具有增加的除草剂耐受性的植物制造技术

本发明专利技术提供了植物或植物部分，所述植物或植物部分包含编码突变的TriA多肽的多核苷酸，所述多核苷酸的表达向植物或植物部分赋予除草剂耐受性。

【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向植物赋予农用水平的除草剂耐受性的方法。特别地，本专利技术涉及对除草剂、更具体地对抑制纤维素生物合成并因此干扰细胞壁生物合成的除草剂具有增加的耐受性的植物。专利技术背景微生物经常通过演化出利用生物异源物质作为其生长的营养源和能量源的机制，响应于这些物质向环境的输入。由于基于s-三嗪环的除草剂的结构不同于天然存在的化合物(Esser等人,1975)，微生物缓慢演化出能够降解它们的酶和途径。酰胺水解酶超家族包含令人瞩目的一组酶，这些酶催化水解广泛类型的在碳中心和磷中心携带酰胺或酯官能团的底物。在全部情况下，通过与单核或双核金属中心络合激活亲核性水分子。在单核金属中心，通过来自活性部位的质子转移激活底物并且通过金属连接和广义碱催化激活水。金属中心位于(βα)8结构域内部的β-桶核芯的C末端。一个明显例子是阿特拉津(atrazine)氯水解酶(AtzA)，一种催化除草剂阿特拉津水解脱氯，从而产生非杀草产物2-羟阿特拉津(deSouza等人,1996；Seffernick等人,2002；Sadowsky和Wackett2000)的Fe(II)依赖性同源六聚体(Seffernick等人,2002；Wackett等人,2002)。AtzA的已知最接近酶是蜜胺脱氨酶(来自假单胞菌属物种(Pseudomonassp.)菌株NRRLB-12227的TriA；98％序列同一性)。尽管其序列相似性高，但AtzA和TriA在催化上不同；TriA是脱氯酶活性低于其生理脱氨酶活性几个数量级的脱氨酶，而AtzA是无可检出脱氨酶活性的脱氯酶。先前的工作已经显示，两种蛋白质之间不同的九个氨基酸中三个氨基酸(S331C；N328D；和F84IAtzA)主要负责催化特异性的差异。本专利技术提供通过引入编码靶蛋白的细菌基因，增加植物中除草剂耐受性的新方法，所述靶蛋白生物降解除草剂，尤其命名为吖嗪类的纤维素生物合成抑制剂。细菌酶TriA以保留或增加酰胺水解酶活性并向接受体积更大底物的方向扩大酶口袋的形式工程化。本专利技术的专利技术人已经令人惊讶地发现，如分别与非转化和/或非诱变的植物或植物细胞相比，过量表达野生型形式或突变形式的蜜胺脱氨酶TriA在植物中赋予针对特定类别除草剂的耐受性/抗性。更具体，本专利技术的专利技术人已经发现，TriA表达赋予吖嗪类耐受性/抗性。本专利技术的问题可以视为通过鉴定靶多肽提供新性状，对所述靶多肽的操作令植物耐受除草剂。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。该问题由本专利技术的主题解决。专利技术概述因此，在一个方面，本专利技术提供植物或植物部分，所述植物或植物部分包含编码突变的TriA多肽的多核苷酸，所述多核苷酸的表达向植物或植物部分赋予除草剂耐受性。在一些方面，本专利技术提供种子，所述种子能够萌发成在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸的植物，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性。在一个方面，本专利技术提供能够再生出植物的植物细胞，所述植物在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性，其中植物细胞包含与启动子有效连接的多核苷酸。在另一个方面，本专利技术提供植物细胞，所述植物细胞包含与细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性。在其他方面，本专利技术提供从植物或植物部分制备的植物产品，所述植物或植物部分在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性。在一些方面，本专利技术提供衍生自下述植物的子代或后代植物，所述植物在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，启动子能够表达由所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，其中子代或后代植物在其至少一些细胞中包含与启动子有效连接的重组多核苷酸，突变的TriA多肽的表达向子代或后代植物赋予除草剂耐受性。在其他方面，本专利技术提供一种在生长植物的位置处控制杂草的方法，所述方法包括：(a)向该位置施加包含除草剂的除草剂组合物；和(b)在该位置处播种种子，其中种子能够产生植物，所述植物在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，启动子能够表达该多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性。在一些方面，本专利技术提供一种在生长植物的位置处控制杂草的方法，所述方法包括：向该位置施加包含除草剂的除草组合物，其中所述位置是(a)含有植物或能够产生所述植物的种子的位置；或(b)在所述施加后使含有植物或种子的位置，其中植物或种子在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性。在一个方面，步骤(a)在步骤(b)之前、之后或与之同时出现。在其他方面，本专利技术提供一种产生具有除草剂耐受性的植物的方法，所述方法包括从植物细胞再生出植物，所述植物细胞用与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸转化，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性。在一个方面，本专利技术提供一种产生具有除草剂耐受性的子代植物的方法，所述方法包括：将耐除草剂的第一植物与第二植物杂交以产生耐除草剂的子代植物，其中第一植物和子代植物在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性。此外，本专利技术涉及一种通过使用核酸编码的本专利技术野生型或突变的TriA鉴定除草剂的方法，所述核酸包含SEQIDNO:1或其变体、同源物、旁系同源物或直向同源物的核苷酸序列。所述方法包括步骤：a)产生包含编码本专利技术突变的TriA的核酸的转基因细胞或植物，其中表达本专利技术的突变的TriA；b)向a)的转基因细胞或植物并向相同品种的对照细胞或植物施加除草剂；c)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.植物或植物部分，包含编码突变的TriA多肽的多核苷酸，所述多核苷酸的表达向植物或植物部分赋予除草剂耐受性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180117 EP 18152064.41.植物或植物部分，包含编码突变的TriA多肽的多核苷酸，所述多核苷酸的表达向植物或植物部分赋予除草剂耐受性。


