赋予对真菌病原体抗性的基因制造技术

本发明专利技术涉及核酸分子，所述核酸分子编码赋予植物针对真菌病原体例如大斑病长蠕孢的抗性的多肽。本发明专利技术进一步涉及包含所述核酸分子的植物(或其部分)，以及有关所述核酸分子的方法。

Genes conferring resistance to fungal pathogens

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】赋予对真菌病原体抗性的基因
本专利技术涉及核酸分子，所述核酸分子编码赋予植物针对真菌病原体例如大斑病长蠕孢(Helminthosporiumturcicum)的抗性的多肽。本专利技术进一步涉及包含所述核酸分子的植物(或其部分)，以及有关所述核酸分子的方法。专利技术背景在玉米(ZeamaysL.)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)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％的产量的可观损失以及同时影响更大的区域。继而从1970年代起，就已经在遗传材料中寻找天然的抗性。目前，已知有数量(quantitative)和质量(qualitative)抗性，即使是不完整的。寡基因或多基因数量抗性在表现型方面显得不完全并且对于小种没有特异性以及会受到额外的和部分显性的基因影响，而质量抗性似乎通常是小种特异性的并且可以在以下基因座通过个体的、大多为显性的基因来遗传：如HT1、HT2、HT3、Htm1或HTN1(Lippsetal.,1997,“InteractionofHtandpartialresistancetoExserohilumturcicuminmaize."PlantDisease81:277-282；Welz&Geiger,2000,"Genesforresistancetonortherncornleafblightindiversemaizepopulations."PlantBreeding119:1-14)。在许多频繁使用的近交玉米品系如W22、A619、B37或B73中的回交(backcross)已经成功地实现了HT基因座的渐渗(introgression)，其中它们呈现出部分显性和作为各自遗传背景的功能的表达(Welz,1998,"GeneticsandepidemiologyofthepathosystemZeamays/Setosphaeriaturcica"Habilitationsschrift,InstitutfürPfIanzenzüchtung,SaatgutforschungundPopulations-genetik,Hohenheim)。虽然在玉米中对NCLB抗性有此种复杂的遗传结构，但是目前原则上使用位于染色体2的长臂上的HT1基因结合部分数量抗性已经足以在玉米中控制长蠕孢疾病(helminthrosporiosis)(Welz,1998)。其基础在于，从全球来看，大斑病长蠕孢的小种0和1是最普遍的(大约55％)(Lipps等,1997)，而其它的小种如2N和23N仅仅是稀少的并且即使是也是在地理上有限的区域(Welz,1998)。此小种0对于具有HT1(也参见表1)的玉米植物而言是无毒性的，因而当具有适宜的数量抗性时，其呈现出对NCLB的足够的一般抗性。然而，许多研究已经报道了不太常见小种日益增加的散播(Jordan等,1983,"Occurrenceofrace2ofExserohilumturcicumoncorninthecentralandeasternUnitedStates."PlantDisease67:1163-1165；Welz,1998)。其原因与病原体的种群动态相关，种群动态使得病原体毒性可以通过无毒性基因的新突变以及可用毒性基因的新组合来发生变化。这可以导致发生新的、有时更有侵略性的病原体小种。例如在巴西，大斑病长蠕孢种群已经表现出在小种组成方面比起例如北美来说实质上更加多样化。在20世纪90年代已经报道了破坏HT1基因赋予的抗性的大斑病长蠕孢小种。另外，抗性基因对某些环境因素有不稳定性，如在一些气候区域的温度和光强度(Thakur等,1989,"EffectsoftemperatureandlightonvirulenceofExserohilumturcicumoncorn."Phytopathology1989,79:631–635)。这一进展的后果在于，使用新型的HT抗性基因用于商业玉米植物的生产以便在玉米中引导出针对大斑病长蠕孢的更广谱的且更长效的抗性在重要性上正在日益增加。