本发明专利技术提供不仅对2，4-滴和其他苯氧基生长素除草剂具有抗性，而且还对芳氧基苯氧丙酸酯除草剂具有抗性的新植物。本发明专利技术还包括这样的植物：其产生单独或与其他除草剂抗性基因(优选草甘膦抗性基因)“叠加”的一种或多种本发明专利技术的酶，以提供更广更强的杂草控制、提高的处理灵活性和改进的除草剂抗性管理选择。更具体的，本发明专利技术用途中优选的酶和基因在本文中称为AAD(芳氧基链烷酸酯双加氧酶)基因和蛋白。本发明专利技术还包括控制杂草的相关方法。本发明专利技术使得可以以新的方式使用除草剂的新组合。此外，本发明专利技术提供预防形成对一种或多种除草剂(如草甘膦)具有抗性(或天然更具耐性)的杂草或控制这些杂草的方法。
【技术实现步骤摘要】
新除草剂抗性基因本申请是专利技术人于2005年5月2日提交的题为“新除草剂抗性基因”的中国专利 申请200580022066. X的分案申请。相关申请的交叉参考本申请要求2004年4月30日提交的U. S.临时申请序列No. 60/567, 052的优先权。
技术介绍
杂草可以迅速耗尽土壤中作物和其他目的植物所需的有价值的养分。目前有多种 类型的除草剂用于控制杂草。一种特别流行的除草剂是草甘膦。已经开发了对草甘膦具有抗性的作物，如玉米、大豆、芸苔、棉花、甜菜、小麦、草坪 和稻。因此可以例如对积极种植草甘膦抗性作物的田地喷洒草甘膦以控制杂草而不显著损 害作物植物。随着二十世纪九十年代中期遗传改造的草甘膦耐性作物(GTC)的引入，在农业中 前所未有地使种植者能够以简单、便利、灵活并廉价的工具控制广谱阔叶和禾本科杂草。因 此，生产者们迅速采用了 GTC，并在很多情况下放弃了公认最佳的农业实践，如作物轮作、除 草剂作用方式轮作、罐混、在化学和栽培杂草控制中掺入机械控制。目前在美国和西半球 其他地方可以购买到草甘膦耐性大豆、棉花、玉米和芸苔。取决于全球市场的接受度，更多 的GTC(如小麦、稻、甜菜、草坪等等)正准备引入。许多其他草甘膦抗性物种正在实验至开 发阶段(如苜蓿、甘蔗、向日葵、甜菜、豌豆、胡萝卜、黄瓜、莴苣、洋葱、草莓、西红柿和烟草、 林业物种如白杨、香枫和园艺物种如金盏花、牵牛花和秋海棠，参阅“isb. vt. edu/cfdocs/ fieldtestsl. cfm，2005”站点)。此外，近年来草甘膦的费用已经大幅降低至几乎没有常规 杂草控制程序能在价格和性能上与草甘膦GTC系统有效竞争。草甘膦已经在灭生(burndown)和其他非作物地区成功用于完全植被控制超过15 年。在许多情况下(如对于GTC)，可以在连续的3、5、10直至15年中每年使用草甘膦1-3 次。这些情况已经导致对草甘膦和GTC技术的过度依赖，并在天然杂草物种中对草甘膦天 然更具耐性或已经发展出对抗草甘膦除草剂活性的机制的植物施加了高选择压。仅用草甘膦的杂草控制程序的广泛使用正导致对草甘膦抗性植物的选择，并且 正在选择固有地比多数靶物种更能耐受草甘膦的杂草物种后代(即杂草演替)。(Ng等， 2003 ；Simarmata 等，2003 ；Lorraine-Colwi11 等，2003 ；Sfiligoj,2004 ；MiIlar 等，2003 ； Heap, 2005 ；Murphy等，2002 ；Martin等，2002)。尽管草甘膦已经在全球广泛使用超过 15年，但仅有少数杂草被报道已发展出对草甘膦的抗性(Heap，2005)，然而它们中的大 多数都鉴定于过去的3-5年。抗性杂草包括阔叶和禾本科杂草——瑞士黑麦草(Lolium rigidum)、多花黑麦草(Lolium multiflorum)、牛筋草(Eleusineindica)、豚草(Ambrosia artemisiifolia)、/]、飞)$ (Conyza canadensis) >Sfijf^ (Conyza bonariensis)禾口i卩十$ 前(Plantago lanceolata)。此外，在广泛使用GTC之前并不是农业问题的杂草现在开始盛 行，并且难于用GTC(包括> 80%的美国棉花和大豆地区和> 20%的美国玉米地区)控制(Gianessi,200 。这些杂草演替主要与(但不仅与)难于控制的阔叶杂草一起出现。一些 实例包括药薯(ipomea)、苋属(Amaranthus)、藜属(Chenopodium)、蒲公英属(Taraxacum) 和鸭跖草科(Commelina)物种。