除草剂耐受性蛋白质、其编码基因及用途制造技术

本发明专利技术涉及一种除草剂耐受性蛋白质、其编码基因及用途，所述蛋白质包括：(a)具有SEQ ID NO:6或SEQ ID NO:9所示的氨基酸序列；(b)在(a)中的氨基酸序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸且具有羟基苯丙酮酸双加氧酶的由(a)衍生的蛋白质。本发明专利技术除草剂耐受性蛋白质可以赋予植物对HPPD抑制剂除草剂产生耐受性，在植物上应用前景广阔。

Herbicide tolerance protein, its coding gene and Application

【技术实现步骤摘要】
除草剂耐受性蛋白质、其编码基因及用途
本专利技术涉及一种除草剂耐受性蛋白质、其编码基因及用途，特别是涉及一种对HPPD抑制剂除草剂具有耐受性的蛋白质、其编码基因及用途。
技术介绍
羟基苯丙酮酸双加氧酶(hydroxyphenylpyruvatedioxygenase，简称HPPD)是一种酶，其在铁离子(Fe2+)和氧的存在下，催化酪氨酸的降解产物-对羟基苯丙酮酸(hydroxyphenylpyruvicacid，简称HPP)转化为植物中生育酚和质体醌(plastoquinone，简称PQ)的前体-尿黑酸盐/尿黑酸(homogentisate，简称HG)的反应。生育酚具有膜相关抗氧化剂的作用；PQ不仅是PSⅡ和细胞色素b6/f复合物之间的电子载体，而且是类胡萝卜素生物合成中八氢番茄红素去饱和酶的必需辅因子。通过抑制HPPD而发挥作用的除草剂主要有三酮类、异噁唑类和吡唑啉酮类三个化学家族。在植物中，它们通过抑制HPPD阻断了从酪氨酸生物合成PQ，从而导致PQ耗尽，类胡萝卜素缺乏。上述抑制HPPD的除草剂是植物韧皮部可移动的漂白剂，其可以引起暴露于光的新的分生组织和叶片显现出白色，而类胡萝卜素对于光防护是必需的，在缺乏类胡萝卜素的情况下，紫外线辐射和活性氧中间体会破坏叶绿素的合成和功能，从而导致植物生长受到抑制，甚至死亡。用于提供耐受HPPD抑制剂除草剂植物的方法主要包括：1)将HPPD过量表达从而在植物中产生大量的HPPD，尽管存在HPPD抑制剂除草剂，但这些HPPD与该HPPD抑制剂除草剂是充分作用的，从而具有足够的可供使用的功能性酶。2)将目标HPPD突变成一种功能性HPPD，该功能性HPPD对于除草剂或其活性代谢物是较不敏感的，但其保留了转化为HG的性质。关于突变体HPPD类，虽然一种给定的突变体HPPD可以提供一个有用水平的对于一些HPPD抑制剂除草剂的耐受性，但是相同的突变体HPPD可能不足以提供一个商业化水平的对于一种不同的、更希望的HPPD抑制剂除草剂的耐受性；例如，HPPD抑制剂除草剂可以在它们控制的杂草范围、它们的制造成本、以及它们的环境友好性方面是不同的。因此，需要用于向不同的作物和作物品种赋予HPPD抑制剂除草剂耐受性的新的方法和/或组合物。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的蛋白质、其编码基因及用途，所述蛋白质不仅具有HPPD酶活性，而且使得转入所述蛋白质编码基因的植物对HPPD抑制剂除草剂具有耐受性。为实现上述目的，本专利技术提供了一种蛋白质，包括：(a)具有SEQIDNO:6或SEQIDNO:9所示的氨基酸序列；(b)在(a)中的氨基酸序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸且具有羟基苯丙酮酸双加氧酶活性的由(a)衍生的蛋白质。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基因，包括：(a)编码权利要求1所述蛋白质的核苷酸序列；或(b)在严格条件下与(a)限定的核苷酸序列杂交且编码具有羟基苯丙酮酸双加氧酶活性的蛋白质的核苷酸序列；或(c)具有SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:10或SEQIDNO:11所示的核苷酸序列。所述严格条件可为在6×SSC(柠檬酸钠)、0.5％SDS(十二烷基硫酸钠)溶液中，在65℃下杂交，然后用2×SSC、0.1％SDS和1×SSC、0.1％SDS各洗膜1次。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种表达盒，包含在有效连接的调控序列调控下的所述基因。