編碼玉蜀黍除草劑抗性基因的多核苷酸和使用方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及編碼玉蜀黍除草劑抗性基因的多核苷酸和使用方法。具體地，本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及編碼可以賦予針對(duì)至少一種除草劑的抗性的基因的多核苷酸序列。它進(jìn)一步涉及攜帶包含所述多核苷酸序列的嵌合基因的植物和植物種子，所述多核苷酸序列增強(qiáng)或賦予針對(duì)至少一種除草劑的抗性，以及制備所述植物和種子的方法。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步提供了可以用作分子標(biāo)記的序列，其依次可以用于鑒定玉米系中起因于新雜交的目的區(qū)域，并且通過(guò)避免敏感系快速且有效地選擇最佳系用于育種策略。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及用于產(chǎn)生或增強(qiáng)植物中的除草劑抗性的組合物和方法。此外，本專(zhuān)利技術(shù)涉及已用本專(zhuān)利技術(shù)的組合物遺傳轉(zhuǎn)化的植物。
技術(shù)介紹
在農(nóng)作物的商業(yè)生產(chǎn)中，希望容易且快速地從農(nóng)作物植物的田地中清除不需要的植物(即，“雜草”)。理想的處理將是可應(yīng)用于整塊田地但僅清除不需要的植物同時(shí)使農(nóng)作物植物不受傷害的處理。一種這樣的處理系統(tǒng)涉及對(duì)除草劑耐受的農(nóng)作物植物的使用。當(dāng)除草劑噴灑在除草劑耐受農(nóng)作物植物的田地上時(shí)，農(nóng)作物植物繼續(xù)茁壯成長(zhǎng)而非除草劑耐受雜草被殺死或嚴(yán)重?fù)p害。針對(duì)特定除草劑的農(nóng)作物耐受性可以通過(guò)將基因工程改造到農(nóng)作物內(nèi)來(lái)賦予，所述基因編碼合適的除草劑代謝酶。在一些情況下，這些酶和編碼其的核酸起源于植物。在其他情況下，它們衍生自其他生物 ，例如微生物。參見(jiàn)例如，Padgette等人(1996) “New weedcontrol opportunities !Development of soybeans with a Round UP Ready geneIPVasil (1996)“Phosphinothricin_resistant crops,，，2個(gè)參考文獻(xiàn)都在Herbicide-ResistantCrops,編輯 Duke (CRC Press, Boca Raton, Florida)第 54-84 頁(yè)和第 85-91 頁(yè)。事實(shí)上，轉(zhuǎn)基因植物已進(jìn)行工程改造以表達(dá)來(lái)自多種生物的多種除草劑耐受基因，包括編碼大鼠細(xì)胞色素P4507A1和酵母NADPH-細(xì)胞色素P450氧化還原酶的嵌合蛋白質(zhì)的基因(Shiota等人(1994)Plant Physiol.106:17)，以及其他植物 P450 基因(參見(jiàn)，例如，Didierjean,L.等人(2002) Plant Physiol.130:179-189 ；Morant, M.S.等人(2003) Opinion inBiotechnology 14:151-162)。賦予針對(duì)除草劑耐受性的其他基因包括:乙酰輕酸合酶(“AHAS”)，其已發(fā)現(xiàn)對(duì)表達(dá)其的植物賦予針對(duì)多個(gè)ALS除草劑類(lèi)型的抗性，并且已引入多種植物內(nèi)(參見(jiàn)，例如，Hattori等人(1995)Mol.Gen.Genet.246:419);谷胱甘肽還原酶和超氧化物歧化酶(Aono等人(1995)Plant Cell Physiol.36:1687);和關(guān)于各種磷酸轉(zhuǎn)移酶的基因(Datta 等人(1992) Plant Mol.Biol.20:619)。盡管除草劑耐受農(nóng)作物植物目前是商購(gòu)可得的，但農(nóng)作物生產(chǎn)的每個(gè)方面中的改善是持續(xù)需要的。不幸的是，目前商購(gòu)可得的除草劑和農(nóng)作物都具有可以限制其在商業(yè)農(nóng)作物生產(chǎn)中的有用性的特定特征。特別地，個(gè)別除草劑具有針對(duì)常見(jiàn)雜草物種的不同和不完全的活性譜。除草劑的乙酰乳酸合酶或ALS (也稱(chēng)為AHAS)家族通過(guò)抑制氨基酸的支鏈的產(chǎn)生來(lái)控制雜草，所述氨基酸是植物生長(zhǎng)和發(fā)育所必需的。特別地，它們與植物ALS酶結(jié)合。在這個(gè)家族中常用的除草劑尤其包括煙嘧黃隆、玉嘧黃隆和綠黃隆。這個(gè)種類(lèi)中的除草劑可以是相當(dāng)農(nóng)作物特異的。本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施方案涉及針對(duì)除草劑的ALS抑制類(lèi)別的成員抗性的植物，所述ALS抑制類(lèi)別包含除草劑的5個(gè)亞類(lèi)，包括但不限于除草劑的磺酰脲(SU)家族和除草劑的咪唑啉酮家族。除草劑的色素合成抑制類(lèi)別靶向允許植物合成色素的酶，所述色素例如類(lèi)胡蘿卜素色素或葉綠素色素。色素的喪失導(dǎo)致葉綠素的光破壞和植物組織的增白，這是許多除草齊IJ常稱(chēng)為“漂白”除草劑的原因。漂白除草劑的亞類(lèi)的例子是HPro抑制類(lèi)別，這抑制4-羥苯丙酮酸雙加氧酶(HPPD) (Lee等人(1997) Weed Sc1.45:601-609)。這個(gè)家族的除草劑包括但不限于尤其是硝草酮(mesotrione)、tembotrione、苯卩比唑草酮(topramezone)和橫草酮。由于除草劑的代謝，玉米對(duì)硝草酮一般是耐受的(Mitchell等人(2001)Pest Mgt.Sc1.57:120-128)。相同的解毒系統(tǒng)可以給予針對(duì)硝草酮和一些SU除草劑的耐受性(Green&WiIIiams (2004)Proceedings Weed Science Society of America 44:13)。本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施方案涉及針對(duì)除草劑的色素合成抑制類(lèi)別的成員抗性的植物。除草劑的原卟啉原氧化酶(PPO)抑制類(lèi)別干擾葉綠素的合成，從而導(dǎo)致產(chǎn)生高度活性的化合物(自由基)的化合物。這些活性化合物破壞細(xì)胞膜，這導(dǎo)致與這些產(chǎn)物的芽后(post-emergence)應(yīng)用相關(guān)的燒葉。這個(gè)家族中的除草劑包括但不限于尤其是三氟羧草醚、氟黃胺草醚、乳氟禾草靈、磺胺草唑、氟酮唑草、酰亞胺苯氧乙酸和氟嗪酮。本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施方案涉及針對(duì)除草劑的PPO抑制類(lèi)別的成員抗性的植物。光系統(tǒng)II (PSII)抑制除草劑具有涉及與光系統(tǒng)II的電子傳遞鏈中的組分相互作用的作用方式。光合作用要求電子從光系統(tǒng)II傳遞到光系統(tǒng)I。這個(gè)電子傳遞鏈中的關(guān)鍵步驟是在類(lèi)囊體膜中由D1蛋白質(zhì)還原質(zhì)體醌(PQ)。PSII抑制劑除草劑與D1蛋白質(zhì)結(jié)合，從而抑制PQ結(jié)合且中斷電子傳遞過(guò)程。這導(dǎo)致植物不能固定二氧化碳且不能產(chǎn)生植物存活所需的碳水化合物。電子傳遞中的阻斷還引起氧化應(yīng)激和引起快速細(xì)胞損傷的自由基的產(chǎn)生。PSII抑制除草劑由幾個(gè)除草劑家族代表,包括均三氮苯、三嗪酮(triazinone)(不對(duì)稱(chēng)的三嗪)、取代的尿素、尿嘧啶、噠嗪酮、氨基甲酸苯酯、腈、苯并噻二唑、苯基噠嗪和酰胺。本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施方案涉及針對(duì)除草劑的PSII抑制類(lèi)別的成員抗性的植物。合成生長(zhǎng)素除草劑是廣泛使用的除草劑類(lèi)別，其模擬由植物生產(chǎn)的天然生長(zhǎng)素激素。生長(zhǎng)素調(diào)節(jié)許多植物過(guò)程，包括細(xì)胞生長(zhǎng)和分化。生長(zhǎng)素在植物中一般以低濃度呈現(xiàn)。合成生長(zhǎng)素除草劑模擬天然生長(zhǎng)素且在細(xì)胞中引起相對(duì)高的濃度，這導(dǎo)致快速的生長(zhǎng)應(yīng)答。用這些除草劑處理的易感植物顯示出可以稱(chēng)為‘生長(zhǎng)素超劑量’的癥狀，并且由于增加速度的無(wú)規(guī)且不受控制的生長(zhǎng)而最終死亡。本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施方案涉及針對(duì)除草劑的合成生長(zhǎng)素類(lèi)別的成員抗性的植物。本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施方案基于負(fù)責(zé)玉蜀黍中重要的除草劑抗性機(jī)制的基因的精細(xì)作圖、克隆和表征。已知從20世紀(jì)90年代早期開(kāi)始,玉蜀黍(玉蜀黍(Zea mays) L.)中針對(duì)磺酰脲除草劑亞型(煙嘧黃隆、玉嘧黃隆、氟嘧黃隆和噻黃隆)的天然耐受性受單基因(由 Kang(1993) Journal of Heredity84 (3):216-217 命名為 nsf)的控制，具有顯性的抗性和隱性的敏感 性(Harms等人(1990) Theor.Appl.Genet.80:353-358 ；Kang (1993)同上；Green & Uhlrich (1993) Weed Sc1.41:508-516 ；Green& Uhlrich (1994)Pestic.Sc1.40 =187-191)。還已知耐受的玉蜀黍植物通過(guò)羥基化作用來(lái)代謝煙嘧黃隆，具有細(xì)胞色素 P450 的特征(Fonne-Pfister 等人(1990)Pesticide Biochem.Ptysiol.37:165-173 ；Brown &am本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種測(cè)定植物中編碼NSF1蛋白質(zhì)的多核苷酸的存在的方法，其包含下述的至少一種：（a）從所述植物中分離核酸分子，且通過(guò)嘗試擴(kuò)增與編碼NSF1蛋白質(zhì)的多核苷酸同源的序列測(cè)定編碼NSF1蛋白質(zhì)的多核苷酸是否存在，或（b）從所述植物中分離核酸分子，且使用與編碼NSF1蛋白質(zhì)的多核苷酸同源的序列進(jìn)行DNA或RNA雜交，或（c）從所述植物中分離蛋白質(zhì)，且使用針對(duì)NSF1蛋白質(zhì)的抗體進(jìn)行蛋白質(zhì)印跡，或（d）從所述植物中分離蛋白質(zhì)，且使用針對(duì)NSF1蛋白質(zhì)的抗體進(jìn)行ELISA測(cè)定，由此測(cè)定所述植物中編碼NSF1蛋白質(zhì)的多核苷酸的存在。

【技術(shù)特征摘要】
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【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：T丹，AD小圭達(dá)，CB哈策爾，B李，ME威廉斯，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：納幕爾杜邦公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：