使用PPO变体赋予和/或增强对除草剂的耐受性的组合物和方法技术

提供了一种通过使用源自微生物的原卟啉原IX氧化酶的氨基酸变体赋予植物和/或藻类对除草剂更强的耐受性和/或更大地增强耐受性的技术。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用PPO变体赋予和/或增强对除草剂的耐受性的组合物和方法
提供了原卟啉原IX氧化酶的PPO变体，使用该PPO变体赋予和/或增强植物和/或藻类的除草剂耐受性。
技术介绍
卟啉生物合成途径用于合成在植物的新陈代谢中起着至关重要的作用的叶绿素和血红素，并且其发生在叶绿体中。在该途径中，原卟啉原IX氧化酶(以下称为PPO；EC：1.3.3.4)催化原卟啉原IX氧化为原卟啉IX。原卟啉原IX氧化为原卟啉IX后，原卟啉IX通过镁螯合酶与镁结合以合成叶绿素，或通过Fe螯合酶与铁结合以合成血红素。因此，当PPO活性被抑制时，叶绿素和血红素的合成被抑制，底物原卟啉原IX离开正常的卟啉生物合成途径，导致原卟啉原IX从叶绿体快速输出到细胞质，并且通过非特异性过氧化物酶和自氧化而氧化的原卟啉IX在细胞质积累。积累的原卟啉IX在存在光和氧分子的情况下会产生高反应性的单线态氧(1O2)，它们会破坏细胞膜并迅速导致植物细胞死亡。基于该原理，已经开发了抑制PPO活性的除草剂。到目前为止，按化学结构分类，已有10个PPO抑制性除草剂家族，包括嘧啶二酮、二苯醚、苯基吡唑、N-苯基邻苯二甲酰亚胺、噻二唑、噁二唑、三嗪酮、三唑啉酮、噁唑烷二酮和其他除草剂。进一步地，为了防止在使用除草剂时这些除草剂对农作物的生长的影响，需要对农作物提供除草剂耐受性。同时，藻类是光合生物，其可将光能转化为可用于合成各种有用的化合物的化学能。例如，藻类可以通过光合作用固定碳，并将二氧化碳转化为糖、淀粉、脂质、脂肪或其他生物分子，从而从大气中去除温室气体。另外，藻类的大规模培养可以产生多种物质，例如工业酶、治疗性化合物和蛋白、营养素、商业物质和燃料物质。然而，在生物反应器中或在开放或封闭的池塘中大规模培养藻类的情况下，可能会由于不希望的竞争性生物(例如，不希望的藻类、真菌、轮虫或浮游动物)而发生污染。因此，需要一种技术在将除草剂耐受性赋予希望的植物和/或藻类之后，通过以会抑制竞争性生物的生长而无除草剂耐受性的浓度处理除草剂来大规模收获所需的植物和/或藻类。参考文献(专利文件1)US6,308,458(2001年10月30日)(专利文件2)US6,808,904(2004年10月26日)(专利文件3)US7,563,950(2009年07月21日)(专利文件4)WO2011/085221(2011年07月14日)(非专利文献1)LiX，VolrathSL，ChilcottCE，JohnsonMA，WardER，LawMD，开发原卟啉原IX氧化酶作为根癌农杆菌介导的玉米转化的有效选择标记(DevelopmentofprotoporphyrinogenIXoxidaseasanefficientselectionmarkerforagrobacteriumtumefaciens-mediatedtransformationofmaize).植物生理学(PlantPhysiol).133:736-747,2003
技术实现思路
技术问题在本公开中，发现源自原核生物及其突变体的hemY型PPO基因对抑制原卟啉原IX氧化酶(PPO)的除草剂显示出广泛的除草剂耐受性，从而表明hemY型PPO基因在导入物和/或藻类中时可以赋予和/或增强除草剂耐受性。一种实施方式提供了一种多肽变体，所述多肽变体包含：对SEQIDNO:1具有修饰的氨基酸序列，其中所述修饰包括选自涉及SEQIDNO:1的多肽与PPO抑制性除草剂相互作用的氨基酸中的一种或多种氨基酸(例如，选自位于与PPO抑制性除草剂相互作用的SEQIDNO:1的多肽结合位点上的氨基酸中的至少一种氨基酸)的缺失和/或用与原始氨基酸不同的氨基酸取代，或与所述氨基酸序列具有至少95％、至少96％、至少97％、至少98％或至少99％同一性的氨基酸序列。