专利名称：除草剂耐受性植物的制作方法
除草剂耐受性植物本发明涉及用于在某一地点选择性控制杂草的方法。本发明进一步涉及重组DNA 技术，尤其是产生较非转基因类似植物而言对除草剂展现出充分的抗性或充分的耐受性的转基因植物。对除草剂充分“耐受”的植物在被施用除草剂时呈现的剂量/应答曲线与同样接受施用的非耐受性类似植物所呈现的曲线相比较而言向右偏移。这样的剂量/应答曲线是将“剂量”标示在X轴上，而将“杀死百分率”、“除草效果”等标示在y轴上。耐受性植物通常需要非耐受性类似植物接受的至少两倍量的除草剂以得到特定的除草效果。充分抗除草剂的植物在接受农业界对田地除草通常使用之浓度和比率的除草剂时展现出即便有也是很少的坏死、细胞溶解、萎黄病或其它损伤。更具体而言，本发明涉及产生对抑制羟基苯基丙酮酸双加氧酶(HPPD)的除草剂和/或抑制到达质体醌途径内尿黑酸法呢基转移酶(HST)步骤的除草剂有抗性的植物。通过抑制HPPD发挥作用的除草剂是本领域众所周知的。HPPD的抑制阻断了从酪氨酸到质体醌(PQ)的生物合成。PQ是光合中心之光损伤防护所必不可少的类胡萝卜色素生物合成中的必要辅助因子。HPPD-抑制型除草剂是韧皮易变性漂白剂，它促使暴露于光下的新分生组织和叶子显现出白色，在缺乏类胡萝卜素的情况下，其中的叶绿素被光破坏并且其自身经由单线态氧的光产生而变成光破坏性物质。用于产生展现出充分抵抗或充分耐受HPPD抑制型除草剂的转基因植物的方法已有报道，例如W002/46387。在质体醌生物合成途径中催化从HPPD之后步骤的酶是HST。HST酶是异戊烯转移酶，它将尿黑酸脱羧基并将来自法呢基二磷酸盐的法呢基转移至其上，由此形成2-甲基-6-法呢基-1，4-苯醌(MSBQ)，一种沿生物合成途径到达质体醌的中间产物。HST酶是膜结合的，并且其编码基因包括质体靶向序列。最近已披露了用于检测HST的方法。已有报道在转基因植物中HST过表达-并且所说的植物据称展现出稍高浓度的 α -生育酚。不过，迄今为止还未公认HST是某些种类除草剂化合物的靶位点-它们完全或部分通过抑制HST来发挥作用。此外，目前已发现转基因植物中HST的过表达提供了对 HST-抑制型和/或HPPD抑制型除草剂的耐受性。因此，本发明提供了在包含农作物和杂草的地点选择性控制杂草的方法，其中所述方法包括对所述地点施用包含尿黑酸法呢基转移酶伤omo geη t i s at e solanesyltransferase，HST)抑制型除草剂和/或羟基苯基丙酮酸双加氧酶(hydroxy phenyl pyruvate dioxygenase, HPPD)抑制型除草剂的杂草控制量杀虫剂组合物，其中所述农作物包含至少一种含有编码HST之区域的异源多核苷酸。在所述方法的一个优选实施方案中，所述农作物进一步包含另外的含有编码羟基苯基丙酮酸双加氧酶(HPPD)之区域的异源多核苷酸。本发明还进一步提供了在包含农作物和杂草的地点选择性控制杂草的方法，其中所述方法包括对所述地点施用包含HST抑制型除草剂的杂草控制量杀虫剂组合物，其中所述农作物包含至少一种含有编码HPPD酶之区域的异源多核苷酸。在一个优选的实施方案中，上述方法中提到的杀虫剂组合物包含HST抑制型除草剂和HPPD抑制型除草剂二者。
就本发明的目的而言-HST抑制型除草剂是这样的除草剂，其自身或作为除草剂前体(procide)产生以IC50小于150ppm、优选小于60ppm的水平抑制拟南芥HST的分子 (利用如本文所提出的“总提取物”检验方法测定)。应当意识到，HST抑制型除草剂可能还作为HPPD抑制剂发挥作用(可能用例如HPPD酶检验和/或HPPD或HST过表达转基因植物系的不同应答来确认)，并且因此，如下文所示，自我协同它们抑制HST的效应。优选所述 HST抑制型除草剂选自由以下各式化合物组成的组式(IIa)化合物
权利要求
