一种表达植物源抗除草剂突变基因的载体及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种表达植物源抗除草剂突变基因的载体及应用，所述载体包含5

【技术实现步骤摘要】
一种表达植物源抗除草剂突变基因的载体及应用
(一)

[0001]本专利技术涉及一种稳定高效表达植物源抗除草剂突变基因的载体及应用。
(二)
技术介绍

[0002]由于水资源的迅速枯竭和劳动力的短缺，许多亚洲地区的农民正在从水田移栽水稻的方式转向旱作水稻。然而，杂草危害是旱作水稻系统中的一个严重问题，因为旱作和好氧土壤条件有利于杂草的萌发和生长。杂草可以带来39
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41％的产量损失(Chauhan B S et al.Field Crops Research,2013,141(1):9
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15.)。而玉米、大豆、棉花等旱作作物一直以来饱受杂草侵害。
[0003]杂草防治的方法主要包括人工除草、机械除草、物理除草、化学除草、生物除草和生态除草。而化学除草是最主要的一种除草方法。利用除草剂防治杂草，在现代农业生产中起到了巨大的作用。但是，因为要防止对农作物造成危害，目前使用的除草剂大都是选择性除草剂，而这些除草剂普遍存在杀草谱窄，除草成本高等问题。
[0004]从1996年开始，转基因大豆和玉米等作物已经在美国和巴西等国家商业化种植，通过在植物中转入抗除草剂基因，可以赋予植物源耐除草剂的性状。目前推广应用的转基因植物中使用耐除草剂基因及其性状情况如表1所示。
[0005]表1：转基因植物中使用耐除草剂基因及其性状情况
[0006][0007]上述已经应用于商品化种植的转基因植物材料中的耐除草剂基因大多是来源于细菌等微生物。而目前，在植物中也发现了许多天然或者突变的具有耐除草剂性能的基因。其中包括突变EPSPS(5
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enolpyruvylshikimate 3
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phosphate synthase，5
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烯醇丙酮酸莽草酸3
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磷酸合酶)基因和突变ALS(Acetolactate Synthase，乙酰乳酸合成酶)基因。EPSPS是植物合成分支酸盐的莽草酸途径中的一种关键酶，而分支酸酶是植物合成芳香族氨基酸
(L
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色氨酸、L
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酪氨酸和L
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苯丙氨酸)所必须的(Funke T.et al.2006,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 103,13010
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13015.)。根据其固有的草甘膦敏感性和催化效率，EPSPS酶可分为两大类。第一类EPSPS(草甘膦敏感型)存在于所有植物和一些细菌中；第二类EPSPS目前只在一些细菌中发现，例如金黄色葡萄球菌、农杆菌CP4株和假单胞菌PG2982株对草甘膦既有固有的耐受性，又对PEP(phosphoenolpyruvate，磷酸烯醇式丙酮酸)有较高的亲和力(Achary Vmm et al.Plant Biotechnology Journal.2020,18:2504
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2519)。第一类EPEPS突变基因突变可以使得其具有耐草甘膦性能，例如突变的牛筋草(Eleusine indica)EPSPS基因(Yu Q et al.2015.Plant Physiol.167,1440
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1447.)，突变的玉米(Zeamays)EPSPS基因(Feng P C C et al.2010，pp.45
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66.Hoboken,NJ:John Wiley&Sons,Inc.)。ALS是支链氨基酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸生物合成途径中最常见的酶。已知ALS中特定氨基酸突变突变后，突变基因可以对特定的一种或多种除草剂产生抗性，这些除草剂包括磺酰脲(SUs)包括CS和BM，咪唑啉酮(IMs)包括IQ和IP，嘧啶基羧基除草剂(PCs)包括BS、PS和PM(Okuzaki A et al.Plant Mol Biol.2007,64:219
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224)。
[0008]基因功能除了由其自身的特性决定，同时也很大程度上受到表达量的影响。比如目前唯一应用于商品化种植的转玉米突变EPSPS基因转化体GA21，其外源T
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DNA中包含3个完整的表达框(Feng P C C et al.2010，pp.45
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66.Hoboken,NJ:John Wiley&Sons,Inc.)。因此，通过改进和优化获得一种稳定高效表达植物源抗除草剂突变基因的表达载体，对利用植物源抗除草剂基因来获得抗除草剂作物非常迫切。
(三)
技术实现思路

