具有增加的除草剂耐受性的植物制造技术

本发明专利技术涉及一种在植物栽培场所控制不希望的植物的方法，该方法包括通过向所述场所施用有效量的所述除草剂，在所述场所提供包含至少一种核酸的植物的步骤，所述核酸包含编码原卟啉原氧化酶(PPO)的核苷酸序列，其对PPO抑制性除草剂具有抗性或耐受性。本发明专利技术还涉及包含野生型或突变PPO酶的植物，以及获得此类植物的方法。

Plants with increased herbicide tolerance

The present invention relates to a method for controlling undesirable plants in a plant cultivation site, which includes the steps of providing plants containing at least one nucleic acid by applying an effective amount of the herbicide to the site, the nucleic acid containing nucleotide sequences encoding protoporphyrinogen oxidase (PPO), which is resistant or tolerant to PPO inhibitory herbicides. The invention also relates to plants containing wild-type or mutant PPO enzymes and methods for obtaining such plants.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增加的除草剂耐受性的植物专利
本专利技术总体上涉及用于赋予植物农用水平的除草剂耐受性的方法。特别地，本专利技术涉及具有增加的PPO抑制型除草剂耐受性的植物。更具体地，本专利技术涉及诱变及杂交育种以及转化方法和通过诱变及杂交育种以及转化所获得的植物，所述植物具有增加的PPO抑制型除草剂耐受性的植物。专利技术背景自二十世纪60年代以来，抑制原卟啉原氧化酶(本文称为Protox或PPO；EC:1.3.3.4)(原卟啉IX生物合成中的关键酶)的除草剂已经用于选择性控制杂草。PPO催化叶绿素和血红素生物合成中的最后共同步骤，即原卟啉原IX氧化成原卟啉IX。(Matringe等人,1989.Biochem.1.260:231)。PPO抑制型除草剂包括许多不同结构类别的分子(Duke等人,1991.WeedSci.39:465；Nandihalli等人,1992.PesticideBiochem.Physiol.43:193；Matringe等人,1989.FEBSLett.245:35；YanaseandAndoh.1989.PesticideBiochem.Physiol.35:70)。这些除草剂化合物包括联苯醚类{例如乳氟禾草灵(lactofen)、(+-)-2-乙氧基-1-甲基-2-氧乙基5-{2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基}-2-硝基苯甲酸酯；氟锁草醚(acifluorfen)、5-{2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基}-2-硝基苯甲酸；其甲基酯；或氟硝草醚(oxyfluorfen)、2-氯-1-(3-乙氧基-4-硝基苯氧基)-4-(三氟苯)}、噁二唑类(例如oxidiazon、3-{2,4-二氯-5-(1甲基乙氧基)苯基}-5-(1,1-二甲基乙基)-1,3,4-噁二唑-2-(3H)-酮)、环状的二酰亚胺(例如S-23142、N-(4-氯-2-氟-5-炔丙基氧苯基)-3,4,5,6-四氢邻苯二甲酰亚胺；氯酞酰亚胺(chlorophthalim)、N-(4-氯苯基)-3,4,5,6-四氢邻苯二甲酰亚胺)、苯基吡唑类(例如TNPP-乙基、2-{1-(2,3,4-三氯苯基)-4-硝基吡唑基-5-氧}丙酸乙酯；M&B39279)、吡啶衍生物类(例如LS82-556)和吡落草(phenopylate)以及其O-苯基吡咯烷基氨基甲酸酯类似物和哌啶基氨基甲酸酯类似物。这些化合物中许多竞争性抑制由该酶催化的正常反应，明显充当底物类似物。施加PPO抑制型除草剂导致原卟啉原IX在叶绿体和线粒体中积累，认为原卟啉原IX漏入细胞质中，在那里，它由过氧化物酶氧化。