式中都具有编码PRS的 至少一个PRS基因拷贝也就不足为奇了(Krath等，1999)。 PRS已在分子和 生化水平在多种生物中进行了表征，如(Fox & Kelly， 1971)、大肠杆菌 (Hove-Jensen等，1986)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)(Arnvig等，1990)、 酉良酒酵母(Saccharomyces cervisiae)(Carter 等，1994)和拟南芥(A. thaliana)(Krath等，1999)等。原核生物仅有一个PRS基因拷贝，而真核生 物则含有多种同工型。大鼠和人分别具有两个和三个PRS基因(Taira等， 1987)，菠菜中可鉴定出四种同工型(Krath & Hove-Jensen， 1999)，拟南芥 中有五种同工型，白杨树(Populustrichocarpa)中甚至有6种同工型。菠菜 的四种同工型中有两种位于细胞器中，另一种在胞质溶胶中(Krath等， 1999)。PRS蛋白可分为两类。第I类("经典，，PRS)代表例如大肠杆菌、枯草芽 孢杆菌、哺乳动物的酶以及一些植物同工型。相反，第二类看来是植物特 异性的，包括如菠菜的PRS同工型3和4(Krath等，1999)。这两类是基于 其酶特性来区分的。I类PRS的活性和稳定性取决于Pi的供给，而II类 酶的活性则不然。与第二类PRS相反，第一类"经典"酶被ADP(腺苷5，-二磷酸)别构抑制。还发现了底物特异性的差异"经典"酶特别地使用 ATP(腺苷5，-三磷酸)作为底物，在一些情况下也使用dATP，而II类酶具 有更宽的底物谱。除了 ATP和dATP以外，它们还接受GTP、CTP和UTP。 这两类酶的这些重大的酶特性差异还反映在其氨基酸序列的低相似性 (Krath等，1999; Krath & Hove-Jensen， 1999;2001)。美国申请20050176033公开了使用来自大肠杆菌的磷酸核糖焦磷酸合 酶(PRPP合酶)的反馈抗性突变体来制备L-组氨酸。5-磷酸核糖a-l-焦磷酸 (PRPP)和腺脊5'-三磷酸(ATP)是组氨酸生物合成的起始材料。美国申请20020137169还公开了过表达编码PRPP合酶的PRS基因(登 录号U76387)。这时，将PRS基因与编码烟酸核苷酸焦磷酸化酶蛋白的9nadC基因一起过表达，用于制备烟酸及其衍生物。迄今为止，还没有发现核苷酸可用性在脂质合成中的重要性。 如上文所述，对于植物中生长与产生防御化合物或贮藏产本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于产生与相应未转化野生型植物细胞、植物或其部分相比具有提高的产量的转基因植物细胞、植物或其部分的方法，该方法通过在所述植物细胞或植物或其部分中提高或产生选自磷酸核糖焦磷酸合酶的一种或多种活性来实现。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：T灿克，O奥斯瓦德，J鲍尔，RM茨伦纳，S科斯洛夫斯基，
申请(专利权)人：巴斯福植物科学有限公司，马克思普朗克科学促进协会公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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