组合物和方法包括在植物细胞中遗传编码和表达新颖的Δ9-18:0-ACP去饱和酶。在一些实施方案中，核酸分子编码新颖的Δ9-18:0-ACP去饱和酶。在其它实施方案中，氨基酸序列具有Δ9-18:0-ACP去饱和酶活性。为了增加全植物、植物种子、和植物材料，例如，种子中不常见脂肪酸的量，所述方法可以牵涉在植物细胞、植物材料和全植物中表达Δ9-18:0-ACP去饱和酶。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】OMEGA-7脂肪酸在植物种子中的积累本专利技术在DowAgroSciencesLLC和为美国能源部运作的BrookhavenSciencesAssociates,LLC之间的CRADA(C-05-11)下做出。政府具有本专利技术的某些权利。优先权要求本申请要求2010年6月24日提交的美国临时专利申请流水号61/358,318关于“ACCUMULATIONOFN-7FATTYACIDSINPLANTSEEDS”的提交日权益。
在特定的实施方案中，本专利技术涉及一种发挥Δ9-16:0-ACP去饱和酶功能的新型突变体蓖麻属(Ricinus)Δ9-18:0-ACP去饱和酶，称作Com25。另一个实施方案涉及操作植物中的代谢分支点，例如以使碳改方向到ω-7脂肪酸中的代谢工程化方法。在某些实施方案中，本专利技术涉及用于表达Com25作为代谢工程化策略的一部分，使得碳改方向到植物种子中的ω-7脂肪酸中的方法。专利技术背景据估计在自然界中可能存在着超过1,000种脂肪酸结构。Millar等,(2000)TrendsPlantSci5(3):95-101。许多这些脂肪酸通过一批原型去饱和酶变体使脂肪酸衍生化来合成。要分离的这些变体去饱和酶的第一种是来自蓖麻胚乳的蓖麻(Ricinus)油酸羟化酶，即负责蓖麻油酸合成的酶。VandeLoo等,(1995)Proc.Natl.Acad.Sci.USA92(15):6743-6747。这继之以编码斑鸠菊(Vernonia)亚油酸环氧酶和还阳参(Crepis)油酸乙炔酶(actylenase)的基因。Lee等,(1998)Science280(5365):915-18。这些基因的分离导致如下的想法，即其在油料作物植物中的异源表达可以促进相应的不常见脂肪酸的积累。Broun等,(1997)PlantJournal13:201-10。然而，所得的不常见脂肪酸积累总是低于存在于分离基因的天然来源植物中的积累。Napier,J.A.(2007)Annu.Rev.PlantBiol.58:295-319。已经自积累不常见脂肪酸的组织分离的酶变体去饱和酶的比活谱与生成相应的不常见脂肪酸的作用一致。然而，它们与至今报告的所有硬脂酰-ACP去饱和酶相比展现出非常差的比活，而且已经证明了在异源表达时在生成改变的脂肪酸表型方面是无效的。Cahoon等,(1994)Prog.LipidRes.33:155-63。例如，在模式植物拟南芥(Arabidopsis)中在种子特异性强启动子的控制下蓖麻羟化酶的种子特异性表达导致仅约17%蓖麻油酸的积累，远少于存在于蓖麻种子中的约90%。Broun和Somerville(1997)PlantPhysiol.113:933-42。已经对环氧和炔属脂肪酸报告了类似令人失望的结果，已经报告了在拟南芥中异源表达环加氧酶(epoxygenase)和乙炔酶后，它们分别积累15和25%。Lee等,(1998)Science280(5365):915-18。在显示较差的活性外，变体去饱和酶在纯化时趋于形成不溶性聚集体。较低的稳定性和较差的催化速率是作为基因重复事件出现的许多新进化的酶共享的特性，在所述基因重复事件中，释放稳定性和/或周转选择，期间积累突变，这最终导致功能改变。Govindarajan和Goldstein(1998)Proc.Natl.Acad.Sci.USA95:5545-49;Goldstein(2001)inProteinFolding,EvolutionandDesign(Broglia,R.A.,Shakhnovich,E.I.和Tiana,G.编)CXLIV卷,I.O.S.Press,Amsterdam。已经推进了低水平靶标脂肪酸积累的许多潜在解释。Napier,J.A.(2007)Annu.Rev.PlantBiol.58:295-319。证明提示了专门的酶可以在将不常见脂肪酸掺入三酰甘油中发挥关键作用。例如，月桂酸酯在转基因油菜(Brassicanapus)种子中的积累在共表达椰子溶血磷脂酸酰基转移酶以及加利福尼亚月桂树(Calforniabay)中链硫酯酶后从50%增加至60%。Knutzon等,(1999)PlantPhysiol.120(3):739-46。最近，蓖麻2型酰基辅酶A:二酰基甘油酰基转移酶(RcDGAT2)以及蓖麻羟化酶的共表达将蓖麻油酸的积累从约17%至约30%。