本發(fā)明涉及植物蛋白和植物抗除草劑，具體涉及一種ahas突變型基因及其蛋白和其在育種中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在水稻直播中，雜草是影響水稻生產(chǎn)的主要問(wèn)題，與移栽水稻相比，直播過(guò)程中雜草和水稻在出苗期沒(méi)有明顯差別，雜草和雜草稻可競(jìng)爭(zhēng)吸收土壤資源中18％-48％的養(yǎng)分導(dǎo)致水稻減產(chǎn)。同時(shí)，雜草稻的生理特性與商業(yè)水稻非常相似，常用除草劑難以將其區(qū)分消除，因此稻田草害已成為影響直播稻高產(chǎn)和大面積推廣的關(guān)鍵制約因素。

2、除草劑與相應(yīng)抗性水稻品種配合使用，不僅能夠有效防除普通雜草還能有效防除雜草稻。最成功的應(yīng)用案例是磺酰脲類除草劑抗性水稻和磺酰脲類除草劑的配合使用。乙酰乳酸合成酶(acetohydroxyacid?synthase，ahas)是植物支鏈氨基酸(纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸)合成的關(guān)鍵酶，且主要存在于植物和微生物中，哺乳動(dòng)物體內(nèi)不存在此酶，使其成為除草劑以及抗菌劑的理想靶點(diǎn)。以ahas為靶點(diǎn)研發(fā)獲得的除草劑是近30年以來(lái)世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣泛的，主要包括磺酰脲類，咪唑啉酮類，三唑并嘧啶類，嘧啶水楊酸類和三唑啉酮類。雖然現(xiàn)在市場(chǎng)上已有部分除草劑抗性水稻品種與特定除草劑搭配的種植模式，但目前應(yīng)用的抗除草劑水稻品種抗性位點(diǎn)相對(duì)單一，且隨著單一化除草劑的頻繁施用必將導(dǎo)致抗性雜草的產(chǎn)生，不斷研發(fā)出新型除草劑抗性水稻品種至關(guān)重要。

3、目前水稻中報(bào)道了一些ahas抗性位點(diǎn)，但突變體的抗性能力和適用的除草劑種類范圍有限。ahas突變抗除草劑水平與ahas氨基酸突變位置、氨基酸種類及突變氨基酸數(shù)目有關(guān)。因此，若培育具有除草劑抗性高、適用范圍廣的農(nóng)作物，本領(lǐng)域還迫切需要開(kāi)發(fā)和改進(jìn)ahas突變體形式。

4、為此提出一種ahas突變型基因及其蛋白和其在育種中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：為解決上述背景技術(shù)中提到的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種ahas突變型基因及其蛋白和其在育種中的應(yīng)用。

2、本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的具體采用以下技術(shù)方案：

3、在第一方面，本申請(qǐng)涉及一種ahas突變型蛋白，所述ahas突變蛋白是野生型ahas蛋白的氨基酸序列第230位的賴氨酸發(fā)生變異。

4、進(jìn)一步地，所述野生型ahas蛋白的氨基酸序列第230位的賴氨酸突變?yōu)楦拾彼?、丙氨酸、絲氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、纈氨酸、半胱氨酸、組氨酸、精氨酸、脯氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸和蘇氨酸中的任意一種。

5、進(jìn)一步地，所述賴氨酸突變?yōu)樘於０窌r(shí)，其氨基酸序列如seq?id?no.1所示，所述賴氨酸突變?yōu)楸彼釙r(shí)，其氨基酸序列如seq?id?no.2所示。

6、進(jìn)一步地，所述野生型ahas蛋白的氨基酸序列缺失230位氨基酸。

7、第二方面，本申請(qǐng)涉及所述ahas突變蛋白的編碼基因。

8、第三方面，本申請(qǐng)涉及含有所述的編碼基因的表達(dá)盒、重組載體或重組細(xì)胞。

9、第四方面，本申請(qǐng)涉及所述ahas突變蛋白、所述編碼基因、所述的表達(dá)盒、重組載體或重組細(xì)胞在培育抗除草劑的植物中的應(yīng)用，所述除草劑為ahas抑制劑類除草劑。

