[发明专利]用于重组产生藏红花化合物的方法和物质

说明书

本申请要求2011年8月8日提交的美国临时申请No.61／521171，2011年12月16日提交的美国临时申请No.61／576460和2012年2月6日提交的美国临时申请No.61／595450的优先权。

技术领域

本发明涉及用于重组产生来自藏红花(Crocus sativus)这一藏红花植物的化合物的方法和物质，并且更特别地涉及用于在重组宿主中重组产生来自藏红花植物的调味剂(flavorant)、芳香剂(aromatant)和着色剂化合物的方法和物质。

背景技术

藏红花(saffron)是通过从藏红花(Crocus sativus L.)花朵的柱头进行提取而制备的干燥香料，并且认为已被使用了超过3500年。该香料在历史上用于多种药用目的，但是在最近主要利用其着色剂特性。藏红花的主要成分之一藏红花酸具有与相关类胡萝卜素型分子相似的抗氧化性质，并且是着色剂。藏红花的主要色素是藏红花苷，其是赋予淡黄红色的糖苷混合物。藏红花苷的主要成分是α-藏红花苷，其颜色为黄色。藏红花醛被认为是干燥过程的产物并且也具有香味剂(odorant)特性，可用于食品制备。藏红花醛为藏红花提取物的苦味部分藏红花苦苷的糖苷配基形式，其是无色的。因此，藏红花提取物被用于多个目的，被用作着色剂或调味剂，或者利用其香味剂特性。

许多国家(包括意大利、法国、印度、西班牙、希腊、摩洛哥、土耳其、瑞士、以色列、巴基斯坦、阿塞拜疆、中国、埃及、阿拉伯联合酋长国、日本、澳大利亚和伊朗)都商业种植藏红花植物。伊朗生产藏红花世界年总产量的约80％(估计刚超过200吨)。据报道，1kg产物需要超过150,000朵花。导致不育植物的植物基因组三倍性使得增加产率的植物培育努力变得复杂。此外，植物开花自十月中期或后期开始仅维持约15天。通常，生产包括从花朵手动移除柱头，这也是低效的过程。卖价通常超过$1000／kg藏红花。一种吸引人的替代方式是藏红花组分的生物转化或从头生物合成。

发明内容

本公开基于对以下的发现：用于改善重组宿主中来自藏红花植物之化合物的产生的方法和材料，以及可用于建立产生化合物(例如藏红花苦苷、藏红花醛、藏红花苷、藏红花酸或藏红花酸酯)之重组途径的核苷酸和多肽。本公开内容还涉及包含藏红花酸和藏红花酸酯的组合物。可单独地生产产物并针对在食品体系中的最佳特征或医药用补剂而重新组合。在另一些实施方案中，化合物可作为混合物产生。在一些实施方案中，宿主株是重组酵母。在另一些实施方案中，本文所述的核苷酸可用于植物遗传学并且作为标志物在植物培育策略中提供帮助。

在一个方面中，本文件的特征在于重组的类胡萝卜素产生宿主(例如，微生物)，其包含编码玉米黄素切割双加氧酶(zeaxanthin cleavage dioxygenase，ZCD)的外源核酸。所述宿主可产生可检测量的藏红花酸(crocetin)和／或藏红花酸二醛(crocetin dialdehyde)和／或羟基-β-环柠檬醛(hydroxyl-β-cyclocitral，HBC)。ZCD可以是藏红花ZCD。

所述宿主可包含编码牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶(geranylgeranyl diphosphate synthase，GGPPS)、八氢番茄红素(phytoene)合酶、八氢番茄红素脱氢酶和β-胡萝卜素(β-carotene)合酶的内源基因。

所述宿主还可包含编码GGPPS、八氢番茄红素合酶、八氢番茄红素脱氢酶和β-胡萝卜素合酶的至少一个外源核酸。

本文件的特征还在于这样的重组宿主，其包含编码GGPPS、八氢番茄红素合酶、八氢番茄红素脱氢酶、β-胡萝卜素合酶、β-胡萝卜素羟化酶和玉米黄素切割双加氧酶(ZCD)(例如，藏红花ZCD)的至少一个外源核酸。所述至少一个外源核酸的表达可在宿主中产生可检测量的藏红花酸和/或藏红花酸二醛。

任意本文所述宿主还可包含编码醛脱氢酶的内源基因或编码醛脱氢酶(ALD)的外源核酸。醛脱氢酶可以是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)醛脱氢酶(例如ALD2-ALD6或HFD1)。

任意本文所述宿主还可包含编码β-胡萝卜素羟化酶的内源基因或编码β-胡萝卜素羟化酶的外源核酸。β-胡萝卜素羟化酶可以是法夫酵母(Xanthophyllomyces dendrorhous)β-胡萝卜素羟化酶。