本發明專利技術一般涉及通過在植物中提高或產生中間體磷酸核糖焦磷酸（ＰＲＰＰ）相關多肽的一種或多種活性而與相應未轉化野生型植物細胞相比具有提高的產量的植物細胞和／或植物。特別地，本發明專利技術涉及通過提高或產生磷酸核糖焦磷酸合酶（ＰＲＰＰ合成酶，ＰＲＳ）的一種或多種活性而與相應未轉化野生型植物細胞相比具有提高的產量的植物細胞和／或植物。本發明專利技術還涉及這些植物細胞和／或植物的產生、篩選和育種方法。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】產量提高的植物本專利技術 一般涉及植物細胞和/或植物，其與相應的未轉化野生型植物細 胞相比，通過在植物中提高或產生 一種或多種與中間體磷酸核糖焦磷酸(PRPP)相關多肽的活性而具有提高的產量。具體地，本專利技術涉及植物細胞 和/或植物，其與相應的未轉化野生型植物細胞相比，通過提高或產生磷酸 核糖焦磷酸合酶(PRPP合酶，PRS)的 一種或多種活性而具有提高的產量。植物是光合自養的生物，能產生發育和生長所需的所有有機化合物。 在過去幾年中，已經鑒定了許多影響植物細胞和器官生長的因子，生長相 關蛋白的分子功能也開始得以闡明。鑒于發育過程與代謝途徑使用共同的 資源庫，并且這兩個過程都應答于環境能量和資源供應，很顯然資源可用 性可能對細胞增殖和生長具有直接影響。Baldet及其同事最近證明了這種 密切的相關關系(丄Exp. Bot. 57， 961-970， 2006)，其顯示番茄植林的果實負 荷降低在所有其他植物器官(包括根、莖、葉、花和其他果實)中導致光同 化作用提高和生長速率提高。另一方面，之前的實驗已顯示，在核苷酸從 頭合成降低的情況下，馬鈴薯和煙草植林的生長降低，而沒有進一步的多 效性(Schr6der等，Plant Physiol. 138， 1926—1938， 2005)。對植物代謝途徑的靶向調控(優選通過重組方法實現)使得可以有利的 方式改變植物代謝，這在使用傳統育種方法時只有在復雜的操作之后才能 實現，或者根本無法實現。因此，罕見的脂肪酸(例如特定的多不飽和脂肪 酸)僅在某些植物中合成或在植物中根本不合成，因此只能通過在轉基因植 物中表達相關的酶來產生(例如Millar等 Trends Plant Sci 5:95-101, 2000)。三酰甘油和其他脂質是由脂肪酸合成的。脂肪酸生物合成和三酰甘油7生物合成由于區室作用而可以認為是獨立的生物合成途徑，但就終產物而 言則是一個生物合成途徑。脂質合成可分成兩個部分機制， 一個可稱為"原核的"，另一個可稱為"真核的，，(Browse等Biochemical J 235:25-31， 1986; Ohlrogge & Browse Plant Cell 7:957-970， 1995)。該合成的原沖亥才A4'H立于 質體中，包括生物合成游離的脂肪酸，它們被輸出到胞質溶膠中，在此以 脂肪酸?；鵆oA酯的形式進入真核機制，并與甘油-3-磷酸(G3P)酯化得到 磷脂酸(PA)。 PA是合成中性和極性脂質的起點。中性脂質在內質網上通過 Kennedy途徑等合成(Voelker Genetic Engineering, Setlow (ed.) 18:111-113， 1996; Shankline & Cahoon， Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 49:611-649， 1998; Frentzen等，Lipids 100:161-166， 1998)。除了三酰甘油的 生物合成以外，G3P也在甘油合成中發揮作用。該合成所必需的G3P通過以甘油-3-磷酸脫氫酶(G3PDH，也稱為二羥 丙酮磷酸還原酶)還原二幾丙酮磷酸(DHAP)來合成。通常，NADH作為還 原性同底物(EC 1.1.1.8)。另一類甘油-3-磷酸脫氫酶(EC l丄99.5)利用FAD 作為同底物。這一類別的酶催化DHAP到G3PDH的反應。在真核細胞中， 這兩類酶分布在不同區室中，NAD依賴性的酶位于胞質溶膠中，FAD依 賴性的酶位于線粒體中(就釀酒酵母而言，參閱如Larsson等，Yeast 14:347-357， 1998)。