[发明专利]一组抗除草剂蛋白及其在植物育种中的应用

说明书

本发明公开了一组抗除草剂蛋白及其在植物育种中的应用。提供了使植物具有除草剂抗性的ACCase蛋白质，其与野生型相比，带有在位点2008从A到V的氨基酸突变。另外，本发明还提供了相应的获得具有除草剂抗性的植物的方法和应用、以及鉴定本发明的抗除草剂植物或抗除草剂植物的方法。

技术领域

本发明属于植物蛋白质领域，具体而言，本发明涉及能赋予高粱或者其他植物除草剂抗性(耐受性)的蛋白及其在植物育种中的应用。

背景技术

除草剂又称杀草剂。能杀死杂草或有害植物，而不影响农作物正常生长的化学药剂。可用于防治农田杂草或杀灭非农耕地的杂草或灌木。按其作用特点可分为选择性除草剂和灭生性除草剂。选择性除草剂指在使用一定剂量和浓度的范围内，可有选择性地杀死某些种类的植物，而对其他种类植物无害。然而，由于灭生性除草剂通常也能杀死农作物本身，因此对一般不具有除草剂抗性(耐受性)的农作物而言，除草剂的使用在时间和空间上受到了极大限制，如需要在农作物播种前一段时间使用除草剂，以达到除草的目的。传统的清除杂草方式是人工操作，所需要消耗的人力资源和成本非常高，不利于农业大规模的生产。培育对除草剂有抗性的农作物有极大的经济价值和商业用途，这样可以在种植期间使用除草剂，对抗性农作物使用对应的除草剂，在不影响农作物生长的情况下，杀死杂草，不但拓宽除草剂的使用范围，也可以节约农业的人力资源和成本，有利于农业的大规模的生产。

乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACCase)，是植物中脂肪酸合成途径中的关键酶之一。通过抑制ACCase即可抑制植物脂肪酸合成，最终造成植株死亡达到杀死植物的目的。因此，农药公司以ACCase为靶标，开发研制了一系列的除草剂。在市场上的这些除草剂可大致分为三类，即芳氧苯氧丙酸酯类、环己二酮类和苯基吡唑啉类。(王俊丽,徐小博, 孙玥,朱晔荣,王勇,刘学军.乙酰辅酶A羧化酶抑制剂类除草剂的研究进展ResearchProgress on Acetyl-CoA Carboxylase Inhibitor Herbicides[J].植物学研究,2019,08(05):410-415.)因此，在本文中，除草剂抗性指的是对上述三大类的除草剂具有耐受性。而植物对这类除草剂的抗性则来自ACCase基因一个或多个氨基酸突变而导致酶的结构变化。

本发明人正是长期而艰苦的研究实践，通过化学诱变的方法在高粱突变植株中发现了一系列(突变)蛋白，其能够在除草剂存在的条件下基本保持原有蛋白的正常植物生理功能，从而使得植物具有除草剂抗性(耐受性)。本发明人还开发了这些蛋白及其编码基因在转基因，基因编辑或者非转基因，非基因编辑植物育种中的应用，可用于培育具有除草剂抗性的植物，尤其是农作物，如其他农业植物等。

发明内容

本发明的目的在于提供一个或者多个新的使植物具有除草剂抗性的氨基酸序列，本领域人员可通过已知的生物技术，例如转基因，基因编辑或者突变技术，使得植物能够表达上述的蛋白质，该植物既可具有除草剂的抗性。

具体而言，在所述目的方面，本发明提供了使植物具有除草剂抗性的ACCase的氨基酸序列。ACCase就是乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACCase)的简称,其酶分类编号为EC 6.4.1.2。使植物具有除草剂抗性的ACCase的氨基酸序列与野生型相比，其在位点2008 上，带有从A到V的氨基酸突变。野生型高粱的ACCase的氨基酸基因序列如SEQID NO： 2所述，突变后的ACCase的氨基酸序列如SEQ ID NO：4所述。

本发明的另一个目的在于提供具有除草剂抗性的x1)植物；x2)单子叶植物或双子叶植物；x3)高粱。示例性的植物包括水稻、玉米、小麦、黑麦、燕麦、大麦、大豆、马铃薯、油菜、甜菜、甘蔗、高粱、西红柿、南瓜、辣椒、生菜、向日葵、咖啡、茶、棉花、苜蓿、烟草、或拟南芥等。