具有对植物病原体增强的抗性的植物以及用于在植物中产生增强的病原体抗性的方法技术

本发明专利技术涉及对植物病原体具有增强的抗性的植物，其中与野生型植物相比，在所述植物中肌醇焦磷酸盐InsP7和/或InsP8的细胞内浓度是增加的。具体地，本发明专利技术涉及具有至少一种参与合成肌醇焦磷酸盐InsP7和/或InsP8的蛋白质(例如蛋白质VIH2和VIH1)的增加的表达的植物。根据本发明专利技术的植物对以下植物病原体特别地有抗性：食草性昆虫，例如农业相关害虫的幼虫；致病真菌，如死体营养性真菌；或其他植物害虫，如活体营养性病原体。本发明专利技术还涉及用于增强对植物病原体的植物抗性的方法，其中与野生型植物相比，肌醇焦磷酸盐lnsP7和/或InsP8的细胞内浓度是增加的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有对植物病原体增强的抗性的植物以及用于在植物中产生增强的病原体抗性的方法描述本专利技术涉及对植物病原体具有增强的抗性的植物以及通过影响肌醇焦磷酸盐，特别是InsP8，的细胞内浓度来在植物中产生增强的病原体抗性的方法。植物经常暴露于植物病原体。具体为食草性昆虫及其幼虫，以及真菌和真菌样病原体(例如卵菌纲)。保守估计提出，由葡萄孢属(Botrytis)物种单独造成的农艺损害估计约为十亿/年1。产生的损害不仅由直接的产量损失引起，而且还由产品质量的损失(例如由真菌毒素的富集)引起。用于防治昆虫和真菌病原体的常规方法是使用化学的植物保护产品。然而，这些措施往往导致部分产量的损失。在作物中使用化学的植物保护产品可能对人类和环境具有负面影响。此外，这些措施是非常成本密集型和劳动密集型的。此外，用化学的植物保护产品消灭的病原体经常发展适应机制，使得这些措施往往达不到期望的保护效果。使用化学试剂的替代方法是使用昆虫和真菌抗性品种。因为植物基因组的复杂性，使用常规植物育种的新品种的育种是非常枯燥和困难的；常规植物培养通常使用自发突变或诱导突变，其表现不受外部因素(例如冷休克或放射性照射)的影响。常规育种的替代方法是生产转基因植物。将具有期望性质的基因特异地引入植物的基因组中。目前，特别是抗除草剂和抗虫植物作为转基因植物销售。新一代品种的目标是在不利条件(如干旱胁迫或昆虫侵袭)下的产量增加。目前正在种植的主要是具有抗虫性的转基因玉米和棉花植物。在大多数情况下，该属性来自Bt毒素，Bt毒素由引入植物的基因编码。该基因来源于土壤细菌苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)，其天然产生这种活性成分。然而，这一策略的一个问题是第一抗性已经在植物病原体中发展。此外，许多科学论文已经表明Bt玉米会伤害蝴蝶并危及许多其他非目标生物体。Bt毒素仅缓慢降解，积累在土壤中，并在食物链中传播。类似于Bt毒素在生物植物保护中的使用以及对蚊子的控制，Bt玉米的种植因此对生物多样性带来了广泛的风险。因此，本专利技术的目标是提供对植物病原体具有提高的抗性的植物及其制备方法，其不具有现有技术已知的活性物质的长期毒性的缺点，例如，通过积累在土壤中。此外，通过分别提供此类植物和方法，应扩大针对病原体的可能措施的范围，从而最小化抗性发展的可能性。该目标通过提供与野生型植物相比，其中肌醇焦磷酸盐InsP7和/或InsPe8的细胞内浓度增加的植物来实现。在动物系统中，肌醇焦磷酸盐已被描述为重要的细胞内信号转导分子。在本专利技术中，首次显示蛋白质VIH2和VIH1抑制肌醇焦磷酸盐InsP6和InsP7的磷酸化，并且在拟南芥(Arabidopsis)幼苗中的VIH2主要负责合成肌醇焦磷酸盐InsP8。VIH2转录物主要在不同的营养组织中表达，并通过机械损伤以及毛虫侵染诱导，而VIH1转录物主要在花粉中积累。在本专利技术中，显示VIH2(GenBank登录号：At3g01310)参与植物中病原体防御(参见实施例)。具体地，通过提供具有至少一种参与合成肌醇焦磷酸盐，特别是InsP8，的蛋白质的可诱导的表达或提高的表达的植物来实现本专利技术的目标。本专利技术的一实施方案是这样的植物，其中由核苷酸序列2(GenBank登录号：At3g01310)编码的蛋白质VIH2或能够合成肌醇焦磷酸盐，特别是InsP8，的同源蛋白质的表达和/或活性，与野生型植物相比，在整个植物或特定组织中是可诱导的或增加的。在本专利技术的另一实施方案中，植物是其中由核苷酸序列1(GenBank登录号：At5g15070)编码的蛋白质VIH1或能够合成肌醇焦磷酸盐，特别是InsP8，的同源蛋白质的表达和/或活性，与野生型植物相比，在整个植物或特定组织中是可诱导的或增加的植物。核苷酸序列1或核苷酸序列2可以来源于一种植物物种，即是同源表达的，或来源于自另一种生物体，即是异源表达的。异源表达可能是有利的，因为宿主生物体中的转录后或翻译后调节机制(例如由于过度产生导致酶的失活)可以被频繁地规避。VIH2、VIH1或其同源蛋白的可诱导性可以通过本领域技术人员已知的方法来实现。例如，相应的核苷酸序列的表达可以在目标植物中的诱导型启动子的控制下实现。已经在拟南芥、烟草、水稻或玉米中成功使用的已知的诱导型表达系统通常由两个组分组成：组成型或组织特异性表达的(通常是嵌合的)转录因子和控制期望的核苷酸序列表达的实际启动子。这种启动子可以通过外部刺激被嵌合转录因子活化。已知的实例是乙醇诱导型(“AlcR/AlcA”系统)、地塞米松诱导型(GR-融合体、GVG系统和pOp/LhGR系统)、β-雌二醇诱导型(XVE/OlexA系统)和热休克诱导型表达系统。对于诱导表达，也可以使用天然存在于目标植物中的启动子，例如由病原体诱导的启动子。已知的实例是例如调节在茉莉酮酸酯代谢中重要的并存在于所有高等植物中的JAZ(“茉莉酮酸酯ZIM结构域”)蛋白的转录物的表达的启动子。VIH2、VIH1或其同源蛋白的增加的表达(过表达)可以通过本领域技术人员已知的方法实现。因此，相应的核苷酸序列的表达可以在组成型启动子(例如花椰菜花叶病毒启动子CaMV35S或泛素(UBQ)启动子)的转录控制下进行。也可以使用组织特异性启动子，其是例如仅在可能被病原体感染的组织中表达，如叶特异性启动子、果实特异性启动子或种子特异性启动子。本专利技术还涉及用于增强针对植物病原体的植物抗性的方法，其中与野生型植物相比，肌醇焦磷酸盐InsP7和/或InsP8的细胞内浓度是被调节的或增加的。具体地，肌醇焦磷酸盐InsP7和/或InsP8的细胞内浓度可以通过VIH2、VIH1或它们的同源蛋白的诱导型表达或组成型表达和/或活性来实现。在替代的实施方案中，通过用InsP7的底物(InsP8的前体)、用InsP8和/或用InsP7或InsP8的衍生物处理(例如以喷雾、喷洒等形式)植物来增加肌醇焦磷酸盐InsP7和/或InsP8的细胞内浓度。在这种情况下，可透过膜的酯是特别有意义的，例如为信使InsP3的外源性应用的开发的那些可透过膜的酯2。在这种情况下，利用在细胞中天然存在的酯酶活性，其在衍生物摄取后导致活性肌醇磷酸盐或肌醇焦磷酸盐的释放。根据本专利技术的植物所抵抗的植物病原体具体为食草性昆虫，例如农业相关害虫的幼虫，农业相关害虫如小白菜白蛾或夜蛾；以及病原性真菌，诸如死体营养性真菌(necrotrophicfungi)，例如链格孢属(Alternaria)或葡萄孢属(Botrytis)的代表。与现有技术已知的方法(例如，植物中来自细菌苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)的Bt毒素的表达)相比，本专利技术的优点是在本专利技术的植物中，可有利地利用内源性机制用于增强对植物病原体和环境胁迫的抗性。由于这需要使用原始植物基因而不是外来物种基因和物质，可以假定此类植物在公众中的接受度比常规转基因植物的情况更好。此外，预料根据本专利技术的植物的农业使用将不会对非目标生物体和环境具有严重影响，诸如使用常规杀虫剂或培育Bt植物的影响。也可以假定与用于生产抗性植物的常规方法相反，害虫的抗性形成发生得更慢，因为针对病原体的整个植物防御机制是由肌醇焦磷酸盐而不仅仅是个别毒素引起的。根据参阅本文档来自技高网...

