一种突变的HIS1多肽及其应用制造技术

本发明专利技术提供了抗除草剂基因、多肽及其在植物育种中的应用，具体地，本发明专利技术提供了一种突变的HIS1多肽，所述突变的HIS1多肽与亲本HIS1多肽相比，在对应于SEQ ID No.1第242位和/或第327位氨基酸发生突变。突变后的HIS1多肽对除草剂具有很强的耐受性，在提高和培育抗HPPD抑制性除草剂植物领域具有非常广阔的应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种突变的HIS1多肽及其应用


[0001]本专利技术属于基因工程领域，具体涉及赋予植物对HPPD抑制性除草剂产生抗性或耐受性的突变型HIS1多肽、其编码核酸以及应用。

技术介绍

[0002]农田杂草是作物生产中的主要危害之一，而施用化学除草剂是防治农田杂草最经济有效的手段，5
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烯醇丙酮莽草酸
‑3‑
磷酸合成酶(5
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Enolpyruvylshikimate 3
‑
phosphate synthase，EPSPS)，乙酰乳酸合成酶(Acetolactate synthase，ALS)和乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl
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coA carboxylase，ACCase)是过去生产上应用最广泛的几类除草剂的靶标酶。然而，随着除草剂的持续和大量使用，近年来越来越多的杂草对以上几类抑制剂产生抗性，抗性杂草已经发展成为全球性问题。开发能够有效应对抗性杂草的具有不同作用机制的除草剂成为应对全球杂草危害最经济有效的解决方法。
[0003]对羟苯基丙酮酸双氧化酶(4
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hydroxyphenylpyruvate dioxygenase，HPPD)抑制剂以其独特的作用机制和与现有除草剂无交互抗性等特性，且具有高效、低毒、环境相容性好以及对后茬作物安全性高等一系列优点，成为杀灭抗性杂草的热门产品并得到迅速推广应用。作为近年来最热门的靶标酶，靶向HPPD的除草剂类型层出不穷，其中三酮类HPPD除草剂类型丰富，应用广泛。
>[0004]具有双环磺草酮除草剂抗性的基因HIS1(HPPD INHIBITOR SENSITIVE 1)，在水稻中的基因编号为LOC_Os02g17940，其编码351个氨基酸的Fe(II)/2
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酮戊二酸依赖型加氧酶(Fe(II)/2
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oxoglutarate(2OG)
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dependent oxygenases)，对HPPD抑制剂除草剂具有广谱的解毒效果。碱基编辑技术能够在不引入DNA双链断裂(DSB)也不需要重组修复模板的情况下实现更加安全、高效、精准的碱基编辑，而且其效率远远高于DSB引起的同源重组修复方式，借助该技术能够高效创制可通过传统诱变获得的点突变。目前碱基编辑技术已成功应用于水稻多个内源除草剂靶标酶的进化并获得了抗性突变体。

