[发明专利]一种ALS突变型基因、蛋白及其应用

说明书

本发明公开了一种ALS突变型蛋白，所述ALS突变型蛋白的第622位氨基酸发生突变。本发明还公开了核酸或基因，其编码所述的突变型蛋白。本发明还公开了表达盒、重组载体或细胞在植物抗除草剂方面的应用以及制备及使用它们的方法。田间喷施ALS抑制剂类除草剂“百垄通”的实验结果表明，含有本发明的ALS突变蛋白的玉米2‑3叶幼苗在施用1.5 mL百垄通/L水（4.5倍推荐使用浓度）后，植株仍然正常生长发育，后期能结实，而野生型玉米2‑3叶幼苗在施用0.5 mL百垄通/L水30天后表现为叶片失绿变黄绿色、浅紫红色，整株不能生长长高，后期逐渐死亡。

技术领域

本发明属于植物蛋白和植物抗除草剂领域。具体而言，本发明涉及玉米的乙酰乳酸合成酶(ALS)突变体蛋白，该蛋白能赋予植物尤其玉米抗乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂的特性。本发明公开了该蛋白的序列，以及它们在植物抗除草剂领域中的应用。

背景技术

杂草是制约农业生产稳产高产的不利因素。与传统依靠栽培措施、人工除草和机械除草等方法相比，化学除草剂的使用是一种高效的、简便的和经济的治理杂草方法。

乙酰乳酸合成酶(ALS)(也称乙酰羟酸合成酶，AHAS)抑制剂类除草剂以ALS作为靶标而导致杂草死亡，主要包括磺酰脲类(Sulfonylureas,SU)、咪唑啉酮类(Imidazolinones,IMI)、三唑嘧啶类(Triazolopyrimidines,TP)、嘧啶氧(硫)苯甲酸类[Pyrimidinylthio(or oxy)–benzoates,PTB；pyrimidinyl-carboxyherbicides；PCs]和磺酰胺基羰基三唑啉酮类(Sulfonylamino-carbonyltriazolinones,SCT)等13类化合物。ALS抑制剂类除草剂结合ALS结合后，能够抑制其蛋白活性，从而阻止植物的生长发育。

成熟的ALS蛋白序列在不同物种间相对保守。ALS蛋白某些氨基酸突变后，既能保持其原有的生物学活性，又能让ALS抑制剂类除草剂不再与其结合，从而对ALS抑制剂类除草剂产生抗性。迄今为止，已在多种农作物(包括水稻、小麦、玉米、油菜、向日葵等)、模式植物拟南芥和上百种杂草中报道ALS氨基酸位点发生突变可以产生ALS抑制剂类除草剂抗性。

ALS突变体抗除草剂水平与ALS氨基酸突变的位置有关，还与突变后的氨基酸种类及突变氨基酸的数目有关；并且，不同遗传背景下相同位置的氨基酸变异产生的除草剂抗性效应也会存在显著差异。

目前，ALS抑制剂类除草剂的作用机理尚未确定，很难预测在某个特定遗传背景下的植物ALS蛋白突变是否会产生ALS抑制剂类除草剂抗性，只能依赖于科研人员长期、艰苦的实践探索，并凭借一些运气，才可能发现和鉴定该植物ALS蛋白新的除草剂抗性位点，以及该突变位点的抗性水平是否具有生产应用价值。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了一种使植物具有除草剂抗性的ALS突变型蛋白。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种核酸或基因，其编码所述的突变型蛋白。

本发明还要解决的技术问题是提供了表达盒、载体和细胞等。

本发明还要解决的技术问题是提供了获得具有除草剂抗性的植物的方法和应用。

本发明还要解决的技术问题是提供了判断植物是否采用本发明方法获得的鉴定方法。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种控制杂草的方法。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种用于保护植物免受由除草剂引起的损伤的方法。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种ALS突变型蛋白，所述ALS突变型蛋白的第622位氨基酸发生突变。

其中，所述ALS突变型蛋白包括：