[发明专利]编码玉蜀黍除草剂抗性基因的多核苷酸和使用方法

说明书

本申请是申请日为2007年3月9日的中国专利申请200780016566.1“编码玉蜀黍除草剂抗性基因的多核苷酸和使用方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于产生或增强植物中的除草剂抗性的组合物和方法。此外，本发明涉及已用本发明的组合物遗传转化的植物。

背景技术

在农作物的商业生产中，希望容易且快速地从农作物植物的田地中清除不需要的植物(即，“杂草”)。理想的处理将是可应用于整块田地但仅清除不需要的植物同时使农作物植物不受伤害的处理。一种这样的处理系统涉及对除草剂耐受的农作物植物的使用。当除草剂喷洒在除草剂耐受农作物植物的田地上时，农作物植物继续茁壮成长而非除草剂耐受杂草被杀死或严重损害。

针对特定除草剂的农作物耐受性可以通过将基因工程改造到农作物内来赋予，所述基因编码合适的除草剂代谢酶。在一些情况下，这些酶和编码其的核酸起源于植物。在其他情况下，它们衍生自其他生物，例如微生物。参见例如，Padgette等人(1996)“New weed control opportunities：Development of soybeans with a Round UP Ready^TM gene”和Vasil(1996)“Phosphinothricin-resistant crops，”2个参考文献都在Herbicide-Resistant Crops，编辑Duke(CRC Press，Boca Raton，Florida)第54-84页和第85-91页。事实上，转基因植物已进行工程改造以表达来自多种生物的多种除草剂耐受基因，包括编码大鼠细胞色素P4507A1和酵母NADPH-细胞色素P450氧化还原酶的嵌合蛋白质的基因(Shiota等人(1994)Plant Physiol.106：17)，以及其他植物P450基因(参见，例如，Didierjean，L.等人(2002)Plant Physiol.130：179-189；Morant，M.S.等人(2003)Opinion in Biotechnology14：151-162)。赋予针对除草剂耐受性的其他基因包括：乙酰羟酸合酶(“AHAS”)，其已发现对表达其的植物赋予针对多个ALS除草剂类型的抗性，并且已引入多种植物内(参见，例如，Hattori等人(1995)Mol.Gen.Genet.246：419)；谷胱甘肽还原酶和超氧化物歧化酶(Aono等人(1995)Plant Cell Physiol.36：1687)；和关于各种磷酸转移酶的基因(Datta等人(1992)Plant Mol.Biol.20：619)。

尽管除草剂耐受农作物植物目前是商购可得的，但农作物生产的每个方面中的改善是持续需要的。不幸的是，目前商购可得的除草剂和农作物都具有可以限制其在商业农作物生产中的有用性的特定特征。特别地，个别除草剂具有针对常见杂草物种的不同和不完全的活性谱。

除草剂的乙酰乳酸合酶或ALS(也称为AHAS)家族通过抑制氨基酸的支链的产生来控制杂草，所述氨基酸是植物生长和发育所必需的。特别地，它们与植物ALS酶结合。在这个家族中常用的除草剂尤其包括烟嘧黄隆、玉嘧黄隆和绿黄隆。这个种类中的除草剂可以是相当农作物特异的。本发明的实施方案涉及针对除草剂的ALS抑制类别的成员抗性的植物，所述ALS抑制类别包含除草剂的5个亚类，包括但不限于除草剂的磺酰脲(SU)家族和除草剂的咪唑啉酮家族。

除草剂的色素合成抑制类别靶向允许植物合成色素的酶，所述色素例如类胡萝卜素色素或叶绿素色素。色素的丧失导致叶绿素的光破坏和植物组织的增白，这是许多除草剂常称为“漂白”除草剂的原因。漂白除草剂的亚类的例子是HPPD抑制类别，这抑制4-羟苯丙酮酸双加氧酶(HPPD)(Lee等人(1997)Weed Sci.45：601-609)。这个家族的除草剂包括但不限于尤其是硝草酮(mesotrione)、tembotrione、苯吡唑草酮(topramezone)和磺草酮。由于除草剂的代谢，玉米对硝草酮一般是耐受的(Mitchell等人(2001)Pest Mgt.Sci.57：120-128)。相同的解毒系统可以给予针对硝草酮和一些SU除草剂的耐受性(Green &Williams(2004)Proceedings Weed Science Society of America 44：13)。本发明的实施方案涉及针对除草剂的色素合成抑制类别的成员抗性的植物。