可耐受ALS抑制剂除草剂的甜菜突变体制造技术

本发明专利技术涉及一种可耐受ALS抑制剂除草剂的甜菜植物及其部分，其包含内源性乙酰乳酸合酶(ALS)基因的突变，其中所述ALS基因编码在其位置569处含有不同于色氨酸的氨基酸的ALS多肽。

Beet mutants resistant to ALS inhibitor herbicides

The present invention relates to a beet plant and its part that can tolerate ALS inhibitor herbicides, which include mutations in endogenous acetyl lactate synthase (ALS) genes, in which the ALS gene encodes a ALS polypeptide of amino acids different from tryptophan at its location 569.

【技术实现步骤摘要】
可耐受ALS抑制剂除草剂的甜菜突变体本申请是申请日为2011年10月13日，申请号为201180049766.3，专利技术名称为“可耐受ALS抑制剂除草剂的甜菜突变体”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及可耐受ALS抑制剂除草剂的甜菜(Betavulgaris)植物及其部分，以及用于它们制备的方法。
技术介绍
栽培类型的甜菜(如Ford-Lloyd(2005)Sourcesofgeneticvariation,GenusBeta.In:BiancardiE,CampbellLG,SkaracisGN,DeBiaggiM(eds)GeneticsandBreedingofSugarBeet.SciencePublishers,Enfield(NH),USA,pp25-33中所定义的)是温带和亚热带地区的重要农作物。例如，约20％的全世界糖类生产是基于糖甜菜(sugarbeet)。因为甜菜幼苗和新生植物在其生命的最初6-8周期间易受到由快速生长的杂草导致的强力竞争，所述杂草可竞争超过幼小的作物植物，所以在这些作物区域中可靠的杂草防治措施是必要的。40多年以来，除草剂是用于在栽培的甜菜中防治杂草的优选工具。用于此目的的产品，例如苯敌草(phenmedipham)、异苯敌草(desmediphan)和苯嗪草酮(metamitron)，可抑制甜菜田地中的杂草生长而不损害所述作物。然而在不利环境条件下，这些产品的效力还有提高的空间，尤其是当有害杂草，例如藜(Chenopodiumalbum)、反枝苋(Amaranthusretroflexus)和/或三肋果(Tripleurospermuminodorata)，在一段较长的时间内萌发时。非常需要创新的除草剂活性成分以改善甜菜中的杂草控制选择。这种化合物应该对广泛的杂草谱(优选从杂草萌发直到所述杂草植物的全面发育)起作用而不影响甜菜作物(不论其处于哪个发育阶段)。通过经典的除草剂筛选途径，在过去的几十年中没有发现可用于甜菜的可以农艺学上优先的方式满足全部这些严格性质的选择性除草剂活性成分。某些化学药品可抑制所述酶“乙酰羟酸合酶”(AHAS)，该酶还被称为“乙酰乳酸合酶”(ALS[EC4.1.3.18])。ALS是属于ALS抑制剂除草剂类的五种结构上不同的除草剂家族的作用位点，所述除草剂家族例如(a)磺酰脲除草剂(sulfonylureaherbicide)(BeyerE.Metal.(1988),SulfonylureasinHerbicides:Chemistry,Degradation,andModeofAction；MarcelDekker,NewYork,1988,117-189)，(b)磺酰氨基羰基三唑啉酮除草剂(sulfonylaminocarbonyltriazolinoneherbicide)(Pontzen,R.,Pflanz.-NachrichtenBayer,2002,55,37-52)，(c)咪唑啉酮除草剂(Shaner,D.L.,etal.,PlantPhysiol.,1984,76,545-546；Shaner,D.L.,andO'Connor,S.L.(Eds.)TheImidazolinoneHerbicides,CRCPress,BocaRaton,FL,1991)，(d)三唑并嘧啶除草剂(triazolopyrimidineherbicide)(Kleschick,W.A.etal.,Agric.FoodChem.,1992,40,1083-1085)，和(e)嘧啶基(硫)苯甲酸盐(酯)除草剂(pyrimidinyl(thio)benzoateherbicide)(Shimizu,T.J.,Pestic.Sci.,1997,22,245-256；Shimizu,T.etal.,AcetolactateSyntehaseInhibitorsinHerbicideClassesinDevelopment,Boger,P.,Wakabayashi,K.,Hirai,K.,(Eds.),SpringerVerlag,Berlin,2002,1-41)。ALS参与两个丙酮酸分子到一个乙酰乳酸分子和二氧化碳的转变。所述反应使用焦磷酸硫胺素以连接所述两个丙酮酸分子。该反应产生的产物乙酰乳酸最终转变为缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸(Singh(1999)"Biosynthesisofvaline,leucineandisoleucine",inPlantAminoAcids,Singh,B.K.,ed.,MarcelDekkerInc.NewYork,NewYork,pp.227-247)。ALS的抑制剂可阻断植物中缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成。结果是所述各个氨基酸库被迅速耗尽，引起蛋白生物合成的停止，这导致植物生长停止并最终导致所述植物死亡或至少被损害。ALS抑制剂除草剂由于其在适度施用率下的有效性及在动物中的相对无毒性而广泛地用于现代农业。通过抑制ALS活性，这些除草剂家族可防止包括很多杂草种类在内的易感植物的进一步生长和发育。为了提供具有对实现充分杂草防治所需要的甚至高浓度的ALS抑制剂除草剂的高耐受度的植物，需要额外的可抗ALS抑制型除草剂的作物植物的育种品系和品种，以及用于产生和使用可抗ALS抑制型除草剂的育种品系和品种的方法和组合物。多种多样的ALS抑制剂除草剂使得农民可控制许多杂草种类(无论其处于何种生长阶段)，但这些高度有效的除草剂不能用于甜菜，因为常规的甜菜植物/商业化甜菜品种对这些ALS抑制剂除草剂是高度敏感的。然而，这些ALS抑制剂除草剂对阔叶和禾本科杂草种类显示出优秀的除草剂活性。早在30年以前，具有抑制ALS的作用方式的第一批除草剂已被开发用于农业。现在，这类除草剂的活性成分展示出强力的杂草控制，并被广泛用于玉米和谷类以及双子叶作物，甜菜除外。当今已知的用于甜菜出苗后施用方案的唯一ALS抑制剂除草剂是这种除草剂(含有氟胺磺隆(triflusulfuron-methyl)作为活性成分加上特定的制剂化合物)可在其抑制甜菜内源性ALS酶之前被甜菜分解，但是其在甜菜生长区域的杂草控制中有严重的不足(gap)。自从ALS抑制剂除草剂被引进到农业中以来，观察到敏感的植物种类(包括天然存在的杂草)偶尔显现出对这类除草剂的自发耐受性。在ALS基因的特定位点处的单碱基对取代通常导致或多或少的抗性ALS酶变体，所述变体显示出不同水平地被ALS抑制剂除草剂的抑制。因此，具有突变的ALS等位基因的植物显示出对ALS抑制剂除草剂的不同水平的耐受性，这依赖于所述ALS抑制剂除草剂的化学结构和ALS基因的点突变位点。例如，Hattorietal.(1995),Mol.Gen.Genet.246:419-425记载了甘蓝型油菜(Brassicanapus)细胞系中Trp557密码子中的单突变(根据用于文献中以比较全部ALS/AHAS突变体的拟南芥序列的编号，所述位置是指位置"574")，所述位置等同于甜菜ALS序列的位置569。这些作者观察到了对ALS抑制剂除草剂亚类的几个成员(例如磺酰脲、咪唑啉酮和三唑并嘧啶)的抗性。描述了在Ala1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可耐受ALS抑制剂除草剂的甜菜植物、其部分、其可收获部分或其繁殖材料用于甜菜植物的制备/育种、糖生产、生物燃料生产、乙醇生产、甜菜碱生产或尿苷生产的用途，所述甜菜植物、其部分、其可收获部分或其繁殖材料包含内源性乙酰乳酸合酶(ALS)基因的突变，其中所述ALS基因编码在其位置569处含有具有代替天然编码的氨基酸色氨酸的亮氨酸的ALS多肽，并且其中所述突变作为唯一突变以纯合子形式存在，并且所述甜菜植物对ALS抑制剂的敏感度至少低2000倍。

