[发明专利]单子叶植物中油的提高

说明书

发明背景

本申请根据35U.S.C.119(e)要求2005年5月26日提交的临时申请 U.S.Serial No.60/684,809的优先权，通过引用将该申请合并在此。

1.发明领域

本发明涉及通过磷酸果糖激酶的过量表达提高作物植物种子中的 油水平。

2.相关的技术

果糖-6-磷酸(F-6-P)向果糖-1，6-二磷酸(F-1，6-BP)的转化由磷酸 果糖激酶(PFK)催化。ATP依赖性的PFK在大多数有机体和组织中催化 这个步骤，这种酶长期与糖酵解流的调节有关。实际上在许多系统中， 包括植物中，变构酶ATP-PFK和丙酮酸激酶(PK)的组合调节被认为是 对于调节糖酵解起主要作用的。在植物中，ATP-PFK位于质体和胞质液 中。通常地，这些不同的细胞位置中存在的酶具有不同的动力学性质。 除了ATP-PFK酶之外，存在着涉及这两种代谢物的相互转变的两种其他 的酶：焦磷酸盐依赖性PFK(PPI-PFK)，其催化F-6-P和F-1，6-BP的无机 焦磷酸依赖性的可逆相互转换，以及果糖-1，6-二磷酸酶，其催化葡糖异 生作用的逆反应。

Doehlert等人(1988)发现，PFK在玉米的胚(embryos，高油组织) 中比在胚乳(低油组织)中更丰富。在涉及籽粒不同部分内碳水化合物 代谢的酶的丰度分布调查中，这些工作者发现，PFK活性与那些沉积了 最多油的籽粒区域相关。存在大量的证据证明PFK在调节糖酵解流中的 重要性(例如，Plaxton，1996)。虽然已经产生了某些包含异源磷酸果 糖激酶基因的转基因植物(例如，美国专利7,012,171；Burrell et al.，1994； Thomas et al.，1997；WO 99/67392；Wood et al.，1999；Wood et al.， 2002)，使用PFK来提高单子叶植物植株和种子中的含油量还未被报道。

为了在发育的单子叶植物种子中产生更高的油水平，这些组织需要 转化更多的新进碳(主要为蔗糖)成为甘油三酯(TAG)而不是淀粉。 这表明更多的己糖需要通过糖酵解而降解以产生丙酮酸和乙酰CoA作为 脂肪酸合成的底物。

发明概述

本发明涉及pfk基因的过量表达，具有提高的糖酵解流和因而提高的 底物供应的预期效果，在例如单子叶植物种子的组织中产生更高的油水 平。更具体地，这涉及来自细菌Lactobacillus delbreuckii亚种bulgaricus 的ATP依赖性pfk基因在单子叶植物种子中的过量表达。

本发明提供了产生在其种子中具有提高的油的单子叶植物的方法， 包括步骤：种植转化的单子叶植物来产生种子，所述单子叶植物包含可 操作连接到种子-增强启动子的编码磷酸果糖激酶的核酸序列，除非所述 种子-增强启动子是胚-增强启动子，所述种子-增强启动子还任选地可操 作连接到编码质体转运肽的核酸序列，从而与缺乏所述核酸序列的同基 因植物的种子相比所述种子的油含量提高。

本发明提供了产生在其种子中具有提高的油的单子叶植物的方法， 包括步骤：种植转化的单子叶植物来产生种子，所述单子叶植物包含可 操作连接到种子-增强启动子的、不是SEQ ID NO：9或13的编码磷酸果 糖激酶的核酸序列，除非所述种子-增强启动子是胚-增强启动子，所述 种子-增强启动子还任选地可操作连接到编码质体转运肽的核酸序列，从 而与缺乏所述核酸序列的同基因植物的种子相比所述种子的油含量提 高。

在一个实施方式中，所述方法包括产生单子叶植物，其中所述编码 磷酸果糖激酶的核酸序列选自以下构成的组：

a)包含SEQ ID NO：1或11的核酸序列，和

b)编码SEQ ID NO：2或12的核酸序列。

在另一个实施方式中，所述植物进一步包含可操作连接到种子-增强 启动子的、编码丙酮酸激酶的第二核酸序列。在这个实施方式的一种版 本中，所述编码丙酮酸激酶的第二核酸序列选自以下构成的组：

a)包含SEQ ID NO：3的核酸序列，和

b)编码SEQ ID NO：4的核酸序列。