本发明专利技术涉及产生具有增加的病原体抗性的转基因植物和／或植物细胞的方法，其特征在于将编码具有过氧化物酶活性的蛋白质的ＤＮＡ序列插入植物中并且在其中表达。本发明专利技术还涉及编码过氧化物酶的核酸在产生具有增加的病原体抗性的转基因植物或植物细胞中的用途。本发明专利技术还涉及来自大麦的编码过氧化物酶的核酸序列。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及产生具有增加的病原体抗性的转基因植物和/或植物细胞的方法，其特征在于将编码具有过氧化物酶活性的蛋白质的DNA序列插入到植物中并且在植物中表达。本专利技术还涉及编码过氧化物酶的核酸用于产生具有增加的病原体抗性的转基因植物和/或植物细胞的用途。另外，本专利技术涉及编码大麦过氧化物酶的核酸序列。由多种病原体如病毒、细菌和真菌引起的植物疾病可以一方面导致经济损失，即在栽培植物生长中大量的农作物减产，另一方面还对人类食物安全性造成威胁。自上世纪起使用了化学杀真菌剂以控制真菌疾病。尽管使用这些制剂减少了植物疾病的程度，但是到目前为止还不能排除这些化合物对人类、动物和环境的有害影响。为了将常规杀虫剂的使用减少到最小，因此重要的是检查多种植物对不同病原体的天然病原体防御，并且系统地使用遗传工程，如通过引入外源的抗性基因或通过操作植物中内源的基因表达，来产生病原体抗性植物。抗性指的是植物预防或至少减少有害病原体的侵袭和建群的能力。在天然存在的抗性中可以识别出不同的机制，植物用这些机制抵抗植物致病生物的建群。病原体和宿主之间的这些特异性的相互作用决定了感染过程(Schopfer和Brennicke(1999)Pflanzenphysiologie，SpringerVerlag，Berlin-Heidelberg，德国)。对于品种特异性的抗性(也称作宿主抗性)，在相容相互作用(compatible interaction)和不相容相互作用(incompatible interaction)间存在着区别。在相容相互作用中，致病性强的病原体和易感植物之间发生相互作用。病原体存活并且可以建立繁殖结构，同时宿主死亡。另一方面当病原体感染植物但是在较轻的症状发展之前或之后其生长被抑制时，发生不相容相互作用。在后一种情况中，植物对各自病原体有抗性(Schopfer和Brennicke(1999)Pflanzenphysiologie，Springer Verlag，Heidelberg，德国)。在相容相互作用和不相容相互作用中都发生了宿主对病原体的防御反应。基因对基因假设(Flor(1971)Annu.Rev.Phytopathology 9275 296)已经分别描述了相容或不相容宿主/病原体相互作用的遗传基础。品种特异性病原体识别的前提是植物的显性或半显性抗性基因(R基因)的产物和来自植物病原体的互补和显性的无毒基因(Avr基因)的产物之间直接或间接的相互作用(Keen(1992)Annu.Rev.Genet.24447-463；Staskawicz等人(1995)Science 268661-667)。但是，如果病原体缺乏互补的无毒基因，那么结果是疾病发作。对于很多锈菌、黑粉菌、白粉菌以及霜霉菌侵染已经证明了基因对基因模型的正确性，但是没有将其转移到所有的宿主/寄生虫相互作用。但是在自然中，由于病原体快速的进化发展，此品种特异性的抗性通常被克服(Neu等人(2003)American Cytopathol.Society，MPMI 16 No.7626-633)。相对于此，非宿主抗性提供了强烈的、广泛的并且持久的保护以免受植物病原体侵害。非宿主抗性指的是病原体可以在某些植物物种中引起疾病，但是不在基因相似的植物物种中引起疾病的现象(Heath(2002)Can.J.Plant Pathol.24259-264)。除了此有趣的特征，非宿主抗性的遗传和分子生物学基础到目前为止仅很少了解。有迹象表明非宿主抗性由非特异性的介质引起，并且基因对基因相互作用类型的个体病原体蛋白质也引起了非宿主抗性反应(Heath(1981)Phytopathology 711121-1123；Heath(2001)Physiol.Mol.PlantPathol.5853-54；Kamoun等人(1998)Plant Cell 101413-1425；Lauge等人(2000)Plant J.23735-745；Whalen等人(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 856743-6747)。