【技术特征摘要】
2010.10.15 EP 10187751.2;2010.10.19 US 61/394,4631.一种可耐受ALS抑制剂除草剂的甜菜植物、其部分、其可收获部分或其繁殖材料用于甜菜植物的制备/育种、糖生产、生物燃料生产、乙醇生产、甜菜碱生产或尿苷生产的用途，所述甜菜植物、其部分、其可收获部分或其繁殖材料包含内源性乙酰乳酸合酶(ALS)基因的突变，其中所述ALS基因编码在其位置569处含有具有代替天然编码的氨基酸色氨酸的亮氨酸的ALS多肽，并且其中所述突变作为唯一突变以纯合子形式存在，并且所述甜菜植物对ALS抑制剂的敏感度至少低2000倍。2.根据权利要求1的用途，其中所述内源ALS基因与SEQIDNO:3所确定的核苷酸序列是相同的。3.根据权利要求1的用途，其可耐受一种或多种ALS抑制剂除草剂，所述ALS抑制剂除草剂选自磺酰脲除草剂、磺酰氨基羰基三唑啉酮除草剂、咪唑啉酮除草剂、三唑并嘧啶除草剂和嘧啶基(硫)苯甲酸盐(酯)除草剂。4.根据权利要求1的用途，其中所述部分为植物的器官、组织和细胞，并且优选种子。5.制备权利要求1的甜菜植物及其部分的方法，包括如下步骤：(a)将来自甜菜的愈伤组织暴露于约10-7M-10-9M的ALS抑制剂除草剂，优选甲酰胺磺隆；(b)选择可在最高达3×10-6M的ALS抑制剂除草剂存在的情况下生长的细胞克隆，所述ALS抑制剂除草剂优选甲酰胺磺隆；(c)在ALS抑制剂除草剂存在的情况下再生茎尖，所述ALS抑制剂除草剂优选甲酰胺磺隆；(d)用ALS抑制剂除草剂选择再生的小植株，其中所述ALS抑制剂除草剂优选甲酰胺磺隆、碘甲磺隆钠盐和/或这两者的混合物，并且其中甲酰胺磺隆的剂量优选地等价于7-70ga.i./ha，并且碘甲磺隆钠盐的剂量优选地等价于1-10ga.i./ha，其中所述小植株包含内源性乙酰乳酸合酶(ALS)基因的突变，...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·海恩，J·本特宁，G·唐，N·尼特尔奥特里本，B·霍尔兹卓特，A·路克，C·施普林曼，R·詹森，
申请(专利权)人：拜耳知识产权有限责任公司，KWS种子欧洲股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE