在工程植物中表达多种蛋白的表达盒和表达载体及制备工程植物和生产可溶性糖的方法技术

本发明专利技术涉及生物工程领域，具体涉及在工程植物中表达多种蛋白的表达盒和表达载体及制备工程植物和生产可溶性糖的方法。本发明专利技术提供了一种用于在工程植物中表达多种蛋白的表达盒、一种表达载体、一种制备工程植物的方法以及一种使用如上所述的表达盒生产可溶性糖的方法和一种生产可溶性糖的方法。采用本发明专利技术的方法进行可溶性糖的生产，能够有效提高可溶糖的产量。

【技术实现步骤摘要】
本申请为申请日为2012年3月7日、申请号为201280021388.2、名称为“表达细胞壁降解酶的植物生物质的联合预处理和水解”的中国专利技术专利申请的分案申请。本申请要求2011年3月7日提交的美国临时申请No.61/449,769的优先权，该临时申请在此以全文援引的方式纳入本文。以电子方式与本申请提交的序列表以“序列表”为文件名，创建于2012年3月7日，文件大小为620,037字节，在此以全文援引的方式纳入本文。
本专利技术涉及从表达细胞壁降解酶的植物中生产可溶性糖的方法，以及转基因植物、表达载体，核酸以及细胞壁降解蛋白。
技术介绍
木质纤维素生物质是一种引人注目的用于生产生物燃料、化学物质和生物产品的原料。木质纤维素生物质可提供许多优势，包括丰富的可用性、潜在的低成本、可持续性，以及一般不作为人类的食物来源被消耗(Langeveld JWA et al.2010Crop Sci 50：S131-S151)。为了将木质纤维素生物质转换成可再生能源和生化药剂，生物处理将一部分木质纤维素生物质转变成单糖，然后转化为生物燃料或其他生物产品。由于生物质预处理和酶水解的成本，通过生物转化来生产糖的成本是昂贵的(Alvira P et al.2010Bioresour Technol 101：4851；Abramson M et al.2010Plant Science 178：61；Daniel Klein-Marcuschamer et al.Biotechnol.Bioeng.2012；109:1083)。酶水解不容易降解植物细胞壁，因为细胞壁多糖的生物异质性、化学组成和结构特征使它们难以被水解酶水解(Zhu L et al.2008Bioresour Technol 99：3817)。出于这个原因，酶水解需要能够使植物细胞壁容易水解的预处理。在工业上比较普遍的预处理技术，通常使用苛刻的条件，如高温和极端的pH值条件(Wyman CE et al.2005Bioresour Technol 96:1959；Mosier N et al.2005Bioresour Technol 96：673)。这些条件会引起糖降解并且导致产糖量减少，以及形成有毒的发酵化合物，需要昂贵的额外步骤以及昂贵的前期资本设备来进行解毒、分离和中和。预处理成本、外源酶用量的高成本、缓慢的水解速率、酶的有限供应也会影响到涉及木质纤维素生物质工艺的商业化。
技术实现思路
一方面，本专利技术涉及一种从基因工程植物材料(engineered plant material)中生产可溶性糖的方法。该方法包括通过将基因工程植物材料与制浆制剂(pulping formulation)混合形成混合物以进行预处理。所述基因工程植物材料包括编码第一蛋白的第一多核苷酸序列，所述第一蛋白选自由木聚糖酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、阿魏酸酯酶、经内含肽修饰的木聚糖酶、经内含肽修饰的内切葡聚糖酶、内含肽修饰的外切葡聚糖酶和内含肽修饰的阿魏酸酯酶所组成的组中。所述方法还包括提供水解条件。一方面，本专利技术涉及一种基因工程植物。所述基因工程植物包括编码与第一参考序列具有至少90％的同一性的氨基酸序列的第一多核苷酸序列，所述第一参考序列选自由SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：3、SEQ ID NO：4、SEQ ID NO：5、SEQ ID NO：6、SEQ ID NO：7、SEQ ID NO：8、SEQ ID NO：9、SEQ ID NO：10和SEQ ID NO：11所组成的组中。一方面，本专利技术涉及一种表达盒。所述表达盒包括能够在中度严格条件下与含有第一参考序列的核酸杂交的第一多核苷酸序列，所述第一参考序列选自由SEQ ID NO：32、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：34、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：36、SEQ ID NO：37、SEQ ID NO：38和SEQ ID NO：39[P77853:S158-30-108-35]所组成的组中。所述表达盒还包括能够在中度严格条件下与含有第二参考序列的核酸杂交的第二多核苷酸序列，所述第二参考序列选自由SEQ ID NO：32、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：34、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：36、SEQ ID NO：37、SEQ ID NO：38、SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：40、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：42和SEQ ID：43所组成的组中。