植物病原体的植物建群仅仅很少发生的另一个原因是这样的事实，即由于缺乏感染进程所需的介质和结构，病原体不能发展感染结构。另外，由非特异性引起或执行的抗性屏障在病原体感染前就已经存在，阻止了感染结构的形成。这种抗性被称为基础抗性，或品种非特异性的抗性，通过被动的和主动的防御机制来维持。通过以感染多种不同类型谷类的霉菌(禾布氏白粉菌(Blumeriagraminis))作为例子，说明了造成植物物种或其栽培种对某些植物病原体的抗性或易感性的不同抗性机制。霉菌是子囊菌属(Ascomycetes)的一部分，并且除了小麦和大麦外还会感染黑麦、燕麦以及多种草类。在某些情况下，造成的大麦和小麦农作物的损失在一些情况下总计可达25％。但是通常损失在5％和15％之间。另外，霉菌还为其他病原体(感染)提供机会(灰雪霉病(gray snow mold)、麦类颖斑病(Glume blotch)、镰孢菌枯萎症(Fusariumhead blight))。霉感染最普遍的症状是主要在叶子顶端和在叶鞘上出现白色“霉疱状突起(mildew pustule)”。白粉菌——禾布氏白粉菌是苛求活体营养的，即它只能以活物质为食并且不能在培养基上培养。真菌以刺激其自身生长的方式影响宿主的新陈代谢(Ferrari等人(2003)The Plant Journal35193-205)。霉菌仅侵袭大麦叶的表皮细胞层。真菌用入侵丝机械地和酶促地通过细胞壁侵入植物细胞，所述入侵丝是分生孢子，即无性产生的孢子。当真菌的补给器官吸器形成时，就实现了对大麦叶的成功感染。吸器从植物细胞中取出养分，这使得未被感染的相邻细胞要补偿细胞养分的这种损失从而保持其存活。通过养分向损伤细胞中的流动，真菌获得了其自身存活一段时间的基础。霉菌作为物种包含几种专化型(formae speciales)，专化型取决于霉菌攻击例如小麦还是大麦。在感染大麦的情况下称其为大麦禾布氏白粉菌(Blumeria graminis f.sp.hordei)，而在感染小麦的情况下称其为小麦禾布氏白粉菌(Blumeria graminis f.sp.tritici)。另外，可以在多种专化型中鉴定不同的品种或致病型，宿主物种的不同的栽培种对于所述的专化型表现出不同的抗性。每种专化型仅攻击几种植物物种并且不攻击其他紧密相关的植物。因此称这种为不被某些专化型攻击的那些植物的非宿主抗性。可以鉴别提供给大麦霉抗性的一些不同的遗传机制。品种特异抗性基于对大麦白粉菌的抗性基因(R基因)，所述基因仅对真菌大麦禾布氏白粉菌的单独分离菌有效，这是因为如上所述每种单个的R基因仅识别携带着互补无毒基因的分离菌(Collins等人(2002)The Powdery MildewAccomprehensive Treatise，American Phytopathological Society，Minnesota；Peterhnsel等人(1997)Plant Cell 91397-1409)。相反的，针对几种霉分离菌的广泛的、品种非特异性的抗性受到单本文档来自技高网...
【技术保护点】
产生分别具有增加的病原体抗性的转基因植物和植物细胞的方法，其特征在于将选自由： ｉ）包含由ＳＥＱ ＩＤ Ｎｏ．１或ＳＥＱ ＩＤ Ｎｏ．３或这些序列的片段编码的核苷酸序列的ＤＮＡ序列， ｉｉ）ＤＮＡ序列，其包含编码具有在ＳＥＱ ＩＤ Ｎｏ．２或ＳＥＱ ＩＤ Ｎｏ．４中给出的氨基酸序列或其片段的蛋白质的核苷酸序列， ｉｉｉ）与在ＳＥＱ ＩＤ Ｎｏ．１或ＳＥＱ ＩＤ Ｎｏ．３中所给出的核苷酸序列有至少８０％的序列同一性的ＤＮＡ序列，和／或 ｉｖ）包含核苷酸序列的ＤＮＡ序列，所述核苷酸序列在严格条件下与ｉ）到ｉｉｉ）的核苷酸序列的互补链杂交， 构成的组并且编码具有过氧化物酶活性的蛋白质的ＤＮＡ序列插入到植物或植物细胞中并且在其中表达。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M弗兰克，RM史密特，S施托伊德，
申请(专利权)人：巴斯福植物科学有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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