赋予植物抗病性的组合物和系统及其使用方法_2

文档序号:8491326阅读:来源:国知局
于向非天然地表达所述蛋白对的植物细胞,植物部分 或植物提供该蛋白质对,或可用于向植物细胞,植物部分或植物提供一种以上经修饰的底 物蛋白质。
[0022] 举例而言,所述病原体-特异性蛋白酶的底物蛋白质可以是来自拟南芥 (Arabidopsis thaliana)的PBSl或RIM同系物,所述NB-LRR蛋白质可以是来自拟南 芥的RPS5或RPS2,其中,PBSl或RIM同系物经修饰以包含异源蛋白酶识别序列。本领 域技术人员可以理解,"PBS1"指avrPphB敏感(susceptible) 1。本领域技术人员可以理 解,"RIN4" 指抗丁香假单胞菌斑点致病变种(Pseudomonas syringae pv.maculicola 1) ("RPM1")相互作用蛋白质4。本领域技术人员可以理解,"avrRpt2"指来自丁香假单胞菌 (Pseudomonas syringae)的细菌无毒性基因,其编码在植物-丁香假单胞菌相互作用中起 作用的"AvrRpt2"多肽(参见 Innes 等(1993) J. Bacteriol 175:4859-4869)。本领域技术 人员可以理解,"avrPphB"指来自丁香假单胞菌的细菌无毒性基因,其编码在植物-丁香假 单胞菌相互作用中起作用的"AvrPphB"多肽。
[0023] 如上所述,本申请的方法包括向植物细胞,植物部分或植物引入至少一种本申请 所描述的核酸分子,构建体,表达盒或载体,以赋予其对表达病原体-特异性蛋白酶的植物 病原体的抗病性。
[0024] 因此,所述的组合物、系统和方法通过向植物细胞,植物部分或植物转移核苷酸序 列赋予其对植物病原体的抗病性,所述核苷酸序列编码至少一种病原体-特异性蛋白酶的 经修饰底物蛋白质,和任选地编码NB-LRR蛋白质(当所述NB-LRR蛋白质对所述植物细胞, 植物部分或植物为非天然存在时)。所述的对经工程化以特异于植物病原体-特异性蛋白 酶,所述的工程化通过使经修饰的底物蛋白质包含植物病原体-特异性蛋白酶的异源蛋白 酶识别序列。当被植物病原体-特异性蛋白酶激活后,所述的对启动包括细胞程序性死亡 在内的宿主防御性应答。
[0025] 以下的描述将有助于更好地理解本申请的以上这些以及其他的特征,目的和有益 效果。在所述描述中参照了附图,其简述如下。
[0026] 附图简述
[0027] 结合以下详细说明,将更容易明白本申请进一步的特征,目的和有益效果。所述的 详细描述参照以下附图,其中:
[0028] 图1是一张照片,其显示当与含AvrRpt2切割位点的经修饰的PBS1 (植物 病原体-特异性蛋白酶的底物蛋白质)共表达时,RPS5(NB-LRR抗病性蛋白质)可被 AvrRpt2(植物病原体-特异性蛋白酶)激活。通过注射载有所示核酸分子的根瘤土壤杆菌 (Agrobacterium tumefaciens),所不核酸分子在粘毛烟草(Nicotiana glutinosa)叶中瞬 时表达。各核酸分子在地塞米松-诱导型启动子的控制之下,在施用地塞米松24小时后, 对叶拍照。可见的叶萎陷(leaf collapse)显示细胞程序性死亡被激活。
[0029] 图2是图表,说明从用与图1所使用的相同菌株接种的粘毛烟草(N. glutinosa) 叶圆盘(leaf disks)的电解液泄漏。电解液泄漏增加表示由于细胞死亡导致质膜丧失完 整性。PBS严2表示其中的AvrPphB (植物病原体-特异性蛋白酶)切割位点(GDKSHVS;SEQ ID N0:1)被 AvrRpt2 切割位点(VPKFGDW;SEQ ID N0:2)替代的 PBS1。
[0030] 图3是表达PBS严2( 即,其中的AvrPphB切割位点被AvrRpt2切割位点替代的 PBSl)的转基因拟南芥的被感染叶的照片。示出的是来自右侧接种了丁香假单胞菌菌株 DC3000(AvrRpt2)的五个不同的初级转化子的叶。照片是在接种后24小时拍摄的,即未转 化的拟南芥叶不显示细胞死亡的时间点。用于该试验的拟南芥在RIM和RPS2中包含突变, 其避免在不存在经修饰的PBSl的情况下由AvrRpt2激活细胞死亡。
