用于促进植物的次生细胞壁形成的方法技术

提供的是用于增加植物的次生细胞壁厚度的方法。通过使用使用管状分子分化（TED）相关蛋白质或其C末端片段用于增加植物的次生细胞壁厚度的方法，其包括：构建转基因（Tg）植物，所述转基因植物以可表达方式包含编码一种或多种蛋白质的DNA，所述蛋白质选自TED6与TED7的组合、TED6的C末端片段、TED7的C末端片段、以及TED6的C末端片段与TED7的C末端片段的组合，并且在所述植物内表达所述DNA；Tg植物；及其后代、细胞、组织或种子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有促进植物的木纤维次生细胞壁形成的功能的蛋白质，编码该蛋白质的DNA及其用途。
技术介绍
人类长久以来已在各种工业领域中使用木质生物质(woody biomass)例如树干、 根、叶和枝，所述工业领域包括造纸、建筑、饲料生产、燃料生产等。其中利用木质生物质的工业考虑到全球环境问题的改善而再次得到认识，因为它们使得能够在未来使用可持续性使用资源。因此，此类工业预期是再循环导向的工业，其利用碳源代替目前的化石资源。因此，为了稳定和可持续地保证木质生物质，主要针对桉属(Eucalyptus)、金合欢属 (Acacia)等的快速生长树的造林工业在全世界得到促进。木质生物质由植物茎的次生木质部中存在的导管细胞和木纤维细胞组成。这些细胞特征均在于在细胞内的次生细胞壁形成，所述次生细胞壁由纤维素、半纤维素和木质素组成。占大多数次生木质部的木纤维细胞用作工业领域中的木质生物质(非专利文献1)。 木纤维细胞的次生细胞壁的量(厚度程度)是非常重要的，因为它影响生物质的量或木纤维的物理性质。近年来，使用木质生物质的生物能生产和生物精炼已变得越来越普及，这是众所周知的。考虑到生产力的改善和成本降低，增厚次生细胞壁以增加生物质的量是非常有益的。此外，当木质生物质视为用于常规造纸的原料时，考虑到用于绒毛纸(bulky paper)等的生产力的改善和成本降低，增厚次生细胞壁以增加生物质的量是非常有利的，对于所述绒毛纸等需要具有厚次生细胞壁和高Runkel比(次生细胞壁与腔比)水平的木纤维。与造林计划的未来发展一致，促进作为木质生物质主要来源的木纤维细胞的次生细胞壁形成，以改变生物质(纤维素、半纤维素和木质素)的量，并且改变木纤维的形态(例如Rimkel比)。因此，可以预期未来用于能量应用或作为工业原料的扩展用途。因此，用于促进木纤维细胞的次生细胞壁形成的方法的开发对于实现在全球规模上木质生物质的更高效和有效生产是非常重要的。用于促进次生细胞壁形成的几种方法迄今已变得已知(专利文献1 - 5和非专利文献2 - 5)。然而，它们不能投入实际使用，因为其中许多涉及促进除木纤维外的植物细胞的次生细胞壁形成，并且该促进作用引起的细胞和次生细胞壁的量是极低的。进一步地，尽管存在用于促进木纤维细胞的次生细胞壁形成的技术，但它们不能在实际上使用，因为观察到不利影响例如矮化。如上所述，难以使用目前已知的技术促进木纤维细胞的次生细胞壁形成。本专利技术人已发现其表达在导管细胞形成后被特异性诱导的许多基因(非专利文献 6)。由本专利技术人发现的基因群包括未知功能的许多基因，并且这些基因考虑为在导管形成中起一些作用。导管细胞和木纤维细胞彼此高度类似，因为2种细胞都在细胞内形成次生细胞壁，并且它们都被称为源于管胞。因此，考虑这些基因的功能分析可以使得能够不仅对于导管细胞、还对于木纤维细胞控制次生细胞壁形成。然而，不存在此类技术或发现。 日本专利号4068152 日本专利公开(特表)号2003-509009 A 日本专利公开(特开)号2006-246852 A 日本专利公开(特表)号2006-5^990 A 日本专利公开(特开)号2008-178422 A。Evert，RF. Esau's Plant Anatomy,Meristems,Cells,and Tissues of the Plant Body their Structure, Function, and Development. 