[發明專利]HPPD蛋白、基因、載體、細胞、組合物及其應用、提高作物除草劑抗性的方法

在審

• 申請號: 202210070645.7
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114774377A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 楊光富;林紅艷;楊文超;魏雪芳;肖寒;董進;霍慧玲
• 申請（專利權）人: 華中師范大學
• 主分類號: C12N9/02
• 分類號: C12N9/02;C12N15/53;C12N15/82;C12N1/21;A01H5/00;A01H6/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳靜

本發明涉及基因工程領域，公開了一種HPPD蛋白、基因、載體、細胞、組合物及其應用、提高作物除草劑抗性的方法，具體地，公開了一種對羥苯基丙酮酸雙加氧酶蛋白、一種編碼對羥苯基丙酮酸雙加氧酶蛋白的基因、一種重組載體、一種轉基因細胞、一種組合物以及它們在提高作物除草劑抗性中的應用，還公開了提高作物除草劑抗性的方法。本發明提供的HPPD蛋白及其編碼基因能夠用于在酶本身的催化活性基本不受影響的前提下提高作物的除草劑抗性。

技術領域

本發明涉及基因工程領域，具體涉及一種HPPD蛋白、基因、載體、細胞、組合物及其應用、提高作物除草劑抗性的方法。

背景技術

HPPD是非血紅素鐵、α-酮酸依賴型加氧酶家族的一個成員，是酪氨酸代謝路徑中的關鍵酶，能夠將酪氨酸氨基轉移酶的催化產物對羥苯基丙酮酸進一步催化生成尿黑酸。

在植物體內，尿黑酸是生物合成質體醌和生育酚的前體物質。質體醌不僅是八氫番茄紅素去飽和酶的關鍵輔助因子，還是電子傳遞的載體，直接參與到光合作用中。而生育酚是細胞膜的結構組分之一，是細胞膜的抗氧化劑。一旦HPPD的活性被抑制，就會導致質體醌的合成減少，進而導致八氫番茄紅素去飽和酶的催化過程受阻，從而影響類胡蘿卜素的生物合成，最終使植物出現白化癥狀而死亡。所以，HPPD是一個重要的除草劑作用靶標。

目前，商品化的HPPD抑制劑除草劑已經有16余種。由于HPPD除草劑具有廣譜、高效、使用安全、抗性增長緩慢等特點，已經受到越來越多農藥化學研究者的關注，并且其年銷售額在逐年增長。

抗除草劑作物在過去20年里，給農民和環境帶來了巨大的利益，例如，抗草甘膦玉米和大豆作物等。因此，開發新的抗除草劑作物，如抗HPPD抑制劑類除草劑的作物，顯得非常必要。

本領域已有一些對HPPD除草劑抗性基因的研究，這些研究大多是以來自各種菌的HPPD為研究對象，尋找其對除草劑具有抗性的突變位點，再將該外源突變基因導入經濟作物體內以增強其對除草劑的耐受性。但是，以經濟作物本身的HPPD蛋白為研究對象，在不改變其正常的催化功能的前提下，通過個別位點氨基酸殘基的突變來增強其對除草劑的抗性的研究鮮見報道。因此，仍然有必要開發和改進對HPPD抑制劑的耐受性系統。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的上述缺陷，提供對HPPD抑制劑具有抗性的HPPD蛋白及其編碼基因及其應用。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種對羥苯基丙酮酸雙加氧酶蛋白，該蛋白具有選自以下至少一種的氨基酸序列：

(1)如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列中選自418位點、423位點和432位點中的至少一個位點發生突變后衍生的第一氨基酸序列；

(2)所述第一氨基酸序列經過取代、缺失或添加一個或幾個氨基酸且酶活力不變的由第一氨基酸序列衍生的蛋白質，或者，在第一氨基酸序列的氨基末端和/或羧基末端連接有標簽的氨基酸序列所示的蛋白質；

(3)如SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列中422位點發生突變后衍生的第二氨基酸序列；

(4)所述第二氨基酸序列經過取代、缺失或添加一個或幾個氨基酸且酶活力不變的由第二氨基酸序列衍生的蛋白質，或者，在第二氨基酸序列的氨基末端和/或羧基末端連接有標簽的氨基酸序列所示的蛋白質；

(5)如SEQ ID NO:3所示的氨基酸序列中426位點發生突變后衍生的第三氨基酸序列；

(6)所述第三氨基酸序列經過取代、缺失或添加一個或幾個氨基酸且酶活力不變的由第三氨基酸序列衍生的蛋白質，或者，在第三氨基酸序列的氨基末端和/或羧基末端連接有標簽的氨基酸序列所示的蛋白質；

(7)如SEQ ID NO:4所示的氨基酸序列中418位點發生突變后衍生的第四氨基酸序列；