[發(fā)明專利]產(chǎn)生海藻糖的轉(zhuǎn)基因植物

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 95194807.5
• 申請日: 1995-06-29
• 公開（公告）號: CN1159833A
• 公開（公告）日: 1997-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·龍迪斯保羅;O·騰內(nèi)拉;K·O·霍爾姆斯特倫;E·曼迪拉;B·韋林;A·曼德爾;E·T·帕爾瓦
• 申請（專利權(quán)）人: 阿爾科集團公司
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/54;A01H5/00;A01N3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 羅宏,譚明勝

??????????????????發(fā)明的領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在植物內(nèi)導(dǎo)入海藻糖合成能力的基因工程。具體地說，本發(fā)明涉及增加了海藻糖含量的植物及生產(chǎn)這些植物的方法。本發(fā)明還涉及提高植物對冷和干燥等環(huán)境壓力之方法，以及由植物生產(chǎn)海藻糖的方法。

??????????????????發(fā)明的背景

海藻糖(α-吡喃葡糖基-α-D-吡喃葡糖)是通過其還原基團連接的葡萄糖分子的二聚體。由于與其他糖相比，其具有缺少還原基團、水解慢及能夠形成不易潮解的玻璃體等不尋常的性質(zhì)，所以它是一種蛋白質(zhì)、細胞膜和其他生物學(xué)化合物的最有效的已知體外防腐劑、另外，含有大量海藻糖的活生物體常常是以暴露于滲透壓、脫水及熱應(yīng)激狀態(tài)下為特征，例如昆蟲、某些淺海動物及包括酵母和細菌在內(nèi)的許多微生物。有間接證據(jù)(見Wiemken[1990]Antonie?van?Leeuwenhoek?58，209-217的綜述)表明海藻糖在面包酵母中的主要作用是提供對抗這些環(huán)境壓力的抗性。但也有人提示(Nwaka?et?al(1994)FEBS?Letters?344，225-228；Van?Dijk?et?al(1995)Applied?Environ.Microbiol.61，109-115)，海藻糖在面包酵母中的積聚本身并不足以提供對環(huán)境壓力的耐受性。

在所謂更蘇植物如蕨類植物(Selaginella?lepidophylla)中存在有高水平的海藻糖，使之可在干燥和熱環(huán)境下長期存活(參見Avigad(1982)在Encyclopedia?of?Plant?Research(new?series)13A，pp?217-347中所作的評述)。然而，大多數(shù)維管植物并不能合成海藻糖。這些植物往往通過降低細胞內(nèi)水分的利用性來對干燥等環(huán)境壓力作出反應(yīng)，常常積聚其他一些“相容的”溶質(zhì)，例如甘氨酸三甲內(nèi)銨鹽、脯氨酸及各種多元醇(參見McCue?and?Hanson(1990)Trends?in?Biotechnology?8，358-362)。

有關(guān)被子植物中海藻糖的報導(dǎo)十分有限，并且報導(dǎo)中所述的小量海藻糖可能反映存在有微生物的污染(例如參見Kandler&Senser(1965)Z.Pflanzenphysiol.53，157-161；Qesch&Meier(1967)Phytochemistry?6，1147-1148)。已有人提示海藻糖對許多植物組織是有毒性的(Veluthambi?et?al.，(1981)Plant?Physiol.68，1369-1374)，特別是對那些只有很小或沒有海藻糖酶活性的植物(海藻糖酶是一種將海藻糖轉(zhuǎn)化成葡萄糖的酶)。但至少有一種被子植物即Myrothamnus?flakellifolia。(另一種“更蘇”植物)積聚有較大量的海藻糖(Bianchi?et?al.(1993)Physiologia?Plantarun?87，223-226)表明海藻糖和被子植物間沒有絕對的相容性屏障。

大多數(shù)被子植物中沒有海藻糖，并且還報導(dǎo)其在某些植物中是有毒性的，此表明在這些植物內(nèi)導(dǎo)入海藻糖合成途徑有時可能對植物帶來不利影響。另一方面，在植物中成功地產(chǎn)生海藻糖將會具有明顯的好處。例如在糖甜菜、馬鈴薯、洋蔥等的儲藏器官中積聚的海藻糖經(jīng)商業(yè)生產(chǎn)后，可得到在某些應(yīng)用中有與蔗糖價值相媲美的海藻糖。這些應(yīng)用包括制造干燥食品(奶和蛋粉、湯料及果泥等)，因為海藻糖可通過在商業(yè)上有吸引力的干燥工藝來保持許多食品原料的風(fēng)味和組織特征，并且在這方面比蔗糖要優(yōu)越得多(例如參見Roser(1991)Trends?in?Food?Science&Technology，July?issue，pp.166-169；Roser&Colaco(1993)NewScientist，May?issue，pp.25-28)。因為海藻糖不產(chǎn)生發(fā)現(xiàn)可能對健康不利的果糖，所以在許多情況下(如制作湯料、蛋粉)海藻糖比蔗糖有更多的優(yōu)點。但海藻糖的高價格又使之在干燥食品工業(yè)中的應(yīng)用成本太高以致難以承受。其次，在某些植物的可食用部分中產(chǎn)生海藻糖可延長產(chǎn)品例如番茄的貨架期。第三，海藻糖在敏感組織中的積聚可增加植物對霜凍、干燥、高鹽及相似壓力的耐受性。

????????????????????發(fā)明的概要

基于上述事實，本發(fā)明的一個目的是提供具有新的合成海藻糖能力的植物。具體地說，本發(fā)明的一個目的是提供海藻糖在作為海藻糖之商業(yè)來源的植物組織中的可控制性積聚，或提供環(huán)境壓力耐受性或兩者，同時最大限度地減小海藻糖對植物生長的不利影響。