[發明專利]一種水稻EPSP合成酶突變基因、突變體及其應用

有效

• 申請號: 202010174117.7
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111154787B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 謝之耀;趙超越;吳鑫;陳耀棟;潘剛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N9/10;C12N15/74;C12N1/21;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46;A01H6/60
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種水稻EPSP合成酶突變基因、突變體及其應用。該水稻EPSP合成酶突變基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本發明通過人工突變技術將野生型水稻EPSP合成酶基因中編碼第102位氨基酸、第106位氨基酸和第381位氨基酸的密碼子進行突變得到，使得第102位氨基酸殘基由蘇氨酸突變成異亮氨酸、第106位氨基酸殘基由脯氨酸突變成絲氨酸、第381位氨基酸殘基由脯氨酸突變成亮氨酸，得到水稻EPSP合成酶突變基因；將水稻EPSP合成酶突變基因轉入受體后獲得的轉基因作物具有較好的草甘膦抗性，對篩選和培育抗草甘膦作物新品種具有重要意義。

技術領域

本發明涉及植物基因工程技術領域，尤其涉及一種水稻EPSP合成酶突變基因、突變體及其應用。

背景技術

草甘膦，學名N-(膦酸甲基)甘氨酸，其異丙胺鹽的商品名叫農達(Roundup)，是一種高效低毒的非選擇性內吸傳導型莖葉處理的有機磷除草劑。

自上世紀70年代初由孟山都公司開發以來，被用于防除一年生、二年生禾本科、莎草科和闊葉雜草，對多年生惡習性雜草如茅草、香附子、狗牙根也有很好的防除效果，廣泛應用于農田、果園、桑園、茶園、草原更新以及免耕地等的化學除草(Duke SO and PowlesSB.Mini-review glyphosate:a once-in-a-century herbicide.Pest Manag Sci,2008,64:319-325；Duke SO.The history and current status of glyphosate.Pest ManagSci.2018,74:1027-1034)。

Powles和Yu(Powles SB,Yu Q.Evolution in action:Plants resistan t toherbicides.Annual Review of Plant Biology.2010,61:317-347)依據除草劑作用機理將現有除草劑劃分為靶標型與非靶標型，草甘膦屬于前者。在植物細胞內，5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(5-enolpyruvylshiki mate 3-phosphate synthase,簡稱EPSPS或EPSP合成酶)是芳香族氨基酸(包括苯丙氨酸、色氨酸及酪氨酸)合成途徑中的一個關鍵酶，也是草甘膦專一抑制的靶酶。該酶可以將莽草酸-3-磷酸(Shikimate-3-phophate,S3P)和磷酸烯醇式丙酮酸(Phosphoenolpyrurate,PEP)催化縮合成芳香族氨基酸合成的重要前體物5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸(5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate，EPSP)。而草甘膦的化學分子結構與PEP類似，因此一旦植物吸收草甘膦后，其將與EPSP合成酶相結合并妨礙該酶與正常底物PEP的結合，導致EPSP合成酶活力下降甚至喪失，最終干擾苯丙氨酸、色氨酸及酪氨酸等芳香氨基酸的生物合成，進而影響植物的正常生長發育，最終導致植物死亡(Steinrücken HC,Steinruecken HC,Amrhein N,Amrhein N.The herbicide glyphosateis a potent inhibitor of 5-enolpyruvylshikimi c acid-3-phosphatesynthase.Biochemical and Biophysical Research Communications.1980,94:1207-1212)。