被选定为第一参考序列的SEQ ID NO不同于被选定为第二参考序列的SEQ ID NO。一方面，本专利技术涉及一种表达盒。所述表达盒包括能够在中度严格条件下与含有参考序列的核酸杂交的多核苷酸序列，所述参考序列选自由含有SEQ ID NO：52、SEQ ID NO：53、SEQ ID NO：54、SEQ ID NO：55、SEQ ID NO：56、SEQ ID NO：57、SEQ ID NO：58、SEQ ID NO：59、SEQ ID NO：60、SEQ ID NO：61和SEQ ID NO：62的序列所组成的组中。一方面，本专利技术涉及一种用于在工程植物中表达多种蛋白的表达盒，该表达盒包括：第一多核苷酸序列，所述第一多核苷酸序列编码第一蛋白并能够在中度严格条件下与由第一参考序列组成的的核酸的互补物杂交，所述第一参考序列选自由SEQ ID NO：32、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：34、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：36、SEQ ID NO：37、SEQ ID NO：38、SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：40、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：42和SEQ ID NO：43所组成的组中；第二多核苷酸序列，所述第二多核苷酸序列编码第二蛋白且能够在中度严格条件下与由第二参考序列组成的核酸的互补物杂交，所述第二参考序列选自由SEQ ID NO：32、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：34、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：36、SEQ ID NO：37、SEQ ID NO：38、SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：40、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：42和SEQ ID：43所组成的组中，其中，被选定为第一参考序列的SEQ ID NO不同于被选定为第二参考序列的SEQ ID NO，并且所述第一蛋白和第二蛋白中的均能够水解植物材料的组分。一方面，本专利技术涉及一种表达载体。所述表达载体包括能够在中度严格条件下与含有选自由SEQ ID NO：68、SEQ ID NO：69、SEQ ID NO：70、SEQ ID NO：71、SEQ ID NO：72、SEQ ID NO：73、SEQ ID NO：74、SEQ ID NO：75、SEQ ID NO：76、SEQ ID NO：77、SEQ ID NO：78、SEQ ID NO：79、SEQ ID NO：80、SEQ ID NO：81、SEQ ID NO：82和SEQ ID NO：83所组成的组中的序列的核酸杂交的多核苷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在基因工程植物中表达多种蛋白的表达盒，该表达盒包括：第一多核苷酸序列，所述第一多核苷酸序列编码第一蛋白并能够在中度严格条件下与由第一参考序列组成的的核酸的互补物杂交，所述第一参考序列选自由SEQ ID NO：32、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：34、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：36、SEQ ID NO：37、SEQ ID NO：38、SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：40、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：42和SEQ ID NO：43所组成的组中；以及第二多核苷酸序列，所述第二多核苷酸序列编码第二蛋白且能够在中度严格条件下与由第二参考序列组成的核酸的互补物杂交，所述第二参考序列选自由SEQ ID NO：32、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：34、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：36、SEQ ID NO：37、SEQ ID NO：38、SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：40、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：42和SEQ ID：43所组成的组中；其中，被选定为第一参考序列的SEQ ID NO不同于被选定为第二参考序列的SEQ ID NO，并且所述第一蛋白和第二蛋白均能够水解植物材料的组分。...

