提高作物抗性的化合物及其应用制造技术

本发明专利技术提供了提高小麦（尤其是冬小麦）抗性（尤其是抗寒）的化合物及其制剂，其包括脯氨酸类化合物，能用于小麦的防寒，如防倒春寒。另外，本发明专利技术还提供了相关的防寒方法、抗寒应用、试验方法以及制备中间体等。

【技术实现步骤摘要】
提高作物抗性的化合物及其应用
本专利技术属于植物栽培领域，具体而言，本专利技术涉及提高作物抗性的脯氨酸类化合物、制剂及其在小麦抗寒的应用等。
技术介绍
小麦是世界上最重要的农作物之一，在我国北方以及高海拔地区都有广泛种植，其中冬小麦需要越冬，对抗寒性有一定要求。因此，目前我国推广种植的冬小麦基本都是人工选育的抗寒品种。对于非抗寒品种，通过施加抗寒/冻剂，可以提高植物的抗寒性，其中也可以用脯氨酸作为植物内源性的抗寒指标。例如，中国专利申请00128262公开了大豆抗寒齐U，其中含有脱落酸等物质，能够提高大豆植株内的脯氨酸含量；又如，中国专利申请200810010789公开了植物抗逆(包括抗冻抗寒)诱导剂，其中含有壳寡糖等物质，能够提高大豆植株内的脯氨酸含量。另外，脯氨酸也可以直接作为外源抗寒成分使用。例如，中国专利02100473公开了抗逆(包括抗寒等多种逆境)保铃型棉花专用叶面喷施剂，在其多种成分中包含少量脯氨酸；中国专利200610155114公开了用于超甜玉米种子的种子包衣剂，在其多种成分中包含少量脯氨酸作为抗寒活性成分；还有，中国专利200910042200公开了用于水稻直播的抗冷型浸种剂，在其多种成分中包含少量脯氨酸作为抗冷剂。然而，对于抗寒品种，尤其是小麦抗寒品种，这些抗寒/冻剂是否能有抗寒/冻效用，现有技术并没有给出启示；另外，由于目前我国推广种植的冬小麦基本都是抗寒品种，也被认为没有必要使用额外的抗寒/冻剂，更没有必要单独施用活性成分仅有抗寒成分的制剂。经本专利技术人长期研究和实验发现，目前现有的抗寒小麦品种的抗寒能力主要体现在越冬期，而进入春季返青后，抗寒能力就会急剧下降，此时如果遇到倒春寒气候就会对(抗寒)小麦会造成冻害；而且，提前施用脯氨酸溶液，虽然会有一定效果，但是倒春寒气候一般发生在春季降雨后，脯氨酸容易流失而减效，而在倒春寒气候来临时才进行施用，一来天气难以预测，二是会给农民带来了负担，三是如果加稳定剂容易造成污染。所以，结合本专利技术人长期研究和实践的经验，令人意外地获得了一种蛋白，能够更稳定地提高(抗寒)小麦的抗寒能力，尤其是在发生倒春寒的时候。
技术实现思路
本专利技术要解 决的技术问题在于提供新的小麦抗寒的制剂，其能够提高(抗寒)小麦的抗寒能力，尤其是在发生倒春寒的时候。另外，本专利技术还提供了与之相关的防寒方法、抗寒应用、试验方法以及制备中间体等。具体而言，在第一方面，本专利技术提供了小麦抗寒制剂，其包括脯氨酸类化合物和农学上可接受的辅料。有抗寒需求的小麦多为冬小麦，因此在本专利技术中，优选小麦是冬小麦。在本文中，“农学上可接受的辅料”指的是不干扰、甚至能增强脯氨酸类似物起效的农用辅料，包括赋形剂、稀释剂、乳化剂、PH调节剂等。在本专利技术的具体实施方式中，农学上可接受的辅料是水。这样，可以不使用稳定剂的情况下施用，无论对于成本和污染治理，都是很有益的。优选本专利技术第一方面的制剂由脯氨酸类化合物和农学上可接受的辅料组成。也就是说，除了脯氨酸类化合物，并且除了农学上可接受的辅料，本专利技术第一方面的制剂可以不添加其他物质。例如，本专利技术第一方面的制剂可以由游离的脯氨酸类化合物和农学上可接受的辅料组成。本专利技术第一方面的制剂中可以直接采用游离的脯氨酸，在某些灌溉方式下，这能够取得不错的抗寒效果。优选采用在本专利技术的抗寒蛋白，在不受理论限制的情况下，这甚至能在蛋白中脯氨酸量减少的时候增强抗寒效果，说明蛋白质的抗寒效果应该不仅仅来源于(降解产生的)脯氨酸，可能还涉及其他。因此，优选在本专利技术第一方面的制剂中，脯氨酸类化合物是由氨基酸序列如SEQ ID No:1所示的抗寒蛋白或其变体提供的。即，本专利技术第一方面的制剂包含氨基酸序列如SEQ ID No:1所示的抗寒蛋白或其变体和农学上可接受的辅料。在本文中，抗寒蛋白的变体的氨基酸序列是对SEQ ID No:1缺失、添加和取代一个或几个(优选不超过7个，更优选不超过5个，如不超过3个)氨基酸残基而获得的保留SEQID No:1抗寒活性的序列。本领域技术人员通过重组DNA技术，能够制备出经缺失、添加和/或取代氨基酸残基而获得的变体蛋白。本领域技术人员可以根据蛋白的氨基酸序列推导出其编码的核苷酸序列，优选是密码子优化的核苷酸序列。在本专利技术的具体实施方式中，抗寒蛋白是由如SEQ ID No:2所示的核苷酸序列编码的。更优选在本专利技术第一方面的制剂中，抗寒蛋白的提供是由核苷酸序列如SEQ IDNo:2所示的基因在酵母中表达而得的上清液提供的。即，本专利技术第一方面的制剂包含由核苷酸序列如SEQ ID No:2所示的基因在酵母中表达而得的上清液体和农学上可接受的辅料。这样，无需提纯，进 一步节约了成本。多核苷酸可以通过各种本领域技术人员所熟知的方式被导入菌中，使该菌表达所述多核苷酸编码的蛋白。所述多核苷酸可以直接被导入，例如利用微粒体、基因枪等导入细胞；也可以间接被导入，例如可以通过构建在质粒载体上导入细胞。导入的所述多核苷酸可以整合在细胞的基因组上表达，也可以游离表达。优选本专利技术中，编码蛋白的多核苷酸可以利用穿梭质粒导入菌中，如抗寒蛋白的多核苷酸可以利用大肠杆菌-酵母菌穿梭质粒导入分泌表达菌(如毕氏酵母)中，其表达的上清液中含有氨基酸序列如SEQ ID No:1所示的抗寒蛋白。在第二方面，本专利技术提供了小麦防寒的方法，其包括在小麦越冬期施用本专利技术第一方面的制剂。在本文中，抗寒包括在寒冷到来前的预防性抗寒(即，防寒)和在寒冷到来后的补救性抗寒。对于可以预测的冬季寒冷的大趋势，由于目前市售的小麦(冬小麦)都具有一定的抗寒能力，因此只要选择正确适于当地越冬的小麦(冬小麦)品种即可，一般无需额外的防冻剂，因此优选对于倒春寒进行预防。因此优选本专利技术第二专利技术的方法是小麦防倒春寒的方法。施用本专利技术第一方面的制剂的量和次数会随着小麦品种的变化而有所变化，通常以制剂中的脯氨酸计，施用量为1-1OOg/亩，优选为5-50g/亩，更优选为10-20g/亩，可以分f 5次施用，优选分f 3次施用。在第三方面，本专利技术提供了本专利技术第一方面的制剂在小麦抗寒中的应用。出于施用的方便和规范性，优选其中抗寒是防寒；出于对倒春寒的预测难度，更优选其中抗寒是防倒春寒。在第四方面，本专利技术提供了模拟小麦经历倒春寒的方法，其包括: (1)在小麦越冬前架设温室支架，同时不封闭温室，使得温室内的温度与环境温度相同； (2)在小麦越冬期间封闭温室，使温室内的温度高于环境温度；和， (3 )在小麦提前返青时重新不封闭温室，使得温室内的温度与环境温度相同。在第五方面，本专利技术提供了抗寒蛋白或其变体，所述抗寒蛋白的氨基酸序列如SEQID No:1所示，所述抗寒蛋白的变体的氨基酸序列是对SEQ ID No: 2缺失、添加和取代一个或几个(优选不超过7个，更优选不超过5个，如不超过3个)氨基酸残基而获得的保留SEQID No:1抗寒活性的序列。在第六方面，本专利技术提供了编码本专利技术第五方面的抗寒蛋白或其变体的基因，优选其核苷酸序列如SEQ ID No:2所示。在第七方面，本专利技术提供了包含本专利技术第六方面的基因的载体，优选是大肠杆菌-酵母穿梭载体。在第八方面，本专利技术提供了菌种，尤其是分泌表达菌(如，酵母)，其包含第六方面的基因，或用第七方面的载体转化本文档来自技高网...

