[发明专利]编码5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶的基因aroA及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种编码5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶（EPSPS）的基因aroA及其应用，该基因是从高抗草甘膦的肺炎克雷伯氏菌菌株中克隆得到的，对草甘膦表现出增强的抗性。 

背景技术

草甘膦（Glyphosate）因理化性质稳定并具有高效、广谱、低毒、低残留、易分解和不破坏土壤环境等优点，自1971年孟山都公司成功开发以来，备受市场青睐，现已成为全球销量最大的植物保护产品。由此，草甘膦也成为抗除草剂转基因作物研究的首选对象，抗草甘膦转基因作物是目前全球播种面积最大的转基因作物。草甘膦作用靶标酶EPSP合成酶（EPSPS）基因的克隆、表达及其功能验证等也因此成为现代分子生物育种研究的重点。 

在自然界中，植物和微生物都含有编码EPSP合成酶（EPSPS）的基因。植物中编码该合酶的基因为epsps，而在微生物中编码该合酶的基因为aroA。 

1983年孟山都公司和华盛顿大学的科学家分离得到了根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）CP4，该株系的EPSPS对草甘膦不敏感，具有很高的抗性。1986年孟山都公司将CP4EPSPS基因导入到大豆基因组中，成功培育出抗草甘膦大豆新品种。此后科学家们分别从细菌包括大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、可变盐单胞菌、假单胞菌、金黄色酿脓葡萄球菌、结合分支杆菌中克隆得到编码EPSP合成酶的aroA基因，从拟南芥、烟草、牛筋草、小蓬草等植物中克隆得到了epsps基因（He etal.,2001；Borges etal.,2007；Melanie etal.,2005;Brotherton etal.,2007;Dinelli etal.,2006;Zhao etal.,2011;Baerson etal.,2002;刘柱等，2004）。其中牛筋草、胡萝卜及烟草epsps基因可耐受100uM以下的草甘膦(Baerson etal.,2002；Shyr etal.,1992;Dyer etal.,1988)，水稻epsps基因突变体可耐受100mM以下的草甘膦（Zhou etal.,2006）；可变盐假单胞菌的EPSP合酶基因可耐受50mM以下的草甘膦（刘光全等，2004）；人苍白杆菌（Ochrobactrum anthropi）中的EPSP合酶基因可耐受300mM以下的草甘膦（金 芜军等，2010）。 

目前关于杂草对草甘膦抗性机制有多方面的说法。Lorraine-Colwill等认为瑞士黑麦草抗性生物型和敏感生物型EPSPS酶的活性以及epsps基因序列都没有差异，主要是由植物体内的吸收输导差异而产生了对草甘膦的抗性。而Gaines等认为，EPSPS酶的表达量增加也可以使植物对草甘膦产生抗性。而草甘膦靶标酶EPSP合成酶基因epsps的核酸序列位点发生突变，致使生物体对草甘膦产生抗性，有很多研究报道。 

发明内容

为了克服现有转基因作物草甘膦抗性偏低的缺陷，本发明的首要目的在于提供一种编码5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶（EPSPS）的基因aroA_S001。 

本发明的另一目的在于提供上述基因（aroA_S001）在提高农作物草甘膦抗性中的应用。 

本发明的目的通过下述技术方案实现： 

一种编码5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶的基因aroA_S001，其碱基序列如SEQ ID NO.3所示。 

上述基因（aroA_S001）是利用同源克隆的方法从一株高抗草甘膦的肺炎克雷伯氏菌(Klebsiellapeneumoniae)kpS001菌株中克隆得到的，该菌株已于2012年6月6日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC NO.6189。 

上述基因（aroA_S001）可用于提高农作物的草甘膦抗性，包括将aroA_S001、含有aroA_S001的表达载体或克隆载体、含有上述表达载体或克隆载体的菌株转化入农作物中。 

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果： 

肺炎克雷伯氏菌aroA_S001基因是一种优良的草甘膦抗性基因，转入该基因的aroA基因缺陷型菌株能在含400mM以下草甘膦的培养基中生长，与目前已报道的其它物种EPSP合成酶基因相比，表现出优良的草甘膦抗性，取得了意料不到的有益效果。 

附图说明