[发明专利]来自稻米的核酸分子及其用于生产改性淀粉的用途

说明书

本发明涉及编码来自稻米的R1-蛋白质的核酸分子以及用于生产合成改性淀粉的转基因植物细胞和植物的方法和重组DNA分子。本发明还涉及由这些方法生产的转基因植物细胞和植物及从所述转基因植物细胞和植物中可获得的淀粉。

构成植物中最重要的贮存物质之一的多糖淀粉不仅用于食品领域而且在工业化产品生产过程中作为再生材料起重要作用。为了能够尽可能在许多领域中应用这种原料，有必要获得大量种类的物质以及使这些物质适应加工工业的不同需求。

尽管淀粉由化学均质的基本成分，即葡萄糖组成，但是它不构成均质的原料。它是一种相当复杂的不同类型分子的混合物，这些分子彼此在聚合度上和葡萄糖链的支化度上均不同。特别是人们可以区分直链淀粉，即基本上由α-1,4-糖苷支化葡萄糖分子构成的非支化聚合物与又转过来是或多或少重度支化葡萄糖链的混合物的支链淀粉。这种支化是由α-1,6-糖苷互连键的出现所导致的。主要由支化度，即直链淀粉/支链淀粉比、平均链长和磷酸盐基团的出现率确定的淀粉的分子结构分别对淀粉或其水溶液的重要功能特性来说有重要意义。例如，重要的功能特性是淀粉的溶解度、变稠倾向、成膜能力、粘度、糊化特性，即结合和粘合特性以及抗冷性。淀粉的颗粒大小对各种用途来说也有重要意义。具有高直链淀粉含量的淀粉的生产具有特别重要的意义。此外，在某些条件下，植物细胞中含有的改性淀粉可有利地改变植物细胞的性能。例如，能够在诸如种子和块茎这样的含淀粉的器官的贮存过程中在将其例如通过淀粉提取的进一步加工前减少淀粉的降解。此外，在一定程度上关注产生改性淀粉，它们可使含这种淀粉的植物细胞和植物器官更适合于进一步加工，诸如用于由玉米生产爆玉米花或玉米片或由马铃薯生产法式炸薯条、炸薯片或马铃薯粉。特别关注以这种方式来改进所述的淀粉，即它们表现出降低的“冷甜性”，即在低温下长期贮存过程中还原糖(特别是葡萄糖)的释放减少。

此外，就稻米而言，已知淀粉的物理-化学特性的改变会影响米粒的烹调和食用质量。改变和精细调配这些特性使得开发具有特定质量类型的新型稻米品种成为可能。质量的类型通常基于煮熟稻米的淀粉特性或质地，特别是去壳米的表观淀粉含量(AC)、最终淀粉胶凝温度(GT)和凝胶稠度(GC)(Juliano,Cereal Foods World 43(1998),207-222)。

可以分离自植物的淀粉常常通过通常耗时而昂贵的化学修饰而适合于某些工业化目的。因此，需要找到生产可合成具有满足加工工业需要特性的淀粉的植物的可能性。

用于生产这类植物的常规方法是传统的繁育法和突变株的生产，然而，它们昂贵而费时。另一方面，通过重组DNA技术可以生产能合成具有改变特性的淀粉的植物。然而，为了利用重组DNA技术，需要DNA序列、特别是诸如稻米这样的合成淀粉的重要植物的序列，其基因产物会影响淀粉合成、淀粉改性或淀粉降解。

因此，以本发明为基础解决的问题就是提供以这样一种方式改变植物的核酸分子和方法，所述的方式即本发明提供的核酸分子和方法可合成其物理和/或化学特性(例如，这些特性又转过来影响这些植物可收获部分的烹调特性和/或营养价值)不同于在植物中天然合成的淀粉且由此该淀粉更适合于一般和/或特殊用途的淀粉。

根据权利要求中所述的实施方案可以解决这一问题。

因此，本发明涉及编码一种蛋白质、特别是来自稻米的蛋白质的核酸分子，它们包括Seq.ID No.2中所示的氨基酸序列。这类蛋白质存在于植物细胞的质体中、特别是存在于稻米细胞的质体中。在本发明的范围内，由所述核酸分子编码的蛋白质称作R1-蛋白质。据推测这种蛋白质以与淀粉颗粒结合的形式以及以可溶形式存在于质体中。此外，这种蛋白质参与淀粉的磷酸盐化。

本发明进一步涉及包括Seq.ID No.1中所示的核苷酸序列、特别是Seq.ID No.1中所示的编码区的核酸分子。

本发明还涉及编码一种多肽的核酸分子，这种多肽包括由质粒DSM12439的cDNA插入片段编码的氨基酸序列。

此外，本发明涉及包括包含在质粒DSM 12439 cDNA插入片段中的编码区的核酸分子。