一种甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂苯磺隆的基因及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂苯磺隆的基因及其应用，该甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂苯磺隆的基因由1968个碱基组成，序列为SEQIDNO.1，该基因翻译获得蛋白质，其序列为SEQIDNO.2。利用构建的植物表达载体将该基因导入对苯磺隆无抗性的植物中，其赋予植物对除草剂苯磺隆的抗性，可提高转基因植物对苯磺隆的抗性。利用该甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂苯磺隆的基因选育的油菜新品种，均能在我国油菜生产上推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂苯磺隆的基因及应用
本专利技术涉及植物基因工程
，具体涉及甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂基因及其应用。
技术介绍
油菜是我国最重要的油料作物。农田杂草严重影响油菜产量和品质，是油菜生产主要生物灾害之一。抗除草剂品种及与其配套除草剂的结合使用是防除农田杂草最为经济有限的措施。北美、欧洲等发达国家早已种植抗除草剂油菜品种实施化学除草。目前，抗除草剂的油菜品种类型主要有孟山都公司注册的抗草甘膦油菜、拜耳公司的抗草铵膦油菜和巴斯夫公司的抗咪唑啉酮油菜。上述材料中的抗性基因均受国际知识产权保护，商业化种植需要交纳昂贵的专利费；而且抗草甘膦油菜和抗草铵膦油菜均为转基因品种。在我国油菜转基因品种尚未批准商业化种植，因此无法在生产上应用和推广。目前，我国缺乏商业化的抗除草剂油菜品种及其配套的除草剂，这已成为制约我国油菜产业发展的瓶颈。因此，创制具有自主知识产权、适合我国生产的抗除草剂油菜，研制配套的除草剂配方对我国油菜产业发展具有十分重要的意义。磺酰脲(SU)类除草剂是目前世界上开发品种最多、应用范围最广的一类除草剂。其具有诸多优点：1)高效低量；SU类除草剂的除草效率极高，使用量极低，每公顷仅需几克到几十克，因而被称为超高效除草剂；2)杀草谱广；能有效防除双子叶阔叶杂草，其中有些除草剂品种对禾本科杂草也有很好的防效；3)土壤残留期短，基本不会影响后茬作物生长；4)环境友好，对哺乳动物毒性低，人及牧畜十分安全。然而，许多商业化的SU类除草剂对油菜具有强烈的生长抑制作用，致使其仅能在水稻、小麦、玉米等单子叶作物田间应用。目前，油菜田杂草防除采取的主要措施是播后苗前利用乙草胺等进行封闭除草。适于油菜田苗期防除单子叶杂草的除草剂品种比较齐全，而防除阔叶杂草的除草剂种类极少、且用药时期要求严格。选育高抗SU类除草剂的油菜品种，将SU类除草剂和现有油菜田单子叶除草剂混合使用，将拓宽现有SU类除草剂的应用范围，为有效防除油菜田杂草提供一条新的途径。然而，由于缺少生产应用价值的抗SU类除草剂油菜种质，国内至今还没有培育出商业化的抗SU类除草剂油菜品种。因此，筛选鉴定具有生产应用价值的油菜抗性材料(基因)，创造高抗SU类除草剂油菜新种质，是我国实现油菜田间杂草化学防除的当务之急。乙酰乳酸合成酶(ALS)及其抑制剂类除草剂乙酰乳酸合成酶(ALS，acetolactatesynthase)，或称作乙酰羟酸合成酶(acetohydroxyacidsynthase，AHAS)，是催化植物和微生物体内支链氨基酸(包括亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸)生物合成途径的第一个关键限速酶。该酶同时催化2个平行反应：催化两分子丙酮酸缩合形成2-乙酰乳酸并释放出CO2，最终生成缬氨酸和亮氨酸；催化一分子丙酮酸和一分子2-氧丁酸缩合形成乙酰羟基丁酸，最终生成异亮氨酸。甘蓝型油菜中共有5个ALS基因。其中BnALS1和BnALS3氨基酸同源性达98％，属于看家基因，在根、茎、叶、花、角果中表达；BnALS2与BnALS1和BnALS3核苷酸同源性为85％，氨基酸同源性为75％，其仅在花、角果中表达；BnALS4和BnALS5是缺失的假基因。以ALS为作用靶标的除草剂是一类非常重要的除草剂(Delyeetal.TrendsinGenetics，2013，29(11)：649-658)。该类除草剂包括磺酰脲类(SU)、磺酰胺羰基三唑啉酮类(SCT)、咪唑啉酮类(IMI)、三唑嘧啶类(TP)和嘧啶水杨酸类(PTB)(Mallory-SimthandRetzinger，WeedTechnol，2003，17：605-619)等五大类除草剂。其中SU类除草剂是目前世界上开发品种最多、应用范围最广的一类除草剂。目前在我国注册的SU类除草剂有近30个，其中，苯磺隆就是一个麦田防除阔叶杂草的代表性除草剂。这些SU类除草剂仅胺苯磺隆在油菜田注册使用，其它商业化的SU类除草剂对双子叶作物油菜具有强烈的生长抑制作用，致使其仅能在水稻、小麦、玉米等单子叶作物大田中应用。抗除草剂植物的抗性机理植物对SU类除草剂的抗性策略主要包括靶标抗性(Target-siteresistance，TSR)及非靶标抗性(Non-target-siteresistance，NTSR)(Delyeetal.TrendsinGenetics，2013，29(11)：649-658)。(1)靶标抗性(TSR)：靶标抗性是指通过靶标蛋白的表达活性升高或靶标蛋白与除草剂结合位点的结构改变而获得的抗性。除草剂靶标ALS氨基酸的替换是植物抗性产生的主要原因。不同位点氨基酸的替换以及氨基酸替换方式导致产生的抗性效应和交叉抗性均有较大差异。目前报道的ALS基因产生抗性突变的位点(以拟南芥ALS氨基酸序列作为参比)主要有以下8个：Ala122、Pro197、Ala205、Asp376、Arg377、Trp574、Ser653和Gly654(http：//www.weedscience.com，9January2014)。上述这些位点的氨基酸种类在绝大多数已知植物的ALS序列中相当保守；其中，能引起植物对SU类除草剂产生抗性变化的氨基酸位点主要有3个，即Pro197、Ala205和Trp574。这3个位点氨基酸替换引起植物对SU类除草剂的抗性效应与交叉抗性存在显著差异。Pro197位点的氨基酸替换可导致植物对SU类除草剂具有高度抗性；且Pro-197-Leu变异也对IMI产生较高水平抗性。Ala205的变异对ALS抑制剂类除草剂均可以产生较高水平抗性。Trp574的氨基酸变异对IMI、SU和TP均产生很高的交叉抗性。此外，Ala122、Ser653和Gly654位点的氨基酸替换也致使植物对IMI产生高水平抗性；其中Ser-653-Thr的变异致使植物对SU也产生一定程度的抗性。由此可见，植物的抗性效应取决于ALS序列上氨基酸替换发生的位点以及替换氨基酸的种类。目前这方面研究多集中在田间抗性杂草上，作物中的相关研究甚少(Traneletal.http：//www.weedscience.com.2015.09.03)。(2)非靶标抗性(NTSR)：非靶标基因的表达调控促进代谢作用，从而引起植物对除草剂产生抗性。非靶标抗性指除TSR以外的其他机制。研究表明至少4种酶系统，细胞色素P450酶系、谷胱甘肽转移酶(GSTs)、葡萄糖基转移酶和ABC转运蛋白参与了植物对SU类除草剂的代谢作用。水稻、小麦、玉米等禾本科作物大田能安全使用多数的SU类选择性除草剂，就是利用了这类酶系统对除草剂的快速代谢功能。在这几种酶系统中，P450酶系是将除草剂分解成无毒化合物的主要酶系。P450酶系相关基因的表达量增加，促进代谢除草剂能力提升，导致植物对SU类除草剂产生抗性。对于作用靶标单一而专化的SU类除草剂来说，这种由非靶标基因突变产生的抗性目前仅在陆地棉中有一例报道。抗除草剂油菜加拿大抗除草剂油菜育种及推广应用走在世界前列。目前抗除草剂油菜品种种植面积占油菜总面积95％以上。其中抗草铵膦品种占46％，抗草甘膦品种占47％，这二者均为转基因品种；非转基因的抗咪唑啉酮类除草剂品种占6％。澳大利亚主要种植非转基因的抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂苯磺隆的基因，其特征在于，该甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂苯磺隆的基因由1968个碱基组成，序列为SEQIDNO.1，命名为Bnals1

【技术特征摘要】
1.一种甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂苯磺隆的基因，其特征在于，该甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂苯磺隆的基因由1968个碱基组成，序列为SEQIDNO.1，命名为Bnals1544T基因，即抗磺酰脲类除草剂苯磺隆基因，编码甘蓝型油菜乙酰乳酸合成酶I；与其它来源的油菜乙酰乳酸合成酶I的核酸序列相比，Bnals1544T基因包含一处突变：即C544T。2.权利要求1所述的甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂苯磺隆的基因，其特征在于，所述甘蓝型油菜抗磺酰脲类除草剂苯磺隆...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡胜武，吕金洋，曲高平，黄谦心，孙妍妍，郭媛，赵惠贤，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61