[發(fā)明專利]對孢囊線蟲具有抗性的大豆

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380033848.8
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN104640439B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K.梅克塞姆;劉世名;P.K.肯多思;M.G.米楚姆
• 申請（專利權(quán)）人: 南伊利諾伊大學(xué)評議會;密蘇里大學(xué)學(xué)監(jiān)
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;A01H1/00;A01H5/00;C12N5/04;A01H6/54
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李波;梁謀

本發(fā)明提供一種對大豆孢囊線蟲(SCN)具有抗性的轉(zhuǎn)基因大豆或其部分，其包括編碼絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶蛋白(例如，GmSHMT)的人工DNA構(gòu)建體。本發(fā)明還提供含有突變R130P和Y358N的GmSHMT等位基因以及研究和育種方法及包含這些的組合物。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請案要求2012年5月30日提交的美國臨時申請序列號61/653,227的權(quán)益；該臨時申請通過引用整體并入本文。

關(guān)于由聯(lián)邦政府資助研究或研發(fā)的聲明

本發(fā)明根據(jù)由美國國家科學(xué)基金會植物基因組研究計劃頒發(fā)的授權(quán)號0820642以及由美國國家科學(xué)基金會頒發(fā)的授權(quán)號DBI-0845196在政府支持下完成。政府對本發(fā)明具有一定的權(quán)利。

通過引用并入的材料

序列表(其是本公開的一部分)包括包含本發(fā)明的核苷酸和/或氨基酸序列的計算機(jī)可讀形式。序列表的主題通過引用整體并入本文。

發(fā)明領(lǐng)域

本公開大體上涉及在大豆中賦予對線蟲的抗性的方法。

發(fā)明背景

大豆孢囊線蟲給美國大豆生產(chǎn)者造成超過十億美元的年產(chǎn)量損失且是全世界大豆產(chǎn)區(qū)的持續(xù)性問題。造成該產(chǎn)量損失的線蟲大豆異皮線蟲(Heterodera glycines)的致害性群體已在大多數(shù)已知抗性來源上被鑒定。但賦予對大豆孢囊線蟲的抗性的大豆基因先前未被克隆過。

屬于異皮線蟲屬(Heterodera)和球孢囊屬(Globodera)的孢囊線蟲包括了在經(jīng)濟(jì)上最重要類別的植物寄生線蟲中的一些。這些不同種屬的線蟲通過在宿主根內(nèi)誘生專門取食位點(合胞體)而作為強(qiáng)制定棲的內(nèi)寄生物在某些宿主植物上選擇性地取食。大豆孢囊線蟲(SCN)大豆異皮線蟲(Heterodera glycines Ichinohe)的宿主范圍限于豆科植物和一些雜草。其始終是大豆(大豆(Glycine max(L.)Merr.))上經(jīng)濟(jì)上最重要的病原體(Koenning和Wrather,2010)。侵染性二齡幼蟲(J2)在土壤中自卵孵化且利用空心口矛(螫針)刺穿植物根以用機(jī)械方式對植物細(xì)胞壁穿孔并分泌細(xì)胞壁消化酶，從而促進(jìn)經(jīng)根皮層到維管結(jié)構(gòu)附近的中柱鞘或內(nèi)胚層細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)遷移。一旦細(xì)胞被選擇用于取食，線蟲便將一套效應(yīng)蛋白遞送到細(xì)胞中，導(dǎo)致該細(xì)胞轉(zhuǎn)化為獨特的高度代謝活性取食細(xì)胞。現(xiàn)已定棲的幼蟲在其經(jīng)過被劃分為四個幼蟲期(J1-J4)和性別二態(tài)性成蟲生命期的25-30天生命期長大時從該細(xì)胞取食。經(jīng)雄性蟲受精后，雌性成蟲的子宮中留下數(shù)百個卵，且在其死亡后形成允許卵在缺少宿主的情況下在土壤中存活數(shù)年的保護(hù)性孢囊。宿主植物遭受營養(yǎng)物損失以及通過維管結(jié)構(gòu)的輸送減少，表現(xiàn)為生長較不旺盛和產(chǎn)量降低。

其兩性融合的生活方式和獨特的生存策略使得用來控制SCN的當(dāng)前措施復(fù)雜化。殺線蟲劑的使用是受限制的且對大豆生產(chǎn)者亦無成本效益。用于控制SCN的當(dāng)前方法包括非宿主作物輪作與抗病栽培品種的種植的組合。大豆育種者已成功研發(fā)出抗SCN栽培品種。首批Rhg(對大豆孢囊線蟲具有抗性)基因在1960年初被鑒定(Caldwell等人，1960；Matson和Williams,1965)，且從此已發(fā)表了大量關(guān)于來自多種不同種質(zhì)來源的對SCN具有潛在抗性的QTL(數(shù)量性狀基因座)的鑒定和定位的論文。在多種種質(zhì)來源中染色體18(rhg1)和染色體8(Rhg4)上的QTL經(jīng)作圖是一致的(Concibido等人，2004)。在一些來源(諸如PI88788)中，rhg1對于全面抗性來說是足夠的且展示不完全顯性(Concibido等人，2004)。在其它情況下，諸如大豆品種栽培品種(cv.)Forrest，對SCN的全面抗性既需要rhg1又需要Rhg4，其中Rhg4展現(xiàn)顯性基因作用(Meksem等人，2001)。