技术实现思路

[0005]为了增强内源HIS1基因对HPPD抑制剂类除草剂的解毒能力，培育强抗性品种，我们利用高通量碱基编辑技术对HIS1基因进行定向进化并获得了对HPPD抑制剂类除草剂具有抗性或耐受性的突变HIS1多肽。
[0006]本专利技术的目的是提供一种可提高植物对HPPD抑制性除草剂产生抗性或耐受性的突变型HIS1多肽；本专利技术还涉及突变型HIS1的生物学活性片段，编码所述蛋白或片段的多核苷酸及其应用。
[0007]本专利技术中，所述HIS1蛋白由HIS1(HPPD INHIBITOR SENSITIVE 1)基因编码，在水稻中，该基因编号为LOC_Os02g17940，编码351个氨基酸的Fe(II)/2
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酮戊二酸依赖型加氧酶(Fe(II)/2
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oxoglutarate(2OG)
–
dependent oxygenases)，如SEQ ID No.1所示。
[0008]一方面，本专利技术提供了一种HIS1(HPPD INHIBITOR SENSITIVE 1)的突变多肽，所
述突变多肽与亲本HIS1的氨基酸序列相比，在对应于SEQ ID No.1所示氨基酸序列的以下任一或任意几个氨基酸位点处存在突变：第242位、第327位。
[0009]在另一优选例中，所述的突变为氨基酸的插入、缺失或替换。
[0010]在另一优选例中，所述的突变多肽为除草剂抗性/耐受性多肽，尤其是针对HPPD抑制剂类除草剂的抗性/耐受性。
[0011]在一个实施方式中，所述第242位氨基酸位点为S，所述第327位氨基酸位点为S。
[0012]在一个实施方式中，所述第242位氨基酸突变为非S的氨基酸，例如，A，V，G，Q，F，W，Y，D，N，E，K，M，T，C，P，H，R，I，L；优选，G。
[0013]在一个实施方式中，所述第327位氨基酸突变为非S的氨基酸，例如，A，V，G，Q，F，W，Y，D，N，E，K，M，T，C，P，H，R，I，L；优选，G。
[0014]在一个实施方式中，所述第242位氨基酸突变为G，所述第327位氨基酸突变为G。
[0015]另一方面，本专利技术提供了一种突变型的HIS1多肽，所述突变型的HIS1多肽选自以下I
‑
III任意一组：
[0016]I、由SEQ ID No.1所示氨基酸序列在包含以下任一或任意几个氨基酸位点处产生突变得到的突变型的HIS1多肽：第242位、第327位；
[0017]II、与I所述的突变型的HIS1多肽相比，具有I中所述的突变位点；并且，与I所述的突变型的HIS1多肽相比，具有至少80％、至少85％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、或至少99％的序列同一性的突变型的HIS1多肽，并且保留了除草剂抗性的活性；
[0018]III、与I所述的突变型的HIS1多肽相比，具有I中所述的突变位点；并且，与I所述的突变型的HIS1多肽相比，具有一个或多个氨基酸的置换、缺失或添加的序列，并且保留了除草剂抗性的活性；所述一个或多个氨基酸包括1个，2个，3个，4个，5个，6个，7个，8个，9个或10个氨基酸的置换、缺失或添加。
[0019]在另一优选例中，所述的突变型HIS1多肽进一步包括其他突变位点，所述的其他突变位点为对应于SEQ ID No.1所示氨基酸序列的第283、111、145、75、218、322、5、80和89位点中的一种或多种，所述的其他突变位点能够保持或增强突变多肽对HPPD抑制性除草剂的耐受性或抗性或增加突变型HIS1多肽对除草剂的适用范围。
[0020]在另一优选例中，所述亲本HIS1多肽来源于单子叶植物和/或双子叶植物。
[0021]在另一优选例中，所述亲本HIS1多肽来源于选自下组的一种或多种植物：禾本科、豆科、藜科、十字花科植物。
[0022]在另一优选例中，所述亲本HIS1多肽来源于选自下组的一种或多种植物：拟南芥、水稻、烟草、玉米、高粱、大麦、小麦、小米、大豆、番茄、马铃薯、藜麦、生菜、油菜、白菜、草莓。
[0023]在另一优选例中，所述亲本HIS1多肽来源于水稻，所述水稻包括籼稻、粳稻，优选的，所述HIS1的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。
[0024]在另一优选例中，所述亲本HIS1多肽的氨基酸序列与SEQ ID No.1所示的氨基酸序列具有至少80％、至少85％、至少90％、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种HIS1(HPPD INHIBITOR SENSITIVE 1)的突变多肽，所述突变多肽与亲本HIS1的氨基酸序列相比，在对应于SEQ ID No.1所示氨基酸序列的以下氨基酸位点处存在突变：第242位和/或第327位。2.根据权利要求1
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3任一所述的突变多肽，其特征在于，所述亲本HIS1来源于单子叶植物或双子叶植物；优选地，所述亲本HIS1来源于水稻。3.一种融合蛋白，所述融合蛋白包含权利要求1
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2任一所述的突变多肽。4.一种多核苷酸，所述多核苷酸编码权利要求1
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2任一所述的突变多肽或权利要求3所述的融合蛋白。5.一种核酸构建体，其特征在于，所述核酸构建体含有权利要求4所述的多核苷酸；任选的，还含有与之可操作连接的调控元件；优选地，所述调控元件选自下组中的一种或任意几种：增强子、转座子、启动子、终止子、前导序列、多核苷酸序列、标记基因。6.一种宿主细胞，其特征在于，所述宿主细胞包括权利要求1
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2任一所述的突变多肽，或权利要求3所述的融合蛋白，或权利要求4所述的多核苷酸，或权利要求5所述的核酸构建体。7.一种基因编辑试剂，其特征在于，所述基因编辑试剂能够在植物中产生权利要求1
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2任一所述的突变多肽；所述基因编辑试剂包括CRISPR/Cas蛋白和gRNA，所述gRNA可以靶向植物内源性的HIS1。8.权利要求7所述的基因编辑试剂在制备具有HPPD抑制性除草剂抗性/耐受性...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：山东舜丰生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：