1.一种在包含农作物和杂草的地点选择性控制杂草的方法，其中该方法包括在所述地点施用杂草控制量的杀虫剂组合物，该杀虫剂组合物包含尿黑酸法呢基转移酶(HST)抑制型除草剂和/或羟基苯基丙酮酸双加氧酶(HPPD)抑制型除草剂，其中所述农作物包含至少一种重组多核苷酸，该重组多核苷酸包含编码HST的区域。
2.依照权利要求1的方法，其中所述农作物包含另外的重组多核苷酸，该重组多核苷酸包含编码羟基苯基丙酮酸双加氧酶(HPPD)的区域。
3.—种在包含农作物和杂草的地点选择性控制杂草的方法，其中该方法包括在所述地点施用杂草控制量的杀虫剂组合物，该杀虫剂组合物包含尿黑酸法呢基转移酶(HST)抑制型除草剂，其中所述农作物包含至少一种重组多核苷酸，该重组多核苷酸包含编码HPPD酶的区域。
4.依照前述权利要求任一项的方法，其中所述杀虫剂组合物包含HST抑制型除草剂和羟基苯基丙酮酸双加氧酶(HPPD)抑制型除草剂。
5.依照前述权利要求任一项的方法，其中所述HST抑制型除草剂选自下组式(Ila)， (lib), (lie), (IId)，(lie)和(IIf)。
6.依照权利要求1，2，4和5任一项的方法，其中所述HPPD抑制型除草剂选自下组硝磺酮，磺草酮，异禱唑草酮，环磺酮(tembotrione)，吡草磺，吡草酮，吡唑特(pyrazolate)， 苄草唑，磺酰草吡唑，ketospiradox或其游离酸，4-羟基-3-[[2-(2-甲氧基乙氧基)甲基]-6-(三氟甲基)-3-吡啶基]羰基]-二环[3. 2. 1]辛-3-烯-2-酮，[2-氯-3- (2-甲氧基乙氧基)-4-(甲磺酰基)苯基](1-乙基-5羟基-IH-吡唑-4-基)_甲酮，α-(环丙基羰基)-2-(甲磺酰基)-β -氧-4-(三氟甲基)-苯丙腈(benzenepropanenitrile)，和 (2，3-二氧-3，3，4-三甲基-1，1-二氧化苯并[b]噻吩-5-基)(5-羟基-1-甲基-IH-吡唑-4-基)-甲酮。
7.依照前述权利要求任一项的方法，其中所述HST酶衍生自拟南芥(Arabidopsis thaliana)、大豆(Glycine max)、水稻 (Oryza sativa)或莱茵衣藻(ChIamydomonas reinhardtii)。
8.依照前述权利要求任一项的方法，其中所述HST酶选自下组(a)SEQ ID NO. 1至10所示的HST酶；和(b)包含一种或多种下述多肽基序的HSTW-(R/K)-F-L-R-P-H-T-I-R-G-T ；和 / 或N-G-(Y/F)-I-V-G-I-N-Q-I-(Y/F)-D ；和 / 或I-A-I-T-K-D-L-P ；和 / 或Y- (R/Q)-(F/ff)-(I/V)-W-N-L-F-Y。
9.依照前述权利要求任一项的方法，其中所述农作物包含另一种重组多核苷酸，该重组多核苷酸编码另一种除草剂耐受酶。
10.依照权利要求9的方法，其中所述另一种除草剂耐受酶选自下组5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)，草甘膦乙酰基转移酶(GAT)，细胞色素P450，膦丝菌素乙酰基转移酶(PAT)，乙酰乳酸合酶(ALS)，原卟啉原氧化酶(PPGO)，八氢番茄红素去饱和酶(PD)，麦草畏降解酶和芳氧基除草剂降解酶。
11.依照前述权利要求任一项的方法，其中所述杀虫剂组合物包含一种或多种额外的除草剂。
12.依照权利要求11的方法，其中所述一种或多种额外的除草剂选自下组草甘膦 (包括其农业化学上可接受的盐)；草铵膦(包括其农业化学上可接受的盐)；氯乙酰苯胺例如甲草胺，乙草胺，异丙甲草胺，S-异丙甲草胺(S-metholachlor)；光系统II抑制剂例如三嗪类诸如莠灭净，阿特拉津，氰草津和特丁津，三嗪酮类诸如环嗪酮和嗪草酮，以及脲类诸如绿麦隆，敌草隆，异丙隆，利谷隆和terbuthiuron ；ALS-抑制剂例如磺酰脲诸如酰嘧磺隆，氯磺隆，氟啶嘧磺隆，氯吡嘧磺隆，烟嘧磺隆，氟嘧磺隆，氟磺隆，砜嘧磺隆，醚苯磺隆，三氟啶磺隆和三氟甲磺隆；二苯醚例如aciflurofen和氟磺胺草醚.
