一种植物EPSPS突变体及其在植物中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种植物EPSPS突变体的基因序列及其在植物中的应用。提供了使植物具有草甘膦除草剂抗性的突变体的蛋白质，与野生型相比，带有在位点359从E到R的氨基酸突变和在位点429从K到I的氨基酸突变。另外，本发明专利技术还提供了相应的获得具有草甘膦除草剂抗性的植物的方法和应用、以及鉴定本发明专利技术的抗除草剂植物或抗除草剂植物的方法。抗除草剂植物的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种植物EPSPS突变体及其在植物中的应用


[0001]本专利技术属于植物蛋白质领域，具体而言，本专利技术涉及能赋予水稻或者其他植物草甘膦除草剂抗性(耐受性)的蛋白及其在植物中的应用。

技术介绍

[0002]草甘膦是世界上使用量最大的广谱灭生性除草剂，是一种PEP的结构类似物，通过竞争性抑制PEP与EPSPS(5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶， 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphatesynthase)的结合而阻断莽草酸途径，导致芳香族氨基酸，即苯丙氨酸、色氨酸及酪氨酸的合成受阻和生物合成代谢失调，最终导致生物体死亡。由于草甘膦可有效杀死多种杂草，培育对草甘膦除草剂有抗性的农作物有极大的经济价值和商业用途。孟山都公司的科学家从CP4农杆菌菌株中得到抗草甘膦的基因，并用转基因的方法转入大豆，玉米等植物，获得抗草甘膦除草剂的转基因农作物。但是转基因农作物因为各样原因，无法得到广泛的应用。因此发现来源于植物的新的抗草甘膦的基因并将之用于植物中有着巨大的经济和商业价值。
[0003]本专利技术人正是经过科学研究和实验，发现了植物的原有的EPSPS酶在某些位点的氨基酸突变可以使植物对草甘膦有抗性，同时并不影响自身的生物酶的原有功能。本专利技术人还开发了这些突变蛋白及其编码基因在转基因，基因编辑或者其它植物育种中的应用，可用于培育具有草甘膦除草剂抗性的植物，尤其是农作物，如其他农业植物等。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一个新的使植物具有草甘膦除草剂抗性的氨基酸序列，本领域人员可通过已知的生物技术，例如转基因，基因编辑或者突变技术，使得植物能够表达上述的蛋白质，该植物即可具有草甘膦除草剂的抗性。
[0005]具体而言，在所述目的方面，本专利技术提供了使植物具有草甘膦除草剂抗性的氨基酸序列。使植物具有草甘膦除草剂抗性的氨基酸序列与野生型相比，其在359位点上带有从E到R的氨基酸突变和在429位点上带有从 K到I的氨基酸突变。野生型水稻的EPSPS的氨基酸序列如SEQIDNO：2 所述，突变后的EPSPS的氨基酸序列如SEQIDNO：4。本专利技术的另一个目的在于提供具有草甘膦除草剂抗性的x1)植物；x2)单子叶植物或双子叶植物；x3)水稻。示例性的植物包括水稻、玉米、小麦、黑麦、燕麦、大麦、大豆、马铃薯、油菜、甜菜、甘蔗、高粱、西红柿、南瓜、辣椒、生菜、向日葵、咖啡、茶、棉花、苜蓿、烟草或拟南芥等。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供获得具有草甘膦除草剂抗性的x1)植物； x2)单子叶植物或双子叶植物；x3)水稻的方法。示例性的植物包括水稻、玉米、小麦、黑麦、燕麦、大麦、大豆、马铃薯、油菜、甜菜、甘蔗、高粱、西红柿、南瓜、辣椒、生菜、向日葵、咖啡、茶、棉花、苜蓿、烟草或拟南芥等。上述草甘膦除草剂抗性植物的获得，可通过生物技术，例如转基因，基因编辑，或者突变技术，或者通过传统育种，例如将已有草甘膦除草剂抗性植物与其他植物品种杂交产生的植物后代、以及回交或自交产生的植物后代等等的方法，将上述氨基酸
突变在植物中表达，从而使植物获得草甘膦除草剂的抗性。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供上述基因在x1)或x2)或x3)中获得草甘膦除草剂抗性的应用:x1)植物；x2)单子叶植物或双子叶植物；x3)水稻。示例性的植物包括水稻、玉米、小麦、黑麦、燕麦、大麦、大豆、马铃薯、油菜、甜菜、甘蔗、高粱、西红柿、南瓜、辣椒、生菜、向日葵、咖啡、茶、棉花、苜蓿、烟草或拟南芥等。该应用包括，通过生物技术，突变技术或者传统育种技术获得具有草甘膦除草剂抗性的植物过程中的应用，例如转基因植物中的应用，基因编辑植物中的应用或者其它的应用等等。