【技术保护点】
对植物病原体具有增强的抗性的植物，其中与野生型植物相比，肌醇焦磷酸盐InsP7和/或InsP8的细胞内浓度是增加的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.12 DE 102014016774.71.对植物病原体具有增强的抗性的植物，其中与野生型植物相比，肌醇焦磷酸盐InsP7和/或InsP8的细胞内浓度是增加的。2.如权利要求1所述的植物，其具有至少一种参与合成肌醇焦磷酸盐InsP7和/或InsP8的蛋白质的可诱导的表达或增加的表达。3.如权利要求1至2中任一项所述的植物，其中与野生型相比，由核苷酸序列2(GenBank登录号：At3g01310)编码的蛋白质VIH2或能够合成肌醇焦磷酸盐InsP7和/或InsP8的同源蛋白质的表达和/或活性在整个植物或在特定组织中是可诱导的或增加的。4.如权利要求1至2中任一项所述的植物，其中与野生型相比，由核苷酸序列1(GenBank登录号：At5g15070)编码的蛋白质VIH1或能够合成肌醇焦磷酸盐InsP7和/或InsP8的同源蛋白质的表达和/或活性在整个植物或在特定组织中是可诱导的或增加的。5.如权利要求3至4中任一项所述的植物，其中所述核苷酸序列1或所述核...

【专利技术属性】
技术研发人员：加百利·斯查弗，德巴布拉特·拉哈，马克·弗里尔，马里利亚·K·F·德坎波斯，菲利普·约恩，萨斯基亚·C·M·凡维斯，
申请(专利权)人：蒂宾根大学，
类型：发明
国别省市：德国,DE