本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種水稻ACCase突變型蛋白。所述ACCase突變型基因編碼蛋白的氨基酸序列存在如下突變：其對應(yīng)于野生型水稻ACCase的氨基酸序列的第2052位發(fā)生突變，由異亮氨酸(I)變?yōu)樘於０?N)、或由異亮氨酸(I)變?yōu)楣劝滨０?Q)、或由異亮氨酸(I)變?yōu)榘腚装彼?C)，可使得植物具有對乙酰輔酶A羧化酶抑制劑類除草劑極強的抗(耐)性。含有本發(fā)明專利技術(shù)的水稻ACCase突變蛋白的水稻在施用8倍推薦使用濃度的乙酰輔酶A羧化酶抑制劑類除草劑后，植株仍然正常生長，除草劑耐受能力獲得極大增強，因此可廣泛應(yīng)用于培育抗除草劑的植物育種。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及植物蛋白和植物抗除草劑領(lǐng)域，具體涉及一種水稻抗乙酰輔酶a羧化酶抑制劑類除草劑的accase突變型蛋白，該蛋白能夠賦予植物尤其水稻乙酰輔酶a羧化酶抑制劑類除草劑抗性。
技術(shù)介紹
1、農(nóng)作物產(chǎn)量的提高變得尤為重要。而農(nóng)田雜草是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，因雜草與作物競爭水、肥、氣、熱和空間，每年導(dǎo)致全球作物34％以上的產(chǎn)量損失。此外，雜草還會通過影響植物根部通透性來增加濕度，進而增加病害的發(fā)生和傳播。人工除草可有效減少雜草危害，但這種方式耗時費力、效率低下，不符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。在過去的幾十年里，化學(xué)除草作為防控草害的主要手段，因操作簡便經(jīng)濟有效而被廣泛應(yīng)用。
2、乙酰輔酶a羧化酶(acetyl-coa?carboxylase,accase)，是植物中脂肪酸從頭合成途徑中的限速酶，在質(zhì)體內(nèi)參與以乙酰輔酶a為前體生成丙二酰輔酶a的過程。accase由三部分組成，即生物素羧基載體蛋白(biotin?carboxyl?carrier?protein,bccp)、生物素羧化酶(biotin?carboxylase,bc)和羧基轉(zhuǎn)移酶(carboxyltransferase,ct)。由于accase對植物的正常生長發(fā)育具有關(guān)鍵作用，因此，農(nóng)藥公司以accase為靶標，開發(fā)研制了一系列除草劑，在市場推廣至今。accase抑制劑通過抑制禾本科植物體內(nèi)同質(zhì)型的accase,進一步抑制其脂肪酸的合成,具有高效選擇性、低毒、施用期長、對后茬作物安全等優(yōu)點,且此類抑制劑能在植物體內(nèi)傳導(dǎo)，能夠苗后防除一年或多年生禾本科雜草。</p>3、植物除草劑品種的開發(fā)如果配合作物品種上的配合將能夠獲得更高的收益。為了避免除草劑損傷作物本身，那么創(chuàng)制具有抗性植物、植物組織、植物種子可以與除草劑配合，相輔相成提高作物產(chǎn)量。抗除草劑種質(zhì)是隨著高效除草劑研發(fā)而創(chuàng)制的，特定的抗性作物品種與除草劑結(jié)合使用是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)控制雜草的有效手段。而傳統(tǒng)的育種方式周期長，可利用的種質(zhì)資源匱乏。在農(nóng)作物的生產(chǎn)中，作為5大糧食作物之一的水稻，基于比較嚴重的雜草稻現(xiàn)狀，急需培育出抗除草劑水稻以防控雜草稻。其中靶標抗性研究相比更為簡單，并且不會過度涉及傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因問題，若應(yīng)用于生產(chǎn)的話更容易被人接受。而且縱觀除草劑市場，accase類抑制劑除草劑占市場份額較重，種類多且效果好，以此為靶標進行抗除草劑研究最為合適。因此，挖掘新的除草劑抗性基因位點，創(chuàng)制具有抗性的植物品種，培育更多抗除草劑的水稻十分必要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、技術(shù)問題：本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種水稻accase突變型蛋白。該蛋白可以賦予水稻良好的除草劑抗性。進一步地，本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以賦予植物抗(耐)乙酰輔酶a羧化酶類除草劑抗性的水稻accase突變型蛋白。
