[发明专利]一种降解型抗草甘膦基因、植物表达载体、降解型抗草甘膦转基因水稻的培育方法和应用

说明书

本发明提供了一种降解型抗草甘膦基因、植物表达载体、降解型抗草甘膦转基因水稻的培育方法和应用，属于植物基因工程技术领域，所述降解型抗草甘膦基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。培育得到的降解型抗草甘膦水稻，其外源基因插入位点的侧翼序列如SEQ ID No.2所示。本发明提供的降解型抗草甘膦基因具有降解草甘膦的作用。本发明提供的降解型抗草甘膦基因与原基因BceGO‑B3S1(SEQ ID No.6)编码的氨基酸序列完全相同；亮氨酸和谷氨酸等氨基酸的最优密码子使用频率提高。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种降解型抗草甘膦基因、植物表达载体、降解型抗草甘膦转基因水稻的培育方法和应用。

背景技术

水稻是我国乃至世界上最重要的粮食作物之一，是全球一半以上人口赖以生存的基本食粮，在农业生产中占有十分重要的地位。据联合国粮食与农业组织统计，到2050年全球人口将达到90亿，粮食产量需要增长60％，虽然传统的遗传育种方法在提高水稻产量、抗性和品质等方面已做出了重要贡献，但由于耕地面积减少，稻属种质资源有限及常规育种方法的局限性，单纯依靠传统农业技术已无法满足粮食增产需求。20世纪80年代以来发展起来的转基因技术日渐成熟，为水稻遗传改良提供了一种行之有效方法。

自农业生产以来，农民一直为田间杂草所困扰。杂草是影响水稻产量和品质的主要因素(Akbar N,Ehsanullah,Jabran K,Ali MA.2011.Weed management improves yieldand quality of direct seeded rice.Australian Jonrnal of Crop Science，5(6)：688-694)，因此稻田杂草防治极其重要。杂草清除有多种方法，其中，化学除草(喷施除草剂)是目前最经济有效的方法。然而目前使用的大多为杀生性除草剂，在杀灭杂草的同时也给水稻造成一定伤害，影响水稻生长发育以及产量，因此培育抗除草剂作物得到越来越多的重视，已成为水稻遗传育种的一个重要的方向(李燕敏，祁显涛，刘昌林，刘方，谢传晓.2017.除草剂抗性农作物育种研究进展.作物杂志，(2)：1-6）。

草甘膦于20世纪70年代合成并迅速产业化，是一种高效、低毒、低残留的非选择性除草剂，实现了除草剂低毒性的重大突破(刘金林,唐锦林.2005.草甘膦除草效果研究.湖南林业科技，32(2)：33-34，44)，自1996年抗草甘膦转基因作物应用以来，草甘膦成为全球使用最为广泛的除草剂，其中应用最多的抗草甘膦转基因作物是通过超表达或突变EPSPS基因获得的。由于草甘膦的长期使用，草甘膦在植物体内的积累引起了大家的关注及担忧，因此发掘及应用新型降解或修饰草甘膦的基因至关重要，培育草甘膦高抗低残留转基因水稻有利于实现未来农业可持续发展的目标。

目前发掘新的微生物来源的抗除草剂基因具有重要的应用价值，然而微生物来源的抗性基因由于其序列特征在水稻中存在表达上的差异，为了提高抗性基因在水稻中的表达，对微生物来源的抗性基因进行了密码子优化以提高植物偏爱密码子的频率、去除富含AT的序列、去除可以形成复杂二级结构的序列同时去除载体构建过程中使用的限制性内切酶位点。

有些水稻品种通过遗传转化的方法可以获得大量的转基因水稻植株，但是组织培养过程中会有体细胞变异及外源基因插入位点效应等因素，需要耗费大量的人力、物力和时间进行理想转基因水稻株系的筛选，限制了转基因技术在农业生产上的应用。通过杂交手段将理想转基因株系中的外源基因整合特征导入新的水稻品种，可以克服一些水稻品种难以进行组织培养、难以进行遗传转化等问题，加快新型转基因水稻的培育速度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种降解型抗草甘膦基因、植物表达载体、降解型抗草甘膦转基因水稻的培育方法和应用，本发明提供的降解型抗草甘膦基因具有降解草甘膦的作用，GC含量为64.2％，减少了AT含量，不含有常用的限制性内切酶如EcoRI、HindIII、PstI等的识别位点。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：