[發(fā)明專利]提高種子中的物質(zhì)生產(chǎn)性的基因及其利用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410721101.8
• 申請(qǐng)日: 2010-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN104450773B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 近藤聰;大音德;村本伸彥;光川典宏;高木優(yōu);松井恭子
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C12N15/82
• 分類號(hào): C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所11247
• 代理人: 胡志君,段承恩

本申請(qǐng)是中國專利申請(qǐng)201080024446.8的分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的申請(qǐng)日是2010年6月4日，發(fā)明名稱是“提高種子中的物質(zhì)生產(chǎn)性的基因及其利用方法”。

背景技術(shù)

植物是以獲得其一部分組織本身(種子、根、葉莖等)為目的栽培的，或者是以生產(chǎn)油脂等各種物質(zhì)為目的栽培的。例如，作為由植物產(chǎn)生的油脂，大豆油、胡麻油、橄欖油、椰子油、米糠油、棉籽油、向日葵油、玉米油、紅花油、棕櫚油和菜籽油等自古以來已經(jīng)為人們所知，在家庭用途和/或工業(yè)用途中被廣泛利用。另外，由植物產(chǎn)生的油脂也可以作為生物柴油燃料和/或生物塑料的原料使用，作為石油替代能源應(yīng)用性正在擴(kuò)大。

在這樣的現(xiàn)狀下，為了使用植物在工業(yè)上成功地進(jìn)行油脂生產(chǎn)，需要提高每單位耕地面積的生產(chǎn)性。這里假定每單位耕地面積的栽培個(gè)體數(shù)一定，則可判定需要提高每個(gè)個(gè)體的油脂生產(chǎn)量。在從由植物體采摘的種子中回收油脂的情況下，通過提高每個(gè)個(gè)體的種子產(chǎn)量、和提高種子中的油脂含量等技術(shù)，可期待能夠?qū)崿F(xiàn)提高每個(gè)個(gè)體的油脂生產(chǎn)量。

增加植物種子的油脂生產(chǎn)量的技術(shù)大致分為通過改良栽培法的技術(shù)和油脂增產(chǎn)品種的開發(fā)。油脂增產(chǎn)品種的開發(fā)方法大致分為以雜交技術(shù)為核心的現(xiàn)有育種法和利用基因重組的分子育種法。作為通過基因重組的油脂增產(chǎn)技術(shù)，已知：A)改變作為植物油脂的主成分的種子三酰甘油(TAG)的合成體系的技術(shù)、和B)對(duì)調(diào)控植物的形態(tài)形成和/或代謝和與它們相關(guān)的基因的表達(dá)的各種調(diào)控基因進(jìn)行改變的技術(shù)。

對(duì)于上述A)的方法，作為增加以通過光合成生產(chǎn)的糖為原料合成的TAG的合成量的方法，可以考慮(1)提高從作為TAG的構(gòu)成成分的脂肪酸或甘油的糖的合成活性的方法、(2)強(qiáng)化由甘油和脂肪酸合成TAG的反應(yīng)的方法。對(duì)于這些方法，作為使用基因工程學(xué)方法的技術(shù)，報(bào)告了以下技術(shù)。作為(1)的例子，可列舉通過使擬南芥的細(xì)胞質(zhì)型乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)在油菜籽的質(zhì)體中過量表達(dá)，從而將種子的油脂含量提高5％的報(bào)告(非專利文獻(xiàn)1)。另外，作為(2)的例子，可列舉涉及通過在二酰甘油的sn-3位轉(zhuǎn)移酰基的DGAT(二酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶)的過量表達(dá)來使油脂增產(chǎn)的技術(shù)的報(bào)告(非專利文獻(xiàn)2)。在非專利文獻(xiàn)2的方法中，還報(bào)告了有時(shí)油脂含量和種子重量隨著DGAT的表達(dá)量增加而增加，每個(gè)個(gè)體的種子數(shù)增加。應(yīng)用了該方法的擬南芥的種子油脂含量增加46％，每個(gè)個(gè)體的油脂量最高增加約125％。

另一方面，作為上述B)的方法，考慮了對(duì)與生物合成體系酶基因的表達(dá)調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子基因的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控的方法。作為其例子可列舉專利文獻(xiàn)1。在該專利文獻(xiàn)1中，采用了制作大范圍地將轉(zhuǎn)錄因子過量表達(dá)或敲除而得的重組植物，然后篩選出提高種子的油脂含量的基因的方法。專利文獻(xiàn)1記載了通過ERF亞家族B-4轉(zhuǎn)錄因子基因的過量表達(dá)而使種子的油脂含量增加了23％。但是，在專利文獻(xiàn)1中，沒有記載每個(gè)個(gè)體的油脂含量增減。另外，非專利文獻(xiàn)3記載了通過使作為具有AP2/EREB結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子的WRINKLED1過量表達(dá)，提高了種子的油脂含量。

另一方面，在將植物體中含有的纖維素等烴成分進(jìn)行糖化后，通過發(fā)酵制備醇的情形，植物中含有的油脂成分成為雜質(zhì)，認(rèn)為這引起了糖化工序中的糖化效率低下。因此，如果能夠降低油脂含量，則能夠提高糖化工序中的糖化效率，結(jié)果能夠期待提高醇的生產(chǎn)性。例如，在非專利文獻(xiàn)3中，公開了WRI1/ASML1(AP2家族轉(zhuǎn)錄因子、AGI代碼：AT3g54320)缺陷株的種子變?yōu)榘櫟模椭繙p少。另外，專利文獻(xiàn)2中公開了，通過過量表達(dá)AT3g23250(MYB15)將種子的油脂含量減少了13％，通過過量表達(dá)AT1g04550(IAA12)將種子的油脂含量減少了12％，通過過量表達(dá)AT1g66390(MYB90)將種子的油脂含量減少了16％。

但是，盡管以改良各種性狀為目的開發(fā)了上述的分子育種法，但實(shí)現(xiàn)油脂的生產(chǎn)性提高或者降低的技術(shù)尚未達(dá)到實(shí)用的程度。

認(rèn)為其原因在于：未發(fā)現(xiàn)真正優(yōu)異的基因；在試驗(yàn)階段有效的重組新品種在實(shí)用階段多樣的自然環(huán)境下不能發(fā)揮如期待的效果。另外，目的物質(zhì)的生產(chǎn)性等量的性狀與從調(diào)控體系到代謝體系的各步驟中的大量基因相關(guān)，發(fā)現(xiàn)、開發(fā)改善量的性狀的真正優(yōu)異的有用基因是困難的。為了解決這些問題，發(fā)現(xiàn)效果非常高的新基因、開發(fā)雖然效果水平同等但能在實(shí)用環(huán)境條件下發(fā)揮效果的基因成為課題。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：WO01/36597

專利文獻(xiàn)2：WO01/35727