编码乙酰乳酸合酶基因的基因制造技术

一种编码针对基于ＰＣ的除草剂显示极高抗性的ＡＬＳ蛋白的基因。即一种编码以下蛋白质（ａ）或（ｂ）的基因。（ａ）一种包含ＳＥＱＩＤＮＯ：１所示的氨基酸序列的蛋白质。（ｂ）一种包含从ＳＥＱＩＤＮＯ：１所示的氨基酸序列通过取代、缺失或添加至少一个氨基酸而获得的氨基酸序列并且对嘧啶基羧基除草剂具有抗性以及具有乙酰乳酸合酶活性的蛋白质。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及编码乙酰乳酸合酶的基因，乙酰乳酸合酶是支链氨基酸生物合成途径中的一种限速酶。
技术介绍
乙酰乳酸合酶(下文称为“ALS”)是支链氨基酸例如亮氨酸、缬氨酸和异亮氨酸生物合成途径中的一种限速酶，被认为是植物生长的必需酶。另外，已知ALS存在于各种各样的高等植物中。另外，ALS存在于各种微生物例如酶母(酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae))、大肠杆菌(Escherichia coli)和鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurlum)中。已知在大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌中存在三种类型的ALS同工酶。这些同工酶中的每种是一种由控制酶催化活性的大分子量催化亚基和通过结合支链氨基酸而作为调节蛋白起作用的小分子量调节亚基构成的异寡聚体(Chipman等，Biochim.Biophys.Acta.1385，401-419，1998)。催化亚基分别位于Ilv IH、Ilv GM和Ilv BN操纵子上。另一方面，酵母ALS是单酶，包含一个催化亚基和一个调节亚基，在细菌中的情况也是如此(Pang等，Biochemistry，38，5222-5231)。所述催化蛋白亚基位于基因座ILV2上。在植物中，已知ALS包含催化亚基和调节亚基，在上述微生物中的情况也是如此(Hershey等，Plant Molecular Biology，40，795-806，1999)。例如，烟草(双子叶植物)中ALS的催化亚基由两个基因座-SuRA和SuRB编码(Lee等，EMBO J.7，1241-1248，1988)；玉米中ALS的催化亚基由两个基因座-als1和als2编码(Burr等，Trendsin Genetics7，55-61，1991；Lawrence等，Plant Mol.Biol.18，1185-1187，1992)。已完全测定了双子叶植物包括烟草、拟南芥属(Arabidopsis)、油菜、棉花、苍耳属(Xanthium)、苋属(Amaranthus)和地肤(Kochia)的编码催化亚基的基因的核苷酸序列(参见Chipman等，Biochim.Biophys.Acta.1385，401-419，1998和专利申请WO97/08327的PCT国际出版物的国内再版)。然而，玉米是其核苷酸序列已被完全确定的唯一单子叶植物。已知除草剂例如磺脲除草剂、咪唑啉酮除草剂、三唑并嘧啶除草剂和嘧啶基羧基除草剂(下文称为“PC”除草剂)通过抑制ALS而抑制植物生长(Ray，Plant Physiol.75，827-831，1984；Shaner等，Plant Physiol.76，545-546，1984；Subramanian等，Plant Physiol.96，310-313，1991；Shimizu等，J.Pestic.Sci.19，59-67，1994)。已知对这些除草剂具有抗性的植物含有一种编码ALS的基因，该基因包括在不同物种中保守的区域内诱导一个或两个氨基酸取代的一个或两个核苷酸取代。