具有增加的除草剂耐受性的植物制造技术

技术编号:25997098 阅读:65 留言:0更新日期:2020-10-20 19:07
本发明专利技术涉及一种通过在向植物栽培地点施加有效量的PPO抑制型除草剂,在所述地点控制不想要的植被的方法,所述方法包括步骤:在所述地点,提供包含至少一种核酸的植物,所述核酸包含了编码抵抗或耐受所述除草剂的原卟啉原氧化酶(PPO)的核苷酸序列。本发明专利技术还涉及包含野生型或突变型PPO酶的植物和获得这类植物的方法。

【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(下文称作原卟啉原氧化酶或PPO;EC:1.3.3.4)(原卟啉IX生物合成过程中的关键酶、)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者似乎具有改变的PPO活性,所述改变的PPO活性不仅抵抗该变体由其得到选择的除草抑制剂,还抵抗其他类别的原卟啉原氧化酶抑制剂(Oshio等人,1993.Z.Naturforsch.48c:339;Sato等人,1994.引自ACSSymposiumonPorphyricPesticides,S.Duke编著,ACSPress:Washington,D.C.)。还已经报道了抵抗抑制剂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已克隆植物的除草剂(PPO抑制型除草剂)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酶的核酸转化所述植物,增加这些植物针对一种名为(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,其中已经通过用编码突变型PPO酶的核酸转化所述植物,增加其针对PPO抑制剂的耐受性,其中已经替换与苋属II型PPO的位置397相对应的亮氨酸,并且已经替换与苋属II型PPO的位置420相对应的苯丙氨酸。WO2015/022636公开了这样的植物,其中已经通过用编码突变型PPO酶的核酸转化所述植物,增加其针对PPO抑制剂的耐受性,其中已经替换与苋属II型PPO的位置128相对应的精氨酸,并且已经替换与苋属II型PPO的位置420相对应的苯丙氨酸,但是用与WO2012/080975中公开的那些氨基酸不同的氨基酸进行替换。WO2015/092706描述来自多个生物的PPO多肽,所述PPO多肽已经突变成包含用于苋属II型PPO的有利突变。WO2015/022640公开了来自大穗看麦娘(Alopecurusmyosuro本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在植物栽培地点控制不想要的植被的方法,所述方法包括步骤:/na)在所述地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,所述多肽抵抗或耐受“PPO抑制型除草剂”;/nb)向所述地点施加有效量的所述除草剂,/n其中PPO抑制型除草剂是式(I)的尿嘧啶吡啶/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171129 US 62/592,0371.一种在植物栽培地点控制不想要的植被的方法,所述方法包括步骤:
a)在所述地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,所述多肽抵抗或耐受“PPO抑制型除草剂”;
b)向所述地点施加有效量的所述除草剂,
其中PPO抑制型除草剂是式(I)的尿嘧啶吡啶



其中取代基具有以下含义:
R1氢、NH2、C1-C6-烷基或C3-C6-炔基;
R2氢、C1-C6-烷基或C1-C6-卤代烷基;
R3氢或C1-C6-烷基;
R4H或卤素;
R5卤素、CN、NO2、NH2、CF3或C(=S)NH2;
R6H、卤素、CN、C1-C3-烷基、C1-C3-卤代烷基、C1-C3-烷氧基、C1-C3-卤代烷氧基、C1-C3-烷硫基、(C1-C3-烷基)氨基、二(C1-C3-烷基)氨基、C1-C3-烷氧基-C1-C3-烷基、C1-C3-烷氧羰基;
R7H、卤素、C1-C3-烷基、C1-C3-烷氧基;
R8OR9、SR9、NR10R11、NR9OR9、NR9S(O)2R10或NR9S(O)2NR10R11,其中
R9是氢、C1-C6-烷基、C3-C6-链烯基、C3-C6-炔基、C1-C6-卤代烷基、C3-C6-卤代链烯基、C3-C6-卤代炔基、C1-C6-氰烷基、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-链烯氧基-C1-C6-烷基、C3-C6-卤代链烯氧基-C1-C6-烷基、C3-C6-链烯氧基-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-烷氧羰基-C1-C6-烷基、C1-C6-卤代烷氧羰基-C1-C6-烷基、C3-C6-链烯氧基羰基-C1-C6-烷基、C3-C6-炔氧基羰基-C1-C6-烷氨基、(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彼此独立地是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元或6元杂芳基、
其中每个环烷基、杂环基、苯基或杂芳基环可以由一至四个选自R14或3元至7元碳环的取代基取代,
其中碳环任选地具有除碳原子之外一个或两个选自
-N(R12)-、-N=N-、-C(=O)-、-O-和-S-的环构件,并且
其中任选地用一至四个选自R14的取代基取代碳环;
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-烷氧羰基;
R10、R11彼此独立地是R9,或共同形成3元至7元碳环,
其中碳环任选地具有除碳原子之外一个或两个选自-N(R12)-、-N=N-、-C(=O)-、-O-和-S-的环构件,并且
其中任选地用一至四个选自R14的取代基取代碳环;
n1至3;
QCH2、O、S、SO、SO2、NH或(C1-C3-烷基)N;
WO或S;
XNH、NCH3、O或S;
YO或S;
Z苯基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基或吡嗪基,
其中每者任选地由1至4个选自卤素、CN、C1-C6-烷基、C1-C6-卤代烷基、C1-C6-烷氧基、C1-C6-卤代烷氧基的取代基取代;
包括它们的农业可用盐或衍生物,前提是式(I)的化合物具有羧基,
并且其中有效量的所述除草剂不杀伤a)的除草剂耐受性植物或抑制其生长。


2.根据权利要求1所述的方法,其中抵抗或耐受除草剂的PPO多肽包含以下基序1、2和/或3中一者或多者:
a.基序1:SQ[N/K/H]KRYI,其中所述基序内部位置5处的Arg由任何其他氨基酸置换;
b.基序2:TLGTLFSS,其中所述基序内部位置2处的Leu、和/或位置3处的Gly、和/或位置5处的Leu由任何其他氨基酸置换;
c.基序3:[F/Y]TTF[V/I]GG,其中所述基序内部位置4处的Phe由任何其他氨基酸置换。


3.根据权利要求1所述的方法,其中抵抗或耐受除草剂的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、...

【专利技术属性】
技术研发人员:R·阿朋特T·塞萨尔S·特雷施P·A·鲍尔曼L·帕拉拉帕多M·维切尔L·苏伊拉尔M·约翰尼斯T·米茨纳J·M·保利克
申请(专利权)人:巴斯夫欧洲公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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