生产改变含油量的植物制造技术

本发明专利技术涉及由于ＨＩＯ１０３．１核酸的改变的表达，而显示改变的含油量表型的植物。本发明专利技术更进一步涉及生产具有改变的含油量表型的植物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求2003年4月22日提交的美国临时专利申请60/464,558的优先权，其内容全部引入作为参考。
技术介绍
控制农作物种子的组合物，尤其是种子油类的含量和组合物的能力在涉及加工食品油类以及动物饲养油类的农业工业中具有重要的应用价值。农作物的种子含有多种有价值的组分包括油类，蛋白以及淀粉。工业生产过程可以分离若干或所有这些组分用于专门应用的单独销售。例如，几乎60％的美国大豆农作物通过大豆加工工业进行压榨。大豆加工产生高价销售的精炼油，而残余物主要作为低价值的饲料销售(US Soybean Board，2001 Soy Stats)。加拿大油菜(canola)种子被压榨产生油类以及副产品加拿大油菜粗粉(加拿大加拿大油菜协会)。几乎20％的1999/2000年的美国玉米农作物经过工业化精炼，主要用于产生淀粉，乙醇以及油类(玉米精炼业者协会)。因此，常常需要使种子的含油量最大化。例如，对于诸如大豆以及加拿大油菜的加工含油种子而言，提高种子的绝对含油量将提高这种玉米的价值。对于加工的玉米而言，可能需要根据其它主要组分的应用提高或者降低含油量。降低油类可以通过降低与油类氧化相关的不希望的味道改善分离淀粉的质量。或者，在味道不重要的乙醇产生中，提高含油量可以提高总的价值。在许多玉米饲料中，诸如玉米以及小麦，可能希望提高植物含油量，因为油类比诸如碳水化合物的其它种子组分具有较高的能含量。含油种子加工，就像大多数玉米加工业一样是资金密集产业；因此产品从低值组分到高价值油类组分的分布的较小改变可能对于玉米加工者而言就有显著的经济影响。油类的生物技术处理可以提供组成的改变以及油产量的改进。组成的改变尤其包括高油酸的大豆以及玉米油(美国专利6,229,033以及6,248,939)，以及含有月桂酸酯的种子(美国专利5,639,790)等。组成改变的工作主要集中在加工的含油种子但是已经可以很容易地延伸至非-含油种子农作物包括玉米。虽然对提高含油量具有相当的兴趣，在这一领域目前唯一实践的生物技术是高油类玉米(HOC)技术(杜邦，美国专利5,704,160)。HOC利用通过标准的选择育种连同生产系统中称为顶交的优良品种(不孕雄性)杂交雌性得到的高油类授粉者。顶交高油类系统使玉米收获的玉米含油量从～3.5％提高到～7％，改善了玉米的能含量。虽然HOC生产系统已经卓有成效，但是其仍然具有固有的局限性。首先，担负全部的土地的种子栽植的低授粉者百分比的系统含有固有风险，尤其是在旱年。第二，当前HOC领域含油量已经平稳在大约9％的油类。最后，高油类玉米主要不是生物化学变化，而是对于提高含油量产生间接结果的解剖学上的突变体(提高胚芽尺寸)。为此，可选择的高油类策略，尤其是来源于改变生化产量的高油类策略将是非常重要的。操作油市场最明显的目标农作物是大豆以及油菜籽，并且大量商业工作(例如美国专利5,952,544；PCT申请WO9411516)证明拟南芥是这些农作物油类代谢的优良模型。种子油组合物的生物化学筛选已经鉴定了许多关键生物合成酶的拟南芥基因并且导致农业上重要基因的直向同源物被鉴定。例如，利用化学诱变处理群的筛选已经鉴定了其种子显示脂肪酸成份改变的脂类突变体(Lemieux B等1990，James以及Dooner，1990)。检测脂肪酸成份改变的T-DNA诱变筛选(Feldmann等，Science 2431351-1354，1989)鉴定了ω3脱氢酶(FAD3)以及δ-12脱氢酶(FAD2)基因(美国专利5952544；Yadav等，1993；Okuley等，1994)。集中在含油量而非油类质量的筛选分析化学上诱导的皱缩种子或籽粒密度改变的突变体，据此推断出改变的植物含油量(Focks N以及Benning C，Plant Physiol 11891-101，1998)。