[0009]本专利技术目的是提供一种稳定高效表达植物源抗除草剂突变基因的载体及其在制备抗除草剂植物细胞、抗除草剂植物方面的应用。
[0010]本专利技术采用的技术方案是：
[0011]本专利技术提供一种稳定高效表达植物源抗除草剂突变基因的载体，所述载体包含5
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烯醇丙酮酸莽草酸3
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磷酸合酶(EPSPS，5
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enolpyruvylshikimate 3
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phosphate synthase)突变基因或者乙酰乳酸合成酶(ALS，Acetolactate Synthase)突变基因。
[0012]进一步，所述EPSPS突变基因为水稻EPSPS突变基因OsEPSPS
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T，核苷酸序列如SEQ ID No：1所示，氨基酸序列如SEQ ID No：2所示；所述EPSPS突变基因为玉米EPSPS突变基因ZmEPSPS
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T，核苷酸序列如SEQ ID No：3所示，氨基酸序列如SEQ ID No：4所示。所述ALS突变基因为突变基因OsALS
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T1，核苷酸序列如SEQ ID No：5所示，氨基酸序列如SEQ ID No：6所示；所述ALS突变基因为突变基因OsALS
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T2，核苷酸序列如SEQ ID No：7所示，氨基酸序列如SEQ ID No：8所示。
[0013]本专利技术所述的植物源抗除草剂突变基因是指来源于植物本身的基因，该基因在突变之前对草甘膦、磺酰脲类、咪唑啉酮类、嘧啶基羧基类等的除草剂比较敏感，但是通过基因突变，导致一个或者多个氨基酸残基发生了替换、缺失或者插入，从而导致该突变基因对上述一种或者多种除草剂的耐受性增强，这种突变后的基因即为本专利技术所述的植物源抗除草剂突变基因。
[0014]本专利技术提供的植物源EPSPS突变基因还可以是通过对其它植物源EPSPS基因进行突变而获得的对草甘膦具有抗性的基因，这些植物源EPSPS基因编码的蛋白氨基酸序列如
表2所示，本专利技术提供的植物源EPSPS基因包括但不限于上述基因及其同源基因。
[0015]表2：植物源EPSPS基因编码蛋白
[0016]编码来源植物拉丁名NCBI序列号ID1水稻Oryza sativaXP_015643046.12二穗短柄草Brachypodium distachyonXP_003557本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表达植物源抗除草剂突变基因的载体，其特征在于所述载体包含5
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烯醇丙酮酸莽草酸3
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磷酸合酶EPSPS突变基因或者乙酰乳酸合成酶ALS突变基因；所述EPSPS突变基因核苷酸序列如SEQ ID No：1或SEQ ID No：3所示；所述ALS突变基因核苷酸序列如SEQ ID No：5或SEQ ID No：7所示。2.如权利要求1所述的载体，其特征在于所述载体包括介导植物源抗除草剂突变基因表达的启动子。3.如权利要求1所述的载体，其特征在于所述启动子为水稻UBI
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2启动子pOsUbi或玉米UBI
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1启动子pZmUbi；所述水稻UBI
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2启动子pOsUbi核苷酸序列如SEQ ID No：9所示，所述玉米UBI
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1启动子pZmUbi核苷酸序列如SEQ ID No：10所示。4.如权利要求1所述的载体，其特征在于所述载体包括终止植物源抗除草剂突变基因表达的HSP基因终止子；所述终止子为水稻HSP17.9基因的终止子Ter1或拟南芥HSP18.2基因的终止子Ter2。5.如权利要求4所述的载体，其特征在于终止子Ter1核苷酸序列如SEQ ID No：11所示，所述终止子Ter2核苷酸序列如SEQ ID No：12所示。6.如权利要求4所述的载体，其特征在于所述载体的基础载体是将pCambia 1300载体中的CaMV35S终止子替换为水稻HSP17.9基因的终止子Ter1或拟南芥HSP18.2基因的终止子Ter2。7.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东芳，张意红，
申请(专利权)人：杭州芳韵生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：