【技术特征摘要】
2011.03.07 US 61/449,7691.一种用于在基因工程植物中表达多种蛋白的表达盒，该表达盒包括：第一多核苷酸序列，所述第一多核苷酸序列编码第一蛋白并能够在中度严格条件下与由第一参考序列组成的的核酸的互补物杂交，所述第一参考序列选自由SEQ ID NO：32、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：34、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：36、SEQ ID NO：37、SEQ ID NO：38、SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：40、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：42和SEQ ID NO：43所组成的组中；以及第二多核苷酸序列，所述第二多核苷酸序列编码第二蛋白且能够在中度严格条件下与由第二参考序列组成的核酸的互补物杂交，所述第二参考序列选自由SEQ ID NO：32、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：34、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：36、SEQ ID NO：37、SEQ ID NO：38、SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：40、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：42和SEQ ID：43所组成的组中；其中，被选定为第一参考序列的SEQ ID NO不同于被选定为第二参考序列的SEQ ID NO，并且所述第一蛋白和第二蛋白均能够水解植物材料的组分。2.根据权利要求1所述的表达盒，其中，该表达盒还包括第三多核苷酸序列，所述第三多核苷酸序列编码第三蛋白且能够在中度严格条件下与由第三参考序列组成的核酸的互补物杂交，所述第三参考序列选自由SEQ ID NO：32、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：34、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：36、SEQ ID NO：37、SEQ ID NO：38、SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：40、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：42和SEQ ID：43所组成的组中；其中，被选定为第三参考序列的SEQ ID NO不同于被选定为第一参考序列的SEQ ID NO，且不同于被选定为第二参考序列的SEQ ID NO，并且所述第三蛋白能够水解植物材料的组分。3.根据权利要求1或2所述的表达盒，其中，所述第一多核苷酸序列、第二多核苷酸序列或第三多核苷酸序列还包括至少一种靶向多核苷酸序列以编码靶向肽，所述靶向肽选自由造粉体靶向信号、细胞壁靶向肽、线粒体靶向肽、细胞质定位信号、叶绿体靶向信号、细胞核靶向肽和液泡靶向肽所组成的组中。4.根据权利要求3所述的表达盒，其中，所述至少一种靶向多核苷酸序列选自由SEQ ID NO：44、SEQ ID NO：45、SEQ ID NO：46、SEQ ID NO：47、SEQ ID NO：48、SEQ ID NO：49、SEQ ID NO：50和SEQ ID NO：51所组成的组中。5.根据权利要求3所述的表达盒，其中，该表达盒包括多核苷酸序列，所述多核苷酸序列能够在中度严格条件下与由参考序列组成的核酸杂交，所述参考序列选自由SEQ ID NO：52、SEQ ID NO：53、SEQ ID NO：54、SEQ ID NO：55、SEQ ID NO：56、SEQ ID NO：57、SEQ ID NO：58、SEQ ID NO：59、SEQ ID NO：60、SEQ ID NO：61和SEQ ID NO：62组成的序列所组成的组中。6.根据权利要求1所述的表达盒，其中，所述第一多核苷酸序列选自由SEQ ID NO：32、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：34、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：36、SEQ ID NO：37、SEQ ID NO：38、SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：40、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：42和SEQ ID NO：43所组成的组中；所述第二多核苷酸序列选自由SEQ ID NO：32、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：34、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：36、SEQ ID NO：37、SEQ ID NO：38、SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：40、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：42和SEQ ID NO：43所组成的组中。7.根据权利要求2所述的表达盒，其中，所述第三多核苷酸序列选自由SEQ ID NO：32、SEQ ID NO：33、SEQ ID NO：34、SEQ ID NO：35、SEQ ID NO：36、SEQ ID NO：37、SEQ ID NO：38、SEQ ID NO：39、SEQ ID NO：40、SEQ ID NO：41、SEQ ID NO：42和SEQ ID NO：43所组成的组中。8.根据权利要求5所述的表达盒，其中，所述多核苷酸序列选自由SEQ ID NO：52、SEQ ID NO：53、SEQ ID ...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·M·莱布，张东成，O·布格瑞，
申请(专利权)人：谷万达公司，
类型：发明
国别省市：美国;US