[发明专利]水稻ALS突变基因及其编码蛋白和应用

说明书

本发明涉及农业生物技术领域，具体涉及水稻ALS突变基因及其编码蛋白和应用。本发明提供一种水稻ALS突变蛋白，所述ALS突变蛋白与水稻野生型ALS蛋白相比，含有第96位丙氨酸突变为酪氨酸的突变。该突变蛋白可使得植物对多种ALS抑制剂类除草剂均具有较高的抗性。

技术领域

本发明涉及农业生物技术领域，具体涉及水稻ALS突变基因及其编码蛋白和应用。

背景技术

乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase，ALS；EC2.2.1.6)是催化植物体内支链氨基酸(异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸)合成起始步骤的关键酶(Herrera Estrella L,BlockM D,M essens E,et al.Chimeric genes as dominant selectable markers in plantcells.The EM BO Journal,1983,2(6):987-995.)，是植物特有酶，动物中没有该酶，因此可在对人畜无害的情况下，通过抑制ALS酶阻断支链氨基酸的生物合成达到清除植物杂草的目的。目前，已针对该酶研发和应用多种除草剂(如磺酰脲类、咪唑啉酮类、嘧啶水杨酸和磺酰胺类除草剂等)。ALS的氨基酸序列发生改变可能会导致其蛋白结构发生改变，进而导致ALS抑制剂无法结合ALS，使得ALS对除草剂的敏感性降低，从而对某些除草剂产生抗性。目前报道的ALS突变基因多存在产生的除草剂抗性水平较低、抗除草剂种类有限的问题，且多需要依赖多位点突变才能实现较好的抗性效果。

发明内容

本发明的第一目的在于提供水稻ALS突变蛋白及其编码基因。

本发明的第二目的在于提供一种以植物内源基因作为筛选标记的植物转基因筛选表达盒和筛选载体。

本发明的第三目的在于提供一种转基因植物的制备方法。

具体地，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供水稻ALS突变蛋白，所述ALS突变蛋白与水稻野生型ALS蛋白相比，含有第96位丙氨酸(Ala)突变为酪氨酸(Tyr)的突变。

现有的ALS突变蛋白通常含有多位点突变，通过多位点的组合突变才能够赋予植物较高的ALS抑制剂类除草剂抗性，单点突变的抗性水平通常较低且抗除草剂类型较为单一。本发明发现，ALS蛋白第96位丙氨酸突变为酪氨酸这一单点突变即可显著提高ALS蛋白对于ALS抑制剂类除草剂的抗性，同时增加ALS蛋白抗除草剂的种类，进而赋予植物对多种ALS抑制剂类除草剂的高抗性。

在本发明的一些实施方式中，所述水稻ALS突变蛋白与水稻野生型ALS蛋白相比的突变为第96位丙氨酸突变为酪氨酸。

在本发明的一些实施方式中，所述ALS突变蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明提供的上述水稻ALS突变蛋白对于嘧啶水杨酸类(例如双草醚)、咪唑啉酮类(例如咪唑乙烟酸、甲氧咪草烟)除草剂均具有较高的抗性。

第二方面，本发明提供编码以上所述的水稻ALS突变蛋白的核酸分子。

以上所述的核酸分子包括DNA或RNA。

基于水稻ALS突变蛋白的氨基酸序列以及密码子规则，本领域技术人员能够获得编码水稻ALS突变蛋白的核酸分子的核苷酸序列，基于密码子的简并性，上述核酸分子的核苷酸序列并不唯一，但所有能够编码产生水稻ALS突变蛋白的核酸分子均在本发明的保护范围内。

在本发明的一些实施方式中，所述核酸分子的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

第三方面，本发明提供包含所述核酸分子或表达所述水稻ALS突变蛋白的生物材料。

优选地，所述生物材料为表达盒、载体或宿主细胞。