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种包含所述基因或所述表达盒的重组载体为实现上述目的，本专利技术还提供了一种扩展植物耐受的除草剂范围的方法，包括：将所述蛋白质或所述表达盒编码的蛋白质在植物中与至少一种不同于所述蛋白质或所述表达盒编码的蛋白质的第二种除草剂耐受性蛋白质一起表达。进一步地，所述第二种除草剂耐受性蛋白质为5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶、草甘膦氧化还原酶、草甘膦-N-乙酰转移酶、草甘膦脱羧酶、草铵膦乙酰转移酶、α酮戊二酸依赖性双加氧酶、麦草畏单加氧酶、乙酰乳酸合酶、细胞色素类蛋白质和/或原卟啉原氧化酶。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种选择转化的植物细胞的方法，包括：用所述基因或所述表达盒转化多个植物细胞，并在允许表达所述基因或所述表达盒的转化细胞生长，而杀死未转化细胞或抑制未转化细胞生长的HPPD抑制剂除草剂浓度下培养所述细胞；优选地，所述植物包括单子叶植物和双子叶植物；更优选地，所述植物为燕麦、小麦、大麦、谷子、玉米、高粱、二穗短柄草、水稻、烟草、向日葵、苜蓿、大豆、鹰嘴豆、花生、甜菜、黄瓜、棉花、油菜、土豆、番茄或拟南芥；优选地，所述HPPD抑制剂除草剂包括吡唑啉酮类HPPD抑制剂除草剂、三酮类HPPD抑制剂除草剂和/或异噁唑类HPPD抑制剂除草剂；更优选地，所述HPPD抑制剂除草剂为苯吡唑草酮、硝磺草酮和/或二酮腈。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种控制杂草的方法，包括：对种植目的植物的大田施用有效剂量的HPPD抑制剂除草剂，所述目的植物包含所述基因或所述表达盒或所述重组载体；优选地，所述目的植物包括单子叶植物和双子叶植物；更优选地，所述目的植物为燕麦、小麦、大麦、谷子、玉米、高粱、二穗短柄草、水稻、烟草、向日葵、苜蓿、大豆、鹰嘴豆、花生、甜菜、黄瓜、棉花、油菜、土豆、番茄或拟南芥；进一步优选地，所述目的植物为草甘膦耐受性植物，所述杂草为草甘膦抗性杂草；优选地，所述HPPD抑制剂除草剂包括吡唑啉酮类HPPD抑制剂除草剂、三酮类HPPD抑制剂除草剂和/或异噁唑类HPPD抑制剂除草剂；更优选地，所述HPPD抑制剂除草剂为苯吡唑草酮、硝磺草酮和/或二酮腈。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种用于保护植物免受由HPPD抑制剂除草剂引起的损伤或赋予植物HPPD抑制剂除草剂耐受性的方法，包括：将所述基因或所述表达盒或所述重组载体导入植物，使导入后的植物产生足够保护其免受HPPD抑制剂除草剂损害量的除草剂耐受性蛋白质；优选地，所述植物包括单子叶植物和双子叶植物；更优选地，所述植物为燕麦、小麦、大麦、谷子、玉米、高粱、二穗短柄草、水稻、烟草、向日葵、苜蓿、大豆、鹰嘴豆、花生、甜菜、黄瓜、棉花、油菜、土豆、番茄或拟南芥；优选地，所述HPPD抑制剂除草剂包括吡唑啉酮类HPPD抑制剂除草剂、三酮类HPPD抑制剂除草剂和/或异噁唑类HPPD抑制剂除草剂；更优选地，所述HPPD抑制剂除草剂为苯吡唑草酮、硝磺草酮和/或二酮腈。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种产生耐受HPPD抑制剂除草剂的植物的方法，包括向植物的基因组中引入所述基因；优选地，所述引入的方法包括遗传转化方法、基因组编辑方法或基因突变方法；具体地，所述产生耐受HPPD抑制剂除草剂的植物的方法包括：通过将亲本植物自交或与第二种植物杂交而产生HPPD抑制剂除草剂耐受性植物，所述亲本植物和/或第二种植物包含所述基因或所述表达盒，所述HPPD抑制剂除草剂耐受性植物遗传了来自所述亲本植物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛋白质，其特征在于，包括：/n(a)具有SEQ ID NO:6或SEQ ID NO:9所示的氨基酸序列；/n(b)在(a)中的氨基酸序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸且具有羟基苯丙酮酸双加氧酶活性的由(a)衍生的蛋白质。/n

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质，其特征在于，包括：
(a)具有SEQIDNO:6或SEQIDNO:9所示的氨基酸序列；
(b)在(a)中的氨基酸序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸且具有羟基苯丙酮酸双加氧酶活性的由(a)衍生的蛋白质。


2.一种基因，其特征在于，包括：
(a)编码权利要求1所述蛋白质的核苷酸序列；或
(b)在严格条件下与(a)限定的核苷酸序列杂交且编码具有羟基苯丙酮酸双加氧酶活性的蛋白质的核苷酸序列；或
(c)具有SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:10或SEQIDNO:11所示的核苷酸序列。


3.一种表达盒，其特征在于，包含在有效连接的调控序列调控下的权利要求2所述基因。


4.一种包含权利要求2所述基因或权利要求3所述表达盒的重组载体。


5.一种扩展植物耐受的除草剂范围的方法，其特征在于，包括：将权利要求1所述蛋白质或权利要求3所述表达盒编码的蛋白质在植物中与至少一种不同于权利要求1所述蛋白质或权利要求3所述表达盒编码的蛋白质的第二种除草剂耐受性蛋白质一起表达。


6.根据权利要求5所述扩展植物耐受的除草剂范围的方法，其特征在于，所述第二种除草剂耐受性蛋白质为5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶、草甘膦氧化还原酶、草甘膦-N-乙酰转移酶、草甘膦脱羧酶、草铵膦乙酰转移酶、α酮戊二酸依赖性双加氧酶、麦草畏单加氧酶、乙酰乳酸合酶、细胞色素类蛋白质和/或原卟啉原氧化酶。


7.一种选择转化的植物细胞的方法，其特征在于，包括：用权利要求2所述基因或权利要求3所述表达盒转化多个植物细胞，并在允许表达所述基因或所述表达盒的转化细胞生长，而杀死未转化细胞或抑制未转化细胞生长的HPPD抑制剂除草剂浓度下培养所述细胞；
优选地，所述植物包括单子叶植物和双子叶植物；更优选地，所述植物为燕麦、小麦、大麦、谷子、玉米、高粱、二穗短柄草、水稻、烟草、向日葵、苜蓿、大豆、鹰嘴豆、花生、甜菜、黄瓜、棉花、油菜、土豆、番茄或拟南芥；
优选地，所述HPPD抑制剂除草剂包括吡唑啉酮类HPPD抑制剂除草剂、三酮类HPPD抑制剂除草剂和/或异噁唑类HPPD抑制剂除草剂；更优选地，所述HPPD抑制剂除草剂为苯吡唑草酮、硝磺草酮和/或二酮腈。


8.一种控制杂草的方法，其特征在于，包括：对种植目的植物的大田施用有效剂量的HPPD抑制剂除草剂，所述目的植物包含权利要求2所述基因或权利要求3所述表达盒或权利要求4所述重组载体；
优选地，所述目的植物包括单子叶植物和双子叶植物；更优选地，所述目的植物为燕麦、小麦、大麦、谷子、玉米、高粱、二穗短柄草、水稻、烟草、向日葵、苜蓿、大豆、鹰嘴豆、花生、甜菜、黄瓜、棉花、油菜、土豆、番茄或拟南芥；进一步优选地，所述目的植物为草甘膦耐受性植物，所述杂草为草甘膦抗性杂草；
优选地，所述HPPD抑制剂除草剂包括吡唑啉酮类HPPD抑制剂除草剂、三酮类HPPD抑制剂除草剂和/或异噁唑类HPPD抑制剂除草剂；更优选地，所述HPPD抑制剂除草剂为苯吡唑草酮、硝磺草酮和/或二酮腈。


9.一种用于保护植物免受由HPPD抑制剂除草剂引起的损伤或赋予植物HPPD抑制剂除草剂耐受性的方法，其特征在于，包括：将权利要求2所述基因或权利要求3所述表达盒或权利要求4所述重组载体导入植物，使导入后的植物产生足够保护其免受HPPD抑制剂除草剂损害量的除草剂耐受性蛋白质；
优选地，所述植物包括单子叶植物和双子叶植物；更优选地，所述植物为燕麦、小麦、大麦、谷子、玉米、高粱、二穗短柄...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺芹，刘斌，彭乾，肖翔，何健，陶青，
申请(专利权)人：北京大北农生物技术有限公司，南京农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11