[发明专利]增加植物的细胞壁沉积和生物质

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2008年8月22日提交的美国临时申请No.61/091,075的优先权，其全部内容通过引用方式结合在本文中。

技术领域

本发明涉及具有提高的将固定碳包封在存储化合物中的效率的农作物。更具体而言，本发明涉及增加植物的细胞壁沉积和/或生物质(biomass)方法和构建体。

背景技术

多年生农作物(例如甘蔗、柳枝稷、芒属(Miscanthus)和木本物种)是以单糖或纤维素和半纤维素的复合混合物的形式固定的碳的主要来源。这些生物质资源是目前致力于开发不断增长的世界人口所需的能源的若干工业(例如生物能源工业)的主要目标。

生物质资源例如可用于生产可能在不久的将来有可能替代美国目前石油消费的30％的纤维素乙醇。Perlack等人，Biomass as Feedstocks for a Bioenergy and Bioproducts Industry：The Technical Feasibility of a Billion-Ton Annual Supply，ORNL/TM-2005/66(2005)。这些木质纤维原料已被认为可提供优于当前能源的环境优势和经济优势，因为它们要求的农业投入比一年生作物少，且可在农业边际土地(marginal land)上生长。Hill等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，103：11206-210(2006)。

已经制定了在接下来的十年中由于用于发电、燃料和生物材料生产的林产品、木质残留物和木质能源作物的使用不断增加而对于木材的世界需求预期增长20％的规划。Strauss和Bradshaw，Tree biotechnology in the new millennium：International symposium on ecological and societal aspect of transgenic plantations，Oregon State University(2001)；Mead，Biomass and Bioenergy，28：249-66(2005)。

因此，存在着发展高产树木种植以降低天然森林的压力的需要，首先需要种植树木品种(例如杨树和桉树)的广泛育种提前量。到目前为止这方面仍存在困难，因为树木的长世代时间使得常规的育种成为非常缓慢的过程。遗传工程技术具有极大地缩短树木繁植时间线的潜力，并允许进行更有针对性的育种。

增加对植物的上述地面部分(ground portion)的碳分配的途径将增加生长速率和生物质产量。Ragauskas等人，Science，311：484-89(2006)。在树木中，固定的碳主要是在细胞的次生细胞壁中累积，其是木质的主要成分。次生细胞壁主要由纤维素、半纤维素和木质素构成。在次生细胞壁的形成过程中，这些细胞壁成分的生物合成是高度协同的，且取决于控制大量单个基因的主调控基因。除了在次生细胞壁生物合成基因研究中的进展以外，对于在木质形成过程中这些基因的协同表达的基础分子机理知之甚少。Zhong等人，Plant Cell，19：2776-92(2006)。