[发明专利]抗除草剂基因及其在转基因农作物中的应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体的说，本发明涉及抗烟嘧磺隆等除草剂的基因及其编码的蛋白质。 

背景技术

农作物种植过程中需要防治杂草。如果农作物能够获得对一种广谱除草剂的抗性能力，那么这种农作物的杂草就可以通过喷施广谱除草剂进行防治，从而使农作物能够正常生长而杂草被选择性的杀灭。这种杂草防治方法简单、高效，并且低成本。 

农作物可以通过基因工程获得对除草剂的抗性。例如，植物可以通过转基因表达农杆菌(Agrobacterium tumefaciens sp CP4)的抗性5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)而获得抗草甘膦的能力。这种抗草甘膦的农作物已在生产中引用(美国专利453590，4769061，5094945)。 

细胞色素P450是一个非常大的基因家属。通常一种植物中的P450基因可以有200个以上。部分P450基因被发现能够降解除草剂。例如一种动物的细胞色素P450基因P4507A1、酵母NADPH-细胞色素P450基因(Shiota et al.(1994)Plant Physiol.106：17)以及其他一些细胞色素P450基因(例如Didierjean，L.et al.(2002)Plant Physiol.130：179-189；Morant，M.S.et al.(2003)Opinion in Biotechnology 14：151-162)被用于获得抗除草剂的转基因植物。玉米中的一种P450基因被发现具有抗烟嘧磺隆等除草剂的能力(中国专利申请，200610155661；美国专利US 20080052798A1；2008/006891)。水稻种的细胞色素P450基因CYP81A6基因被发现具有抗苯达松和部分磺酰脲类除草剂(Pan et al，Plant Mol Biol，2006，61：933-943)。 

但是为了提高转基因农作物的抗性水平和增加抗性基因的多样性，生产应用中农作物仍然需要新的抗除草剂能力。新的抗除草剂基因在农作物改良中具有重要意义。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种抗除草剂基因、该基因编码的抗除草剂蛋白质，及该基因的用途---获得抗除草剂的转基因植物。 

为了解决上述技术问题，本发明提供一种抗除草剂基因：1)其编码的蛋白质的氨基 酸序列与SEQ ID NO：3具有至少82％以上的相同性；2)其编码的蛋白质能够导致对至少2种如下的除草剂产生抗性：乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂类除草剂、抗原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂类除草剂、对羟苯基丙酮酸盐双氧化酶(HPPD)抑制剂类除草剂、光系统II抑制型除草剂。注：为同时满足以上2个条件。 

作为本发明的抗除草剂基因的改进：乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂类除草剂为磺酰脲类、咪唑啉酮类、三唑并嘧啶磺酰胺类或嘧啶水杨酸类；抗原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂类除草剂为二苯醚、乙羧氟草醚、乙氧氟草醚、氟磺胺草醚、丙炔氟草胺或氟烯草酸；对羟苯基丙酮酸盐双氧化酶(HPPD)抑制剂类除草剂为硝磺草酮、甲基磺草酮或异噁唑酮；光系统II抑制型除草剂为莠去津、绿麦隆(paraquat)或溴苯腈(bromoxynil)。 

作为本发明的抗除草剂基因的进一步改进：为SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：2所述的核苷酸序列。 

本发明还同时提供了一种抗除草剂基因编码的抗除草剂蛋白质：1)利用SEQ ID NO：2的部分或者全部序列通过蛋白质工程技术改造获得；2)能够对如下至少2种的除草剂产生抗性：乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂类除草剂、抗原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂类除草剂、对羟苯基丙酮酸盐双氧化酶(HPPD)抑制剂类除草剂、光系统II抑制型除草剂。注：为同时满足以上2个条件。 

作为本发明的抗除草剂基因编码的抗除草剂蛋白质的改进：该抗除草剂蛋白质的氨基酸序列为SEQ ID NO：3所示。 

本发明还同时提供了一种质粒载体：包含上述核苷酸序列。 

本发明还同时提供了一种用于植物转化的重组质粒载体：将上述核苷酸序列和至少一个控制表达的多核苷酸功能性地连接。 

本发明还同时提供了上述抗除草剂基因的用途：通过转基因获得抗除草剂植物，或者作为植物转基因的筛选基因。