[发明专利]采前和采后贮藏化合物再转移的抑制

说明书

发明领域

本申请涉及采前和采后贮藏化合物再转移的抑制，尤其描述了用重组DNA转化营养繁殖植物后对萌芽的抑制和一种恢复这些植物萌芽的方法。

发明背景

与农业遗传工程一样，传统育种的主要目的是获得高产的作物，即通常意味着育种目的是增加作物贮藏器官内，例如马铃薯的块茎、甜菜的直根、叶生作物如生菜的叶子中贮藏的量。但是，植物中的一些其它过程如开花和／或萌芽，经常对产量造成影响。

在非常低的温度冷藏(稍高于冰点)通常可以抑制萌芽。冷藏不但昂贵，而且会对贮藏器官造成破坏性作用，不利于进一步加工或导致有价值的产品如淀粉等物质的损失。例如，当马铃薯的块茎置于低温条件时，它们会把淀粉转化为还原糖，此种现象称为“冷甜化”。变成还原糖是不希望的，因为当在烤或油炸的过程中会发生诸如美拉德反应，这会导致其发生不希望的褐变。

为了防止冷甜化，马铃薯可以贮藏在较高温度下，但这样会引起它萌芽，这是我们不希望发生的。工业上采用氯苯胺灵(CIPC)来控制块茎萌芽。尽管CIPC的使用已经很有效，但仍然被认为是一种不希望的化学处理。在世界范围内，人们越来越重视用生物控制的机制来代替化学控制试剂，前者非常安全而且更符合环保的标准。

当考虑用遗传的方法来抑制萌芽时，应当考虑到对于用作种子的马铃薯，萌芽是一个必须的特性。因此所采用的机制既能够使种子马铃薯正常生产，又能抑制所培养的用于食用或进一步加工用的马铃薯的萌芽。

发明概述

本发明包括一种用来抑制采前和采后贮藏化合物再转移的方法。具体地讲，本发明包括一种通过用能够表达蛋白质的重组DNA转化植物或它的亲本，从而抑制植物部分萌芽的方法，其特征在于此蛋白质是海藻糖磷酸合酶(TPS)。更具体地讲，包含编码TPS基因的重组DNA来源于细菌、真菌、动物、植物或人类，优选地来自大肠杆菌。

在另一实施方案中，本发明包括一种诱导植物萌芽的方法，即给该植物提供编码TPS的重组DNA，其侧翼是位点特异性重组酶的目标位点，然后用编码相应重组酶的基因转化该植物或与能够表达该重组酶的植物杂交，来切除编码TPS的重组DNA。

本发明的另一实施方案也包括一种诱导植物萌芽的方法，即给植物提供编码TPS的重组DNA，随后或同时用另一重组DNA转化该植物，后一重组DNA包含编码能够在诱导型启动子控制下中和TPS作用的分子的基因，然后通过诱导型启动子的诱导迫使上述中和分子表达。中和分子的一个例子是海藻糖磷酸磷酸酶(TPP)或反义TPS基因的产物。

本发明的另一实施方案是通过外源施加中和TPS基因表达的抑制作用的化合物，来解除采前和采后贮藏化合物转移的抑制。优选地，这种抑制的解除可以通过使用赤霉酸来完成。本发明的另一实施方案是用形成创伤(wounding)来恢复萌芽。

本发明的进一步目标是通过给植物提供编码TPS的重组DNA，随后或同时在诱导型启动子的控制下，用另一重组DNA转化该植物，后一重组DNA包含编码抑制基因的基因，来诱导植物萌芽。该抑制基因能够抑制TPS的表达，并且通过诱导型启动子的诱导迫使抑制基因表达。

本发明也提供了由上述任何一种方法培育的植物，尤其是营养繁殖植物，更具体来讲是马铃薯和洋葱。

另外，编码TPS的基因可以置于特定启动子的控制下，例如patatin启动子，它特异性的在马铃薯植物的块茎中驱动表达。

本发明的另一实施方案是抑制菊苣中菊粉的分解代谢、甜菜中蔗糖的分解代谢和马铃薯中淀粉的降解。

附图说明

图1．用赤霉酸(GA)和不用赤霉酸处理14天(图1A)和25天后(图1B)patatin-TPS块茎的萌芽状况。

发明详述

只从定义的角度来讲，转化植物这一通用概念指的是植物总体或植物群体。这一概念涵盖宽范围的植物，而不仅限于某一种特定的植物种。

本发明涉及一种采前和／或采后抑制贮藏化合物再转移的方法。贮藏化合物的再转移是植物利用贮藏化合物所采用的一种方法，这些物质通常贮藏在特化的贮藏器官里。一个如此转移的典型例子是从贮藏器官例如块茎、鳞茎或种子的萌芽过程。

具体讲，本发明提供了抑制萌芽，优选为营养繁殖植物萌芽的方法，以及再恢复萌芽被抑制的植物中萌芽能力的方法。此意义上的萌芽是指根尖、蔓、匍匐枝或吸器的形成，特别是从贮藏组织上形成。