选自由涉及PPO抑制性除草剂与多肽SEQIDNO:1之间相互作用的SEQIDNO:1的多肽的氨基酸组成的组中的至少一种氨基酸可以是选自由SEQIDNO:1的氨基酸序列的R140、F209、V213、A215、G216、V360、S362、F386、L389、L399、I402和Y422组成的组中的至少一种氨基酸。另一种实施方式提供了一种多肽变体，所述变体包含：对SEQIDNO:3具有修饰的氨基酸序列，其中所述修饰包括选自涉及SEQIDNO:3的多肽与PPO抑制性除草剂相互作用的氨基酸中的一种或多种氨基酸(例如，选自位于与PPO抑制性除草剂相互作用的SEQIDNO:3的多肽结合位点上的氨基酸中的至少一种氨基酸)的缺失和/或用与原始氨基酸不同的氨基酸取代，或与所述氨基酸序列具有至少95％、至少96％、至少97％、至少98％或至少99％同一性的氨基酸序列。选自由影响PPO抑制性除草剂与多肽SEQIDNO:3之间的相互作用的SEQIDNO:3的多肽的氨基酸组成的组中的至少一种氨基酸可以是选自由SEQIDNO:3的氨基酸序列的R95、V164、I168、A170、G171、I311、V313、F329、L332、L342、I345和M365组成的组中的至少一种氨基酸。另一种实施方式提供了编码所述多肽变体的多核苷酸。另一种实施方式提供了包含所述多核苷酸的重组载体。另一种实施方式提供了包含所述重组载体的重组细胞。另一种实施方式提供了用于赋予和/或增强植物和/或藻类的除草剂耐受性的组合物，其包含选自由以下组成的组中的至少一种：对SEQIDNO:1或SEQIDNO:3具有修饰的多肽变体或包含与所述多肽变体具有95％或更高、96％或更高、97％或更高、98％或更高、或99％或更高序列同一性的氨基酸序列的多肽；编码所述多肽变体或包含与所述多肽变体具有95％或更高、96％或更高、97％或更高、98％或更高、或99％或更高序列同一性的氨基酸序列的多肽的多核苷酸；包含所述多核苷酸的重组载体；和包含所述重组载体的重组细胞。在具体的实施方式中，编码SEQIDNO:1的多肽的多核苷酸可包含SEQIDNO:2的核酸序列，编码SEQIDNO:3的多肽的多核苷酸可包含SEQIDNO:4的核酸序列；但是多核苷酸可以不限于此。除草剂可以是抑制原卟啉原IX氧化酶活性的除草剂。例如，除草剂可以是选自由嘧啶二酮、二苯醚、苯基吡唑、N-苯基邻苯二甲酰亚胺、苯酯、噻二唑、噁二唑、三嗪酮、三唑啉酮、噁唑烷二酮和其他除草剂组成的组中的至少一种，但不限于此。在具体的实施方式中，除草剂可以是选自由以下组成的组中的至少一种：汰芬那(tiafenacil)、氟丙嘧草酯(butafenacil)、苯嘧磺草胺(saflufenacil)、双苯嘧草酮(benzfendizone)、氟磺胺草醚(fomesafen)、乙氧氟草醚(oxyfluorfen)、苯草醚(aclonifen)、氟锁草醚(acifluorfen)、治草醚(bife本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多肽，其选自由以下组成的组：/n包含修饰的SEQ ID NO:1的氨基酸序列的多肽，其中选自由SEQ ID NO:1的氨基酸序列的R140、F209、V213、A215、G216、V360、S362、F386、L389、L399、I402和Y422组成的组中的一种或多种氨基酸残基分别独立地缺失或被选自由M(Met)、V(Val)、I(Ile)、T(Thr)、L(Leu)、C(Cys)、A(Ala)、S(Ser)、F(Phe)、P(Pro)、W(Trp)、N(Asn)、Q(Gln)、G(Gly)、Y(Tyr)、D(Asp)、E(Glu)、R(Arg)、H(His)、K(Lys)组成的组且与SEQ ID NO:1中相应位置的氨基酸不同的氨基酸取代；/n包含修饰的SEQ ID NO:3的氨基酸序列的多肽，其中选自由SEQ ID