10、第五方面，本申請(qǐng)涉及用于培育所述的抗除草劑植物的方法，包括如下步驟：

11、通過(guò)導(dǎo)入包含所述ahas突變蛋白的編碼基因或通過(guò)基因編輯獲得ahas突變蛋白的編碼基因等方式獲得轉(zhuǎn)基因植物；

12、所述轉(zhuǎn)基因植物中表達(dá)出所述ahas突變蛋白。

13、進(jìn)一步地，所述植物為水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、大麥、燕麥、黑麥、谷子、高粱、煙草、青稞、向日葵、油菜、苜蓿、粟、甘蔗、番茄、木薯、馬鈴薯、白菜、甘藍(lán)、黃瓜、西瓜、甜瓜、花椰菜、西藍(lán)花、擬南芥中的一種。

14、進(jìn)一步地，還包括通過(guò)基因編輯、雜交、回交、自交或無(wú)性繁殖的方法使所述植物含有所述ahas突變蛋白的編碼基因或使所述植物表達(dá)所述ahas突變型蛋白。

技術(shù)特征：

1.一種ahas突變型蛋白，其特征在于，所述ahas突變蛋白是野生型ahas蛋白的氨基酸序列第230位的賴氨酸發(fā)生變異。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ahas突變型蛋白，其特征在于，所述野生型ahas蛋白的氨基酸序列第230位的賴氨酸突變?yōu)楸彼?、絲氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、纈氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、組氨酸、精氨酸、脯氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸和蘇氨酸中的任意一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ahas突變型蛋白，其特征在于，所述賴氨酸突變?yōu)樘於０窌r(shí)，其氨基酸序列如seq?id?no.1所示，所述賴氨酸突變?yōu)楸彼釙r(shí)，其氨基酸序列如seqid?no.2所示。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ahas突變型蛋白，其特征在于，所述野生型ahas蛋白的氨基酸序列缺失230位氨基酸。

5.權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的ahas突變蛋白的編碼基因。

6.含有權(quán)利要求5所述的編碼基因的表達(dá)盒、重組載體或重組細(xì)胞。

7.權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的ahas突變蛋白,權(quán)利要求5所述的編碼基因,權(quán)利要求6所述的表達(dá)盒、重組載體或重組細(xì)胞在培育抗除草劑的植物中的應(yīng)用，其特征在于，所述除草劑為ahas抑制劑類除草劑。

8.用于培育權(quán)利要求7中的抗除草劑植物的方法，其特征在于，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的培育抗除草劑植物的方法，其特征在于，所述植物為水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、大麥、燕麥、黑麥、谷子、高粱、煙草、青稞、向日葵、油菜、苜蓿、粟、甘蔗、番茄、木薯、馬鈴薯、白菜、甘藍(lán)、黃瓜、西瓜、甜瓜、花椰菜、西藍(lán)花、擬南芥中的一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求8、9所述的培育抗除草劑植物的方法，其特征在于，還包括通過(guò)基因編輯、雜交、回交、自交或無(wú)性繁殖的方法使所述植物含有所述ahas突變蛋白的編碼基因或使所述植物表達(dá)所述ahas突變型蛋白。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種AHAS突變型基因及其蛋白和其在育種中的應(yīng)用，涉及植物蛋白和植物抗除草劑技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供一種AHAS突變型蛋白，所述AHAS突變蛋白是野生型AHAS蛋白的氨基酸序列第230位的賴氨酸發(fā)生變異。所述賴氨酸突變?yōu)樘於０窌r(shí)，其氨基酸序列如SEQ?ID?NO.1所示，所述賴氨酸突變?yōu)楸彼釙r(shí)，其氨基酸序列如SEQ?ID?NO.2所示。本發(fā)明提供一種抗除草劑植物，其含有編碼所述AHAS突變型蛋白的核酸或表達(dá)所述AHAS突變型蛋白。本發(fā)明提供抗除草劑水稻，其含有編碼所述AHAS突變型蛋白的核酸或表達(dá)所述AHAS突變型蛋白。本發(fā)明通過(guò)使水稻含有編碼所述AHAS突變型蛋白的核酸或表達(dá)所述AHAS突變型蛋白獲得的水稻植株對(duì)AHAS抑制劑類除草劑產(chǎn)生抗性。

技術(shù)研發(fā)人員：汪穎,劉學(xué)軍,王勝軍,蘇京平,蔡昱萌,劉燕清,何飛,劉靜妍,郭彥麗,李軍玲,孫玥,張曉,任慶肖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21