[發明專利]在轉基因水稻中高效生產木聚糖酶的方法

無效

• 申請號: 200810063055.1
• 申請日: 2008-07-08
• 公開（公告）號: CN101319206A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 翁曉燕;孫建義
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12N9/42
• 分類號: C12N9/42;C12N15/82;C12N15/56;A01H1/00;A01H5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及植物基因工程領域中利用轉基因植物生產酶制劑的方法，尤其是涉及利用轉基因水稻生產木聚糖酶的方法。

背景技術

我國是世界上飼料原料需求大國，隨著飼料糧總需求量不斷增加，其缺口也逐年增大。我國養殖業的能量飼料資源十分短缺，而作為我國大宗糧食作物-水稻的秸稈和谷粒由于富含木聚糖等抗營養因子飼用效率低下。谷物飼料中的木聚糖是一種不能被單胃動物消化吸收的抗營養因子(Bedford，1995；Choct等，1990)，在動物胃腸道的消化吸收過程中與金屬離子、蛋白質和一些營養物質結合成不易被吸收利用的物質，不僅增加飼料成本還降低了動物的生產性能。

我國是世界上最大的養殖國之一，動物在將飼料營養轉化為畜產品的過程中，有很多食入養分未吸收而被排入到環境中去，對土壤和水源造成巨大污染(N、P的污然最為嚴重)。我國每年產生禽畜糞便10多億噸，養殖業對生態環境造成了很大威脅。如何通過飼料改良減輕動物糞便造成的污染問題，是農業和畜牧業可持續發展需要解決的迫切問題。

木聚糖酶(EC?3.2.1.8)能水解谷物和秸稈中的木聚糖，在半纖維素降解中起著關鍵作用，可大幅度提高纖維素類物質的利用效率，具有廣泛應用前景(Biely，1985；孫建義，1998)。研究表明，在肉雞飼料中添加含木聚糖酶的酶制劑能提高飼料轉化效率和生長速率10％以上，木聚糖酶能提高稻谷不同養分消化率7.16％-96.46％；肉雞生長速度和飼料轉化效率分別提高了17.1-20.0％和15.2-15.9％，并接近玉米飼料水平(李衛芬等，1999；2004；王敏奇等，2003)。木聚糖酶主要作用機理：通過有效降解谷物飼料細胞壁中的木聚糖，使胞內營養物質釋放出來，有利于動物消化酶分解；并通過消化酶活性的提高和消化道內容物粘度的降低，維持消化道正常形態結構，提高飼料養分的消化吸收率，減少大腸桿菌數量使畜禽的腹瀉率大幅度降低，促進動物健康生長；從而提高

谷物飼料轉化效率，接近玉米相同的飼養效果，并大幅度降低飼料成本，提高養殖業的飼料報酬。此外，還具有減少畜禽排泄物中有害物質(氮和磷)排放量和代替抗生素的功效，經濟效益十分顯著(Bedford，1995；Choct等，1995)。因此世界各國尤其發達國家均普遍使用微生物酶制劑來提高養殖業的經濟效益(Cassen，1996；居乃琥，2000)。

目前用于提高飼料利用率的木聚糖酶均來自微生物(Wong等，1988；劉明啟等，2004)，一般采用微生物發酵系統生產木聚糖酶，但其使用成本仍然較高，從而制約了木聚糖酶的廣泛應用(Kimura等，2003)。

利用植物表達系統生產酶制劑是近年發展起來的生物新技術，主要是采用特異啟動子誘導外源重組酶基因在農作物中高效表達，使農作物的莖、葉或種子等組織富含重組酶。利用該技術獲得的農作物新品種不僅可大規模生產酶制劑，而且其秸稈和/或種子可加工優質飼料，從而降低養殖業生產成本，大幅度提高生產效率(Goddijin?et?al.，1995，Hellwig?et?al.，2004；Whitelam，1995)。

已有的研究表明，利用轉基因模式植物-煙草作為生物反應器開展的微生物木聚糖酶基因轉導及表達研究已經獲得成功(Sun等，1997；Herbers等，1995；1996)。Herbers等人(1995，1996)將熱纖梭菌木聚糖酶XynZ和瘤胃微生物木聚糖酶D導入煙草表達，且沒有危害煙草的生長。微生物木聚糖酶也在油菜籽中獲得了表達，它定位于油菜種子中的油質體膜上，實現了外源基因與植物油體特異調控基因的融合表達(Liu等，1997)。2000年澳大利亞的Patel等人將瘤胃真菌木聚糖酶基因(xynA)導入大麥胚乳中表達，這些研究表明利用微生物木聚糖酶基因在植物中的高效表達來生產木聚糖酶是一條可行的技術途徑。但是有關微生物木聚糖酶在其它農作物中表達的研究很少。鑒于水稻是我國重要的農作物，將來源于微生物并經過人工修飾能耐受飼料制粒等高溫加工的木聚糖酶重組基因轉移到水稻中表達，利用農作物如水稻的稻葉和秸稈來生產飼用酶有廣泛的應用前景，迄今為止，在國內外尚未見相關報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種在轉基因水稻中高效生產木聚糖酶的方法。

為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：一種轉基因水稻中高效生產木聚糖酶的方法，該方法包括以下步驟：

(1)構建含有木聚糖酶基因的植物表達載體。

(2)用農桿菌介導得到轉基因植株，使木聚糖酶基因在轉基因植株的種子、莖葉中表達。