2、為此，本專利技術(shù)提供了一種編碼水稻accase突變型蛋白的氨基酸序列。
3、在一種實施方式中，本專利技術(shù)提供了一種水稻accase突變型蛋白，所述accase突變型蛋白的氨基酸序列經(jīng)過定點替換：其由水稻accase的氨基酸序列的第2052位發(fā)生突變而獲得。
4、優(yōu)選地，本專利技術(shù)的水稻accase的氨基酸序列相對于從野生型accase氨基酸序列而言，第2052位氨基酸由異亮氨酸突變?yōu)樘於０贰⒒蛴僧惲涟彼嶙優(yōu)楣劝滨０贰⒒蛴僧惲涟彼嵬蛔優(yōu)榘腚装彼帷?/p>
5、本專利技術(shù)還提供一種水稻accase突變型蛋白，包括：(a)氨基酸序列seq?id?no:3、seq?id?no:4，seq?id?no:5中的序列，或者(b)從野生型accase蛋白序列seq?id?no:2中的氨基酸序列經(jīng)過定點替換(取代和/或缺失和/或添加一個或多個氨基酸)而獲得的、具有乙酰輔酶a羧化酶活性的衍生蛋白質(zhì)。
6、本專利技術(shù)還提供所述的水稻accase突變型蛋白在植物抗除草劑方面的應(yīng)用。本專利技術(shù)的突變型蛋白可耐受的除草劑包括但不僅限于蓋草能或精喹禾靈。本專利技術(shù)的突變型蛋白可耐受的除草劑還包括乙酰輔酶a羧化酶抑制劑類的除草劑(烯草酮、氰氟草酯、禾草靈、精氟吡禾草靈、禾草滅、烯禾啶、芳氧苯基環(huán)己二酮、三酮類環(huán)己二酮、拿撲凈)中的一種或多種。
7、本專利技術(shù)還提供獲得具有除草劑抗性的植物的方法，包括如下步驟：
8、使植物表達所述水稻accase突變型蛋白。
9、進一步地，所述獲得具有除草劑抗性的植物的方法包括通過轉(zhuǎn)基因、雜交、或回交的方式，使其目標植物含有accase突變型蛋白。
10、本專利技術(shù)還提供一種控制雜草保護植物免受由除草劑引起的損傷的方法，包括：在目標地塊種植包含權(quán)利要求1-3之一所述的accase突變型蛋白或者能夠表達所述accase突變型蛋白的水稻品種，在水稻生長期間，施肥季節(jié)在大田中施用有效劑量的預(yù)定除草劑。
11、本專利技術(shù)還提供了獲得具有除草劑抗性的植物的方法。進一步地，本專利技術(shù)提供了用于增強植物、植物組織、植物細胞對于至少一種除草劑的耐受性的方法，所述除草劑干擾accase酶的活性，所述方法包括在目標植物、植物組織、植物細胞中引入accase突變型蛋白或者表達accase突變型蛋白。優(yōu)選地，本專利技術(shù)中除草劑抗性指的是抗(耐)乙酰輔酶a羧化酶抑制劑類除草劑。
12、本專利技術(shù)所述的增強植物、植物組織或者植物細胞對除草劑的抗性方法可以通過轉(zhuǎn)化或者雜交、自交和無性繁殖的方法實施，也可通過基因定點突變的方式獲得，使改變后的植株包括本專利技術(shù)的核苷酸序列seq?id?no：3、seq?id?no：4和seq?id?no：5中的一種。
13、本專利技術(shù)所述的農(nóng)作物包括但不僅限于水稻，還可以包含其他的農(nóng)作物。
14、各序列如下：
15、seq?id?no:1
16、
17、
18、
19、
20、所述seq?id?no.2的氨基酸序列如下所示：
21、
22、
23、seq?id?no:3
24、
25、
26、seq?id?no:4
27、
28、
29、seq?id?no:5
30、
31、
32、有益效果：相對于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)具備以下優(yōu)點：