2.根据权利要求1所述的植物或植物部分，其中除草剂包含抑制纤维素生物合成的化合物。


3.根据权利要求1或2所述的植物或植物部分，其中编码突变的TriA多肽的多核苷酸包含SEQIDNO:1所示的核酸序列或其同源物、变体或衍生物。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的植物或植物部分，其中突变的TriA多肽是在变体的全长范围内与SEQIDNO:2具有至少约60％、示意性地至少约80％、90％、95％、98％、99％或更大氨基酸序列同一性的功能性变体。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的植物或植物部分，其中突变的TriA指包含SEQIDNO:2的序列的TriA多肽、其直向同源物、旁系同源物或同源物，其中氨基酸序列在与SEQIDNO:2的位置92、93、155、157对应的一个或多个位置处不同于野生型氨基酸序列。


6.种子，能够萌发成在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸的植物，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性。


7.再生出植物的或能够再生出植物的植物细胞，所述植物在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性，其中植物细胞包含与启动子有效连接的多核苷酸。


8.植物细胞，包含与细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性。


9.从植物或植物部分制备的植物产品，所述植物或植物部分在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性。


10.子代或后代植物，其衍生自这样的植物，所述植物在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，启动子能够表达由所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，其中子代或后代植物在其至少一些细胞中包含与启动子有效连接的多核苷酸，突变的TriA多肽的表达向子代或后代植物赋予除草剂耐受性。


11.在生长植物的位置处控制杂草的方法，所述方法包括：(a)向该位置施加包含除草剂的除草剂组合物；和(b)在该位置处播种种子，其中种子能够产生植物，所述植物在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性。


12.根据权利要求11所述的方法，其中将除草剂组合物施加至杂草和由种子产生的植物。


13.根据权利要求11或12所述的方法，其中除草剂包含抑制纤维素生物合成的化合物。


14.产生具有除草剂耐受性的植物的方法，所述方法包括从植物细胞再生出植物，所述植物细胞用与植物细胞中可工作的启动子有效连接的重组多核苷酸转化，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突变的TriA多肽，突变的TriA多肽的表达向植物赋予除草剂耐受性。


15.产生具有除草剂耐受性的子代植物的方法，所述方法包括：将耐除草剂的第一植物与第二植物杂交以产生耐除草剂的子代植物，其中第一植物和子代植物在其至少一些细胞中包含与植物细胞中可工作的启动子有效连接的多核苷酸，所述启动子能够表达所述多核苷酸编码的突...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·沙赫特沙贝尔，E·霍伦巴赫，M·T·西赛，T·齐克，D·吉尔丁克，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE