[发明专利]生物合成途径的化学诱导表达

说明书

技术领域

本发明总体上涉及载体或构建体的构建及用途，所述载体或构建体适用于取得对分别编码有机体代谢途径中的两种或更多种酶的两种或更多种基因的化学诱导，以提高重要多酶途径的所需产物的产量。具体地说，本发明公开了对这样的载体或构建体的构建，所述载体或构建体用于植物的聚羟链烷酸酯生物合成途径中的两种或更多种酶的化学诱导表达。本发明还描述了使用这些载体或构建体的植物的生产，以及多酶途径的所需产物的产量的提高。

背景技术

植物作物是用于生产一系列代谢产物(包括改性的植物油、聚羟链烷酸酯、氨基酸、改性的木质素、改性的淀粉和营养产物)的所需宿主。通常，这些新产物的产生需要编码两种或更多种具有酶活性的多肽的两种或更多种转基因的表达。所需要的是，能够使两种或更多种转基因在植物发育周期的一定时间点上表达，以便使所需产物的形成达到最多。在其它情况下，所需要的是，能够开启代谢途径的表达过程，以减轻由多肽或代谢途径的产物对植物生长或产量所造或的不利影响。

其中可以在绿色植物中经济且持续地制备生物塑料的农业系统的发展不仅有可能显著地降低生物塑料的成本，而且有可能隔绝CO₂。

聚羟链烷酸酯(PHA)是一类可在植物中制备的可生物降解的生物聚合物。植物中PHA产量的所需商业目标是7.5干重(dwt)％至15干重％(参见文献：Y.Poirier and KJ.Grays，in Biopolyesters，Y.Doi，A.Steinbuchel Eds.(Wiley-VCH，Weinheim；2002)，pp.401435)。迄今为止，已经在以下植物种类中成功地生产了PHB，所述植物种类为：拟南芥(Arabidopsis thaliana)、甘蓝型油菜(Brassica napus)和玉蜀黍(Zea mays)  (参见文献：C.Nawrath et al，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91，12760(1994)；K.Bohmert et al，Planta 211，841(2000)；K.L.Houmiel，et al，Planta 209，547(1999)；Y.Poirier and KJ.Grays，inBiopolyesters，Y.Doi，A.Steinbuchel Eds.(Wiley-VCH，Weinheim；2002)，pp.401-435)。然而，产生超过3dwt％PHB的植物经常发展成萎黄病表现型，和/或不能获得如普通该植物的大小(参见文献：B ohmert，K.et al.，in Molecular Biology and Biotechnology of PlantOrganelles.H.Daniell，C.D.Chase Eds.(Kluwer Academic Publishers，Netherlands；2004，pp.5 59-585)。这些因素导致聚合物的总产量较低，并且代表了以植物为基础来生产PHA的一个主要障碍。对使用诱导型启动子调控PHB途径中的单个基因的表达来克服总产量较低的问题的尝试使得基因渗漏所产生的聚合物(leaky polymer)在未经诱导的植物中的产量是高的，从而使得经诱导的植物仍是矮化的(参见文献：Bohmert et.al.Plant Physiol.128(4)：1282-90，(2002))。

因此，本发明的目的是提供用于对编码植物作物代谢途径中的两种或更多种酶活性物的两种或更多种基因进行诱导表达的载体或构建体。

本发明的目的还在于使用这些载体或构建体对植物进行转化，以及在抑制与多种途径中转基因编码酶(例如可以导致所需产物的形成增多的那些)的组成型表达有关的有害效果的同时，诱导编码两种或更多种酶活性物的两种或更多种转基因的同步表达，其中所述的两种或更多种酶活性物是在宿主植物中有效形成所需产物(例如生物聚合物、新型油、改性的木质素、改性的淀粉或营养物)所必须的。

本发明的目的还在于通过对叶或根施加化学诱导剂来诱导所述的这些基因，从而使所述基因表达，并通过合适的代谢途径来引导代谢中间产物的循环，以提高该途径的产物的产量。

本发明的目的还在于提供化学诱导剂的应用方法，该应用方法是通过在植物生长周期过程中在最适的时间对叶或根施加化学诱导剂，来提高所需产物的产量，并获得植物材料和回收所关注的产物。

发明概述