13.依照权利要求12的方法，其中所述一种或多种额外的除草剂是草甘膦和/或 PS-II抑制型除草剂。
14.依照前述权利要求任一项的方法，其进一步包括在所述地点施用杀虫剂和/或杀真菌剂。
15.一种重组多核苷酸，其包含与植物可操作启动子可操作连接的编码HST酶的区域， 其中所述编码HST酶的区域不包括SEQ IDN0. 11，SEQ ID NO. 12，SEQ ID NO. 14或SEQ ID NO. 15所示多核苷酸序列。
16.依照权利要求15的重组多核苷酸，其中所述HST选自下组SEQID NO. 3，SEQ ID NO. 6，SEQ ID NO. 7，SEQ ID NO. 8，SEQ IDNO. 9 和 SEQ ID NO. 10。
17.—种重组多核苷酸，其包含(i)与植物可操作启动子可操作连接的编码HST酶的区域和(ii)至少一个额外的与植物可操作启动子可操作连接的编码选自下组的除草剂耐受酶的区域羟基苯基丙酮酸双加氧酶(HPPD)，5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)， 草甘膦乙酰基转移酶(GAT)，细胞色素P450，膦丝菌素乙酰基转移酶(PAT)，乙酰乳酸合酶 (ALS)，原卟啉原氧化酶(PPGO)，八氢番茄红素去饱和酶(PD)，麦草畏降解酶，和芳氧基除草剂降解酶。
18.依照权利要求17的重组多核苷酸，其包含(i)编码HST酶的区域和(ii)至少一个额外的编码HPPD的区域。
19.依照权利要求17的重组多核苷酸，其包含至少两个额外的编码除草剂耐受酶的区域。
20.依照权利要求19的重组多核苷酸，其中所述多核苷酸包含(i)编码HST酶的区域， (ii)编码HPPD酶的区域和(iii)编码草甘膦耐受酶的区域。
21.一种载体，其包含依照权利要求15至20任一项的重组多核苷酸。
22.一种耐受HST抑制型除草剂和/或HPPD抑制型除草剂的植物细胞，所述植物细胞包含依照权利要求15至20任一项的重组多核苷酸。
23.依照权利要求22的植物细胞，其中所述植物选自玉米、大豆、小麦、大麦、甜菜、稻和甘蔗。
24.—种HST抑制物和/或HPPD抑制物耐受型植物，其包含依照权利要求22或权利要求23的植物细胞。
25.种子或其衍生材料，其包含依照权利要求22的植物细胞。
26.—种生产耐受HST抑制型和/或HPPD抑制型除草剂的转基因植物的方法，其包括用如下的重组多核苷酸转化植物材料，该重组多核苷酸包含编码HST的区域和任选地编码HPPD的区域，使用HST抑制物和/或HPPD抑制物来选择经转化的植物材料，并将该材料再生成形态学正常的可育植株。
27.依照权利要求沈的方法，其中所述重组多核苷酸进一步包含编码非HST抑制型除草剂之靶物的区域和/或编码能够赋予经该区域转化的植物材料以对昆虫、真菌和/或线虫的抗性的蛋白质的区域。
28.一种形态学上正常的可育的完整植株，其是通过权利要求沈或27的方法获得的。
29.包含编码HST酶的区域的重组多核苷酸在植物转化中作为选择标记的用途。
30.包含编码HST酶的区域的重组多核苷酸在生成耐受除草剂的植株中的用途，该除草剂完全或部分通过抑制HST来起作用。
31.HST抑制物在植物转化中作为选择剂的用途。
32.重组HST酶在潜在除草剂的体外筛选中的用途。
33.一种包含HPPD抑制型除草剂和HST抑制型除草剂的除草组合物。
34.依照权利要求33的除草组合物，其中所述HPPD抑制型除草剂如权利要求6中定义的。
35.依照权利要求33或权利要求34的除草组合物，其中所述HST抑制型除草剂如权利要求5中定义的。
