[发明专利]CLALS蛋白、其编码基因及它们在预测西瓜除草剂抗性中的应用

说明书

本发明公开了CLALS蛋白、其编码基因及它们在预测西瓜除草剂抗性中的应用。“CLALS蛋白自N末端起第190位的氨基酸残基种类仅为非脯氨酸残基”的待测西瓜或“CLALS蛋白自N末端起第190位的氨基酸残基种类为非脯氨酸残基和脯氨酸残基”的待测西瓜的除草剂抗性强于“CLALS蛋白自N末端起第190位的氨基酸残基种类仅为脯氨酸残基”的待测西瓜。实验证明，CLALS蛋白自N末端起第190位的氨基酸残基种类可以作为检测对象，预测待测西瓜除草剂抗性。本发明具有重大的应用价值。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及CLALS蛋白、其编码基因及它们在预测西瓜除草剂抗性中的应用。

背景技术

西瓜田杂草是限制西瓜产量、品质及成本效益的重要因素之一。西瓜由于种植密度低，在其茎蔓展开前，田间裸露地表的面积大，加之西瓜生长环境较为湿热，易于杂草发生，因此相较于其它作物，西瓜的草害尤为严重。西瓜田人工除草费事费力又操作不便，施用化学除草剂常因选择不当、施用剂量不当等原因对西瓜造成药害，导致西瓜减产减收，因杂草造成西瓜减产约20％，占田间人工操作的成本30％以上。因此西瓜田除草成本及安全问题已成为影响西瓜产业发展的重要问题。培育具有除草剂抗性的的西瓜品种，使其在种植期间使用1-2次除草剂杀死杂草，但不影响西瓜本身的生长，不仅可以解决困扰西瓜生产的草害，而且符合西瓜简约化生产的要求。

乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase，ALS)是植物和微生物支链氨基酸合成中的一个关键酶。ALS抑制剂类除草剂通过抑制植物体内ALS的活性，从而阻止支链氨基酸的合成，进而影响蛋白质合成及植株生长，最后造成植物死亡。ALS抑制剂类除草剂具有活性高、选择性强、杀草谱广、毒性低等优点，成为20世纪90年代商品化除草剂最活跃的一类。

2016年4月，Komor等人采用Cas9变体、胞嘧啶脱氨酶(cytidine deaminase，CD)和尿嘧啶糖基化酶抑制剂(uracil DNA glycosylase inhibitor，UGI)相融合的办法，在大鼠体内实现了高效的单碱基定点突变。依据相同原理，利用Cas9变体(nCas9-D10A)融合大鼠胞嘧啶脱氨酶(rAPOBEC1)和尿嘧啶糖基化酶抑制剂(UGI)，构建的高效的植物单碱基编辑系统nCas9-PBE已在水稻、小麦、玉米、拟南芥等作物实现了目标基因的单碱基定点突变。nCas9-PBE可将靶位点DNA的C替换为T，C碱基脱氨化的窗口覆盖靶序列的7个核苷酸(距离PAM远端的第3-9位)，该技术无需在基因组的靶位点产生DNA双链断裂(DSB)，也无需供体DNA的参与，具有简单、广适、高效的特点。nCas9-PBE单碱基编辑系统成功建立和应用，为高效和大规模创制单碱基突变体提供了一个可靠方案，为作物遗传改良和新品种培育提供了重要技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于培育具有除草剂抗性的的西瓜品种。

本发明首先保护CLALS蛋白，CLALS蛋白可为如下W1)或W2)：

W1)自N端至C端依次可包括区段Ⅰ、区段Ⅱ和区段Ⅲ；

所述区段Ⅱ可为一个氨基酸残基；

所述区段Ⅰ可为如下a1)或a2)或a3)：

a1)氨基酸序列是序列表中序列2自N末端起第1至189位所示的多肽；

a2)将a1)所示的多肽经过一个或几个氨基酸残基的替换得到的与除草剂抗性相关的多肽；

a3)与a1)或a2)所示的多肽具有80％或80％以上同一性，来源于西瓜且与除草剂抗性相关的多肽；

所述区段Ⅲ可为如下b1)或b2)或b3)：

b1)氨基酸序列是序列表中序列2自N末端起第191至662位所示的多肽；

b2)将b1)所示的多肽经过一个或几个氨基酸残基的替换得到的与除草剂抗性相关的多肽；