3rd ed. New Jersey John Wiley &Sons,Inc. Kubo 等人，2005 Genes & Dev. 19:1855-1860 Goicoechea 等人，2005 The Plant Journal 43:553-567 Mitsuda 等人，2005 The Plant Cell 17:2993-3006 Zhong 等人，2006 The Plant Cell 18:3158-3170 Demura, Τ.和 Fukuda，H. 2007 Trends in Plant Sci. 12:64-70。专利技术概述本专利技术解决的课题本专利技术已考虑到上述情况来实现。本专利技术的目的是提供使用为未知功能的基因的TED6 和TED7的方法，和其中次生细胞壁形成得到促进的植物。用于解决课题的方法
本专利技术人已预测为植物的管状分子分化(tracheary element differentiation, TED) 相关蛋白质的TED6或TED7可能涉及植物次生细胞壁的纤维素合成和模式形成。然而，他们已揭示单独的此类蛋白质不具有这种功能。进一步深入研究的结果是，他们已完成了具有下述特征的本专利技术。简言之，本专利技术具有下述特征。在第一个方面，本专利技术提供了使用TED相关蛋白质或其C末端片段用于增加植物的次生细胞壁厚度的方法，其包括产生转基因植物，所述转基因植物以可表达方式(即，从而可以表达基因)包含编码蛋白质的DNA，所述蛋白质选自TED6和TED7的组合、TED6的C 末端片段、TED7的C末端片段、以及TED6的C末端片段和TED7的C末端片段的组合；并且引起该DNA在该植物内的表达。在上述方面的一个实施方案中，上述TED6或TED7的C末端片段由下述组成缺乏在TED6或TED7的成熟氨基酸序列中从N末端到跨膜结构域的序列的氨基酸序列，或在缺乏所述序列的氨基酸序列的N末端侧和/或C末端侧上包含一个或数个氨基酸的缺失、置换或添加的氨基酸序列。此处，“几个”指示10或更少的整数；即2 - 10的整数。在第二个方面，本专利技术提供了转基因植物或其后代植物，其特征在于它以可表达方式包含编码蛋白质的DNA，所述蛋白质选自如上所述TED6和TED7的组合、TED6的C末端片段、TED7的C末端片段、以及TED6的C末端片段和TED7的C末端片段的组合，并且与野生型植物比较次生细胞壁的厚度增加。在第三个方面，本专利技术进一步提供了衍生自上述转基因植物或其后代植物的细胞或组织。在第四个方面，本专利技术进一步提供了上述转基因植物或其后代植物的种子。日本专利申请号2009-086922的说明书和/或附图中公开的部分或全部内容引入本文作为参考，所述日本专利申请是本申请的优先权文件。专利技术效果本专利技术的方法使得能够促进植物的木纤维细胞中的次生细胞壁形成，并且从而增加次生细胞壁的厚度。次生细胞壁的增厚是有利的，因为它可以导致增加量的生物质。附图简述附图说明图1显示rLe TED6、Ze TED7及其C末端片段的超表达对百日菊(Z/zwia elegans)细胞的次生细胞壁形成的作用。垂直轴指示具有可见次生细胞壁的细胞百分率(％)。图IA 显示全长&TED6的C末端片段(SEQ ID NO: 1的27Leu-95Ala)的超表达。图IB显示全长Ze TED7-1和Ze TED7-1的C末端片段(SEQ ID NO 2的209Trp-3wGly)的超表达。图IC显示kTED7的共超表达。进一步地，在图1中，⑶S ( β -葡糖醛酸酶)指示其中⑶S而不是k TED6、Ze TED7或其C末端片段超表达的植物对照。图2-1显示百日菊TED6和TED7 (即Ze本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：出村拓，远藤晓诗，佐藤茂，西洼伸之，
申请(专利权)人：独立行政法人理化学研究所，
类型：发明
国别省市：