[发明专利]抗除草剂水稻突变型蛋白及应用

说明书

本发明公开了一种植物突变型蛋白及其应用，所述突变型蛋白的氨基酸序列由野生型水稻LOC_Os11g14220的氨基酸序列在第239位或者OsTubA2基因第136位发生突变而获得。本申请的发明人发现并应用了能够对植物，尤其是水稻带来二硝基苯胺类除草剂的抗(耐)性的突变型蛋白。通过增加本发明所获得突变型蛋白的表达或活性，或者将编码该蛋白的突变型基因导入水稻基因组并使其表达，受体植物可以具有对二硝基苯胺类除草剂的抗(耐)性。

技术领域

本发明涉及基因领域，具体涉及一种水稻抗二硝基苯胺类除草剂的突变型蛋白。

背景技术

杂草为农业生产的生物逆境之一，与虫害、病害等并列危害着农业生产。农田杂草的发生不仅妨碍农事操作，而且与作物争夺土壤养分、光照、水分、空间等资源，滋生病虫害，严重影响了全球粮食作物的产量和品质，造成了巨大的经济损失。2019年全球化学除草剂的销售额高达261亿美元，然而因杂草危害而导致的农业经济损失每年仍高达千亿美元。

在我国，用于杂草防治的费用每年投入约235亿元，然而因杂草危害而导致我国粮食经济损失仍高达近1000亿元。化学防治是农业现代化进程中应用最为广泛的杂草防治方法，相较人工除草、轮作、生物防治、浅耕灭草等传统技术，具有除草效果显著、大大减少人工成本、减少耕作、不改变土层结构等优点。高效消灭杂草的同时，又使作物避免受到药害是作物生产中有效使用化学防除杂草的关键。目前，有两种途径可以实现这一目标，一是研发新型除草剂产品，二是培育抗除草剂作物品种，其中后者相对比较经济，费用一般不超过研制新除草剂的5％。在培育抗除草剂作物品种中，关键问题是需要抗除草剂的突变蛋白及编码基因。除草剂通常通过在作物特定蛋白特殊位点作用发挥功能，因此这些位点的氨基酸突变往往能够为植物带来抗除草剂效果。对这些氨基酸突变的开发是当前开发非转基因抗除草剂植物的主要技术路径。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是提供同样具有二硝基苯胺类除草剂抗性的两种植物突变型蛋白，尤其是水稻突变型蛋白。

本发明利用广适性的胞嘧啶碱基编辑工具SpG-eBE3介导LOC_Os11g14220基因的第1894位C变为T产生水稻内源除草剂抗性位点，该基因所编码的蛋白的氨基酸序列对应于野生型水稻LOC_Os11g14220的氨基酸序列的第239位发生突变。发明人发现，通过在该基因序列的239位点进行突变，可以赋予植物二硝基苯胺类除草剂抗性。此外，本发明通过介导OsTubA2基因的第1472位C变为T产生水稻内源除草剂抗性位点，该基因所编码的蛋白的氨基酸序列对应于野生型水稻OsTubA2的氨基酸序列的第136位发生突变。

具体而言，

一方面，本发明提供了植物突变型蛋白，其特征在于，所述突变型蛋白具有二硝基苯胺类除草剂抗性，所述LOC_Os11g14220突变型蛋白的氨基酸序列由野生型水稻LOC_Os11g14220的氨基酸序列在第239位或者OsTubA2基因的第136位发生突变而获得。

在一种优选实现方式中，所述植物突变型蛋白的氨基酸序列包括序列表中SEQ IDNo.1或2所示序列。

在另一种优选实现方式中，

(i)其氨基酸序列如序列表中SEQ ID NO.1或2所示。

(ii)在野生型水稻LOC_Os11g14220氨基酸序列中第239位或者OsTubA2基因第136位发生氨基酸替换而衍生的蛋白质。

本发明还提供了植物突变型基因，其特征在于，

(i)其编码所述的蛋白；或

(ii)在严格条件下与(i)限定的核苷酸序列杂交的核苷酸序列；或

(iii)其核苷酸序列选自序列表中SEQ ID NO.3或4所示序列。