具有抗除草剂活性的玉米蛋白质、其编码基因及应用制造技术

具有抗除草剂活性的玉米蛋白质、其编码基因及应用，其为玉米乙酰羟基酸合成酶的突变体蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID No.1或SEQ ID No.2所示，该蛋白质源于玉米基因组4号染色体或5号染色体中乙酰羟基酸合成酶基因的表达，将玉米乙酰羟基酸合成酶通过体外突变而获得，其氨基酸序列的特点为：与野生型玉米乙酰羟基酸合成酶相比，缺失Trp542位点氨基酸，该突变体蛋白质对咪唑啉酮类、磺酰脲类和嘧啶类等多类型除草剂具有抗性，其编码基因转化的植物具有抗咪唑啉酮类、磺酰脲类和嘧啶类等多类型除草剂的活性。

Corn protein having herbicide resistant activity, coding gene thereof and use thereof

Herbicide resistant activity of maize protein, its encoding gene and application, the mutant protein maize acetohydroxyacid synthase, the amino acid sequence of SEQ ID or SEQ No.1 ID No.2 shows, the expression of the protein from maize genome acetyl acid synthase gene on chromosome 4 and chromosome 5 hydroxyl groups and the corn acetohydroxyacid synthase mutant obtained by in vitro, characteristics of the amino acid sequence was compared with wild-type maize acetohydroxyacid synthase, Trp542 deletion of amino acids, the mutant protein is resistant to imidazolinone and sulfonylurea and pyrimidine and other types of herbicides, the gene encoding the transformed plants with resistance imidazolinone and sulfonylurea herbicides and pyrimidine and other types of activity.

