合成终粘度增加的淀粉的植物细胞及植物制造技术

技术编号:1719198 阅读:191 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
遗传修饰的植物细胞,其中,与未经遗传修饰的野生型植物的相应植物细胞相比,所述遗传修饰导致该植物细胞中内源性存在的一种或多种SSⅢ蛋白质的活性降低和该植物细胞中内源性存在的一种或多种BEⅠ蛋白质的活性降低以及该植物细胞中内源性存在的一种或多种BEⅡ蛋白质的活性降低。(*该技术在2023年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及经遗传修饰的植物细胞和植物,与未被遗传修饰的野生型植物的相应植物细胞相比,所述的遗传修饰导致SSIII蛋白和BEI蛋白及BEII蛋白的活性降低。此外,本专利技术涉及产生这类植物细胞和植物的手段和方法。所述植物细胞和植物合成改性的淀粉(modified starch),其特征在于它的直链淀粉含量至少为30%;与来自未经遗传修饰的相应野生型植物的淀粉相比,其磷酸含量增加;在RVA分析中它的终粘度高于现有技术产生的淀粉;而且/或者具有改变的侧链分布;而且/或者在质构分析仪中具有提高了的凝胶强度;以及/或者具有改变的颗粒形态和/或改变的平均粒度。本专利技术因此还涉及本专利技术的植物细胞和植物合成的淀粉,以及产生这种淀粉的方法。
技术介绍
鉴于目前植物成分作为可再生的原材料的重要性逐步提高,生物工程研究的一个任务是试图按加工工业的需求改进这些植物原材料。为了使可再生的原材料能用于尽可能多的应用领域内,另外还必需获得各种各样的物质。多糖淀粉是一种化学均一单位——葡萄糖分子——的多聚体。不过,它采取了不同形式分子的高度复杂的混合物形式,这些分子的聚合程度和葡萄糖链分支的出现都有所不同。因此淀粉是不均一的原材料。在化学上可以区分两种不同的淀粉成分直链淀粉和支链淀粉。在诸如玉米、小麦或马铃薯等用于淀粉生产的典型植物中,直链淀粉约占合成的淀粉的20-30%,支链淀粉约占70-80%。长期以来直链淀粉被认为是由α-1,4糖苷键连接的α-D-葡萄糖单体组成的线性多聚体。然而,更多新近的研究证实了α-1,6-糖苷分支点的存在(约0.1%)(Hizukuri和Takagi,Carbohydr.Res.134,(1984),1-10;Takeda等,Carbohydr.Res.132,(1984),83-92)。有多种方法可用来测定直链淀粉的含量。这些方法中的一些基于直链淀粉的碘结合能力,这一能力可以通过电势测定法(Banks & Greenwood,in W.Banks & C.T.Greenwood,淀粉及其组成(Starch and its components)(pp.51-66),Edinburgh,爱丁堡大学出版社)、电流分析法(Larson等,分析化学(Analytical Chemistry)25(5),(1953),802-804)或分光光度法(Morrison & Laignelet,J.Cereal Sc.1(1983),9-20)测定。还可通过DSC(差示扫描量热法)检测方式从量热学上测定直链淀粉的含量(Kugimiya & Donovan,Journal of Food Science 46,(1981,765-770;Sievert & Holm,Starch/Starke 45(4),(1993),136-139)。而且可以使用天然淀粉或去分支淀粉的SEC(大小排阻层析)层析测定直链淀粉的含量。此方法被特别推荐用于测定经遗传改性的淀粉中直链淀粉的含量(Gerard等,Carbohydrate Polymers 44,(2001),19-27)。与直链淀粉相反,支链淀粉显示出较高程度的分支且具有由于额外的α-1,6-糖苷键的出现而造成的约4%的分支点。支链淀粉是具有不同分支模式的葡萄糖链的复杂混合物。直链淀粉和支链淀粉之间的另一重要差异是它们的分子量。直链淀粉分子量为5×105-106Da(取决于淀粉的来源),而支链淀粉的分子量在107至108Da之间。可以基于它们的分子量和它们不同的理化特性来区分这两种大分子,最简单显现差异的方式是通过它们不同的碘结合特性。除了直链淀粉/支链淀粉比率和磷酸含量外,淀粉的功能特性还在很大程度上受到分子量、侧链分布模式、离子含量、脂质和蛋白质含量、平均粒度和颗粒形态等因素的影响。在本文中可以提及的重要功能特性是溶解度、凝沉行为、持水性、成膜性、粘度、糊化特性、冻融稳定性、酸稳定性、凝胶强度等等。粒度还可能对于多种应用而言是重要的。本领域技术人员常常采取不同的方法来确定糊化特性,这些特性之一是终粘度。随所用方法的不同,同一淀粉样品的绝对值和相对值(特别是绝对值)可能有所不同。用于分析糊化特性的一种快速有效的方法是RVA分析。依赖于RVA分析中参数和温度分布的不同选择,可以从同一样品中得到不同的RVA谱。应当提及的是,某些情况下,测定糊化特性时在下文所提及的现有技术中使用了不同的谱。Kossmann和Lloyd(2000,关于植物学的重要综述(Critical Reviews inPlant Sciences)19(3),171-126)对其中参与淀粉生物合成的酶有所减少的不同植物种类进行了综述。迄今为止,文献中已报道了SSIII蛋白活性降低(Abel等,1996,ThePlant Journal 10(6),9891-991;Lloyd等,1999,Biochemical Journal338,515-521)或BEI蛋白活性降低(Kossmann等,1991,Mol Gen Genet230,39-44;Safford等,1998,Carbohydrate Polymers 35,155-168)或BEII蛋白的活性降低(Jobling等,1999,The Plant Journal 18)或BEI和BEII蛋白活性降低(Schwall等,2000,Nature Biotechnology 18,551-554;WO96/34968)或BEI和SSIII蛋白的活性降低(WO00/08184)的植物。与相应的野生型植物相比,在SSIII蛋白活性降低的植物中观察到支链淀粉侧链相对的从较长的链向较短的链迁移(Lloyd等,1999,BiochemicalJournal 338,515-521),磷酸含量高70%,直链淀粉含量没有变化(Abel等,1996,The Plant Journal 10(6),9891-991)以及RVA分析中的终粘度降低(Abel,1995,柏林Freie大学博士论文(PhD Thesis at the FreieUniversity Berlin))。所述植物还在WO00/08184中有所描述,与未转化的野生型植物相比,从这些植物分离的淀粉中,磷酸含量增加了197%,直链淀粉含量增加了123%,而RVA分析中的终粘度则下降到野生型的76%。此外,在所述淀粉中凝胶强度下降到野生型的84%。用Morrison&Laignelet(1983,J.Cereal Sc.1,9-20)的方法进行的分光光度分析显示,在BEI和BEII蛋白活性都降低的植物中,直链淀粉含量最高可达89.14%(相当于野生型的344%),淀粉磷酸含量最高达分离自相应野生型植物的淀粉的磷酸含量的522%。RVA分析显示这些淀粉中的终粘度值增加到最高达237%。此外,分离自这些植物的淀粉颗粒中改变的颗粒形态具有如下特征,即在显微镜下用偏振光进行观察时可见所述颗粒中央有巨大的沟。因此,本领域技术人员熟悉这样一类植物细胞和植物及其合成的淀粉,该淀粉与未经遗传修饰的野生型植物相比本文档来自技高网...

【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:M·赫内C·弗罗贝格V·兰德许茨
申请(专利权)人:拜尔作物科学有限公司
类型:发明
国别省市:

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