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:1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原卟啉原氧化酶活性的由(a)衍生的蛋白质。本发明专利技术除草剂耐受性蛋白质对PPO抑制剂除草剂具有较高的耐受性，且含有编码本发明专利技术除草剂耐受性蛋白质的核苷酸序列的植物对PPO抑制剂除草剂的耐受性强，其对4倍大田浓度的乙氧氟草醚、苯嘧磺草胺和丙炔氟草胺以及2倍大田浓度的甲磺草胺全部表现出高抗的耐受性。因此在植物上应用前景广阔。因此在植物上应用前景广阔。因此在植物上应用前景广阔。

【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


[0001]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PPO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

[0002]卟啉生物合成途径用于合成在植物代谢中起重要作用的叶绿素和血红素，并且该途径发生在叶绿体中。在该途径中，原卟啉原氧化酶(简称PPO)催化原卟啉原IX氧化成原卟啉IX。在原卟啉IX产生之后，原卟啉IX通过镁螯合酶与镁结合来合成叶绿素，或通过铁螯合酶与铁结合来合成血红素。
[0003]通过抑制PPO而发挥作用的除草剂包括二苯醚类PPO抑制剂除草剂、噁二唑酮类PPO抑制剂除草剂、N
‑
苯基酞酰胺亚胺类PPO抑制剂除草剂、噁唑啉酮类PPO抑制剂除草剂、苯基吡唑类PPO抑制剂除草剂、脲嘧啶类PPO抑制剂除草剂、噻二唑类PPO抑制剂除草剂、三唑啉酮类PPO抑制剂除草剂、三嗪酮类PPO抑制剂除草剂以及其他类型PPO抑制剂除草剂。在植物中，PPO抑制剂抑制了PPO的酶活性，导致叶绿素和血红素的合成受到抑制，并且导致底物原卟啉原IX的积累，所积累的原卟啉原IX从叶绿体快速输出到细胞质，细胞质中的原卟啉原IX在非酶促反应下转化为原卟啉IX并进一步在光和氧分子的存在下生成高反应性的单线态氧(1O2)，它们会破坏细胞膜并迅速导致植物细胞的死亡。
[0004]用于提供耐受PPO抑制剂除草剂植物的方法主要包括：1)使用可以将除草剂或其活性代谢物转化成无毒产物的酶，将除草剂脱毒。2)过表达敏感性PPO，使得鉴于此酶的动力学常数，在植物中产生相对于除草剂足够的靶酶量，以致尽管存在PPO抑制剂除草剂，但这些敏感性PPO与该PPO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。3)提供一种突变体PPO，该突变体PPO对于除草剂或其活性代谢物是较不敏感的，但其保留了催化原卟啉原IX氧化为原卟啉IX的性质。关于突变体PPO类，虽然一种给定的突变体PPO可以提供一个有用水平的对于一些PPO抑制剂除草剂的耐受性，但是相同的突变体PPO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PPO抑制剂除草剂的耐受性；例如，PPO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PPO抑制剂除草剂耐受性的新方法。

