[发明专利]一种利用稻麦种子生产饲料复合酶的方法

说明书

本发明公开了一种利用稻麦种子生产植酸酶、β‑葡聚糖酶和木聚糖酶方法，具体过程是：利用种子特异表达启动子控制植酸酶、β‑葡聚糖酶和木聚糖酶基因，构建三种重要饲料用酶的种子特异表达单元，将三种重要饲料用酶的种子特异表达单元构建到一个植物表达载体，然后通过农杆菌介导转化到水稻和大麦中，实现在稻麦种子中大量表达并积累上述三种饲料用酶。利用本发明，可以将生产的稻麦种子直接加工成饲料，不需再额外增加颗粒饲料用酶。

技术领域

本发明属于植物生物技术领域，具体地说利用种子特异表达启动子控制植酸酶、β-葡聚糖酶和木聚糖酶基因在水稻和大麦种子中表达，培育出富含上述三种重要饲料用复合酶的种子。

背景技术

植物性饲料养分包裹在植物细胞壁内。植物细胞壁主要成分有纤维素、半纤维素和果胶等，而植物细胞内容物则为淀粉等营养性多糖及蛋白质；细胞壁不可消化的物质阻碍了消化酶与细胞内容物直接接触，影响其消化。工业上利用微生物发酵生产酶制剂，包括动物自身不能分泌的消化酶，如纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶和果胶酶等。饲用酶制剂可降解植物细胞壁中内源酶不可消化的成分及破坏抗营养因子，可提高胞液中养分的吸收利用率。添加酶制剂以提高植物性饲料营养价值，已有几十年的历史。近十年来，世界各国普遍研制饲用的多酶系统，生产饲用复合酶产品。这些饲料用酶主要包括以助消化为目的的外源性营养消化酶和以降解抗营养因子或毒物为目的的酶制剂。例如玉米型饲料常常加入淀粉酶、木聚糖酶、蛋白酶和纤维素酶组成的复合酶。

目前世界上生产的饲料用酶近20种，其中木聚糖酶、β-葡聚糖酶、植酸酶以及α-半乳糖苷酶、β-甘露聚糖酶、蛋白酶和淀粉酶等是最重要的几种饲料用酶, 它们多为消化性的水解酶。到目前为止, 除了专一性用于以大麦为主要饲料粮的饲料中的β-葡聚糖酶和近几年实现重大突破的植酸酶外, 别的各种饲料用酶在饲料中的使用量总和不足10%，主要原因是有两个方面：一、大多饲料用酶的性质不够优良,在酶的pH性质、热稳定性、抗胃蛋白酶能力等方面严重不足,有效性不能充分发挥, 难以满足饲料工业的要求, 从而难以有效推广应用。真正适合于饲料中使用的酶必须具有好的热稳定性，同时在常温下具有高活性；最适pH在酸性，同时在酸性和中性的pH范围内又能维持较高活性；对动物胃、胰蛋白酶和别的蛋白酶具有较好的抗性等综合性质。二、饲料酶制剂添加成本较高，饲料用酶大多来源于微生物, 但在天然菌株中含量太低, 难以大量生产, 生产成本高昂。

针对上述饲料用酶存在的两个问题, 国内外一方面对酶的特性进行优化，结合分子生物学、蛋白组学和分子营养学等学科的发展,建立了许多新型酶制剂高通量筛选平台和蛋白质改良技术平台, 用于改善饲料用酶的综合性质；另一方面加强工程菌种的研制和发酵技术，建立高效表达生物反应器技术平台，通过异源高效表达和大规模发酵降低生产成本。