【技术实现步骤摘要】
具有抗除草剂活性的玉米蛋白质、其编码基因及应用
本专利技术属于抗除草剂蛋白质领域，具体涉及具有抗除草剂活性的玉米蛋白质、其编码基因及应用。
技术介绍
杂草是制约玉米产量的主要因素之一。玉米是我国的饲料生产的主要原料，其产量保障着我国的国家肉蛋类食品的供应。随着我国经济的发展，人力成本越来越高，玉米种植方式由小规模的精细种植转向机械化转变，机械化方式的推广使杂草问题成为影响玉米产量和品质的重要因素之一。抗除草剂玉米的培育解决了机械化除草的问题。目前，我国尚未开放转基因玉米的推广种植，但是，每年从国外大量进口转基因玉米作为饲料原料。国外用于商业化生产的转基因玉米中抗除草剂基因多为来源于微生物的外源基因，来源于玉米基因组的抗除草剂基因比较少。玉米内源的抗除草剂乙酰羟基酸合成酶(acetohydroxyacidsynthase，简称AHAS)蛋白质由ahas基因突变产生，表达抗除草剂AHAS蛋白质可以使植物获得抗除草剂特性，解决田块中的杂草问题。AHAS蛋白质主要分布在微生物和植物中，在动物中几乎不存在，AHAS抑制除草剂对人畜无害。因此，发掘和研究具有抗除草剂活性的玉米AHAS蛋白质具有良好的创新性和经济价值。目前，培育抗AHAS抑制除草剂玉米的方法为以玉米种子或者植株为材料进行化学或者物理诱变，进行植物体内基因组突变。这种方法获得抗除草剂玉米的试验时间长(大于3年)，获得新突变体难(突变结果为核苷酸单个碱基变化引起单个氨基酸的替换，容易与已经存在的突变重复)，而且成功几率小(通常突变成功率小于百万分之一)，很多实验室进行超过5年的研发无法获得新的突变体。专利技术内容本专利技术的目的在于提供具有抗除草剂活性的玉米蛋白质、其编码基因及应用，其为抗多类型除草剂活性的玉米AHAS突变体蛋白质，该蛋白质具有抗咪唑啉酮类、磺酰脲类或者嘧啶类等多类型除草剂的活性，其编码基因转化的植物具有抗咪唑啉酮类、磺酰脲类或者嘧啶类等多类型除草剂的活性。与目前通过体内突变获得的氨基酸替换突变体不同，本专利技术采用氨基酸删除策略，通过基因体外突变，改造玉米AHAS蛋白质，获得玉米AHAS突变体蛋白质，使其具有抗除草剂活性。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：具有抗除草剂活性的玉米蛋白质，其为玉米AHAS突变体蛋白质，其氨基酸序列如SEQIDNo.1、SEQIDNo.2、SEQIDNo.5或SEQIDNo.6所示。本专利技术其氨基酸序列如SEQIDNo.1或SEQIDNo.2所示的抗除草剂活性的玉米蛋白质为前体全长蛋白质,该前体全长蛋白质删除信号肽后成为成熟蛋白质，对应于如SEQIDNo.1和SEQIDNo.2所示的前体全长蛋白质的氨基酸序列，成熟蛋白质的氨基酸序列分别如SEQIDNo.5和SEQIDNo.6所示。具有抗除草剂活性的基因，其为编码所述具有抗除草剂活性的玉米蛋白质的核苷酸序列。进一步，所述氨基酸序列如SEQIDNo.1所示的玉米蛋白质的核苷酸序列如SEQIDNo.3所示，或者氨基酸序列如SEQIDNo.2所示的玉米蛋白质的核苷酸序列如SEQIDNo.4所示，或者氨基酸序列如SEQIDNo.5所示的玉米蛋白质的核苷酸序列如SEQIDNo.7所示，氨基酸序列如SEQIDNo.6所示的玉米蛋白质的核苷酸序列如SEQIDNo.8所示。本专利技术所述具有抗除草剂活性的玉米蛋白质用于培育抗咪唑啉酮类、磺酰脲类和嘧啶类除草剂植物。一种获得抗咪唑啉酮类、磺酰脲类和嘧啶类等多类型除草剂植物的方法，包括，将所述玉米AHAS突变体蛋白质的编码基因转化到植物中,使所述植物产生具有抗除草剂活性的玉米AHAS突变体蛋白质。优选地，氨基酸序列如SEQIDNo.1所示玉米蛋白质的编码基因的核苷酸序列如SEQIDNo.3所示，或者氨基酸序列如SEQIDNo.2所示玉米蛋白质的编码基因的核苷酸序列如SEQIDNo.4所示，或者氨基酸序列如SEQIDNo.5所示玉米蛋白质的编码基因的核苷酸序列如SEQIDNo.7所示，氨基酸序列如SEQIDNo.6所示玉米蛋白质的编码基因的核苷酸序列如SEQIDNo.8所示。进一步，所述咪唑啉酮类除草剂为咪唑乙烟酸、甲氧咪草烟或者甲基咪草烟，但不限于这几种咪唑啉酮类除草剂。又，所述磺酰脲类除草剂为氯磺隆和甲嘧磺隆，但不限于这2种磺酰脲类除草剂。优选地，所述嘧啶类除草剂为双草醚，但不限于这种嘧啶类除草剂。进一步，所述植物为玉米、水稻或棉花，但不限于这几种植物。本专利技术抗除草剂活性的玉米蛋白质，其为玉米4号染色体或5号染色体中经过人工改造的AHAS突变体蛋白质，源于玉米基因组中ahas基因的表达，将野生型玉米ahas基因通过体外突变，获得玉米AHAS突变体蛋白质，氨基酸序列的特点为：与野生型AHAS相比，玉米AHAS突变体蛋白质缺失Trp542位点氨基酸，该突变体蛋白质对咪唑啉酮类、磺酰脲类和嘧啶类等多类型除草剂具有抗性。本专利技术中，表达玉米4号染色体突变基因的氨基酸序列如SEQIDNo.1所示，对应的成熟蛋白质氨基酸序列如SEQIDNo.5所示，表达玉米5号染色体突变基因的氨基酸序列如SEQIDNo.2所示，对应的成熟蛋白质氨基酸序列如SEQIDNo.6所示。将本专利技术获得的AHAS突变体蛋白质的编码基因转化到植物中，在植物中进行表达，使植物中含有AHAS突变体蛋白质，可使植物具有抗咪唑啉酮类、磺酰脲类和嘧啶羧酸类等多类型除草剂的活性。本专利技术的AHAS突变体蛋白质的编码基因的核苷酸序列不限于玉米内源序列，可以是表达所述蛋白质的人工合成核苷酸序列。在水稻、玉米或者棉花中表达玉米AHAS突变体，得到转基因玉米M-MA1M5和M-MA2M5、转基因水稻R-MA1M5和R-MA2M5、转基因棉花C-MA1M5和C-MA2M5，在转基因植物和野生型植物苗期喷洒抗咪唑啉酮类、磺酰脲类或者嘧啶羧酸类等多类型除草剂，野生型植物植株全部死亡，转基因植物全部存活。说明表达本专利技术玉米AHAS突变体的植物具有抗咪唑啉酮类、磺酰脲类或者嘧啶羧酸类等多类型除草剂活性。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术采用氨基酸删除策略，对氨基酸进行定点突变，可对删除氨基酸后的突变体蛋白质进行体外抗除草剂活性测定，为开发更多新型抗除草剂AHAS突变体蛋白质提供基础，具有操作简单，筛选过程简单、创新性强等优点，发掘了玉米内源抗除草剂基因，增加抗除草剂基因的种类。2)本专利技术的AHAS突变体蛋白质是通过体外突变获得的，体外突变具有可设计性强、试验时间短、创新性强等体内突变无法比拟的优点，获得突变体时间小于2个月，同时，通过特定的突变设计，避免与已报道AHAS突变体蛋白质重复。3)将本专利技术AHSA突变体蛋白质的编码基因表达后，获得的AHAS全长突变体蛋白质和AHAS无信号肽成熟突变体蛋白质均具有抗咪唑啉酮类、磺酰脲类和嘧啶羧酸类等多类型除草剂的活性。附图说明图1为本专利技术实施例1中纯化后的AHAS蛋白质SDS-PAGE电泳图；其中，泳道1：纯化后MA1M5S的蛋白质；泳道2：纯化后的MA2M5S蛋白质；泳道3：纯化后的MA1WS蛋白质；泳道4：纯化后的MA2WS蛋白质；Mk：蛋白质Marker，分子量已在图上标出。图2-图3为本专利技术实施例2中突变体蛋白质MA1M5S和MA2本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有抗除草剂活性的玉米蛋白质，其为玉米乙酰羟基酸合成酶的突变体蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID No.1、SEQ ID No.2、SEQ ID No.5或SEQ ID No.6所示。

