具有改变的油、蛋白或纤维含量的植物的生产制造技术

本发明专利技术涉及由于ＨＩＯ核酸的改变的表达而表现出改进的油量表现型或改进的粗粉质量表现型的植物。本发明专利技术还涉及产生具有改进的油量表现型或改进的粗粉质量表现型的植物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及具有改变的油、蛋白和/或纤维含量的经修饰的植物， 以及制造具有改变的油、蛋白和/或纤维含量的经修饰的植物的方法和 从这样的植物生产油的方法。
技术介绍
操纵作物种子的成分、特别是种子油和蛋白的含量和组成、以及 家畜的种子粗粉中的可用的可代谢能量("AME")的能力，在农业 工业中具有重要的应用，涉及加工的食物油和动物饲料。农业作物的 种子含有多种有价值的成分，包括油、蛋白和淀粉。工业加工可以分 离某些或所有这些成分，单独销售用于特定的应用。例如，美国大豆 作物的接近60%被大豆加工工业碾碎。大豆加工产生以高价值销售的 纯化的油，同时剩余的种子粗粉作为家畜饲料销售(U.S. Soybean Board, 2001 Soy Stats (美国大豆委员会，2001年大豆状况))。低芥子酸油 菜(canola)籽也被碾碎以生产油和副产品低芥子酸油菜籽粗粉(Canola Council of Canada (加拿大低芥子酸油菜籽理事会))。低芥子酸油菜 籽粗粉含有高百分率的蛋白并具有良好的氨基酸配比，但是因为它含 有高纤维和肌醇六磷酸盐含量，不容易被家畜消化(Slominski,B.A.等， 1999 Proceedings of the 10th International Rapeseed Congress, Canberra, Australia)，比大豆粗粉的价值要低。在美国生产的玉米，55%以上被用作动物饲料(爱荷华州玉米种植者协会(Iowa Corn Growers Association))。玉米的价值与其被家 畜消化的能力直接相关。因此，希望能够最大化种子的油含量和粗粉 的AME。对于被加工的含油种子例如大豆和低芥子酸油菜籽来说，增 加种子的绝对油含量将增加这些谷物的价值，而增加粗粉的AME将增 加其价值。对于被加工的玉米来说，油含量的增加或减少都可能是所 需的，这取决于其它主要成分将被如何使用。减少油可以通过减少不 需要的与油的氧化有关的味道而改进分离到的淀粉的质量。或者，当 淀粉被用于乙醇生产时，味道是不重要的，增加油含量可以增加整体 价值。在许多词料谷物例如玉米和小麦中，希望增加种子油含量，因为 油比其它的种子成分例如碳水化合物具有更高的能量含量。种子油加 工，和大多数谷类加工商业一样，是资本密集型商业，因此，产品的 分布从低价值的成分向高价值的油类成分的小的迁移，对于谷类加工 者来说可能具有明显的经济学影响。此外，通过调整种子蛋白和纤维 的含量和组成而不降低种子的油含量来增加粗粉的AME，可以增加动 物饲料的价值。对于油类的生物技术操作，已经显示出提供了组成的改变和油产 量的提高。组成的改变包括高油酸大豆和玉米油(美国专利Nos. 6,229,033禾口 6,248,939)，以及含有月桂酸酯的种子(美国专利No. 5,639,790)等。在组成的改变中进行的工作主要集中于加工的油类种 子，但是可以容易地扩展到非油类种子作物，包括玉米。尽管对于增 加油含量存在着相当大的兴趣，但目前在该领域唯一实施的生物技术 是高油玉米(High-Oil Corn) (HOC)技术(DuPont,美国专利No. 5,704,160) 。 HOC在被称为顶交(TopCross)的生产系统中使用了通 过经典筛选育种开发的高油授粉者以及原种(elite)(雄性不育)杂种 雌性。顶交高油系统将在玉米中收获的谷物油含量从大约3.5%提高到 大约7%，增加了谷物的能量含量。尽管富有成果，但HOC生产系统具有固有的局限性。首先，这种 低百分率的授粉者负责整块田的结实率的系统包含了内在的风险，特 别是在干旱年份。其次，现有的HOC田中的油含量还没能达到种子油 含量超过9%。最后，高油玉米主要不是生物化学的改变，而是具有增 加油含量的间接结果的解剖学突变体(胚尺寸的增加)。因为这些原 因，可选的替代性高油策略、特别是源自于生物化学结果改变的高油 策略，将是特别有价值的。对种子成分的操作已经鉴定到了几种改进种子粗粉的营养质量、 可消化性和AME的成分。在低芥子酸油菜籽和大豆中增加赖氨酸的含 量(Falco等，1995所o/Tec/mo/ogy 13:577-582)增加了这种必需氨基 酸的可利用性，并降低了对营养添加剂的需要。具有增加的种子蛋白 的大豆变异体与常规变异体相比显示出含有明显更多的可代谢能量(Edwards等,1999，尸ow/^y Scz'. 79:525-527)。降低玉米种子的肌醇六 磷酸盐含量已经显示出增加了动物词料中氨基酸的生物可利用性(Douglas等，2000,尸o^o;Sc/. 79:1586-1591)，降低大豆粗粉中的寡 糖含量增加了粗粉中的可代谢能量(Parsons等，2000，尸ow/^y 79:1127-1131)。