NO:3的氨基酸序列的R95、V164、I168、A170、G171、I311、V313、F329、L332、L342、I345和M365组成的组中的一种或多种氨基酸残基分别独立地缺失或被选自由M(Met)、V(Val)、I(Ile)、T(Thr)、L(Leu)、C(Cys)、A(Ala)、S(Ser)、F(Phe)、P(Pro)、W(Trp)、N(Asn)、Q(Gln)、G(Gly)、Y(Tyr)、D(Asp)、E(Glu)、R(Arg)、H(His)、K(Lys)组成的组且与SEQ ID NO:3中相应位置的氨基酸不同的氨基酸取代；和/n包含与所述多肽的氨基酸序列具有至少95％序列同一性的氨基酸序列的多肽。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171215 KR 10-2017-01736341.一种多肽，其选自由以下组成的组：
包含修饰的SEQIDNO:1的氨基酸序列的多肽，其中选自由SEQIDNO:1的氨基酸序列的R140、F209、V213、A215、G216、V360、S362、F386、L389、L399、I402和Y422组成的组中的一种或多种氨基酸残基分别独立地缺失或被选自由M(Met)、V(Val)、I(Ile)、T(Thr)、L(Leu)、C(Cys)、A(Ala)、S(Ser)、F(Phe)、P(Pro)、W(Trp)、N(Asn)、Q(Gln)、G(Gly)、Y(Tyr)、D(Asp)、E(Glu)、R(Arg)、H(His)、K(Lys)组成的组且与SEQIDNO:1中相应位置的氨基酸不同的氨基酸取代；
包含修饰的SEQIDNO:3的氨基酸序列的多肽，其中选自由SEQIDNO:3的氨基酸序列的R95、V164、I168、A170、G171、I311、V313、F329、L332、L342、I345和M365组成的组中的一种或多种氨基酸残基分别独立地缺失或被选自由M(Met)、V(Val)、I(Ile)、T(Thr)、L(Leu)、C(Cys)、A(Ala)、S(Ser)、F(Phe)、P(Pro)、W(Trp)、N(Asn)、Q(Gln)、G(Gly)、Y(Tyr)、D(Asp)、E(Glu)、R(Arg)、H(His)、K(Lys)组成的组且与SEQIDNO:3中相应位置的氨基酸不同的氨基酸取代；和
包含与所述多肽的氨基酸序列具有至少95％序列同一性的氨基酸序列的多肽。


2.权利要求1所述的多肽，其选自由以下组成的组：
包含修饰的SEQIDNO:1的氨基酸序列的多肽，其中选自由SEQIDNO:1的氨基酸序列的R140、F209、V213、A215、G216、V360、S362、F386、L389、L399、I402和Y422组成的组中的一种或多种氨基酸残基分别独立地缺失或被选自由M(Met)、V(Val)、I(Ile)、T(Thr)、L(Leu)、C(Cys)、S(Ser)和A(Ala)组成的组中与SEQIDNO:1中相应位置的氨基酸不同的氨基酸取代；
包含修饰的SEQIDNO:3的氨基酸序列的多肽，其中选自由SEQIDNO:3的氨基酸序列的R95、V164、I168、A170、G171、I311、V313、F329、L332、L342、I345和M365组成的组中的一种或多种氨基酸残基分别独立地缺失或被选自由M(Met)、V(Val)、I(Ile)、T(Thr)、L(Leu)、C(Cys)、S(Ser)和A(Ala)组成的组且与SEQIDNO:3中相应位置的氨基酸不同的氨基酸取代；和
包含与所述多肽的氨基酸序列具有至少95％序列同一性的氨基酸序列的多肽。


3.权利要求1所述的多肽，其选自由以下组成的组：
包含对SEQIDNO:1具有修饰的氨基酸序列的多肽，其中所述修饰包括选自由SEQIDNO:1的氨基酸序列中的Y422M、Y422L、Y422C、Y422V、Y422I、Y422T、A215L、A215C、A215I、V360M、R140A、F209A、V213C、V213S、F386V、L389T、I402T、V360I、V360L和S362V组成的组中的至少一种氨基酸突变；