Burgal等,(2008)PlantBiotechnol.J.6(8):819-31。仍必须报告在转基因植物中积累与存在于天然存在的物种中的水平等同的高水平不常见(unusual)脂肪酸。因为不常见脂肪酸在许多工业和应用中是高度期望的，所以需要在为其生产而设计的转基因植物中更好地表达不常见脂肪酸。专利技术概况本文中公开了编码称作Com25的新颖的变体去饱和酶的核苷酸序列及其氨基酸序列。还公开了在植物细胞中表达Com25的方法，以利用Com25酶相对于WT蓖麻Δ9-18:0去饱和酶增强的去饱和酶活性，使得在植物种子中的不常见脂肪酸的百分比组成增加。在一些实施方案中，所述方法包括在拟南芥中表达Com25。在某些实施方案中，植物种子中增加的不常见脂肪酸是ω-7脂肪酸。在这些实施方案中，ω-7脂肪酸可以是16:1Δ9-和/或18:1Δ11。还提供了在植物细胞中表达Com25的方法，其中植物细胞在质体和质体外脂肪酸延长方面是受损的，使得植物种子中不常见脂肪酸的百分比组成增加。在一些实施方案中，所述方法包括在拟南芥中表达Com25。在某些实施方案中，植物种子中增加的不常见脂肪酸是ω-7脂肪酸。在这些实施方案中，ω-7脂肪酸可以是16:1Δ9-和/或18:1Δ11。提供了在植物细胞中表达Com25的其它方法，其中KASII在植物细胞中受到抑制，使得植物种子中不常见脂肪酸的百分比组成增加。在一些实施方案中，所述方法包括在拟南芥中表达Com25。在某些实施方案中，植物种子中增加的不常见脂肪酸是ω-7脂肪酸。在这些实施方案中，ω-7脂肪酸可以是16:1Δ9-和/或18:1Δ11。还提供了在植物细胞中表达Com25的其它方法，其中KASII及质体和质体外脂肪酸延长在植物细胞中受到抑制，使得植物种子中不常见脂肪酸的百分比组成增加。在一些实施方案中，所述方法包括在拟南芥中表达Com25。在某些实施方案中，植物种子中增加的不常见脂肪酸是ω-7脂肪酸。在这些实施方案中，ω-7脂肪酸可以是16:1Δ9-和/或18:1Δ11。前述和其它特征通过几个实施方案的以下详细描述及参考的附图会变得更加显而易见。附图简述图1描绘了拟南芥质体和内质网中脂肪酸合成和修饰的示意图。由16:0去饱和酶介导的反应标示为1：Δ9-16:0-ACP去饱和酶；2：质体外Δ9-16:0-ACP去饱和酶。框示ω-7FA，即16:1Δ9和18:1Δ11。图2展示了在拟南芥的多种背景中表达Com25后FAME的代表性气相层析分离。小图A和B，WT；C和D，fab1；E和F，fab1/fae1。小图A、C和E，未转化；B，D和F，用Phas:Com25转化。标示FAME峰：16:0(1),16:1Δ9(2),16:2(3),18:0(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】2010.06.24 US 61/358,3181.一种用于增加在植物材料中不常见脂肪酸的量的方法，该方法包括：用核酸分子转化包含质体外去饱和酶的植物材料，所述核酸分子包含：与SEQIDNO:1至少60%相同的核苷酸序列；以及菜豆蛋白启动子或LTP170启动子，其中所述核苷酸序列编码与SEQIDNO:2具有至少90%同一性的Δ9去饱和酶；使得增加不常见脂肪酸在所述植物材料中的量，其中所述质体外去饱和酶是LnΔ9D或AnΔ9D去饱和酶。2.权利要求1的方法，其进一步包括用额外的权利要求1中所述的核酸分子转化植物材料。3.权利要求1的方法，其中所述植物材料包含用于提高所述植物材料中16:0-ACP水平的手段，其选自下组：抑制KASII；和降低所述植物材料中16:0脂肪酸的延长。4.权利要求3的方法，其中抑制KASII通过在fab1基因中引入突变而实现。5.权利要求3或4的方法，其中降低所述植物材料中16:0脂肪酸的延长通过在fae1基因中引入突变而实现。6.权利要求1的方法，其中所述植物材料选自下组的属：拟南芥属(Arabidopsis)、琉璃苣属(Borago)、蓖麻属(Ricinus)、可可树属(Theobroma)、玉蜀黍(Zea)、棉属(Gossypium)、两节荠属(Crambe)、萼距花属(Cuphea)、亚麻属(Linum)、小滨菊属(Lesquerella)、鲸油草(Limnanthes)、旱金莲属(Tropaeolum)、月见草属(Oenothera)、木樨榄属(Olea)、油棕属(Elaeis)、落花生属(Arachis)、红花属(Carthamus)、大豆属(Glycine)、向日葵属(Helianthus)、烟草属(Nicotiana)、斑鸠菊属(Vernonia)、小麦属(Triticu...
【专利技术属性】
技术研发人员：J尚克林，TH古延，TA沃尔什，EJ惠特尔，MS皮德科维奇，
申请(专利权)人：陶氏益农公司，布鲁克黑文科学联合有限责任公司，
类型：
国别省市：
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