WO 2003/095655公開了通過表達來自酵母的甘油-3-磷酸脫氫酶 (G3PDH)來提高轉基因植物的總含油量。此外，WO 2004/039946公開了基于改變FAD2 mRNA或FAD2蛋白 的濃度來提高植物的含油量的方法。WO2004/057946描述了通過使用表達豆血紅蛋白和/或血紅蛋白的轉 化植物來改變植物中貯藏物質含量的方法。磷酸核糖焦磷酸合酶(PRS; EC 2.7.6.1)催化5-磷酸核糖基a-l-焦磷酸 (PRPP)的形成，其中焦磷酸基從ATP轉移至核糖5-磷酸(R5P)(Kronberg 等，1955)。該反應通過R5P中Cl-OH基對ATP中p-磷?；挠H核攻擊來 進行。就其本身而言，5-磷酸核糖a-l-焦磷酸(PRPP)在從頭合成和補救途徑(再循環)中都作為合成所有其他核普酸的中心化合物而是必需的，因此 是整個細胞代謝中重要的中間體。由于在代謝中的這種中心作用，所有的生命形式中都具有編碼PRS的 至少一個PRS基因拷貝也就不足為奇了(Krath等，1999)。 PRS已在分子和 生化水平在多種生物中進行了表征，如(Fox & Kelly， 1971)、大腸桿菌 (Hove-Jensen等，1986)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)(Arnvig等，1990)、 酉良酒酵母(Saccharomyces cervisiae)(Carter 等，1994)和擬南芥(A. thaliana)(Krath等，1999)等。原核生物僅有一個PRS基因拷貝，而真核生 物則含有多種同工型。大鼠和人分別具有兩個和三個PRS基因(Taira等， 1987)，菠菜中可鑒定出四種同工型(Krath & Hove-Jensen， 1999)，擬南芥 中有五種同工型，白楊樹(Populustrichocarpa)中甚至有6種同工型。菠菜 的四種同工型中有兩種位于細胞器中，另一種在胞質溶膠中(Krath等， 1999)。PRS蛋白可分為兩類。第I類("經典，，PRS)代表例如大腸桿菌、枯草芽 孢桿菌、哺乳動物的酶以及一些植物同工型。相反，第二類看來是植物特 異性的，包括如菠菜的PRS同工型3和4(Krath等，1999)。這兩類是基于 其酶特性來區分的。I類PRS的活性和穩定性取決于Pi的供給，而II類 酶的活性則不然。與第二類PRS相反，第一類"經典"酶被ADP(腺苷5，-二磷酸)別構抑制。還發現了底物特異性的差異"經典"酶特別地使用 ATP(腺苷5，-三磷酸)作為底物，在一些情況下也使用dATP，而II類酶具 有更寬的底物譜。除了 ATP和dATP以外，它們還接受GTP、CTP和UTP。 這兩類酶的這些重大的酶特性差異還反映在其氨基酸序列的低相似性 (Krath等，1999; Krath & Hove-Jensen， 1999;2001)。美國申請20050176033公開了使用來自大腸桿菌的磷酸核糖焦磷酸合 酶(PRPP合酶)的反饋抗性突變體來制備L-組氨酸。5-磷酸核糖a-l-焦磷酸 (PRPP)和腺脊5'-三磷酸(ATP)是組氨酸生物合成的起始材料。美國申請20020137169還公開了過表達編碼PRPP合酶的PRS基因(登 錄號U76387)。這時，將PRS基因與編碼煙酸核苷酸焦磷酸化酶蛋白的9nadC基因一起過表達，用于制備煙酸及其衍生物。迄今為止，還沒有發現核苷酸可用性在脂質合成中的重要性。 如上文所述，對于植物中生長與產生防御化合物或貯藏產本文檔來自技高網...
【技術保護點】
用于產生與相應未轉化野生型植物細胞、植物或其部分相比具有提高的產量的轉基因植物細胞、植物或其部分的方法，該方法通過在所述植物細胞或植物或其部分中提高或產生選自磷酸核糖焦磷酸合酶的一種或多種活性來實現。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：T燦克，O奧斯瓦德，J鮑爾，RM茨倫納，S科斯洛夫斯基，
申請(專利權)人：巴斯福植物科學有限公司，馬克思普朗克科學促進協會公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]
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