包含对SEQIDNO:3具有修饰的氨基酸序列的多肽，其中所述修饰包括选自由SEQIDNO:3的氨基酸序列中的M365T、M365L、M365C、M365V、M365I、R95A、V164A、I168C、I168S、A170C、A170L、A170I、I311M、F329V、L332T和I345T组成的组中的至少一种氨基酸突变；
包含与所述多肽的氨基酸序列具有至少95％序列同一性的氨基酸序列的多肽。


4.权利要求3所述的多肽，其选自由以下组成的组：
(1)包含对SEQIDNO:1具有修饰的氨基酸序列的多肽，其中所述修饰选自由SEQIDNO:1的氨基酸序列中的Y422M、Y422L、Y422C、Y422V、Y422I、Y422T、A215L、A215C、A215I、V360M、R140A、F209A、V213C、V213S、F386V、L389T、I402T、V360I、V360L、S362V、R140A+Y422I、R140A+Y422T、R140A+Y422M、F209A+Y422M、V213C+Y422I、V213C+Y422T、V213C+Y422M、A215C+Y422I、A215C+Y422T、A215C+Y422M、A215L+Y422I、A215L+Y422T、A215L+Y422M、V360M+Y422M、F386V+Y422M、V360M+Y422I、L389T+Y422M、I402T+Y422M、V360I+Y422I、V360I+S362V、S362V+Y422I、R140A+V213C+Y422I、R140A+V213C+Y422M、R140A+A215C+Y422I、R140A+A215L+Y422M、V213C+A215C+Y422I、V213C+A215L+Y422M、V360I+S362V+Y422I、A215C+V360M+Y422M、A215L+V360M+Y422M、A215I+V360M+Y422M、V213C+A215C+Y422M、V213C+A215L+Y422M、R140A+V213C+A215C+Y422I和R140A+V213C+A215L+Y422M的氨基酸突变组成的组；
包含对SEQIDNO:3具有修饰的氨基酸序列的多肽，其中所述修饰选自由SEQIDNO:3的氨基酸序列中的M365T、M365L、M365C、M365V、M365I、R95A、V164A、I168C、I168S、A170C、A170L、A170I、I311M、F329V、L332T、I345T、R95A+M365I、R95A+M365V、I168C+M365I、I168C+M365V、A170C+M365I、A170C+M365V、A170L+M365I、A170L+M365V、I311M+M365I、I311M+M365V、L332T+M365I、L332T+M365V、V164A+M365I、F329V+M365I、I345T+M365I、A170C+I311M、A170L+I311M、A170I+I311M、I168C+A170C、I168C+A170L、R95A+I168C+M365I、R95A+I168C+M365V、R95A+A170C+M365I、R95A+I311M+M365I、R95A+I311M+M365V、R95A+L332T+M365I、R95A+L332T+M365V、I168C+A170C+M365V、I168C+I311M+M365I、I168C+I311M+M365V、I168C+L332T+M365I、I168C+L332T+M365V、A170C+I311M+M365I、A170C+L332T+M365...

【专利技术属性】
技术研发人员：成淳基，尹俊善，洪明基，安荣玉，禹主龙，韩允贞，朴重赫，
申请(专利权)人：福阿母韩农株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR