[发明专利]具有三酮类除草剂抗性的HIR突变体及其在植物育种中的应用

说明书

本发明公开了一种具有三酮类除草剂抗性的HIR突变体及其在植物育种中的应用，涉及植物蛋白质领域。本发明公开的HIR突变体由来源于植物的野生型HIR发生突变得到。该HIR突变体能降解三酮类除草剂，从而使表达该突变体的植物具有三酮类除草剂抗性。该HIR突变体及其编码核酸等不仅可用于转基因作物培育，也可应用于培育具有三酮类除草剂抗性的非转基因植物，具有广阔的应用前景。

本分案申请是基于申请号为2021103453770，申请日为2021年03月31日，发明名称为“具有三酮类除草剂抗性的HIR突变体及其在植物育种中的应用”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及植物蛋白质领域，具体而言，涉及一种具有三酮类除草剂抗性的HIR突变体及其在植物育种中的应用。

背景技术

农田杂草是影响农作物产量的重要因素之一，而人工除草所需要消耗的人力资源和成本很高，而且不便于农业集约化生产，严重制约了农作物种植向高产、优质和低成本方向的发展进程。因此，除草剂就应运而生，其使用为解决农田草害、促进栽培方式的革新及增产起了很大的作用。

世界上除草剂研发注重高效、低毒、广谱和低用量的品种。三酮类(Triketones)除草剂是由先正达公司新近开发的一类白化型(属于环己稀酮类)除草剂，用于多种(如大豆、棉花、油菜、水果和甜菜等)阔叶作物田防除单子叶杂草，敏感杂草通过幼根吸收传导，竞争抑制对羟基苯丙酮酸双加氧酶(4-Hydroxyphenylpyruvate dioxygenase，HPPD)，抑制尿黑酸的合成，使质体醌和生育酚的生物合成受阻，导致植物出现白化、生长迟缓等症状最终杀死植物。三酮类除草剂杀草谱较广，可防除多种一年生禾本科和阔叶杂草，药效为3～5d，对环境友好。其中的硝磺草酮和环磺酮是一种主要的玉米田除草剂，可有效防除玉米田1年生阔叶杂草，也能防除玉米田部分禾本科杂草，如稗草、狗尾草、马唐等。硝磺草酮在国内的玉米田得到了很好的推广。但三酮类除草剂在其他作物使用非常有限。因它对杂草和农作物均有伤害作用。即使在玉米中，各品种对三酮类除草剂的抗性也有差别，在施药时也得谨慎。虽然三酮类除草剂已经大面积商业推广使用，但由于这些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，如需在农作物播种前一段时间使用除草剂。

为此，人们研究开发具有除草剂抗性的农作物，这样可以在种植期间使用除草剂，杀死杂草，但不影响植物本身的生长，由此拓宽了除草剂的使用范围。为了扩大三酮类除草剂的除草谱以及用于其他敏感作物，通过基因工程技术手段构建具有HPPD抑制剂抗性的转基因植物是有效的方法。目前已有两种HPPD抑制剂抗性的转基因大豆正在美国农业部的审批过程中，前者在大豆中大量表达来源于Pseudomonas fluorescens的HPPD突变体，重组HPPD的过表达导致玉米对出苗前除草剂的耐受性增加4倍，大豆的耐受性增加10倍。使其耐受异恶唑草酮(Isoxaflutole)；后者则是利用来源于燕麦(Avena sativa)的HPPD突变体对抑制剂较低的底物亲和力，从而耐受硝磺草酮和异恶唑草酮。但是由于反转基因浪潮，转基因作物在全世界的接受程度仍然较低，即使在转基因作物种植面积最大的美洲，转基因也主要局限于玉米、大豆、棉花等几个作物。为此，人们也同时致力于用非转基因的方法突变作物来获得具有抗除草剂的农作物，其中常用的方法就有甲基磺酸乙酯(EMS)诱变。由于EMS诱变的不确定性，想通过这种方法获得有除草剂抗性的作物只能依赖科研人员艰苦实践，尤其是依赖长期筛选，并且凭借一定运气才能获得。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有三酮类除草剂抗性的HIR突变体及其在植物育种中的应用。本发明提供的HIR突变体能降解三酮类除草剂，从而使植物有三酮类除草剂抗性。

本发明是这样实现的：