[发明专利]一种ALS突变蛋白及其应用

说明书

本申请属于植物蛋白质技术领域，具体公开了一种ALS突变蛋白及其应用，所述ALS突变蛋白带有S629N突变。本申请至少具有以下有益效果之一：本申请提供的ALS突变蛋白，位于小麦B基因组的6BL染色体上，其第629位的丝氨酸变为天冬酰胺，使得小麦具有抗除草剂活性，能够耐受8倍浓度（720g ai/ha）的甲咪唑烟酸。因此，利用该突变蛋白能够培育抗除草剂的植物，例如，小麦、烟草或拟南芥等，尤其是农作物，以减少农作物药害，拓宽除草剂的使用范围。

技术领域

本申请属于植物蛋白质技术领域，更具体地说，它涉及ALS突变蛋白、核酸、表达盒、重组载体、细胞及应用。

背景技术

农田杂草是导致农作物减产的最主要原因之一，与传统的栽培措施、人工除草和机械除草等方法相比，化学除草剂的使用是人们公认的防除农田杂草最高效的、简便的和经济的方法。

乙酰乳酸合成酶（ALS）（也称乙酰羟酸合成酶，AHAS；Ec 4.1.3.18）是催化支链氨基酸缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸合成的第一酶。以ALS为靶点来研制开发的除草剂目前已有五大类，即磺酰脲类（SU）、咪唑啉酮类（IMI）、磺酰氨基-羰基三唑啉酮（SCT）、嘧啶水杨酸类（PTB）和三唑并嘧啶类（TP）。在本文中，除草剂抗性指的是对包括磺酰脲类、咪唑啉酮类、三唑并嘧啶类、嘧啶水杨酸类在内的除草剂具有耐受性。ALS抑制剂类除草剂具有选择性强、杀草谱广、低毒高效、对哺乳动物毒性低等优点，目前已大面积推广使用。

ALS为靶点来研制开发的除草剂的作用机理是通过抑制乙酰乳酸合酶（acetolactate synthase，ALS）的活性，破坏蛋白质合成，干扰DNA合成及细胞分裂与生长，最终造成植株死亡达到杀死植物的目的。而植物对这类除草剂的抗性则来自ALS基因一个或多个氨基酸突变而导致酶的结构变化。

发明内容

目前，已经发现ALS突变蛋白在不同植物（包括玉米、小麦、水稻、油菜和向日葵等）的同源蛋白的第122、155、197、205、574、653、654等位点会产生突变，从而使得相应植物对咪唑啉酮类、磺酰脲类、三唑并嘧啶类类和嘧啶水杨酸类等除草剂产生抗性（Tan S，EvznsR R, DahmerM L, et al.1midazoIinone-tolerant crops: History, current statusand Future.Pest Management Science. 2005, 61: 246-257 ；Tan S, Evzns R R,Dahmer M L, etal.1midazolinone-tolerant crops: History, current status andFuture [J]. PestManagement Science. 2005, 61: 246-257）。然而，目前没有报道表明，普通小麦ALS基因在629位点发生从S到N的氨基酸突变，会使得小麦具有除草剂抗性。

本申请的发明人经过长期艰苦的研究实践，通过对大量的航麦247种子进行EMS化学诱变处理和除草剂筛选，从一系列突变植株中，最终获得一株对ALS抑制剂类除草剂不敏感的小麦，从而使得该小麦具有咪唑啉酮类除草剂抗性（耐受性），使得小麦能够在喷施除草剂的情况下保持原有蛋白的正常植物生理功能。该小麦中的ALS蛋白可用于培育具有抗除草剂活性的植物，尤其是农作物。

本申请是通过以下方案实现的：

本申请提供一种ALS突变蛋白，所述ALS突变蛋白带有S629N突变。

本申请中，ALS突变蛋白的第629位的丝氨酸变为天冬酰胺，使得ALS突变蛋白具有抗除草剂活性，关于此，目前还未报道过。

在本申请的一个具体实施方式中，所述ALS突变蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。该蛋白突变使得植物具有抗咪唑啉酮类除草剂活性。