[0031] 图4是PBS严2构建体的示意图,说明实施例5中所讨论的、RIM切割位点2 (RCS2) 对PBSl激活环(activation loop)中的AvrPphB切割位点的替换。
[0032] 图5是诱导后24小时拍摄的照片,示出PBSIkgs2与AvrRpt2和PRS5的共表达诱导 了 RPS5-依赖的细胞死亡应答,而如实施例5中所讨论的,在不存在AvrRpt2或PBS严S2时 没有检测到细胞死亡。
[0033] 图6是图表说明如实施例5中所讨论的,PBS严2与AvrRpt2与经AvrPphB切割的 野生型PBSl诱导了等量的电解液泄漏,而PBS严 S2与C122A仅微弱地激活RPS5。数据代表 平均值与标准偏差(η = 4)。
[0034] 图7是免疫印迹,其确认如在实施例5中所讨论的,在诱导后6小时AvrRpt2切割 了 PBSIkgs2,而 C122A 或 AvrPphB 不然。
[0035] 图8是照片,其显示如实施例5中所讨论的,应答接种丁香假单胞菌在转基因系2 和5中HR的诱导,而系1和3不然。"Col"表示野生型拟南芥(Arabidopsis)亲本。
[0036] 图9是图表,其显示如实施例5中所讨论的,在拟南芥中PBS严S2赋予对 DC3000(avrRpt2)细菌生长的抗性。数据代表平均cfu cm_2(n = 4),误差棒表示标准偏差。
[0037] 图10包含免疫印迹,其显示如实施例5中所讨论的,与PBS严2表达相关的对 DC3000(avrRpt2)细菌生长的抗性。
[0038] 图11是免疫印迹,显示如实施例5中所讨论的,通过由DC3000递送的AvrRpt2在 转基因拟南芥中表达的PBS严 S2的切割。星号表示C-末端PBSl KS2切割产物的预期大小。
[0039] 图12是照片,显示DC3000 (avrPphB)注射后21小时PBSIkgs2转基因拟南芥也显示 HR,如实施例5中所讨论的,证明在这些转基因系中保留了 RPS5的天然识别特异性。
[0040] 图13描述的是PBSItgs构建体,如实施例5中所讨论的,用TEV切割位点替换 AvrPphB切割位点侧翼的7个氨基酸。
[0041] 图14包含免疫印迹,显示如实施例5中所讨论的,由抗-HA(上部的图)检测出的 PBSItgs-HA 切割。
[0042] 图15是本氏烟草(N. benthamiana)的照片,如实施例5中所讨论的、共表达 PBSItgIP TEV蛋白酶激活RPS5。每片叶子的左侧渗入(infiltrated) 了递送PBSItgs, TEV 蛋白酶和RPS5的土壤杆菌菌株。
[0043] 图16是说明PBSItgs连同TEV蛋白酶诱导的RPS5-介导的细胞死亡,所述细胞死 亡由电解液泄漏表示。如实施例5中所讨论的、所述的电解液泄漏水平与由AvrPphB切割 的野生型PBSl所诱导的电解液泄漏水平类似。数据代表平均值与标准偏差(η = 4)。
[0044] 图17是照片,如实施例6所讨论的,应用大豆显示AvrPphB识别。
[0045] 本发明可以有多种修饰和替代形式,附图中以举例的方式给出了示例性的具体实 施方案,以下进行具体描述。应当理解,对于示例性【具体实施方式】的描述并非旨在将本发明 限定到所公开的特定形式,相反地,其旨在涵盖落入以上的具体实施方案以及所附的权利 要求所定义的、本发明范围内的全部修饰的、等价的以及替代形式。因此,应参照上述的具 体实施方案以及后附的权利要求来解释本发明的范围。
[0046] 发明详述
[0047] 以下参照附图对本发明的组合物、系统以及方法进行更为完整的描述,所述的附 图中显示出了本发明的一些但非全部的具体实施方案。事实上,本发明可以体现为许多中 不同的形式,不应被局限于所列出的具体实施方案,然而,本申请提供了这些具体实施方案 以满足法律的要求。
[0048] 类似地,得意于体现在上述描述和相关附图中的教导,本领域技术人员可以想到 本发明适用的、本申请所描述的组合物、系统和方法的多种修饰和其他具体实施方案。因 此,可以理解本申请不限于所公开的特定具体实施方案,还有其他的具体实施方案也落入 后附的权利要求的范围之内。尽管本申请中应用了特定的术语,它们仅用于一般性的和描 述性的意义,不是用于限定的目的。
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