在种植者要面对草甘膦抗性杂草或演替到更难于控制的杂草物种的地区，种植者 可以通过罐混或换用能控制遗漏杂草的其他除草剂来弥补草甘膦的弱点。在许多情况下控 制阔叶逃逸的一种流行且有效的罐混伴侣为2，4_ 二氯苯氧乙酸(2，4_滴)。2，4_滴已经 在农业和非作物条件下用于广谱阔叶杂草控制超过60年。已有关于更具耐性物种的个案 报道，但2，4_滴仍是全球最广泛使用的除草剂之一。对进一步使用2，4-滴的限制在于它 在双子叶植物(如大豆或棉花)中的选择性非常低，因此2，4_滴一般不用于(且一般不靠 近)敏感性双子叶作物。此外，2，4_滴在禾本科作物中的用途在某种程度上受限于可能出 现的作物损伤的性质。2，4_滴和草甘膦的组合已经用于在种植免耕大豆和棉花之前提供更 强的灭生处理，然而，由于这些双子叶物种对2，4_滴的敏感性，这些灭生处理必须在种植 前 14-30 天以前进行(Agriliance，2003)。和MCPA、2-甲-4-氯丙酸和2，4-滴丙酸一样，2，4-滴是苯氧酸类除草剂。2，4_滴 用于在许多单子叶作物(如玉米、小麦和稻)中选择性控制阔叶杂草而不严重损伤目的作 物植物。2，4_滴是合成的植物生长素衍生物，其作用为使正常的细胞激素内稳态失调，并阻 碍平衡的受控生长，然而，其确切的作用模式仍不了解。2,4-滴对某些植物具有不同水平的选择性(如双子叶植物比禾本科植物更敏 感)。不同植物对2，4_滴的不同代谢是不同水平选择性的一种解释。通常植物缓慢代谢2， 4-滴，因此靶位点的不同活性更可能解释植物对2，4_滴不同的应答(WSSA，20(^)。2，4_滴 的植物代谢一般通过两步代谢实现，一般是羟基化后接着与氨基酸或葡萄糖缀合(WSSA， 2002)。随着时间的发展，微生物种群已经发展出降解此特定外来物的有效的替代途径， 所述途径引起2，4_滴的完全矿化。对微生物连续应用除草剂选择了能利用除草剂作为碳 源用于生长(从而使其在土壤中具有竞争优势)的微生物。因为这个原因，目前将2，4_滴 配制为具有相对短的土壤半衰期，并且对其后的作物没有遇到明显的遗留效应(carryover effect) 0这促进了 2，4-滴的除草剂应用。已经广泛研究了其降解2，4_滴能力的一种生物是真养雷氏菌(Ralstonia eutropha) (Mreber等，1987)。编码矿化途径中第一个酶促步骤的基因为tfdA。参阅 U. S.专利No. 6，153，401和GENBANK登录号M16730。TfdA通过α酮戊二酸依赖性双加氧酶 反应催化2，4-滴酸转化成二氯苯酚(DCP) (Smejkal等，2001)。DCP与2，4-滴相比几乎不 具有除草剂活性。TfdA在转基因植物中用于向通常对2，4_滴敏感的双子叶植物(如棉花 和烟草)中输入 2,4-滴抗性(Streber 等(1989)，Lyon 等(1989)，Lyon (1993)和 U. S.专 利 No. 5，608，147)。已在环境中鉴定了大量编码能降解2，4_滴的蛋白质的tfdA型基因并已保存于 Genebank数据库。许多同系物与tfdA类似(氨基酸同一性> 85% )并具有与tfdA相似 的酶活性。然而，有大量同系物与tfdA具有显著更低的同一性05-50% )，但却具有与α 酮戊二酸依赖性双加氧酶F,双加氧酶相关的特征残基。因此这些不同的双加氧酶的底物 特异性是什么并不明确。与tfdA具有低同源性(氨基酸同本文档来自技高网...
【技术保护点】
控制地区中至少一种杂草的方法，其中所述地区中包含至少一种来自转基因植物细胞的植物，其中所述方法包括对所述地区应用第一种除草剂，其选自苯氧基生长素除草剂和芳氧基苯氧丙酸酯除草剂，所述转基因植物细胞含有编码ＡＡＤ－１蛋白的多核苷酸，所述ＡＡＤ－１蛋白的氨基酸序列为ＳＥＱ ＩＤ ＮＯ：９，或通过一个或几个氨基酸的取代、添加或缺失而衍生自ＳＥＱ ＩＤ ＮＯ：９，且具有芳氧基链烷酸酯双加氧酶活性的氨基酸序列。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T·R·莱特，J·M·里拉，D·J·默洛，N·霍普金斯，
申请(专利权)人：美国陶氏益农公司，
类型：发明
国别省市：US
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