[发明专利]一种利用转基因玉米生产淀粉酶的方法

说明书

本发明公开了一种利用转基因玉米生产淀粉酶的方法，所述方法是将淀粉酶的编码基因在GT1启动子作用下转入玉米基因组中，构建产淀粉酶的转基因玉米；本发明的转基因玉米在胚乳中实现淀粉酶的高表达，所生产的淀粉酶的活性极高，达到每克种子8000单位以上；本发明的转基因玉米生产的淀粉酶无需经过分离浓缩，可以直接应用于饲料生产、食品加工、纺织工业等生产过程；本发明利用玉米生物反应器生产淀粉酶，生产成本低廉，是一种环境友好型的生产方式。

(一)技术领域

本发明涉及一种利用转基因玉米生产淀粉酶的方法。

(二)背景技术

淀粉酶(Amylase)广泛应用于粮食加工、食品工业、酿造、纺织和医药领域，是目前发酵工业上应用最广泛的一类酶。淀粉酶是一种水解酶，可以将淀粉水解为麦芽糊精、葡萄糖浆等物质，是生产葡萄糖、果糖等糖工业产品中必不可少的酶。淀粉酶也是饲料酶中的重要成分，可以降解大分子多糖，使动物能够更好地消化吸收营养，对于提高动物生产性能、节约饲料资源意义重大。此外，淀粉酶还是生产生物乙醇中必需的酶制剂，淀粉被淀粉酶降解为六碳糖后，才能进一步被酵母利用、合成乙醇。

淀粉酶可以通过在植物中表达生产，例如，美国专利US7102057B2披露了一种利用转基因玉米表达α-淀粉酶来生产生物酒精的方法，该专利披露了利用一种玉米内源的胚乳蛋白质启动子控制外源淀粉酶基因在玉米胚乳中表达的方法。从效率上来说，这种表达淀粉酶的玉米表达水平相对比较低，无法用于淀粉酶的工业化生产；从用途上来说，其主要用途是玉米淀粉自动降解，解决利用玉米大规模生产酒精过程中的液化问题。此外，在烟草(Pen et al,1992)、苜蓿(Austin et al,1995)等多种植物上也已经报道了利用基因工程技术表达外源淀粉酶的研究。但是，利用植物生物反应器表达的淀粉酶，其单位重量中的酶活性仍然普遍比较低，需要大幅度提高植物中淀粉酶的表达量才能提高这种技术的商业价值。目前，工业上使用的淀粉酶仍然主要通过微生物发酵来生产，成本较高。

本发明披露了一种利用转基因玉米高效生产淀粉酶的方法。玉米是常见的农作物，生产成本低，产量较高。利用转基因玉米生产淀粉酶，可以获得高质量的淀粉酶，降低淀粉酶的生产成本，具有广泛的应用场景和较高的经济价值。本发明方法利用转基因玉米在玉米胚乳中表达高剂量的淀粉酶，这种转基因玉米种子中的淀粉酶活性较高，在转基因玉米种子中生产的淀粉酶无需经过分离浓缩就可以直接运用在粮食加工、饲料生产、食品工业、纺织等工业过程中。本发明的特点是使用了水稻谷蛋白GT1的启动子控制淀粉酶基因在转基因玉米中的胚乳中高效表达，利用这种方法获得的转基因玉米，能够稳定、高效、低成本地生产各种用途的淀粉酶。

(三)发明内容

本发明的目的提供一种利用转基因玉米生产淀粉酶的方法，能够稳定、高效、低成本地生产各种用途的淀粉酶，直接运用在粮食加工、饲料生产、食品工业、纺织等工业过程中。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种利用转基因玉米生产淀粉酶的方法，所述方法是将淀粉酶的编码基因在GT1启动子作用下转入玉米基因组中，构建产淀粉酶的转基因玉米；所述淀粉酶是指α-淀粉酶，能够催化水解直链淀粉中的α-1,4-葡萄糖苷键，生成α-麦芽糖、葡萄糖等物质，优选以下四种中的任意一种：嗜热脂肪芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)淀粉酶，其氨基酸序列为SEQ ID NO:1；解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliqefacients)淀粉酶，其氨基酸序列为SEQ ID NO:2；地衣芽孢杆菌(Bacillus lichiformmis)淀粉酶，其氨基酸序列为SEQ ID NO:3；米曲霉菌(Aspergillus oryzae)淀粉酶，其氨基酸序列为SEQ IDNO:4。

进一步，所述的淀粉酶在转基因玉米中的表达由一个来自水稻谷蛋白GT1(Genbank:AP014966)的启动子控制，所述的GT1启动子的核苷酸序列为SEQ ID NO:5所示。