当暴露于光时，原卟啉IX引起单线态氧在细胞质中形成及其他活性氧种类形成，这可能造成脂质过氧化及膜破裂，导致细胞快速死亡(Lee等人,1993.PlantPhysiol.102:881)。并非全部PPO酶均对抑制植物PPO酶的除草剂敏感。大肠杆菌(Escherichiacoli)PPO酶和枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)PPO酶(Sasarmen等人,1993.Can.J.Microbiol.39:1155；Dailey等人,1994.J.Biol.Chem.269:813)是抵抗这些除草抑制剂。已经报道抵抗苯基酰亚胺除草剂S-23142的单细胞藻类莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardti)的突变体(Kataoka等人,1990.J.PesticideSci.15:449；Shibata等人,1992.引自ResearchinPhotosynthesis,第III卷,N.Murata编著.Kluwer:Netherlands.第567-70页)。这些突变体中至少一个突变体似乎具有改变的PPO活性，所述改变的PPO活性不仅抵抗针对该变体选择的除草抑制剂，还抵抗其他类别的protox抑制剂(Oshio等人,1993.Z.Naturforsch.48c:339；Sato等人,1994.引自ACSSymposiumonPorphyricPesticides,S.Duke编著,ACSPress:Washington,D.C.)。还已经报道抵抗抑制剂S-21432的突变烟草细胞系(Che等人,1993.Z.Naturforsch.48c:350)。营养缺陷型大肠杆菌突变体已经用来证实克隆的植物PPO抑制型除草剂的除草剂抗性。三项主要策略可用于使植物耐受除草剂，即(1)用酶将除草剂脱毒，所述酶将除草剂或其活性代谢物转化成无毒产物，例如，用于溴苯腈耐受性或basta耐受性的酶(EP242236、EP337899)；(2)将靶酶突变成对除草剂或其活性代谢物较不敏感的有功能酶，例如，用于草甘膦耐受性的酶(EP293356，PadgetteS.R.等人,J.Biol.Chem.,266,33,1991)；或(3)过量表达敏感酶，从而根据敏感酶的动力学常数，在植物中产生如此量的靶酶，所述量相对于除草剂而言足够，从而尽管存在该酶的抑制剂，仍具有足够的有功能酶可用。描述了用于成功获得耐受PPO抑制剂的植物的第三项策略(参见例如US5,767,373或US5,939,602及其同族专利)。此外，US2010/0100988和WO2007/024739公开了编码氨基酸序列的核苷酸序列，所述氨基酸序列具有酶活性，从而这些氨基酸序列抵抗PPO抑制剂除草化学品，尤其3-苯基尿嘧啶类抑制剂特异性PPO突变体。WO2012/080975公开了这样的植物，其中已经通过用编码突变型PPO突变型酶的核酸转化所述植物增加所述植物针对一种名为(1,5-二甲基-6-硫代-3-(2,2,7-三氟-3-氧代-4-(丙-2-炔基)-3,4-二氢-2H-苯并[b][1,4]噁嗪-6-基)-1,3,5-三嗪-2,4-二酮)的PPO抑制型除草剂的耐受性。特别地，WO2012/080975公开了引入编码苋属(Amaranthus)植物II型PPO的突变型PPO的核酸赋予增加的苯并噁嗪酮衍生物除草剂耐受性/抗性，在所述突变型PPO中，第128位置处的精氨酸已经由亮氨酸、丙氨酸或缬氨酸替换并且第420位置处的苯丙氨酸已经由甲硫氨酸、半胱氨酸、异亮氨酸、亮氨酸或苏氨酸替换。WO2013/189984公开了这样的植物，通过用编码突变的PPO酶的核酸转化所述植物来增加对PPO抑制剂的耐受性，其中对应于苋属II型PPO的第397位的亮氨酸已被替换，并且苯丙氨酸对应已取代了苋属II型PPO的第420位。WO2015/022636公开了这样的植物，通过用编码突变的PPO酶的核酸转化所述植物来增加对PPO抑制剂的耐受性，其中对应于苋属II型PPO的第128位的精氨酸已被替换，并且已经替换了对应于苋属II型PPO的第420位的苯丙氨酸，但是用与WO2012/080975中公开的氨基酸不同的氨基酸进行了置换。WO2015/092706描述了来自多种生物的PPO多肽，其中PPO多肽已经突变以包含用于苋属II型PPO的有利突变。WO2015/022640公开了来自大穗看麦娘(Alopecurusmyosuroides)的PPO多肽及其突变体，其赋予对广谱PPO抑制性除草剂的耐受性。本专利技术的专利技术人已经现在令人惊讶地发现，突变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制植物栽培场所不希望的植被的方法，该方法包括以下步骤：a)在所述位点提供包含至少一种核酸的植物，所述核酸包含编码原卟啉原氧化酶(PPO)多肽的核苷酸序列，所述多肽对―PPO抑制性除草剂”具有抗性或耐受性；b)向所述场所施用有效量的所述除草剂，其中PPO抑制性除草剂是式(I)的苯吡啶

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.27 EP 16181381.11.一种控制植物栽培场所不希望的植被的方法，该方法包括以下步骤：a)在所述位点提供包含至少一种核酸的植物，所述核酸包含编码原卟啉原氧化酶(PPO)多肽的核苷酸序列，所述多肽对―PPO抑制性除草剂”具有抗性或耐受性；b)向所述场所施用有效量的所述除草剂，其中PPO抑制性除草剂是式(I)的苯吡啶其中变量具有以下含义：其中变量具有以下含义：R1卤素，C1-C4卤代烷基或SO2CH3；R2H，CH3或NH2；R3卤素；R4H或卤素；R5卤素或CN；R6H或CH3；R7C1-C6-烷氧基，C1-C6-卤代烷氧基，C3-C6-烯氧基，C3-C6-炔氧基；R8OR9，SR9，NR10R11，NR9S(O)R10，NR9S(O)2R10，NR9S(O)NR10R11或NR9S(O)2NR10R11，其中，R9是氢，C1-C6-烷基，C3-C6-烯基，C3-C6-炔基，C1-C6-卤代烷基，C3-C6-卤代烯基，C3-C6-卤代炔基，C1-C6-氰基烷基，C1-C6-烷氧基-C1-C6-烷基，C1-C6-烷氧基-C1-C6-烷氧基-C1-C6-烷基，二(C1-C6-烷氧基)C1-C6-烷基，C1-C6-卤代烷氧基-C1-C6-烷基，C3-C6-烯氧基-C1-C6-烷基，C3-C6-卤代烯氧基-C1-C6-烷基，C3-C6-烯氧基-C1-C6-烷氧基-C1-C6-烷基，C1-C6-烷硫基-C1-C6-烷基，C1-C6-烷基亚磺酰基-C1-C6-烷基，C1-C6-烷基磺酰基-C1-C6-烷基，C1-C6-烷基羰基-C1-C6-烷基，C1-C6-烷氧基羰基-C1-C6-烷基，C1-C6-卤代烷氧基羰基-C1-C6-烷基，C3-C6-烯氧基羰基-C1-C6-烷基，氨基，(C1-C6-烷基)氨基，二(C1-C6-烷基)氨基，(C1-C6-烷基羰基)氨基，氨基-C1-C6-烷基，(C1-C6-烷基)氨基-C1-C6-烷基，二(C1-C6-烷基)氨基-C1-C6-烷基，氨基羰基-C1-C6-烷基，(C1-C6-烷基)氨基羰基-C1-C6-烷基，二(C1-C6-烷基)氨基羰基-C1-C6-烷基，-N＝CR12R13，其中R12和R13彼此独立地为H，C1-C4烷基或苯基；C3-C6-环烷基，C3-C6-环烷基-C1-C6-烷基，C3-C6-杂环基，C3-C6-杂环基-C1-C6-烷基，苯基，苯基-C1-C4-烷基或5-或6元杂芳基，其中每个苯基或杂芳基环可被1-4个选自R14或3-至7-元碳环(carbocyclus)的取代基取代，除了碳原子之外，碳环任选地具有一个或两个选自-N(R12)-，-N＝N-，-C(＝O)-，-O-和-S-的环成员，和该碳环任选地被1-4个选自R14的取代基取代；其中R14是卤素，NO2，CN，C1-C4烷基，C1-C4卤代烷基，C1-C4烷氧基或C1-C4烷氧基羰基；R10，R11彼此独立地为R9，或者一起形成3-至7-元碳环(carbocyclus)，除了碳原子之外，碳环任选地具有一个或两个选自-N(R12)-，-N＝N-，-C(＝O)-，-O-和-S-的环成员，和该碳环任选地被1-4个选自R14的取代基取代；XO或S；和YO或S；包括它们的农业上可接受的盐，并且其中所述除草剂的有效量不会杀死或抑制a)的除草剂耐受性植物的生长。2.根据权利要求1的方法，其中除草剂抗性或耐受性PPO多肽包含以下基序1、2和/或3中的一个或多个：a.基序1：SQ[N/K/H]KRYI，其中所述基序内第5位的Arg被任何其他氨基酸取代；b.基序2：TLGTLFSS，其中所述基序内第2位的Leu被任何其他氨基酸取代；c.基序3：[F/Y]TTF[V/I]GG，其中所述基序内第4位的Phe被任何其他氨基酸取代。3.根据权利要求1的方法，其中除草剂抗性或耐受性PPO多肽包含SEQIDNO：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·阿朋特，S·特雷施，L·帕拉拉帕多，T·塞萨尔，J·M·保利克，M·维切尔，
申请(专利权)人：巴斯夫农业公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL