[發明專利]具有編碼突變的乙酰羥酸合成酶蛋白大亞基的突變的多核苷酸且除草劑抗性增強的高粱植物

有效

• 申請號: 201280073443.2
• 申請日: 2012-04-05
• 公開（公告）號: CN104395472B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 韋森特·特魯齊奧·尤萊爾特;A·D·贊貝利;M·卡斯帕;亞歷杭德羅·佩德羅·帕爾多
• 申請（專利權）人: 優勢國際有限責任公司
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/52;C12N9/88;A01H5/00;A01H5/10;C12Q1/6895
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司11270
• 代理人: 張穎玲,孟桂超

背景技術

高粱(Sorghum spp.)是包括約20種草類植物的植物屬。高粱原產于東非的熱帶和亞熱帶地區，并且作為人類和動物食用的谷物在每一個大洲都有種植。高粱也用作飼料，并且用于制造酒精飲料。由于高粱是無麩質的，因此適合患乳糜瀉疾病的個體食用。

與大部分谷類作物相比，高粱對干旱和過多的土壤含水量具有更高的耐受性。高粱能夠在不同的土壤和氣候條件下正常生長。同樣地，高粱有利地響應灌溉，在其生命周期中最少需要250mm的灌溉，且最佳灌溉范圍為400～550 mm。

為了實現快速且均勻的出苗，從而實現良好的作物培植，土壤在種植時必須具有適當的含水量。對水的最大需求開始于出苗后的30天并且一直持續到谷物飽滿，最關鍵的階段是穗形成和開花的階段，因為此時缺水會導致產量降低。

而且，高粱具有在干旱時期保持休眠并且在有利時期恢復生長的能力，但是這些壓力狀態可影響特性。

高粱的正常發育需要高溫，并因此它比其它作物對低溫更敏感。不小于 18℃的土壤溫度是發芽所需要的；并且，直到溫度達到15℃才會實現植物的實際活躍生長，最佳溫度為約32℃。

乙酰羥酸合成酶(AHAS)是催化支鏈氨基酸纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸的合成的第一酶。AHAS是一些除草劑，諸如，磺酰脲類、咪唑啉酮類、三唑并嘧啶類和嘧啶氧基苯甲酸鹽類(pyrimidyloxybenzoates)的靶標。前兩個除草劑種類由于其毒性低且對雜草具有高功效而被廣泛用于現代農業。

除草劑的咪唑啉酮種類包括：咪草煙(imazethapyr)、滅草喹(imazaquin) 和滅草煙(imazapir)。

市場中存在的一些磺酰脲類是：甲磺隆(甲酯)(metsulfuron-methyl)、氯磺隆(chlorosulfuron)、煙嘧磺隆(nicosulfuron)、醚磺隆(cinosulfuron)、酰亞磺隆(imidasulfuron)，氯吡嘧磺隆(halosulfuron)、玉嘧磺隆(rimsulfuron)、醚磺酰胺(trisulfuron-methyl)和苯磺隆(甲酯)(tribenuron-methyl)。

但是，存在對咪唑啉酮和/或磺酰脲種類的除草劑有抗性的植物；例如，諸如玉米(Zea mays)、擬南芥(Arabidopsis thaliana)、歐洲油菜(Brassica napus)、大豆(Glycine max)、煙草(Nicotiana tabacum)和稻(Oryza sativa)(Sebastian 等人,(1989)Crop Sci.,29:1403-1408；Swanson等人,1989Theor.Appl.Genet.78: 525-530；Newhouse等人,(1991)Theor.Appl.Genet.,83:65-70；Sathasivan等人, (1991)Plant Physiol.,97:1044-1050；Mourand等人,(1993)J.Heredity 84:91-96； U.S.Patent No.5,545,822)的物種。已描述了在向日葵中的AHAS的大亞基中的點突變，該點突變賦予了對咪唑啉酮類型的除草劑的抗性(WO 2007/0118920)。

也已檢測到了對咪唑啉酮或磺酰脲類型的除草劑有抗性的植物。這些植物已經自然地獲得了抗性，并且已經用于雜交育種以產生抗除草劑的品種。通過對抗性植物的分析，確定了向日葵AHAS蛋白中的點突變，該點突變使氨基酸 Ala被Val替換(White等人,(2003)Weed Sci.,51:845-853)。

此外，美國專利號4,761,373、5,331,107、5,304,732、6,211,438、6,211,439 和6,222,100都公開了對咪唑啉酮除草劑有抗性的植物。所有這些專利都籠統地描述了改變的AHAS基因在植物中引發除草劑抗性的應用，并且具體公開了一些咪唑啉酮抗性的玉米品系。美國專利號5,731,180和美國專利號5,767,361討論了在野生型單子葉植物AHAS氨基酸序列中具有單個氨基酸替換的分離的基因，該分離的基因產生了對咪唑啉酮類特異性的抗性。

專利文件WO 2006/007373和WO 2006/060634公開了一些突變，該突變在小麥植物中賦予了對咪唑啉酮類型的除草劑的抗性。