33、本專利技術(shù)通過大量的突變實驗的研究，首次通過實驗研究得出野生型水稻accase的氨基酸序列的第2052位發(fā)生突變能夠為植物帶來對除草劑的抗性，尤其是對具有干擾accase酶活性功能的除草劑的抗性。因此，利用本專利技術(shù)的蛋白培育出的水稻品種，優(yōu)選與乙酰輔酶a羧化酶抑制劑類除草劑配合使用。在田間噴施accase抑制劑類除草劑蓋草能的實驗結(jié)果表明，含有本專利技術(shù)的水稻accase突變蛋白的水稻在施用8倍推薦使用濃度的乙酰輔酶a羧化酶抑制劑類除草劑后，植株仍然正常生長發(fā)育和結(jié)實，而野生型水稻幼苗在施用1倍推薦使用濃度的乙酰輔酶a羧化酶抑制劑類除草劑后，植株就已經(jīng)死亡。
本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種水稻ACCase突變型蛋白，其特征在于，所述ACCase突變型蛋白的氨基酸序列由野生型水稻ACCase氨基酸序列在第2052位發(fā)生突變而獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ACCase突變型蛋白，其特征在于，其氨基酸序列的第2052位由異亮氨酸變?yōu)樘於０贰⒒蛴僧惲涟彼嶙優(yōu)楣劝滨０贰⒒蛴僧惲涟彼嶙優(yōu)榘腚装彼帷?/p>
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ACCase突變型蛋白，其特征在于，其氨基酸如序列表中SEQ?IDNO.3、SEQ?ID?NO.4、SEQ?ID?NO.5所示的突變。
4.一種抗除草劑植物的制備方法，其特征在于，使所述植物表達權(quán)利要求3所述的ACCase突變型蛋白，使植物具有乙酰輔酶A羧化酶抑制劑類抑制劑類除草劑抗性或提高植物對乙酰輔酶A羧化酶抑制劑類除草劑抗性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括：通過基因編輯、誘變、雜交、回交、自交或無性繁殖的方法使所述植物含有權(quán)利要求2所述的ACCase突變型蛋白。
6.一種權(quán)利要求5所述的ACCase突變型蛋白的獲取方法，其特征在于，所述方法包括步驟：>
7.一種有效控制雜草保護水稻免受除草劑損傷的方法，其特征在于，包括在目標地塊種植包含權(quán)利要求1-3之一所述的ACCase突變型蛋白或者能夠表達所述ACCase突變型蛋白的水稻品種，在水稻生長期間，施肥季節(jié)在大田中施用有效劑量的具有干擾ACCase酶活性功能的除草劑。
8.根據(jù)權(quán)利7所述的方法，其特征在于，所述除草劑為市售的乙酰輔酶A羧化酶抑制劑類除草劑。
9.根據(jù)權(quán)利7所述的方法，其特征在于，所述除草劑包括：氰氟草酯、精唑禾草靈、高效氟吡甲禾靈、烯禾啶、精喹禾靈、烯草酮等中的一種或多種。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種水稻accase突變型蛋白，其特征在于，所述accase突變型蛋白的氨基酸序列由野生型水稻accase氨基酸序列在第2052位發(fā)生突變而獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的accase突變型蛋白，其特征在于，其氨基酸序列的第2052位由異亮氨酸變?yōu)樘於０贰⒒蛴僧惲涟彼嶙優(yōu)楣劝滨０贰⒒蛴僧惲涟彼嶙優(yōu)榘腚装彼帷?/p>
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的accase突變型蛋白，其特征在于，其氨基酸如序列表中seq?idno.3、seq?id?no.4、seq?id?no.5所示的突變。
4.一種抗除草劑植物的制備方法，其特征在于，使所述植物表達權(quán)利要求3所述的accase突變型蛋白，使植物具有乙酰輔酶a羧化酶抑制劑類抑制劑類除草劑抗性或提高植物對乙酰輔酶a羧化酶抑制劑類除草劑抗性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魏鵬程，劉小雙，
申請(專利權(quán))人：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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