用来鉴定参与非常长链脂肪酸产生的酶的另一种筛选鉴定了编码负责降低种子中三酰甘油聚集的甘油二酯酰基转移酶(DGAT)的基因的突变(Katavic V等，PlantPhysiol.1995May；108(1)399-409)。此外，还显示DGAT cDNA的种子特异性过量表达与提高的植物含油量有关(Jako等，2001)。植物中的激活标签法，指一种通过插入包含调节序列(例如，增强子)的异源核酸构建体到植物基因组中，而产生随机突变的方法。调节序列可起到增强一个或多个天然植物基因转录的作用；因此，激活标签法是一种用于产生功能获得(gain-of-function)，通常是显性突变体的有效方法(参见，例如，Hayashi等，1992；Weigel D等，2000)。插入的构建体提供了一种分子标签，其用于快速鉴定由于其错表达引起突变表型的天然植物。激活标签法同时可导致功能丧失表型。插入可导致天然植物基因的破坏，在该情况中表型通常是隐性的。激活标签法已经用于多种物种，包括烟草和拟南芥，以鉴定各种突变表型和与这些表型相关的基因(Wilson，等，1996，Schaffer等，1998，Fridborg等，1999；Kardailsky等，1999；Christensen S等，1998)。专利技术概述本专利技术提供了具有高油类含量表现型的转基因植物。转基因植物包括含有编码或互补于编码HIO103.1多肽的序列的核苷酸序列的转化载体。在优选的实施方案中，转基因植物选自油菜，大豆，玉米，向日葵，棉花，可可，红花，油棕，椰子，亚麻，蓖麻以及花生。本专利技术还提供了产生油类的方法，包括培育转基因植物以及从所述植物回收油类。本专利技术的转基因植物通过包括向植物的祖细胞导入含有编码或互补于编码HIO103.1多肽的序列的核苷酸序列的植物转化载体，以及培育转化的祖细胞产生转基因植物的方法产生，其中HIO103.1多核苷酸序列的表达产生高油类含量表现型。专利技术详述定义除非另有陈述，这里使用的全部技术以及科学名词具有与本领域技术人员知晓的相同的含义。专业人员尤其是参考Sambrook等，1989，以及Ausubel FM等，1993，的定义以及术语。应该理解本专利技术不限于所描述的特定方法，流程以及试剂，因为这些可以改变。此处所述的术语“载体”是指设计用于在不同宿主细胞之间转移的核酸构建体。“表达载体”是指可以在异源细胞中整合并表达异源DNA片段的载体。许多原核以及真核生物表达载体是可以市售获得的。选择合适的表达载体是本领域述人员所熟知的。“异源的”核酸构建体或序列具有一部分序列不是植物细胞的野生型序列但是在其中表达。异源的控制序列是指不天然调节目前正在调节的相同基因表达的控制序列(即启动子或增强子)。通常，异源核酸序列不是它们所存在于的细胞或者基因组的一部分所内源产生的，并且已经通过传染，转染，显微注射，电穿孔法等添加到细胞中。“异源的”核酸构建体可以含有控制序列/DNA编码序列组合，其与野生型植物中发现的控制序列/DNA编码序列组合相同或者不同。此处所述的术语“基因”是指参与多肽链产生的DNA片段，其可能包括或者不包括编码区之前以及之后的区域，例如5′非翻译区(5′UTR)或者“前导”序列以及3′UTR或者“尾部”序列以及单独的编码片段(外显子)以及非-转录调节序列之间的内含子序列(内含本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括植物转化载体的转基因植物，该植物转化载体含有编码或互补于编码包括ＳＥＱ　　ＩＤ　　ＮＯ：２的氨基酸序列的ＨＩＯ１０３．１多肽或其直系同源物的序列的核苷酸序列，因此相对于对照植物，该转基因植物具有高油表型。

【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：乔纳森莱特纳，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]