【技术特征摘要】
1.具有抗除草剂活性的玉米蛋白质，其为玉米乙酰羟基酸合成酶的突变体蛋白质，其氨基酸序列如SEQIDNo.1、SEQIDNo.2、SEQIDNo.5或SEQIDNo.6所示。2.具有抗除草剂活性的基因，其为编码权利要求1所述蛋白质的核苷酸序列。3.如权利要求2所述的具有抗除草剂活性的基因，其特征在于，所述氨基酸序列如SEQIDNo.1所示的玉米蛋白质的核苷酸序列如SEQIDNo.3所示，或者氨基酸序列如SEQIDNo.2所示的玉米蛋白质的核苷酸序列如SEQIDNo.4所示，或者氨基酸序列如SEQIDNo.5所示的玉米蛋白质的核苷酸序列如SEQIDNo.7所示，或者氨基酸序列如SEQIDNo.6所示的玉米蛋白质的核苷酸序列如SEQIDNo.8所示。4.如权利要求1所述具有抗除草剂活性的玉米蛋白质用于培育抗咪唑啉酮类、磺酰脲类和嘧啶类除草剂植物。5.一种获得抗咪唑啉酮类、磺酰脲类和嘧啶类除草剂植物的方法，包括，将权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：方军，朴钟泽，万常照，白建江，杨瑞芳，
申请(专利权)人：上海市农业科学院，
类型：发明
国别省市：上海,31