本申请公开了在FAD2-1A和FAD2-1B中具有突变的大豆植物。此外，本公开涉及来自所述植物的单饱和脂肪与多不饱和脂肪的比发生改变的种子。具体而言，本公开涉及表现出升高的油酸水平的植物。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 相关申请的交叉引用 本申请要求于2009年7月8日提交的美国临时申请系列第61/223,942号的权益。 序列表 本申请附有纸版和计算机可读形式的序列表，其精确复制了本文所述的序列。 背景 植物油在多种应用中使用。需要新的植物油组合物以及改进的从生物合成或天然 植物来源获得油组合物的方法。根据油的预期用途，需要多种不同的脂肪酸组合物。植物， 尤其是种子中合成大量油的物种，是食用和工业用油的重要来源。 油酸是在多种动植物来源中发现的单不饱和ω-9脂肪酸。油酸被认为是饮食中较 为健康的脂肪来源之一，并且通常可用于替代饱和脂肪含量较高的脂肪来源。 脂肪消耗中油酸含量较高的饮食被证实降低胆固醇、动脉硬化和心血管疾病的总 水平。特别地，油酸已被证实能提高被称为"好胆固醇"的高密度脂蛋白（HDL)的水平，同时 降低还被称为"坏"胆固醇的低密度脂蛋白（LDL)。因此，需要开发包含更为健康的脂肪酸形 式的新且廉价的食物来源。 植物通过称为脂肪酸合成酶(FAS)途径的共有代谢途径合成脂肪酸。β-酮脂酰-ACP(酰基载体蛋白部分)合酶是植物细胞FAS中重要的限速酶，并且以数种形式存在。β-酮 脂酰-ACP合酶I催化链延长至棕榈酰-ACP(C16:0)，而β-酮脂酰-ACP合酶II催化链延长至硬 脂酰-ACPKlSA)。^-酮脂酰-ACP合酶IV是β-酮脂酰-ACP合酶II的变体，且也能催化链延长 至18:0-ACP。在大豆中，FAS的主要产物是16:0-ACP和18:0-ACP。18:0-ACP去饱和形成18:1 -ACP由定位于质体的可溶的△ -9去饱和酶(也称为"硬脂酰-ACP去饱和酶"）催化。 质体FAS和Δ -9去饱和酶的产物16:0-ACP、18:0-ACP和18:1-ACP由特定的硫酯酶 (FAT)水解。基于序列同源性和底物偏爱性可以将植物硫酯酶分成两个基因家族。第一家族 FATA包括主要活性在18:1-ACP上的长链酰基-ACP硫酯酶。第二家族的酶FATB通常利用16: 0-ACP(棕榈酰-ACP)、18:0-ACP(硬脂酰-ACP)和18:1-ACP(油酰-ACP)。在植物从头生物合成 脂肪酸的过程中，这类硫酯酶在决定碳链长度上具有重要作用，并且因而这些酶可用于提 供脂酰基组合物的各种修饰，尤其关于种子贮存油中所存在的各种脂酰基的相对比例。 FATA和FATB反应的产物，游离脂肪酸，离开质体并被转化成其各自的酰基辅酶A 酯。酰基辅酶A是定位于内质网(ER)的脂质生物合成途径(Kennedy途径）的底物。该途径负 责膜脂形成以及三酰甘油的生物合成，三酰甘油构成种子油。在ER中，有其它的膜结合去饱 和酶，它们还能使18:1去饱和为多不饱和脂肪酸。 大豆基因组具有Δ-12去饱和酶FAD2的两种种子特异的同种型，称为FAD2-1A和 FAD2-1B，它们仅在24个氨基酸残基上不同。大豆基因组序列上编码FAD2-1A和FAD2-1B的基 因分别称为Linkage Group 0上的Glymal0g42470和Linkage Group I上的Glyma 20g24530 (Glymal.O,大豆基因组计划，DoE Joint Genome Institute) DFAD2-1A和FAD2-1B见于ER 中，在那里它们能使油酸进一步去饱和为多不饱和的脂肪酸。A-12去饱和酶催化向油酸 (18:1)中插入双键，形成亚油酸（18: 2)，这导致由此引起的油酸水平的降低。Δ-15去饱和 酶(FAD3)催化向亚油酸（18:2)中插入双键，形成亚麻酸（18:3)。表1.主要脂肪酸的特征 名称（18:2)，（18:1)，（18:3)等是指脂肪酸链中的碳原子数以及其中的双键数，表 1。本文所用的，该名称有时代替相应的脂肪酸俗名。例如，油酸（18:1)含有18个碳原子和1 个双键，并且有时就简单地称为"18: Γ。 尽管之前的研究已经证实FAD2-1A基因用于提高油酸的重要作用，但是还没有报 道证实FAD2-1B基因对油酸累积的直接影响。大豆是经济作物，其提供了美国饮食中脂肪和 油的主要部分。大豆被认为是含油种子，其通常含有约20%的油酸，为种子油中脂肪酸特征 的一部分。 大豆油被食品工业用于各种食品中，包括食用油、色拉酱、三明治酱、人造黄油、面 包、蛋黄酱、无乳咖啡伴侣和点心。大豆油还用于工业市场如生物柴油和生物润滑油市场。 对于很多油的应用，需要具有低饱和脂肪酸水平。饱和脂肪酸具有高熔点，这在很 多应用中是不想要的。当用作原料或燃料时，饱和脂肪酸在低温导致混浊，并且为燃料赋予 较差的冷流特性如倾点和冷滤点。含有低饱和脂肪酸水平的油产品可能是消费者和食品工 业所优选的，因为它们被认为更加健康和/或根据FDA指导方针被标为"饱和脂肪较低"。此 外，低饱和油降低或消除了使如色拉油的用于食品应用的油防冻的需要。在生物柴油和润 滑油应用中，具有低饱和脂肪酸水平的油赋予改善的冷流特性，并且在低温时不混浊。 用于在大豆植物中产生中至高油酸水平的各种技术是已知的。例如，美国专利公 开号2007/0214516公开了用于获得具有中等提高水平的油酸的大豆植物的方法。然而，该 项技术需要通过转基因技术引入转基因而对大豆植物进行基因修饰。 尽管已产生的转基因大豆品系能产生中至高水平油酸的大豆油，但是仍需要能产 生中至高油酸含量种子的非基因修饰的(非-GM0)大豆植物品系。 专利技术概述 本公开方法通过提供产生和选择在大豆种子油中含有大于约20%且高达约85% 油酸(高达商品大豆所产生水平的4倍以上）的传统非-GM0大豆品系的方法而克服上文概括 的问题并使得现有技术得到发展。本文所述的方法证实了，在无需传统大豆育种中所用的 昂贵测试和评价的情况下，将提尚的油质量性状有效并入大?植物优良品种中的能力。本公开方法证实了，单独的AD2-1B基因突变导致油酸水平有很小的提高。然而， FAD2-1A和FAD2-1B基因突变的组合导致种子油的油酸水平显著提高。 在一实施方案中，大豆植物在FAD2-1A和FAD2-1B基因中具有一个或多个突变，其 中来自所述植物的种子具有约75 %至约85 %的油酸含量。 在一实施方案中，表达突变FAD2-1B基因，并且表达突变FAD2-1A基因或表达M23突 变体的大豆植物具有脂肪酸组成得到改善（即具有约75%至约85%油酸）的种子，所述突变 FAD2-1B基因由与SEQ ID N0:1 或SEQ ID N0:3序列具有至少70%、80%、90%、95%、98%或 99%同一性的多核苷酸所编码，所述突变FAD2-1A基因由与SEQ ID N0:7序列具有至少 70%、80%、90%、95%、98%或99%同一性的多核苷酸所编码，所述M23突变体的特征为缺 失具有SEQ ID从):5所示序列的?六02-^基因。 在一实施方案中，描述了选择种子具有约65%至约85%油酸含量的大豆植物的方 法，所述方法包括:将在SEQ ID N0:9所示的第一多核苷酸序列中具有一个或多个突变的第 一大豆植物与在SEQ ID N0:11所示的第二多核苷酸序列中具有一个或多个突变的第二大 豆植物杂交。 在一实施方案中，描述了编码突变本文档来自技高网...
【技术保护点】
选择种子具有约65％至约85％油酸含量的大豆植物的方法，所述方法包括：(1)将具有编码mFAD2‑1A的第一多核苷酸序列的第一大豆植物与具有编码mFAD2‑1B的第二多核苷酸序列的第二大豆植物杂交，其中所述第一多核苷酸序列选自：(a)编码包含至少一个突变的FAD2‑1A突变体的多核苷酸序列，所述突变包括在SEQ ID NO:10的117位氨基酸处的非保守型氨基酸取代；和(b)编码M23突变体的多核苷酸，所述M23突变体的特征为缺失具有SEQ ID NO:5所示序列的FAD2‑1A基因；其中所述FAD2‑1A突变体为非功能性的或与野生型FAD2‑1A相比具有降低的活性；以及所述第二多核苷酸序列选自：(a)编码包含至少一个突变的FAD2‑1B突变体的多核苷酸序列，所述突变包括在SEQ ID NO:12的137位氨基酸处的非保守型氨基酸取代；和(b)编码包含至少一个突变的FAD2‑1B突变体的多核苷酸序列，所述突变包括在SEQ ID NO:12的143位氨基酸处的非保守型氨基酸取代；其中所述FAD2‑1B突变体为非功能性的或与野生型FAD2‑1B相比具有降低的活性；(2)选择稳定繁殖所述第一多核苷酸序列和所述第二核苷酸序列的大豆植物群体，使得所述群体的种子的油具有约65％至约85％的油酸含量。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯汀·比尔耶，格鲁沃·香农，李正东，潘东安，
申请(专利权)人：密苏里大学管委会，美国农业部，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。