大豆和低芥子酸油菜是加工油和种子粗粉市场最明显的靶作物， 因为两种作物都被碾碎搾油，剩余的粗粉作为动物饲料销售。大规模 的商业工作(例如美国专利No. 5,952,544; PCT申请No. W09411516) 证实，拟南芥"^6Wo;w/"是这些作物中油类代谢的良好模型。种子 油成分的生物化学筛选已经鉴定了拟南芥中许多关键的生物合成酶类 的基因，并导致鉴定了农业上重要的基因的直系同源物。例如，使用 化学诱变的群体进行的筛选已经鉴定了其种子显示出改变的脂肪酸组 成的脂类突变体(Lemieux等，1990， 7Tz亂柳/. G匿f. 80: 234-240; James和Dooner, 1990， 7Tz亂柳/. Ge"". 80: 241-245)。检测改变的 脂肪酸组成的T-DNA诱变筛选(Feldmann等，1989, Sc/e"ce 243: 1351-1354)鉴定到了 去饱和酶(i^4Z)3)和A-12去饱和酶(K4D2)基因(美国专利No 5952544; Yadav等，1993,尸/。W尸—103: 467-476; Okuley等，1994,尸/a"f Ce〃 6(1):147-158)。一项集中于油含 量而不是油质量的筛选，分析了化学诱导的突变体的皱縮的种子或改 变的种子密度，从中推断出种子油含量的改变(Focks和Benning, 1998, 尸/滅尸一o/. 118:91-101)。另一项被设计用于鉴定参与非常长链脂肪酸的生产的酶的筛选， 鉴定到了负责降低种子中的三酰基甘油累积的二酰基甘油酰基转移酶 (DGAT)的编码基因中的突变(Katavic V等，1995,尸/a"f尸&w'o/. 108(1):399-409)。进一步显示出，DGAT cDNA的种子特异性的过表 达与增加的种子油含量有关(Jako等，2001,尸/a^ P/z"/0/. 126(2):861-74)。拟南芥也是用于理解影响粗粉质量的种子成分的积累 的模型。例如，拟南芥含有在许多双子叶植物包括低芥子酸油菜和大 豆中发现的白蛋白和球蛋白种子贮藏蛋白"hewry 1995,尸/cmf Ce〃 7:945-956)。用于合成纤维的成分例如纤维素和木质素的生物化学途 径，在维管植物中是保守的，影响了这些成分的拟南芥突变体已经被 分离出来(综述在Ch本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有植物转化载体的转基因植物，该载体含有编码ＨＩＯ多肽的核苷酸序列或与编码该多肽的序列互补的核苷酸序列，该ＨＩＯ多肽含有ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：２、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：４、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：６、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：８、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：１０、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：１２、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：１４、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：１６、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：１８、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：２０、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：２２、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：２４、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：２６、ＳＥＱＩＤ　ＮＯ：２８、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：３０、ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：３２或ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：３４中显示的氨基酸序列，或其直系同源物或旁系同源物，由此该转基因植物相对于对照植物具有增加的油含量表现型或改进的粗粉质量表现型。

【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：约翰P戴维斯，海因措恩格额，
申请(专利权)人：农业经济有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]