技术实现思路

[0005]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原卟啉原氧化酶活性，且转入编码本专利技术所述蛋白质的核苷酸序列的植物对PPO抑制剂除草剂具有较好的耐受性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种蛋白质，包括：
[0007](a)具有SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列；
[0008](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
有原卟啉原氧化酶活性的由(a)衍生的蛋白质。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基因，包括：
[0010](a)编码所述蛋白质的核苷酸序列；或
[0011](b)在严格条件下与(a)限定的核苷酸序列杂交且编码具有原卟啉原氧化酶活性的蛋白质的核苷酸序列；或
[0012](c)具有SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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/或羟基苯丙酮酸双加氧酶。
[0018]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PPO抑制剂除草剂浓度下培养所述细胞；
[0019]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；
[0020]优选地，所述PPO抑制剂除草剂包括二苯醚类PPO抑制剂除草剂、噁二唑酮类PPO抑制剂除草剂、N
‑
苯基酞酰胺亚胺类PPO抑制剂除草剂、噁唑啉酮类PPO抑制剂除草剂、苯基吡唑类PPO抑制剂除草剂、脲嘧啶类PPO抑制剂除草剂、噻二唑类PPO抑制剂除草剂、三唑啉酮类PPO抑制剂除草剂和/或三嗪酮类PPO抑制剂除草剂；更优选地，所述PPO抑制剂除草剂包括乙氧氟草醚、苯嘧磺草胺、甲磺草胺和/或丙炔氟草胺。
[0021]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PPO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；
[0022]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；
[0023]优选地，所述PPO抑制剂除草剂包括二苯醚类PPO抑制剂除草剂、噁二唑酮类PPO抑制剂除草剂、N
‑
苯基酞酰胺亚胺类PPO抑制剂除草剂、噁唑啉酮类PPO抑制剂除草剂、苯基吡唑类PPO抑制剂除草剂、脲嘧啶类PPO抑制剂除草剂、噻二唑类PPO抑制剂除草剂、三唑啉酮
类PPO抑制剂除草剂和/或三嗪酮类PPO抑制剂除草剂；更优选地，所述PPO抑制剂除草剂包括乙氧氟草醚、苯嘧磺草胺、甲磺草胺和/或丙炔氟草胺。
[0024]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PPO抑制剂除草剂引起的损伤或赋予植物PPO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PPO抑制剂除草剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质，其特征在于，包括：(a)具有SEQ ID NO:1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原卟啉原氧化酶活性的由(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原卟啉原氧化酶活性的蛋白质的核苷酸序列；或(c)具有SEQ ID NO:2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
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烯醇丙酮酰莽草酸
‑3‑
磷酸合酶、草甘膦氧化还原酶、草甘膦
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N
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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/或羟基苯丙酮酸双加氧酶。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PPO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PPO抑制剂除草剂包括二苯醚类PPO抑制剂除草剂、噁二唑酮类PPO抑制剂除草剂、N
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苯基酞酰胺亚胺类PPO抑制剂除草剂、噁唑啉酮类PPO抑制剂除草剂、苯基吡唑类PPO抑制剂除草剂、脲嘧啶类PPO抑制剂除草剂、噻二唑类PPO抑制剂除草剂、三唑啉酮类PPO抑制剂除草剂和/或三嗪酮类PPO抑制剂除草剂；更优选地，所述PPO抑制剂除草剂包括乙氧氟草醚、苯嘧磺草胺、甲磺草胺和/或丙炔氟草胺。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PPO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PPO抑制剂除草剂包括二苯醚类PPO抑制剂除草剂、噁二唑酮类PPO抑制剂除草剂、N
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苯基酞酰胺亚胺类PPO抑制剂除草剂、噁唑啉酮类PPO抑制剂除草剂、苯基吡唑类
PPO抑制剂除草剂、脲嘧啶类PPO抑制剂除草剂、噻二唑类PPO抑制剂除草剂、三唑啉酮类PPO抑制剂除草剂和/或三嗪酮类PPO抑制剂除草剂；更优选地，所述PPO抑制剂除草剂包括乙氧氟草醚、苯嘧磺草胺、甲磺草胺和/或丙炔氟草胺。9.一种用于保护植物免受由PPO抑制剂除草剂引起的损伤或赋予植物PPO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PPO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PPO抑制剂除草剂包括二苯醚类PPO抑制剂除草剂、噁二唑酮类PPO抑制剂除草剂、N
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苯基酞酰胺亚胺类PPO抑制剂除草剂、噁唑啉酮类PPO抑制剂除草剂、苯基吡唑类PPO抑制剂除草剂、脲嘧啶类PPO抑制剂除草剂、噻二唑类...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖翔，宋庆芳，陶青，于彩虹，鲍晓明，
申请(专利权)人：北京大北农生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：