[0008]本专利技术的另一个目的在于提供一个鉴定方法，本领域人员可通过已知的生物技术，通过检测是否在植物中是否含有上述的突变，来判断植物是否采用本专利技术方法获得的植物的鉴定方法。测定的步骤可以通过常规的核酸检测和/或蛋白质检测方法来进行，只需要能够检测出蛋白质带有E359R 和K429I突变或其相应核酸突变的方法都可以。
[0009]下面将通过具体的附图和实施例对本专利技术进行详细地描述，使本专利技术更容易理解。需要特别指出的是，这些描述仅仅是示例性的描述，并不构成对本专利技术范围的限制。而在阅读本说明书之后，在不脱离本专利技术的目的和/或所附的权利要求书的范围的前提下，本领域技术人员可以提出本专利技术的其它实施方式，修改和等同物。依据本说明书的论述，本专利技术的许多变化、改变对所属领域技术人员来说都是显而易见的了。此外，本专利技术提供的植物EPSPS突变体来源于水稻，具体的实验实例也是在垦香稻中实施的。但是所述的两个氨基酸的突变是可适用于其它植物，突变可发生在其它植物上的等同位点，产生的突变体植株拥有或者提高了植株对草甘膦的抗性。
附图说明
[0010]图1：本专利技术实施例1中的大肠杆菌EPSPS、CP4的EPSPS，水稻野生型的EPSPS和水稻突变体的EPSPS氨基酸序列比对的部分结果；
[0011]图2：含有CP4，野生型和突变体的EPSPS基因的大肠杆菌在含不同浓度的草甘膦的培养基上的生长图；
[0012]图3：水稻转基因阳性苗与野生型水稻的草甘膦除草剂的抗性测试对比照片。
具体实施方式
[0013]下述实施例子中所用方法如无特殊说明，均为本领域人员常用的方法。
[0014]实施例1：大肠杆菌EPSPS，CP4的EPSPS，野生型水稻的EPSPS和突变体水稻的EPSPS的序列对比。
[0015]如图1所示：Translationofcp4对应的是CP4的EPSPS的氨基酸序列(如 SEQIDNO：6所示)。
[0016]TranslationofOsEPSPS对应的是水稻野生型的EPSPS的氨基酸序列(如 SEQIDNO：2所示)。
[0017]TranslationofOsEPSPS-ERKI对应的是水稻突变体的EPSPS的氨基酸序列(如SEQIDNO：4所示)。
[0018]TranslationofEcoliEPSPS对应的是大肠杆菌的EPSPS的氨基酸序列(如 SEQIDNO：5所示)。
[0019]与水稻野生型EPSPS的氨基酸序列比对，使水稻产生草甘膦抗性的突变，发生在位点359和位点429上，对应大肠杆菌的EPSPS的氨基酸序列位点为341和411。在水稻位点359或者大肠杆菌位点341上，氨基酸的变化是从E变成R。在水稻位点429或者大肠杆菌位点411上，氨基酸的变化是从K变成I。
[0020]实施例2：CP4，水稻野生型和突变体的EPSPS基因在EPSPS缺陷型大肠杆菌中对不同浓度的草甘膦的抗性比较。
[0021]依次将CP4的EPSPS编码基因(SEQIDNO：6)，野生型水稻的EPSPS (SEQIDNO：2)和突变体水稻的EPSPS(SEQIDNO：4)转入EPSPS缺陷型大肠杆菌中，通过检测被转化的大肠杆菌在含不同草甘膦浓度 (0mM,5mM,2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一组抗草甘膦除草剂植物的EPSPS的突变体的氨基酸序列，与其野生型相比，带有E359R和K429I的突变。2.一组抗草甘膦除草剂水稻的EPSPS的突变体的氨基酸序列，与其野生型相比，带有E359R和K429I的突变。3.权利要求1或者2所述的氨基酸序列如SEQ ID NO：4所示。4.一组抗草甘膦除草剂植物的EPSPS的突变体的核酸序列， 其编码权利要求1或者2所述的氨基酸序列。5.一组抗草甘膦除草剂水稻的EPSPS的突变体的核酸序列， 其编码权利要求1或者2所述的氨基酸序列。6.权利要求4或5所述的核酸序列如SEQ ID NO：3所示。7.获得具有抗草甘膦除草剂的植物的方法，其包括如下步骤 ： （1）使植物包含权利要求4~6 之任一所述的核酸 ； 或，（2）使植物表达权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：董玉凤，吴业春，祁幼林，黎跃进，
申请(专利权)人：科稷达隆生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：