表1：针对不同的大斑病长蠕孢小种的抗性基因座的抗性(R)和敏感性(S)概述：单基因HTN1抗性的一个来源是墨西哥地方品种“Pepitilla”(Gevers,1975,"AnewmajorgeneforresistancetoHelminthosporiumturcicumleafblightofmaize."PlantDisRep59:296-300)。HTN1渐渗品系呈现定位在染色体8的长臂上的基因。与通常的HT抗性基因相反，HTN1通过延缓孢子形成的发生而赋予抗性，并由此防止病斑的发展。结果，形成的病斑较少且较小以及孢子形成区域减少(Simcox&Bennetzen,1993,"TheuseofmolecularmarkerstostudySetospaeriaturcicaresistanceinmaize."Phytopathology83:1326-1330)。没有形成褪绿坏死病斑，如具有HT1、HT2或HT3赋予的抗性所发生的那些(Gevers,1975)。WO2015/032494公开了致病基因RLK1的鉴定，所述致病基因RLK1赋予玉米中bin8.06上的“Pepitilla”抗性表型，并且描述了适合于受益于该抗性基因座而没有紧密连锁的、不希望的连锁累赘导致对产量潜力的负面影响的分子标记。在WO2011/163590中，已经公开了基因型PH99N和PH26N作为染色体8bin5上的NCLB抗性的替代来源。为了从玉米杂交种DK888中鉴定出NCLB的抗性基因，Chung等在2010年发表了一项用于精细绘制bin8.06抗性基因座的研究(Chungetal.2010"Characterizationandfine-mappingofaresistancelocusfornorthernleafblightinmaizebin8.06"TheoreticalandAppliedGenetics121(2):205-227)。对长蠕孢属小种特异性的研究最初表明，在功能上，抗性基因座与HT2和HTN1基因紧密连锁。使用B73参考的0.46Mb大小的染色体片段的基因组注释提示了几个推定的开放阅读框；但是，致病基因尚未鉴定，并且功能描述也未描述。因此，本专利技术的目的是鉴定和/或进一步表征编码赋予或增加对真菌病原体例如大斑病长蠕孢的抗性的多肽的植物抗性基因。
技术实现思路
本专利技术提供了核酸分子，所述核酸分子包含具有SEQIDNO：1或SEQIDNO：2所示的核苷酸序列的核苷酸序列或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.核酸分子，其包含选自由以下组成的组的核苷酸序列：/n(a)SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：2所示的核苷酸序列；/n(b)编码SEQ ID NO：3所示氨基酸序列的核苷酸序列；/n(c)与SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：2所示核苷酸序列具有至少96％相同性的核苷酸序列；/n(d)编码与SEQ ID NO：3所示氨基酸序列具有至少92％相同性的氨基酸序列的核苷酸序列；/n(e)在严格杂交条件下与(a)或(b)中定义的核苷酸序列的互补链杂交的核苷酸序列；和/n(f)编码蛋白质的核苷酸序列，所述蛋白质通过取代、缺失和/或添加由(a)或(b)的核苷酸序列编码的氨基酸序列的一个或多个氨基酸的方式而衍生自由(a)或(b)的核苷酸序列编码的氨基酸序列；/n其中所述核酸分子编码多肽，所述多肽能够在表达所述多肽的植物中赋予或增加对由真菌病原体引起的植物病害的抗性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170822 EP 17187309.4;20171208 EP 17206305.91.核酸分子，其包含选自由以下组成的组的核苷酸序列：
(a)SEQIDNO：1或SEQIDNO：2所示的核苷酸序列；
(b)编码SEQIDNO：3所示氨基酸序列的核苷酸序列；
(c)与SEQIDNO：1或SEQIDNO：2所示核苷酸序列具有至少96％相同性的核苷酸序列；
(d)编码与SEQIDNO：3所示氨基酸序列具有至少92％相同性的氨基酸序列的核苷酸序列；
(e)在严格杂交条件下与(a)或(b)中定义的核苷酸序列的互补链杂交的核苷酸序列；和
(f)编码蛋白质的核苷酸序列，所述蛋白质通过取代、缺失和/或添加由(a)或(b)的核苷酸序列编码的氨基酸序列的一个或多个氨基酸的方式而衍生自由(a)或(b)的核苷酸序列编码的氨基酸序列；
其中所述核酸分子编码多肽，所述多肽能够在表达所述多肽的植物中赋予或增加对由真菌病原体引起的植物病害的抗性。


2.鉴定抗性基因的等位基因的方法，所述等位基因在玉米(Zeamays)中赋予或增加对由真菌病原体引起的植物病害的抗性，所述方法包括以下步骤：
(a)进行序列比较，所述序列比较使用(i)至少一个源自或衍生自玉米基因型的编码核苷酸序列，其中所述核苷酸序列优选地定位于bin8.05抗性基因座或bin8.06抗性基因座，和(ii)作为参考序列，权利要求1的核酸分子的核苷酸序列或其部分，或衍生自至少两个核苷酸序列的组的共有序列，其中一个核苷酸序列是权利要求1的核酸分子的核苷酸序列或其部分，并且其中所述至少两个核苷酸序列的组的每个核苷酸序列编码多肽，并优选定位于bin8.05抗性基因座或bin8.06抗性基因座，所述多肽能够在表达所述多肽的玉米中赋予或增加对由真菌病原体引起的植物病害的抗性；以及
(b)如果序列比较显示以下则鉴定所述等位基因：
(i)在核苷酸水平上这样的序列相同性：与SEQIDNO：1或SEQIDNO：2所示核苷酸序列的核苷酸第1-920位具有至少85％的相同性，和/或与SEQIDNO：1所示核苷酸序列的核苷酸第23252-23288位具有至少60％相同性或与SEQIDNO：2所示核苷酸序列的核苷酸第921-957位具有至少60％相同性，和/或与SEQIDNO：1所示核苷酸序列的核苷酸第23586-24632位具有至少98％的相同性或与SEQIDNO：2所示核苷酸序列的核苷酸第958-2004位具有至少98％的相同性，和/或
(ii)在氨基酸水平上这样的序列相同性：与SEQIDNO：3所示氨基酸序列的第1-360位具有至少75％相同性和/或与SEQIDNO：3所示的氨基酸序列的第307-319位具有至少60％相同性和/或与SEQIDNO：3所示的氨基酸序列的第320-668位具有至少98％的相同性。


3.核酸分子，其包含通过权利要求2的方法鉴定的等位基因的核苷酸序列或由通过权利要求2的方法鉴定的等位基因的核苷酸序列组成。


4.载体或表达盒，其包含权利要求1或3的核酸分子，优选可操作地连接至允许核苷酸序列在植物细胞中表达的启动子。


5.多肽，其由权利要求1或3的核酸分子编码。


6.植物或其部分，其包含权利要求1或3的核酸分子、权利要求4的载体或表达盒或权利要求5的多肽。


7.权利要求6的植物，其中所述植物是遗传修饰的植物或转基因的植物。


8.权利要求6的植物或其部分，其中所述植物或其部分内源性地包含权利要求1的核酸分子，且与所述核酸分子紧密连锁的基因组侧翼区域不包含位于标记SYN14136和标记MA0021的等位基因之间的A619HT2或A619HT3衍生的区间或位于标记MA0022和标记SYN4196的等位基因之间的A619HT2或A619HT3衍生的区间。


9.权利要求6的植物的种子，其包含权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·克塞尔，M·奥祖诺娃，T·普雷斯特尔，D·朔伊尔曼，G·赫伦，B·凯勒，S·克拉廷格，T·威克，杨平，
申请(专利权)人：科沃施种子欧洲股份两合公司，苏黎世大学，
类型：发明
国别省市：德国;DE