[发明专利]除草剂抗性水稻

说明书

发明所属技术领域

本发明涉及除草剂抗性水稻，尤其涉及具有以下除草剂抗性的水稻：普杀特、灭草喹、烟嘧黄隆、氟嘧黄隆、嘧黄隆、灭草烟、imazameth、imazamox、这些除草剂的衍生物或干扰植物乙酰羟酸合成酶的其它除草剂。

背景技术

植物中新的除草剂抗性的形成，可以大大提高产量和经济利益。水稻的产量经常由于与茂盛生长在商品稻田中的水稻有亲缘关系的杂草的大量生长而受到限制。这种杂草通常称作“红稻”。它和栽培水稻(Oryzasativa L.)属于同一个种。红稻和商品水稻在遗传上的相似性使除草剂对红稻生长的控制变得困难。除草剂禾大壮(草达灭：S-乙基六氢-1-H-吖庚因-1-硫代羧酸酯)和Bolero(杀草丹：S-[(4-氯苯基)甲基]二乙基硫代氨基甲酸酯)对红稻有部分抑制性，但目前真正能控制红稻的除草剂都不能用于稻田，因为商品水稻同时对这类除草剂具有敏感性。因此培育抗有效控制红稻的除草剂的突变型商品水稻将会大大增强控制红稻侵染的能力。

美国南部的水稻种植者将水稻作物和大豆轮作，从而有助于控制红稻侵染。虽然这种轮作从经济上说通常并不是所希望的，但经常是必需的，这是因为目前在商品水稻作物中没有一种除草剂可用于选择性地控制红稻侵染。在大豆轮作期间，种植者使用一系列可作用于红稻的除草剂，因此第二年又可以种水稻。种大豆代替水稻，会使美国水稻种植者每年每英亩损失$200-$300，这是一种每年影响到大约250万英亩的潜在损失。美国的另一项损失(据估计每年约$50百万)为磨坊对掺杂有红稻的水稻付价较低所致。美国南部的水稻生产由于红稻所致的全部经济损失据估计每年达$500至$750百万。

水稻生产中，水稻种植者一般使用除草剂敌稗(商品名Stam)或草达灭(商品名禾大壮)控制杂草生长。敌稗没有残余活性。草达灭对鱼有毒。这两种除草剂都不能用于控制红稻。普杀特((±)-2-[4，5-二氢-4-甲基-(1-甲基乙基)-5-氧-1-H-咪唑-2-基]-5-乙基-3-吡啶羧酸)是环境上可接受的草达灭替代物，它有敌稗所缺乏的残余的杂草控制活性，是对红稻非常有效的除草剂。普杀特还对水稻生产中重要的其它杂草(包括稗草)有很好的抑制作用。稗草是水稻生产中的主要杂草，目前常利用敌稗和草达灭来控制。然而已有报道表明稗草正对敌稗产生抗性。

在美国，抗能够控制红稻的除草剂的水稻变体的潜在市场约有5.3百万英亩，美国之外的市场可能更大。世界上水稻生产约有350百万英亩。在美国、巴西、澳大利亚、西班牙以及其它大多数水稻生产国的水稻生产中，红稻是一种严重的草害。如果抑制乙酰羟酸合成酶的除草剂用于商品水稻生产中，那么它们将具有许多目前所用除草剂所没有的优点。潜在的优点包括抗杂草的长时间残余活性、对水稻生产中更主要的杂草(包括红稻)的有效控制和相对的环境可容纳性。

美国专利4,761,373描述了通过将组织培养物暴露于除草剂中培育抗除草剂的突变型玉米。据报道，突变型玉米植株含有一个发生改变的酶(即乙酰羟酸合成酶)，该酶提供了抗一些咪唑啉酮类和磺酰胺类除草剂的抗性。

Lee等，“烟草抗磺酰脲类除草剂的分子基础”欧洲分子生物学(TheEMBO J.,7卷，5期，1241-1248页(1988))描述了规定乙酰乳酸合成酶(也称乙酰羟酸合成酶)的除草剂抗性形式的突变基因的烟草(Nicotianatabacum)的分离和鉴定，以及这些基因往烟草敏感品系中的重新导入。

Saxena等，“曼陀罗(Datura innoxia)的除草剂抗性”，(植物生理，86卷，863-867页(1988))描述了几个抗磺酰脲类除草剂的曼陀罗品系，还发现其中的一些对咪唑啉酮类除草剂有交叉抗性。

Mazur等，“编码乙酰乳酸合成酶一两类除草剂靶酶的植物基因的分离与鉴定”，(植物生理，85卷：1110-1117页(1987))讨论了不同种的乙酰乳酸合成酶的同源程度的调查结果。

也参考共同转让的美国专利申请系列号07/657,429(1991年2月19日申请)，该申请公开了具有基因工程的咪唑啉酮抗性的转化的植株，该抗性通过从如突变型拟南芥的植物克隆的基因来获得。也可参考有关文献：Sathasivan等，“抗咪唑啉酮的拟南芥哥伦比亚变种中突变型乙酰乳酸合成酶基因的核苷酸序列”(核酸研究，18卷，8期，2188页(1990))。