36.依照权利要求33至35任一项的除草剂组合物，其中组合物中HPPD抑制型除草剂与HST抑制型除草剂的摩尔比为100 1至1 100。
37.依照权利要求36任一项的除草剂组合物，其中组合物中HPPD抑制型除草剂与HST 抑制型除草剂的摩尔比为1 1至1 20。
38.依照权利要求33至37任一项的除草组合物，其进一步包含一种或多种额外的杀虫组分。
39.依照权利要求38的除草组合物，其中所述一种或多种额外的杀虫组分包含除草剂。
40.依照权利要求39的除草组合物，其中所述额外的除草剂选自下组草甘膦(包括其农业化学上可接受的盐)；草铵膦(包括其农业化学上可接受的盐)；氯乙酰苯胺例如甲草胺，乙草胺，异丙甲草胺，S-异丙甲草胺；光系统II抑制剂例如三嗪类诸如莠灭净，阿特拉津，氰草津和特丁津，三嗪酮类诸如环嗪酮和嗪草酮，和脲类诸如绿麦隆，敌草隆，异丙隆，利谷隆和terbuthiuron ；ALS-抑制剂例如磺酰脲诸如酰嘧磺隆，氟磺隆，氟啶嘧磺隆， 氯吡嘧磺隆，烟嘧磺隆，氟嘧磺隆，氟磺隆，砜嘧磺隆，醚苯磺隆，三氟啶磺隆和三氟甲磺隆； 二苯醚例如aciflurofen和氟磺胺草醚.
41.依照权利要求40的除草组合物，其中所述额外的除草剂选自下组草甘膦，草铵膦，阿特拉津和S-异丙甲草胺。
42.—种在包含农作物和杂草的地点选择性控制杂草的方法，包括在所述地点施用杂草控制量的依照权利要求33至41任一项的除草组合物。
43.依照权利要求42的方法，其中以当单独施用HPPD抑制型除草剂时对杂草通常是亚致死性的比率在所述地点施用组合物中存在的HPPD抑制型除草剂。
44.依照权利要求43的方法，其中所述HST抑制型除草剂施用10至2000g/ha且所述 HPPD抑制型除草剂施用5至IOOOg ai/ha。
45.依照权利要求42至44任一项的方法，其中所述农作物包含至少一种重组多核苷酸，该重组多核苷酸包含编码一种或多种除草剂耐受酶的区域，该除草剂耐受酶提供升高的对该除草组合物内包含的除草剂的耐受性。
46.依照权利要求45的方法，其中所述除草剂耐受酶选自下组HST，HPPD，EPSPS，GAT， 细胞色素P450，PAT，ALS，PPG0，八氢番茄红素去饱和酶(PD)和麦草畏降解酶。
47.依照权利要求42至46任一项的方法，其中所述农作物选自下组玉米、小麦、大麦、水稻、高粱、大豆、甜菜和甘蔗。
48.HPPD抑制型除草剂的亚致死施用来提高HST抑制型除草剂的杂草控制功效的用途。
全文摘要
本发明特别涉及在包含农作物和杂草的地点选择性控制杂草的方法，其中该方法包括在所述地点施用包含尿黑酸法呢基转移酶(homogentisate solanesyltransferase)(HST)抑制型除草剂和/或羟基苯基丙酮酸双加氧酶(hydroxy phenyl pyruvate dioxygenase)(HPPD)抑制型除草剂的杂草控制量杀虫剂组合物，其中所述农作物包含至少一种含有编码HST之区域的重组多核苷酸；本发明还涉及在包含农作物和杂草的地点选择性控制杂草的方法，其中所述方法包括在所述地点施用包含尿黑酸法呢基转移酶(HST)抑制型除草剂的杂草控制量杀虫剂组合物，其中所述农作物包含至少一种含有编码HPPD酶之区域的重组多核苷酸，本发明还涉及用于此方法的重组多核苷酸和载体。本发明进一步涉及包含HPPD-抑制型除草剂和HST-抑制型除草剂的除草剂组合物。
文档编号C12N15/82GK102159718SQ200980135862
公开日2011年8月17日 申请日期2009年9月14日 优先权日2008年9月15日
发明者P·R·德雷顿, R·戴尔, T·R·霍克斯 申请人:辛根塔有限公司