[发明专利]具有抗除草剂活性的小麦蛋白质、其编码基因及应用

说明书

技术领域

本发明属于抗除草剂蛋白质领域，具体涉及具有抗除草剂活性的小麦蛋白质、其编码基因及其应用。

背景技术

小麦是我国四大主粮作物之一(其他主粮为水稻、玉米、土豆)，产量关乎国家的稳定和安全。但是，杂草与小麦争光、争肥、争水，造成小麦生产减产，甚至绝收。

禾本科杂草，例如节节麦、雀麦、野燕麦、早熟禾等与小麦同属不同种，越年生或一年生，外部形态无论苗期、成株期都与小麦极为相似，尤其是生长前期难以辨认。近年来，由于冬季气候变暖、少免耕面积扩大等原因，小麦田杂草发生危害加重，对小麦生产构成了严重威胁，且危害呈扩展蔓延之势。种植抗除草剂小麦可以简单、经济、有效地解决小麦田中杂草的危害。

小麦内源的抗除草剂乙酰羟基酸合成酶(acetohydroxy acid synthase，简称AHAS)蛋白质由ahas基因突变产生。抗除草剂AHAS蛋白质由ahas基因突变产生，表达抗除草剂AHAS蛋白质可以使植物获得抗除草剂特性，解决田块中的杂草问题。AHAS蛋白质主要分布在微生物和植物中，在动物中几乎不存在，AHAS抑制除草剂对人畜无害。

但是，小麦是异源6倍体植物，基因的同源性和异源性比较复杂，目前，国内外对小麦基因功能的研发远远落后于水稻、玉米等2倍体植物，其中，小麦内源抗除草剂蛋白质研究甚少。因此，发掘和研究具有抗除草剂活性的小麦AHAS蛋白质具有良好的创新性和经济价值。

目前，培育抗AHAS抑制除草剂小麦的方法为以小麦种子或者植株为材料进行化学或者物理诱变，进行植物体内基因组突变。这种方法获得抗除草剂玉米的试验时间长(大于5年)，获得新突变体难(突变结果为核苷酸单个碱基变化引起单个氨基酸的替换，容易与已经存在的突变重复)，而且成功几率小(通常突变成功率小于百万分之一)，很多实验室进行多年的研发无法获得新的突变体。

发明内容

本发明的目的在于提供具有抗除草剂活性的小麦蛋白质、其编码基因及其应用，其为抗多类型除草剂活性的小麦AHAS突变体蛋白质，该蛋白质具有抗咪唑啉酮类、磺酰脲类或者嘧啶类等多类型除草剂的活性，其编码基因转化的植物具有抗咪唑啉酮类、磺酰脲类或者嘧啶类等多类型除草剂的活性。

与目前通过体内突变获得的氨基酸替换突变体不同，本发明采用氨基酸删除策略，通过基因体外突变，改造小麦AHAS蛋白质，获得小麦AHAS突变体蛋白质，使其具有抗除草剂活性。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

具有抗除草剂活性的小麦蛋白质，其为小麦乙酰羟基酸合成酶的突变体蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID No.1、SEQ ID No.2、SEQ ID No.3、SEQ ID No.7、SEQ ID No.8或SEQ ID No.9所示。

本发明其氨基酸序列如SEQ ID No.1、SEQ ID No.2或SEQ ID No.3所示的抗除草剂活性的小麦蛋白质为前体全长蛋白质,该前体全长蛋白质删除信号肽后成为成熟蛋白质，对应于如SEQ ID No.1、SEQ ID No.2和SEQ ID No.3所示的前体全长蛋白质的氨基酸系列，成熟蛋白质的氨基酸序列分别如SEQ ID No.7、SEQ ID No.8和SEQ ID No.10所示。

具有抗除草剂活性的基因，其为编码所述具有抗除草剂活性的小麦蛋白质的核苷酸序列。

进一步，所述氨基酸序列如SEQ ID No.1所示的小麦蛋白质的核苷酸序列如SEQ ID No.4所示，或者氨基酸序列如SEQ ID No.2所示的小麦蛋白质的核苷酸序列如SEQ ID No.5所示，或者氨基酸序列如SEQ ID No.3所示的小麦蛋白质的核苷酸序列如SEQ ID No.6所示，或者氨基酸序列如SEQ ID No.7所示的小麦蛋白质的核苷酸序列如SEQ ID No.10所示，或者氨基酸序列如SEQ ID No.8所示的小麦蛋白质的核苷酸序列如SEQ ID No.11所示，或者氨基酸序列如SEQ ID No.9所示的小麦蛋白质的核苷酸序列如SEQ ID No.12所示。

本发明所述具有抗除草剂活性的蛋白质用于培育抗咪唑啉酮类、磺酰脲类和嘧啶类除草剂植物。

一种获得抗咪唑啉酮类、磺酰脲类和嘧啶类除草剂植物的方法，包括，将所述小麦AHAS突变体蛋白质的编码基因转化到植物中，使所述植物产生具有抗除草剂活性的小麦AHAS突变体蛋白质。