这种基因的实例包括编码对磺脲除草剂具有特异性抗性的ALS的基因(参见Kathleen等，EMBO J.7，1241-1248，1988；Mourad等，Planta，188，491-497，1992；Guttieri等，Weed Sci.43，175-178，1995；Bernasconi等，J.Biol.Chem.270，17381-17385，1995和日本专利申请特开昭63-71184号)；编码对咪唑啉酮除草剂具有特异性抗性的ALS的基因(Mourad等，Planta，188，491-497，1992；Lee等，FEBS Lett.452，341-345，1999和日本专利申请特开平5-227964号)；和编码对磺脲除草剂和咪唑啉酮除草剂两者均具有抗性的ALS的基因(参见Kathleen等，EMBO J.7，1241-1248，1988；Bemasconi等，J.Biol.Chem.270，17381-17385，1995；Hattori等，Mol.Gen.Genet.246，419-425，1995；Alison等，Plant Physiol.111，1353，1996；Rajasekarau等，Plant Sci.119，115-124，1996，日本专利申请特开昭63-71184号，日本专利申请特开平4-311392号和Bemasconi等，美国专利5633437，1997)。还已知显示抗磺脲除草剂和咪唑啉酮除草剂两者的ALS，显示对PC除草剂和三唑并嘧啶除草剂有交叉抗性(Bernasconi等，J.Biol.Chem.270，17381-17385，1995)。此外，已经尝试通过将具有显示特异性地抗磺脲除草剂的ALS的植物与具有显示特异性地抗咪唑啉酮除草剂的ALS的植物杂交，产生显示抗磺脲除草剂和咪唑啉酮除草剂两者的植物体(Mourad等，Mol.Gen.Genet，243，178-184，1994)。而且，已经尝试将编码ALS的基因人工改变成除草剂抗性基因(Ott等，J.Mol.Biol.263，359-368，1996，日本专利申请特开昭63-71184号，日本专利申请特开平5-227964号，日本专利申请特表平11-504213号)，致使已经发现单个氨基酸缺失可使ALS显示既抗磺脲除草剂又抗咪唑啉酮除草剂(日本专利申请特开平5-227964号)。如上所述，对具有除草剂抗性的ALS和编码ALS的基因已经进行了积极的研究。然而，针对抗PC除草剂抗性和涉及对PC除草剂具有特异性抗性的突变型ALS基因尚未见报道。专利技术概述本专利技术的目的是提供编码对PC除草剂显示极高抗性的ALS蛋白的基因、由所述基因编码的ALS蛋白、具有所述基因的重组载体、具有所述重组载体的转化体、具有所述基因的植物、培育所述植物的方法以及使用所述基因作为选择标记来选择转化细胞的方法。作为进行透彻的研究以达到上述目的的结果，我们发现用某种氨基酸取代野生型ALS的某个氨基酸残基而从所述野生型ALS获得的突变型ALS对PC除草剂显示极高的抗性，从而完成了本专利技术。(1)本专利技术是一种编码以下蛋白质(a)或(b)的基因(a)一种包含SEQ ID NO1的氨基酸序列的蛋白质；(b)一种包含从SEQ ID NO1的氨基酸序列由于取代、缺失或添加至少一个或多个氨基酸而获得的氨基酸序列的蛋白质，该蛋白质具有对嘧啶基羧基除草剂的抗性以及具有乙酰乳酸合酶活性。(2)此外，本专利技术是一种由(1)的基因编码的乙酰乳酸合酶蛋白。(3)此外，本专利技术是一种具有(1)的基因的重组载体。(4)此外，本专利技术是一种具有(3)的重组载体的转化体。(5)此外，本专利技术是一种具有(1)的基因并且对嘧啶基羧基除草剂具有抗性的植物。(6)本专利技术是一种培育(5)的植物的方法，所述方法包括在嘧啶基羧基除草剂存在下培育所述植物。(7)本专利技术是一种使用(1)的基因作为选择标记来选择具有该基因的转化细胞的方法。附图简述附图说明图1显示突变型ALS蛋白的氨基酸序列和野生型ALS蛋白的氨基酸序列之间的比较。图2显示突变型ALS基因的核苷酸序列和野生型ALS基因的核苷酸序列之间的比较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码以下蛋白质（ａ）或（ｂ）的基因：　　　　（ａ）一种包含ＳＥＱ　　ＩＤ　　ＮＯ：１的氨基酸序列的蛋白质；　　　　（ｂ）一种包含从ＳＥＱ　　ＩＤ　　ＮＯ：１的氨基酸序列通过取代、缺失或添加至少一个或多个氨基酸而获得的氨基酸序列、对嘧啶基羧基除草剂具有抗性以及具有乙酰乳酸合酶活性的蛋白质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：清水力，中山礎，永山孝三，福田笃德，田中喜之，角康一郎，
申请(专利权)人：组合化学工业株式会社，独立行政法人农业生物资源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]