抗除草剂大麦的制作方法

文档序号:9529953
抗除草剂大麦的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请为分案申请,其原申请的申请日为2009年5月6日,申请号为 200980126400. 4,名称为"抗除草剂大麦"。
技术领域
[0002] 本发明涉及具有除草剂抗性或耐性的谷类植物。更具体地,本发明涉及抗除草剂 大麦。
【背景技术】
[0003] 由于人口增长和其他压力,例如耕地减少,气候变化和将农作物用于生物燃料生 产日益增多,粮食生产,特别是谷物生产在世界范围内日益重要。
[0004] 除草剂通过使谷物产量、牧草产量、质量和利益率最大化而在现代农业中起着重 要作用。除草剂可以杀死或抑制不需要的植物从而减少与需要的植物一一例如农作物一一 竞争营养、水分等。
[0005] 咪唑啉酮(Imidazolinone)和磺酰脲(sulphonylurea)除草剂通过抑制植物酶乙 酰轻酸合酶(AHAS)--也称作乙酰乳酸合酶(acetolactate synthase,ALS)来抑制包括 大量杂草在内的敏感植物的生长和发育。AHAS合成支链氨基酸,是植物的一个关键功能。 重要的是,咪唑啉酮和磺酰脲除草剂对动物包括人也有相对较低的毒性。
[0006] 咪唑啉酮包括下列化合物:咪草烟(imazethapyr)、灭草喹(imazaquin)、灭草烟 (imazapyr)、甲咪唑烟酸(imazapic)和咪草啶酸(imazamox)等。
[0007] 市售的咪唑啉酮除草剂包括:0N BXJTY? (甲咪唑烟酸+灭草烟)、 INTERVIX? (咪草啶酸 + 灭草烟)、SPlMBiAKE:R⑩(咪草烟)、RAPTOR?: (咪草啶酸)和;FLAME? (甲咪唑烟酸)。
[0008] 尽管一些农作物被指出有自然存在的除草剂抗性,但是很多重要的粮食作物对除 草剂(包括咪唑啉酮)敏感。
[0009] 大麦(Hordeum-vulRare)是一种世界范围内的重要谷类农作物,因为它用于麦芽 生产、酿造以及人和动物的食物。大麦的优势在于它比小麦更耐盐并且可成功种植于较贫 瘠的土地和/或较干燥的环境中。
[0010] 杂草防治在大麦生产中是一个主要的问题。需要良好的化学杂草防治来使农作物 的产量最大化并限制机械耕作的需要以及给土壤结构带来的损害和侵蚀。特别需要使用更 大范围的低毒性除草剂来防治大麦种植系统中全谱的各种杂草。例如,由于大部分大麦对 磺酰脲有抗性,这种除草剂可在出苗长出大麦作物后施用,然而,咪唑啉酮则不能在出苗后 施用,因为大麦对这类除草剂敏感。此外,大麦作物甚至不能被播种在含有咪唑啉酮的土壤 中,因为大麦对咪唑啉酮敏感。
[0011] 上面对现有提议或产品的参考和描述不意欲、也不应被解释为是对本技术领域公 知的陈述或承认。

