在作物植物中增加的真菌抗性制造技术

技术编号：24421085 阅读：102 留言：0更新日期：2020-06-06 14:07

本发明专利技术涉及用于产生具有增强的抗真菌性，优选针对玉米大斑病(Northern Corn Leaf Blight)的幼苗抗性的植物的方法。进一步提供了用于在植物细胞、组织、器官或整株植物中引入、修饰或调节至少一种壁相关的激酶(WAK)，并从而引起苯并恶唑嗪酮类(benzoxazinoid)的合成减少并进而提高真菌抗性的方法。进一步提供了鉴定和/或修饰WAK信号级联反应中下游效应分子的方法。最后，提供了具有增强的真菌抗性的植物细胞、组织、器官或整株植物，以及提供了使用物质以靶向方式激活信号传导途径的方法。因此，本发明专利技术涉及WAK作为针对真菌病害的植物防御中的主要调节剂和关键信号传导介体以及WAK信号级联反应中的调节和串扰机制，并且进一步给出了建立与一系列作物植物有关的新型抗真菌策略的实例。

Increased fungal resistance in crop plants

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在作物植物中增加的真菌抗性
本专利技术涉及用于产生具有增强的抗真菌性，优选针对玉米大斑病(NorthernCornLeafBlight)的幼苗抗性的植物的方法。进一步提供了用于在植物细胞、组织、器官或整株植物中引入、修饰或调节至少一种壁相关激酶(WAK)，并从而引起苯并恶唑嗪酮类(benzoxazinoid)的合成减少并进而提高真菌抗性的方法。进一步提供了鉴定和/或修饰WAK信号级联反应中下游效应分子的方法。最后，提供了具有增强的真菌抗性的植物细胞、组织、器官或整株植物，以及提供了使用物质以靶向方式激活信号传导途径的方法。因此，本专利技术涉及WAK作为针对真菌病害的植物防御中的主要调节剂和关键信号传导介体以及WAK信号级联反应中的调节和串扰机制，并且进一步给出了建立与一系列作物植物有关的新型抗真菌策略的实例。专利技术背景由涵盖病毒、细菌、真菌、线虫和昆虫在内的病原体对作物植物的感染和侵染，并且所造成的损害引起栽培植物的产量大幅下降。在玉米(Zeamays)中，有许多引起叶疾病的真菌病原体。目前能够在热带和温带气候条件下(如欧洲和北美的大部分以及非洲和印度)引起最多破坏的真菌，已知为大斑病长蠕孢或者也称作玉米大斑病菌(Exserohilumturcicum(有性型:Setosphaeriaturcica))。大斑病长蠕孢(H.turcicum)/玉米大斑病菌(E.turcicum)是引起已知为“玉米大斑病”(NCLB)的叶斑病的起因，其在潮湿年份可以流行病的比例发生，攻击易受感染的玉米玉米品种并引起大量的破坏和30...

【技术保护点】
1.一种产生具有增加的真菌抗性的植物的方法，其中所述真菌抗性由至少一种壁相关激酶调节，所述方法包括：/n(i)(a)提供至少一个具有基因型的植物细胞、组织、器官或整株植物，所述基因型与在所述植物细胞、组织、器官或整株植物的基因组中至少一个编码壁相关激酶的基因的存在相关；或/n(i)(b)将至少一个编码至少一种壁相关激酶的基因导入植物细胞、组织、器官或整株植物的至少一种的至少一个细胞的基因组中；和/n(ii)(a)在所述至少一个植物细胞、组织、器官或整株植物中修饰至少一个编码至少一种壁相关激酶的基因；和/或/n(ii)(b)在所述至少一个植物细胞、组织、器官或整株植物中调节至少一种壁相关激酶的表达水平和/或从所述至少一种壁相关激酶到合成至少一种苯并恶唑嗪酮类合成的信号传导途径内或至少一种苯并恶唑嗪酮类的合成途径内的至少一种分子的转录水平、表达水平或功能；/n(iii)从所述至少一个植物细胞、组织、器官或整株植物中产生植物群体，以及/n(iv)从该群体中选择具有增强的真菌抗性的植物，任选地基于对响应于真菌病原体感染的至少一种苯并恶唑嗪酮类的合成减少的确定，其中所述至少一种苯并恶唑嗪酮类的合...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170822 EP 17187309.41.一种产生具有增加的真菌抗性的植物的方法，其中所述真菌抗性由至少一种壁相关激酶调节，所述方法包括：
(i)(a)提供至少一个具有基因型的植物细胞、组织、器官或整株植物，所述基因型与在所述植物细胞、组织、器官或整株植物的基因组中至少一个编码壁相关激酶的基因的存在相关；或
(i)(b)将至少一个编码至少一种壁相关激酶的基因导入植物细胞、组织、器官或整株植物的至少一种的至少一个细胞的基因组中；和
(ii)(a)在所述至少一个植物细胞、组织、器官或整株植物中修饰至少一个编码至少一种壁相关激酶的基因；和/或
(ii)(b)在所述至少一个植物细胞、组织、器官或整株植物中调节至少一种壁相关激酶的表达水平和/或从所述至少一种壁相关激酶到合成至少一种苯并恶唑嗪酮类合成的信号传导途径内或至少一种苯并恶唑嗪酮类的合成途径内的至少一种分子的转录水平、表达水平或功能；
(iii)从所述至少一个植物细胞、组织、器官或整株植物中产生植物群体，以及
(iv)从该群体中选择具有增强的真菌抗性的植物，任选地基于对响应于真菌病原体感染的至少一种苯并恶唑嗪酮类的合成减少的确定，其中所述至少一种苯并恶唑嗪酮类的合成受所述至少一种壁相关激酶的调控。

2.根据权利要求1的方法，其中所述至少一种壁相关激酶是WAK-RLK1基因，优选选自Htn1、Ht2或Ht3或其等位基因变体、其突变体或功能片段、或编码其的基因，优选其中所述至少一种壁相关激酶
a)由包含SEQIDNO：1或7的核苷酸序列的核酸分子或其功能片段编码，
b)由包含与SEQIDNO：1或7的核苷酸序列具有至少60％、65％、70％、75％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％序列相同性的核苷酸序列的核酸分子编码，所述序列相同性优选在序列的整个长度上，
c)由在严格条件下与a)或b)的互补序列杂交的核酸分子编码，
d)由包含编码SEQIDNO：2或8的氨基酸序列或其功能片段的核苷酸序列的核酸分子编码，
e)由包含编码与SEQIDNO：2或8的氨基酸序列具有至少60％、65％、70％、75％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％序列相同性的氨基酸序列的核苷酸序列的核酸分子编码，所述序列相同性优选在序列的整个长度上，
f)包含SEQIDNO：2或8的氨基酸序列，或
g)包含与SEQIDNO：2或8的氨基酸序列具有至少60％、65％、70％、75％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％序列相同性的氨基酸序列，所述序列相同性优选在序列的整个长度上，
条件是a)至g)中的任何序列，任选地在表达后，仍编码至少一个功能性Htn1、Ht2或Ht3或其等位基因变体、突变体或功能片段。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中其合成受所述至少一种壁相关激酶调控的苯并恶唑嗪酮类选自以下至少一种：DIM2BOA、DIMBOA、HMBOA、HM2BOA、HDMBOA、HDM2BOA、HBOA、DHBOA、DIBOA或TRIBOA，葡萄糖苷或糖苷配基形式的前述苯并恶唑嗪酮类，或苯并恶唑啉酮，或前述苯并恶唑嗪酮类的任意组合。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中其抗性增加的真菌抗性，或由所述真菌引起的疾病选自格孢腔菌(Pleosporales)目的真菌，包括引起玉米大斑病(NCLB)，特别是影响玉米和小麦植物的大斑病长蠕孢(Helminthosporiumturcicum)，或包括引起南部玉米叶枯病的玉米小斑病菌(Bipolarismaydis)，引起锈病的Pucciniales目，包括引起常见锈病的高粱柄锈菌(Pucciniasorghi)，或引起Diploida叶条纹/枯萎的Diploidamacrospora或引起炭疽病的禾生炭疽菌(Colletotrichumgraminicola)，或镰刀菌属(Fusariumspp.)，优选引起镰刀菌茎腐烂的Fusariumverticilioides，或赤霉菌属(Gibberellaspp.)，例如引起赤霉茎腐病的玉米赤霉菌(Gapberellazeae)，或引起玉米丝黑穗病的丝黑穗病菌(Sphacelothecareiliana)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述编码至少一种壁相关激酶的至少一个基因被稳定地整合到所述至少一个植物细胞、组织、器官或整株植物的基因组中，或所述编码至少一种壁相关激酶的至少一个基因被瞬时导入所述植物细胞、组织、器官或整株植物中，或其中所述编码至少一种壁相关激酶的至少一个基因被稳定地整合到所述至少一个植物细胞、组织、器官或整株植物的基因组中，其中所述编码至少一种壁相关激酶的至少一个基因的引入包括植物育种期间所述至少一个基因的渐渗。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在从所述至少一种壁相关激酶到合成至少一种苯并恶唑嗪酮类的信号传导途径内或在至少一种苯并恶唑嗪酮类的合成途径中的所述至少一种分子选自由以下组成的组：基因bx1(SEQIDNO：10)、bx2(SEQIDNO：12)、igl(SEQIDNO：14)、bx6(SEQIDNO：16)、bx11(SEQIDNO：18)、bx14(SEQIDNO：20)、opr2(SEQIDNO：22)、lox3(SEQIDNO：24)或aoc1(SEQIDNO：26)或其同源基因，或蛋白BX1(SEQIDNO：11)、BX2(SEQIDNO：13)、IGL(SEQIDNO：15)、BX6(SEQIDNO：17)、BX11(SEQIDNO：19)、BX14(SEQIDNO：21)、OPR2(SEQIDNO：23)、LOX3(SEQIDNO：25)或AOC1基因(SEQIDNO：27)或其同源物。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过提供至少一种壁相关激酶、其等位基因变体、突变体或功能片段或编码其的基因，来实现至少一种苯并恶唑嗪酮类的减少的合成，其中所述至少一种壁相关激酶包含可直接或间接影响苯并恶唑嗪酮类途径和至少一种额外的植物代谢途径优选疾病抗性相关途径的序列，其中所述植物代谢途径选自由以下组成的组：茉莉酸途径、乙烯途径、木质素合成途径、防御途径、受体样激酶途径、细胞壁相关途径。

8.根据前述权利要求中任一项的方法，其中在步骤(ii)(a)或(ii)(b)中对至少一个编码至少一种壁相关激酶的基因的修饰是通过至少一种位点特异性核酸酶(SSN)或其催化活性片段或编码其的核苷酸序列、寡核苷酸定向诱变、化学诱变或TILLING来进行的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤(i)中提供的至少一个植物细胞、组织、器官或整株植物选自由以下组成的组：大麦(Hordeumvulgare)、球茎大麦(Hordeumbulbusom)、双色高粱(Sorghumbicolor)、甘蔗(Saccharumofficinarium)、玉蜀黍...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·克塞尔，M·奥祖诺娃，D·朔伊尔曼，B·凯勒，S·克拉廷格，C·普拉兹，杨平，M·埃尔布，
申请(专利权)人：科沃施种子欧洲股份两合公司，苏黎世大学，伯尔尼大学，
类型：发明
国别省市：德国;DE

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