草甘膦抗性植物和相关方法技术

本发明专利技术涉及草甘膦抗性植物和相关方法。具体地，本发明专利技术涉及一些从原核生物DGT酶衍生的多肽，和可用于编码它们的核酸。

Glyphosate resistant plants and related methods

The present invention relates to glyphosate resistant plants and related methods. In particular, the present invention relates to polypeptides derived from the DGT enzyme of prokaryotes and to nucleic acids useful for coding them.

【技术实现步骤摘要】
草甘膦抗性植物和相关方法本申请是2013年2月1日提交的申请号为201380017835.1(国际申请号PCT/US2013/024410)、专利技术名称为“草甘膦抗性植物和相关方法”的专利技术专利申请的分案申请。优先权声明本申请要求获得于2012年2月1日提交的美国临时专利申请系列号61/593,555的利益，还要求获得于2012年4月17日提交的美国临时专利申请系列号61/625,222的利益。根据37C.F.R.§1.821(c)或(e)-作为ASCII文本文件提交的序列表的陈述根据37C.F.R.§1.821(c)或(e)，含有ASCII文本格式的序列列表的文件已经和本专利申请一起提交。
本公开涉及植物生物技术。特定的实施方案涉及参与N-(膦酰基甲基)甘氨酸代谢的新多肽，和编码这些多肽的核酸。特定的实施方案涉及包含前述多肽和/或核酸的植物、植物部分、和植物细胞。背景各种杂草很长时间以来都是耕地面临的难题。尽管杂草控制可能是劳动力密集型的操作，但是高效的杀杂草化学除草剂的获得已经使它变得更加容易。除草剂的广泛使用，加上作物品种和肥料的改良，对农业的“绿色革命”做出了显著贡献。特别有用的除草剂是具有广谱除草活性的除草剂。不幸的是，广谱除草剂通常会对暴露于该除草剂的作物植株造成有害影响。克服这个问题的一个方法是产生能够耐受广谱除草剂的作物。广谱除草剂的一个实例是N-膦酰甲基甘氨酸，也称为草甘膦。草甘膦已经被全世界的农民广泛应用于在作物种植之前，例如在免耕种植(no-tillfarming)中，控制杂草。此外，草甘膦是一种用于在生长周期之间或作物轮作中控制杂草和自生植物(volunteerplant)的高效手段。草甘膦在使用后不会在土壤中遗留(carry-over)，因此被认为是可用于农业的环境安全性最高的、广泛有效的化学除草剂之一。草甘膦通过抑制莽草酸途径杀死植物。这个途径导向芳族化合物(包括氨基酸、维生素和植物激素)的生物合成。草甘膦通过结合并抑制5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶(通常被称作“EPSP合成酶”和“EPSPS”)的活性，阻断磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与3-磷代莽草酸缩合形成5-烯醇式丙酮酰-3-磷代莽草酸。不幸的是，已知没有作物可以天然耐受草甘膦，因此，这种除草剂在栽培作物中控制杂草的用途受到了限制。一种产生耐草甘膦作物的方法是，使用基因工程技术将编码异源草甘膦耐受形式的EPSPS的基因导入到作物中。利用化学诱变，已经在细菌中产生了草甘膦耐受形式的EPSPS，并将该异源基因导入到了植物体内，产生了草甘膦耐受性植物。参见，例如Comaietal.(1983)Science221:370-71。可在作物中过表达异源EPSPS基因以获得期望的耐受水平。前述关于相关技术及其相关局限性的实例只是说明性的，而不是排它性的。通过阅读本说明书，本领域的技术人员容易想到相关技术的其它局限性。专利技术公开本文描述了与SEQIDNO:1具有至少90％同一性的分离多肽，和编码与SEQIDNO:1具有至少90％同一性的多肽的核酸(例如SEQIDNOs:2-4)。还描述了含有与SEQIDNO:1具有至少90％同一性的异源多肽的植物、植物部分、植物器官、植物种子和植物细胞。一些实施方案包括植物、植物部分、植物器官、植物种子和/或植物细胞，其包含编码与SEQIDNO:1具有至少90％同一性的多肽异源核酸。在特定的实例中，该异源核酸包含与SEQIDNO:2或SEQIDNO:3具有至少80％的序列同一性的核苷酸序列。一些实施方案包括植物、植物部分、植物器官、植物种子和/或植物细胞，其包含在高严格条件下与具有SEQIDNO:2或SEQIDNO:3的另一核酸杂交的异源核酸。在特定的实例中，包含在高严格条件下与具有SEQIDNO:2或SEQIDNO:3的另一核酸杂交的异源核酸的植物、植物部分、植物器官、植物种子和/或植物细胞包含由该异源核酸编码的多肽，该多肽赋予该植物、植物部分、植物器官、植物种子和/或植物细胞草甘膦耐受性(或者增加草甘膦耐受性)。在进一步的实施方案中，本公开涉及用于产生抗草甘膦的植物、植物部分、植物器官、植物种子和/或植物细胞的的方法，包括：用编码与SEQIDNO:1具有至少90％同一性的多肽的核酸转化植物、植物部分、植物器官、植物种子和/或植物细胞；和表达该核酸，从而产生与SEQIDNO:1具有至少90％同一性的多肽。其他实施方案包括这样的载体，其包含编码与SEQIDNO:1具有至少90％同一性的多肽的核酸。特定的实例包括这样的载体，其包括编码与SEQIDNO:1具有至少95％同一性的多肽的核酸。例如，载体可包含与SEQIDNO:2或SEQIDNO:3具有至少90％同一性的核酸序列。特定的实施方案包括草甘膦耐受性植物和植物细胞，其表达与SEQIDNO:1具有至少90％同一性的异源多肽。其他实施方案包括用于在含有抗除草剂植物的田地或耕种区内控制杂草的方法，其中该方法可以包括：在田地或耕种区内种植含有编码与SEQIDNO:1具有至少90％同一性的异源多肽的核酸的植物或植物种子；和向该田地或耕种区施用足以控制田中的杂草、而不会显著影响该植物的量的草甘膦。在一些实施方案中，本公开涉及可再生的细胞，用于抗草甘膦植物的组织培养。这种组织培养物可以能够再生出具有前述的抗草甘膦植物的生理学和形态学特征的植物，还能够再生出与抗草甘膦植物具有基本上相同的基因型的植物。这样组织培养物中的可再生细胞可以是，例如，胚、原生质体、分生组织细胞、愈伤组织、花粉、叶、花药、根、根尖、花、种子、荚果、和茎。特定的实施方案涉及从根据前述的组织培养物再生的植物。在一些实施方案中，本公开涉及不能再生产生植物的细胞，例如用于产生耐受草甘膦的植物细胞系。在其它实施方案中，本公开涉及部分地包含这些细胞的植物。在某些实施方案中，本公开涉及向耕种区域内种植的作物施用多种除草剂。在多种除草剂的基础上附加过顶施用(overthetopapplication)草甘膦，可以对除草剂的不同性质加以利用，从而提供将更好的灵活性与经济性相结合的杂草控制。例如，各种除草剂可能在耕种区域内具有不同的耐久性；即某些除草剂在施用到该区域后可能持续存在并在相对长的时间内有效，而其它除草剂可能会被快速降解成其它的和/或无活性的化合物。根据特定的实施方案，改良的除草剂施用系统允许使用草甘膦和多种除草剂，从而种植者能够根据具体的使用情况调整具体除草剂的选择。在其他实施方案中，本公开涉及用于制作和使用耐受多于一种除草剂或除草剂类型或亚型的植物的方法和组合物，如下文所述。在特定的实施方案中，提供了同时耐受草甘膦和至少一种其它除草剂(或除草剂类型或亚型)或化学品(或化学类型或亚型)(例如杀真菌剂、杀虫剂、植物生长调节剂等)的植物。这类植物可以用于，例如，包括用多种除草剂处理作物的方法。因此，本公开提供了除草剂抗性植物，其耐受用除草剂或除草剂组合(包括各自通过不同的除草活性模式发挥作用的除草剂的组合)的处理，或者耐受用至少一种除草剂和至少一种其它化学品的组合的处理。通过这种方式，本公开描述了用于种植作物的改良方法，其中选择性地控制杂草。根据一些实施方案的除草剂抗性植物可以包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转基因植物细胞，其包含与在植物细胞中有功能的启动子可操作连接的多核苷酸的一个或两个拷贝，其中所述多核苷酸编码SEQ ID NO:1的草甘膦抗性5‑烯醇式丙酮酸莽草酸‑3‑磷酸合酶(EPSPS)，其中该转基因植物细胞当与不包含与所述异源启动子可操作地连接的所述多核苷酸的相同物种的野生型植物细胞相比较时是耐草甘膦的，并且其中该植物细胞不可再生以产生植物。

【技术特征摘要】
2012.02.01 US 61/593,555;2012.04.17 US 61/625,2221.一种转基因植物细胞，其包含与在植物细胞中有功能的启动子可操作连接的多核苷酸的一个或两个拷贝，其中所述多核苷酸编码SEQIDNO:1的草甘膦抗性5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)，其中该转基因植物细胞当与不包含与所述异源启动子可操作地连接的所述多核苷酸的相同物种的野生型植物细胞相比较时是耐草甘膦的，并且其中该植物细胞不可再生以产生植物。2.权利要求1的转基因植物细胞，其中所述在植物细胞中有功能的启动子是AtUbi10启动子。3.一种用于产生转基因耐草甘膦植物细胞的方法，所述方法包括用核酸分子转化植物细胞，所述核酸分子包含与在植物细胞中有功能的启动子可操作地连接的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码SEQIDNO:1的草甘膦抗性5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)，从而使得一个或两个拷贝的所述多核苷酸和启动子整合在所述植物细胞的基因组中，由此产生转基因耐草甘膦植物细胞。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述植物细胞包含在植物内。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述植物细胞包含选自下组的植物材料内：植物部分、植物器官、植物组织、植物组织培养物和植物细胞培养物。6.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括从所述植物材料再生转基因植物，所述转基因植物耐受以420gae/ha的比率施用时的草甘膦。7.根据权利要求3所述的方法，其中所述植物细胞对选自下组的除草剂具有抗性：草胺膦、2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)、和抑制乙酰乳酸合酶(ALS)的除草剂。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述植物细胞包含在对选自下组的除草剂具有抗性的植物中：草胺膦、2,4-D、和抑制ALS的除草剂。9.根据权利要求7所述的方法，其中所述植物细胞包含选自下组的植物材料内：植物部分、植物器官、植物组织、植物组织培养物和植物细胞培养物。10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括从所述植物材料中再生转基因植物，所述转基因植物耐受以420gae/ha的比率施用时的草甘膦，其中所述转基因植物对选自下组的除草剂有抗性：草胺膦、2,4-D、和抑制ALS的除草剂。11.一种提高栽培区域中转基因植物产量的方法，所述方法包括：将草甘膦施用于包含转基因植物的栽培区域，施用的量足以造成该栽培区域中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·里拉，R·M·西奇洛，C·耶基斯，A·E·鲁宾逊，
申请(专利权)人：陶氏益农公司，
类型：发明
国别省市：美国,US