[发明专利]质体ADP/ATP转运蛋白活性改变的转基因植物

说明书

本发明涉及质体ADP/ATP转运蛋白活性提高的转基因植物细胞和植物。所述细胞和植物显示产量增加，优选油和/或淀粉含量增加，并优选合成直链淀粉含量提高的淀粉。

本发明还涉及ADP/ATP转运蛋白活性降低的转基因植物细胞和植物。这些细胞和植物合成直链淀粉含量降低的淀粉。

在农业和林业领域，人们一直长期努力提供产量增加的植物，这特别是为了保证持续增长的世界人口的食物供应和保证再生原材料的供应。传统作法是试图通过育种获得高产植物。然而，这种方法既费时又成本高。而且，对于每一个目标植物种都要进行相应的育种计划。

在一定程度上，通过植物的遗传操作即在植物中有目的地导入和表达重组核酸分子，已获得了进展。该方法的优点是它们通常不限于一个植物种，也可转移至其它植物物种。

例如，在EP-A 0 511 979中，描述了原核天冬酰胺合成酶在植物细胞中表达导致生物量生产增加。WO 96/21737描述了例如通过表达不受调节的果糖-1,6-二磷酸酶，由于光合速率增加而增加植物产量。然而，仍然需要普遍适用的改善农业和林业上目标植物产量的方法。

而且，随着植物所含物质作为原材料的可再生来源起着越来越重要的作用，生物技术研究中的一个问题是调整所述植物原材料以满足加工业的要求。为了使再生原材料可在尽可能多的领域应用，更需要获得大范围的物质。此外，为了提高从植物中生产可再生来源的原材料的效率，必需增加所述植物内含物质的产量。

除了脂肪和蛋白质外，油和多糖是主要的再生植物原材料。除了纤维素以外，多糖的主要形式是作为高等植物最重要的贮藏物质之一的淀粉。其中，特别是马铃薯和玉米是人们感兴趣的植物，因为它们是生产淀粉的重要栽培作物。

除了在食品工业中应用之外，植物界最重要的贮藏物质之一多糖淀粉广泛用作生产工业产品的再生原材料。

淀粉工业对淀粉含量提高的植物有很大的兴趣，通常，淀粉含量提高意味着干重增加。由于淀粉产量提高，干重增加可提升在淀粉工业中加工的该植物的价值(玉米、马铃薯、木薯、小麦、大麦、水稻等)。此外，因为含有更高淀粉量的植物细胞或器官吸收脂肪或煎炸油更少因而可生产热含量降低的“更健康”的产品，所以它们具有优势。所述特性在例如从玉米生产爆玉米花、脆玉米片或从马铃薯生产炸薯条、油炸土豆片或土豆油炸馅饼中极为重要。

对于工业加工马铃薯淀粉，干重(淀粉含量)是一个关键值，因为它决定加工的成本。干重(淀粉含量)增加意味着产量相同时马铃薯块茎的含水量降低。含水量降低导致运输费用降低，烹调时所需确切烹调时间减少。

因此，看起来期望提供淀粉含量增加的植物细胞和植物，以及生产这种植物细胞和植物的方法。而且，看起来期望提供其直链淀粉和支链淀粉含量符合加工业要求的淀粉。在本文中，直链淀粉含量增加的淀粉和直链淀粉含量降低的淀粉都是有利的，因为它们可各自特别适用于特别的用途。

因此，本发明解决的问题是提供与相应未修饰野生型植物细胞和野生型植物相比，显示产量增加，优选油和/或淀粉产量，和/或合成直链淀粉含量改变了的淀粉的植物细胞和植物。

该问题通过提供具有权利要求特征的实施方案来解决。

因此，本发明涉及经过遗传修饰的转基因植物细胞，其中遗传修饰是导入外源核酸分子，其中与来自野生型植物的相应未遗传修饰植物细胞相比外源核酸分子的存在或表达在转基因细胞中引起质体ADP/ATP转运蛋白活性增加。

在本文中，遗传修饰可是任何导致质体ADP/ATP转运蛋白活性增加的任何遗传修饰。例如，一种可能是所谓的“原位激活”，其中遗传修饰是改变内源ADP/ATP转运蛋白基因的调节区，导致所述基因表达增加。这可通过例如采用同源重组在相应基因前面导入一个很强的启动子来实现。

此外，可使用所谓的“激活标签”方法(见例如，Walden等，植物杂志(Plant J.)(1991),281-288；Walden等，植物分子生物学(Plant Mol.Biol.)26(1994),1521-1528)。所述方法基于通过增强子元件如花椰菜花叶病毒35S RNA启动子的增强子或章鱼碱合成酶增强子激活内源启动子。

但在一个优选实施方案中，遗传修饰包括向植物细胞基因组导入编码质体ADP/ATP转运蛋白的外源核酸分子。

因此，术语“转基因”是指本发明的植物细胞包含至少一个在基因组中稳定整合的编码质体ADP/ATP转运蛋白的外源核酸分子，优选核酸分子。