【技术保护点】
小麦（尤其是冬小麦）抗寒制剂，其包括脯氨酸类化合物和农学上可接受的辅料，优选其由脯氨酸类化合物和农学上可接受的辅料组成。

【技术特征摘要】
1.小麦(尤其是冬小麦)抗寒制剂，其包括脯氨酸类化合物和农学上可接受的辅料，优选其由脯氨酸类化合物和农学上可接受的辅料组成。2.权利要求1所述的制剂，其中脯氨酸类化合物是由氨基酸序列如SEQID No:l所示的抗寒蛋白或其变体提供的。3.权利要求2所述的制剂，其中抗寒蛋白的提供是由核苷酸序列如SEQID No:2所示的基因在酵母中表达而得的上清液提供的。4.小麦(尤其是冬小麦)防寒的方法，其包括在小麦(尤其是冬小麦)越冬期施用权利要求1-3之任一所述的制剂。5.权利要求1-3之任一所述的制剂在小麦(尤其是冬小麦)抗寒中的应用。6.权利要求5所述的应用，其中抗寒是防寒，优选是防倒春寒。7.模拟小麦(尤其是冬小麦)经历倒春寒的方法，其包括: (1)在小麦(尤其是冬小麦)越冬前架设温...

【专利技术属性】
技术研发人员：何其明，
申请(专利权)人：成都新朝阳作物科学有限公司，
类型：发明
国别省市：