[发明专利]基因工程浮萍

说明书

本发明在政府资助下进行，美国环境保护局的资助号为R823570-01-1。政府在本发明中享有一定权利。

                      发明领域

本发明涉及用于转化浮萍的方法和组合物，具体涉及利用弹道轰击和农杆菌的转化方法。

                      发明背景

浮萍是单子叶植物浮萍科(Lemnaceae)仅有的成员。4个属和34个种均是小的、自由漂浮的淡水植物，其地理范围跨越整个地球。Landolt，Biosystematic Investigation on the Family of Duckweeds：Thefamily of Lemnaceae-A Monograph Study.Geobatanischen Institut ETH，Stiftung Rubel，Zurich(1986)。尽管是已知的形态最小的植物，但大多数浮萍物种具有大得多的植物的所有组织和器官，包括根、茎、花、种子和叶。已经广泛研究了浮萍物种，有大量文献详细说明它们的生态学、分类学、生活周期、代谢、病虫害易感性、生殖生物学、遗传结构和细胞生物学。Hillman，Bot.Review 27，221(1971)；Landolt，Biosystematic Investigation on the Family of Duckweeds：The family ofLemnaceae-A Monograph Study.Geobatanischen Institut ETH，StiftungRubel，Zurich(1986)。

浮萍的生长习性对于微生物培养方法是理想的。这种植物容易通过新叶的营养出芽而快速增殖，其肉眼可见的方式与酵母中的无性繁殖相似。浮萍通过从分生细胞营养出芽而增殖。所述分生组织区小，发现在叶的下表面上。分生组织细胞位于两个袋中，叶中脉每端各一个袋。这个小的中脉区也是根起源和产生茎的位点，它将每片叶连接至其母叶。分生组织袋受一个组织瓣的保护。交替从这些袋中出芽。倍增时间随物种而变，短至20-24小时。Landolt，Ber.Schweiz.Bot.Ges.67，271(1957)；Chang等，Bull.Inst.Chem.Acad.Sin.24，19(1977)；Datko和Mudd.，Plant Physiol.65，16(1980)；Venkataraman等，Z.Pflanzenphysiol.62，316(1970)。

浮萍的密集培养导致每单位时间最高速率的生物量的积累(Landolt和Kandeler，The family of Lemnaceae-A Monographic Study.第2卷：Phytochmistry，Physiology，Application，Bibliography，Veroffentlichungen des Geobatanischen Institutes ETH，Stiftung Rubel，Zurich(1986)，干重积累范围为鲜重的6-10％(Tillerg等，Physiol.Plant.46，5，(1979)；Landolt，Ber.Schweiz.Bot.Ges.67，271(1957)；Stomp，未发表的数据)。已经报道，在不同条件下生长的一些浮萍物种的蛋白含量范围为15-45％干重(Chang等，Bull.Inst.Chem.Acad.Sin.24，19(1977)；Chang和Chui，Z.Pflanzenphysiol.89，91(1978)；Porath等，Aquatic Botany 7，272(1 979)；Appenroth等，Biochem.Physiol.Pflanz.177，251 (1982))。采用这些数值，每升培养基的浮萍蛋白生产水萍与酵母基因表达系统的数量级相同。迄今为止，尚未对于特定浮萍品系的最大生长和最大蛋白含量进行培养基组分和培养条件的系统优化。