【发明内容】

[0012] 本发明提供一种与野生型大麦相比对除草剂的抗性增强的非自然存在的大麦植 物。
[0013] 本发明还提供所述非自然存在大麦植物的种子。
[0014] 此外,本发明还提供一种抑制大麦植物周围的杂草生长的方法,包括种植一种与 野生型大麦植物相比对除草剂的抗性增强的非自然存在的大麦植物,并在合适条件下对所 述抗性增强的大麦植物及其周围施用足以抑制杂草生长的咪唑啉酮。
[0015] 本发明还涉及一种种植大麦作物的方法,包括播种本发明的种子,并在合适的条 件下培育所述种子和得到的植物来生产作物。
【附图说明】
[0016] 图 1 示出 了抗咪唑啉酮突变系(VBHT 0805 (SEQ ID N0:8)、VBHT 0806 (SEQ ID N0:9)和 VBHT 0802(SEQ ID N0:10))和野生型对照系(AF059600(SEQ ID N0:5)、 Buloke(SEQ ID N0:6)和 Hindmarsh(SEQ ID N0:7))的位于 1742 碱基位点附近的 AHAS 基 因(以方框示出)的序列对比。
[0017] 图 2 示出了在 EMS05*06HI005 系和 EMS05*06HI006 系(H. vulgare_AHAS-mutant) 中鉴定的位于突变DNA核苷酸碱基1742位点周围的6个植物种AHAS基因的氨基酸序列对 比,显示结果为丝氨酸(S)变为天冬酰胺(N):
[0018] 烟草(Nicotiana tabacum)AHAS/1-24 (SEQ ID N0:11)
[0019] 甘蓝型油菜(Brassica napus)AHAS1/1-24(SEQ ID NO: 12)
[0020] 甘蓝型油菜(Brassica napus)AHAS2/1-24(SEQ ID NO: 13)
[0021] 大麦(Hordeum vulgare)AHAS/1-24(SEQ ID NO: 14)
[0022] 大麦 AHAS 突变体/1-24 (SEQ ID NO: 15)
[0023] 稻(Oryza sativa)AHAS/1-24(SEQ ID NO:16)
[0024] 小麦(Triticum aestivum)AHAS/1-24(SEQ ID NO: 17)
[0025] 玉米(Zea mays) AHAS/1-24 (SEQ ID NO :18) 〇
[0026] 图3示出了与野生型参考序列(AHASJL vulgare_AF059600和Buloke)对比的重 测序的 VBHT 0805、VBHT 0806、VBHT 0802 和 VBHT 0810 的 AHAS 基因序列对比:
[0027] VBHT 0805(SEQ ID N0:1)
[0028] VBHT 0806(SEQ ID NO :2)
[0029] VBHT 0802(SEQ ID NO:19)
[0030] AHAS H. vulgare AF059600(SEQ ID NO:20)
[0031] VBHT 0810(SEQ ID NO:21)
[0032] Buloke(SEQ ID N0:22)。
[0033] 图4示出了在2007年(表3)和2008年(表4)在澳大利亚维多利亚霍舍姆 (Horsham,Victoria,Australia)以及在2008年(表5)在澳大利亚新南威尔士马里纳 (Marinna, NSW, Australia)进行的实验中与野生型株系Buloke和Hindmarch相比,突变株 系VBHT0802、VBHT0805、VBHT0806和VBHT0810的咪唑啉酮抗性。所述实验记载于实施例5 中。
[0034] 图5在表6中示出了在澳大利亚9个地区与Buloke相比的抗咪唑啉酮突变系的 产量(t/ha)。所述实验记载于实施例6中。
[0035] 图6在表7中示出了咪唑啉酮抗性突变大麦株系与亲代栽培种Buloke的形态学 和DNA比较。所述实验记载于实施例7中。
[0036] 图7在表8中示出了与Buloke相比的VBHT 0805的麦芽制造品质。所述实验记 载于实施例10中。
【具体实施方式】
[0037] 本发明提供一种与野生型大麦相比对除草剂的抗性一一尤其是对咪唑啉酮除草 剂的抗性一一增强的非自然存在的大麦植物。本发明还包括所述大麦植物的具有对除草剂 抗性增强的特性或特征的子代和后代。本发明还包括本发明的大麦植物的杂种。
[0038] 术语"非自然存在"是指在自然界不存在而是人类干预的结果的植物。优选所述 植物通过诱变产生,更优选通过化学诱变产生。
[0039] 术语"大麦植物"是指大麦种的全部遗传变异类型及其众多变种例如Buloke和 Hindmarsh,以及大麦属内的相关种。
[0040] 术语"对除草剂的抗性增强"和"抗除草剂大麦"的含义是所述植物不像其自然存 在的相应植物或野生型一样受除草剂的不利影响。此术语包含对除草剂的耐受性。
[0041] 本发明还提供所述非自然存在的对除草剂一一特别是咪唑啉酮除草剂一一的抗 性增强的大麦植物的种子。
[0042] 不意欲囿于理论,本发明人研发的增强的除草剂抗性看来是植物的生理学和/或 生物化学变化的结果并且因此干扰除草剂的正常作用。这可能涉及对除草剂的吸收或转移 的改变或代谢酶结合除草剂的能力的改变。因此本发明涉及所述植物中使其具有除草剂抗 性的改变了的元素,包括改变了的基因和/或蛋白质(包括酶),所述基因和蛋白质与其除 草剂敏感大麦植物的相应基因和蛋白质相比发生了改变。优选所述改变了的基因和/或蛋 白质是分离的形式或基本纯化的方式。
[0043] 本发明的植物和种子包括突变、重组变种和基因工程衍生物或通过其他方法例如 常规育种衍生的衍生物的植物和种子,它们均保持上述改变了的元素。本发明还涉及所述 抗除草剂大麦的除种子外的植物部分,包括不管是通过植物组织培养还是通过其他方式产 生的植物细胞、植物组织和植物器官。
[0044] 在一个优选实施方案中,本发明的种子是本文描述的VBHT 0802、VBHT 0803、VBHT 0805、VBHT 0806、VBHT 0807、VBHT 0809或VBHT 0810或者是由这些种子得到的植物。本 发明还提供作为与野生型大麦植物相比其具有增强的咪唑啉酮抗性的突变体、衍生物及变 种的种子或植物。
[0045] 下面种子的样本依据布达佩斯条约于2008年4月18日保藏于NCIMB. Ltd of Ferguson Building,Craibstone Estate, Buckburn, Aberdeen, Scotland 并且相应的编号 如下:
[0046] 表1 :保藏物
[0047]
[0048] 本发明还提供一种抑制大麦植物周围的杂草生长的方法,包括种植一种与野生型 大麦相比对除草剂的抗性增强的大麦植物,并在合适条件下对所述大麦植物及其周围施用 足以抑制杂草生长的咪唑啉酮。
[0049] 本发明还涉及一种抑制大麦作物中的杂草生长的方法,所述方法包括种植抗除草 剂大麦作物并在合适条件下对所述作物施用咪唑啉酮除草剂来抑制杂草生长。
[0050] 所述咪唑啉酮可以咪草啶酸和灭草烟的组合的形式使用,比例分别为12. 375g每 公顷和5. 625g每公顷;分别为24. 75和11. 25g每公顷;分别为41. 25和18. 75g每公顷或 49. 5和22. 5g每公顷。可选地,所述咪唑啉酮可以甲咪唑烟酸和
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