赋予植物抗病性的组合物和系统及其使用方法_3

文档序号:8491326阅读:来源:国知局
[0049] 除非另有定义,本申请所使用的技术和科学术语具有本发明适用领域技术人员所 通常理解的相同含义。本申请中描述了优选的方法和材料,但是,也可以使用与本申请所描 述的材料和方法类似或等价的任意方法和材料来实施或检测本发明。
[0050] 此外,涉及(英文原文中的)不定冠词"一种"("a"或"an")的情况时,其并不 排斥出现"一种以上"的可能性,除非上下文中明确要求是一种且仅为一种。由此,不定冠 词"一种"通常包括"至少一种"。
[0051] 许多植物病原体应用蛋白酶作为毒力因子,包括细菌、真菌和病毒。本申请 中所用的,〃植物病原体"或"病原体"指干扰或有害于植物发育和/或生长的生 物。植物病原体的示例包括但不限于,细菌(例如黄单胞菌(Xanthomonas spp.)和假 单胞菌(Pseudomonas spp·)),真菌(例如子囊或担子菌门(phylum Ascomycetes or Basidiomycetes)的成员或包括卵菌纲(Oomycetes)如腐霉菌(Pythium spp)和疫霉菌 (Phytophthora spp.)在内的真菌样生物),昆虫,线虫(例如土传线虫,包括华支睾吸虫 (Clonorchis spp.),片吸虫(Fasciola spp.),异皮线虫(Heterodera spp. ),Globodera spp·,后睾吸虫(Opisthorchis spp.)和并殖吸虫(Paragonimus spp·)),原生动物(例 如植鞭毛虫(Phytomonas spp·)),和病毒(例如5工豆花叶病毒(Comovirus spp·),南瓜 花叶病毒(Cucumovirus spp. ), Cytorhabdovirus spp.,黄矮病毒(Luteovirus spp·), 线虫传球体病毒(Nepovirus spp·),马铃薯Y病毒(potYvirus spp·),烟草花叶病毒 (Tobamovirus spp·),番前丛矮病毒(Tombusvirus spp.)和 Tospovirus spp.) 〇
[0052] 然而,植物包含对大多数植物病原体的先天抗病性。植物育种者和病理学家已鉴 定出了抗植物病原体的天然变异,并可育成许多植物。这些天然抗病性基因提供对植物病 原体的高水平抗性(和免疫力),代表植物保护的经济且环保的形式。
[0053] 植物中对植物病原体的先天抗病性通常由植物中的显性和半显性的抗性(R)基 因以及病原体中的显性的无毒性(avr)控制。最大的R基因组编码以存在NB-LRR为特征 的蛋白质。这种先天抗病性形式通常启动受感染植物细胞/组织中的细胞程序性死亡。
[0054] 例如,利用R基因赋予对表达avr基因,avrPphB的丁香假单胞菌菌株的抗性。 AvrPphB的特异性识别要求至少两种基因,RPS5和PBSl。RPS5编码NB-LRR抗病性蛋白质, PBSl编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。
[0055] 本申请所描述的工作首次显示PBSl激活环(PBSl蛋白质表面一种暴露的环)内 的内源丁香假单胞菌AvrPphB蛋白酶识别序列可以被异源蛋白酶识别序列替换。具体而 言,所述工作表明,PBSl的内源AvrPphB切割位点(⑶KSHVS ;SEQ ID NO: 1),可以被来自 拟南芥RPMl相互作用蛋白质4(RIN4)的异源AvrRpt2切割位点(VPKFGDW;SEQ ID N0:2) 替换,由此产生经修饰的PBS1(SEQ ID勵:6),其可与1?^5-同赋予对表达4¥冰?七2而非 AvrPphB的病原体的抗性。所述工作还显示PBSl的内源AvrPphB切割位点(⑶KSHVS ;SEQ ID NO: 1)可以被TEV多蛋白(polyprotein)的异源TEV蛋白酶切割位点(VPKFGDW;SEQ ID N0:4)替换,由此产生另一种经修饰的PBS1(SEQ ID N0:8),其可与RPS5 -同赋予对表达 TEV蛋白酶而非AvrPphB的病原体的抗性。所述工作还进一步考虑到RIM的内源丁香假单 胞菌AvrRpt2切割位点(VPKFGDW;SEQ ID N0:2)可以被其他病原体-特异性蛋白酶的切割 位点替换,导致在此种病原体-特异性蛋白酶存在下,其相应的NB-LRR蛋白质,RPS2激活。 所述工作也考虑到大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus)切割识别位点(SMV NIa蛋白 酶;EPVSTQG ;SEQ ID NO: 27)可被AvrPphB切割位点替换,由此产生又一种经修饰的PBSl。 所述工作还考虑到豆荚斑驳病毒(Bean Pod Mottle Virus)切割识别位点(BPMV NIa蛋白 酶;PVVQAQS ;SEQ ID NO: 28)可被AvrPphB切割位点替换,由此产生另一种经修饰的PBSl。
[0056] 由此,本申请提供利用具有异源蛋白酶识别序列的病原体-特异性蛋白酶的经修 饰的底物与其相应的NB-LRR蛋白质一同,赋予对在植物细胞,植物部分或植物中表达特定 蛋白酶的植物病原体另外的抗病性的组合物、系统和方法。
[0057] 组合物
[0058] 重组核酸和氨基酸分子
[0059] 本申请的组合物包括病原体-特异性蛋白酶的经修饰底物蛋白质的重组的核酸 和氨基酸序列,其中所述底物中的内源蛋白酶识别序列被异源蛋白酶识别序列替换。
[0060] 一方面,本申请涉及包含下述核苷酸序列的重组的核酸分子,所述核苷酸序列编 码至少一种植物病原体-特异性蛋白酶的底物蛋白质,其具有所述底物蛋白质中的异源病 原体-特异性蛋白酶识别序列。所述的底物蛋白质可以是,例如AvrPphB敏感I(PBSl)和 抗丁香假单胞菌斑点致病变种I(RPMl)相互作用蛋白质4(RIN4)。具体而言,合适的底物 蛋白质可以是,例如拟南芥AvrPphB敏感I (PBSl)和拟南芥抗丁香假单胞菌斑点致病变种 I(RPMl)相互作用蛋白质4 (RIM)。
[0061] 本申请中所用的〃核酸〃序列指DNA或RNA序列。该术语涵盖包含任意DNA和RNA 的已知碱基类似物的序列,所述碱基类似物包括但不限于4-乙酰胞密啶,8-羟基-N6-甲基 腺苷,氮丙啶基胞喃啶,假异胞喃啶(pseudoisocytosine),5-(羧基轻甲基)尿喃啶,5-氟 尿嘧啶,5-溴尿嘧啶,5-羧基甲基氨基甲基-2-硫尿嘧啶,5-羧基甲基氨基甲基尿嘧啶,二 氢尿嘧啶,次黄嘌呤核苷,N6-异戊烯腺嘌呤,1-甲基腺嘌呤,1-甲基假尿嘧啶,1-甲基鸟 嘌呤,1-甲基肌苷,2, 2-二甲基鸟嘌呤,2-甲基腺嘌呤,2-甲基鸟嘌呤,3-甲胞嘧啶,5-甲 基胞嘧啶,N6-甲基腺嘌呤,7-甲基鸟嘌呤5-甲基氨基甲基尿嘧啶,5-甲氧氨基甲基-2-硫 尿喃啶,β-D-甘露糖基Q核苷(beta-D_mannosylqueosine),5'-甲氧基羰基甲基尿喃啶, 5_甲氧基尿嘧啶,2-甲硫基-N6-异戊烯腺嘌呤,尿嘧啶-5-氧乙酸甲基酯,尿嘧啶-5氧 乙酸,oxybutoxosine,假尿喃啶,Q核苷,2- α -硫胞喃啶,5-甲基-2-硫尿喃啶,2-硫尿喃 啶,4-硫尿嘧啶,5-甲基尿嘧啶,-尿嘧啶-5-氧乙酸甲基酯,尿嘧啶-5-氧乙酸,假尿嘧啶, Q核苷,2- α -硫胞嘧啶和2, 6-二氨基嘌呤。
[0062] 本申请所用的"重组的"当用于核酸分子时,指已被创建或通过诸如遗传工程之类 的有意人为干预修饰的分子。例如重组的核酸分子是经修饰以包含人工核苷酸序列或包含 一些不存在于其天然(非-重组的)形式中的其他核苷酸序列的核苷酸序列。
[0063] 此外,重组的核酸分子具有与任意天然存在的核酸分子不同一的,或天然地存在 于跨越一个以上基因的基因组核酸分子的任意片段不同一的结构。重组的核酸分子还包括 但不限于,(a)核酸分子,所述核酸分子具有天然地存在于基因组或染色体外核酸分子的、 但其侧翼不是相应天然位置序列侧翼的编码序列的序列;(b)核酸分子,其被掺入到构建 体,表达盒或载体或宿主细胞基因组中,以使得所的多核苷酸与任意天然存在的载体或基 因组DNA不同一;(c)单独的核酸分子,诸如cDNA,基因组片段,由多核苷酸链式反应(PCR) 产生的片段或限制性片段;和(d)具有作为作为杂合基因(即编码融合蛋白的基因)一部 分的核苷酸序列的重组核酸分子。由此,重组的核酸分子可以是经(化学或酶学)修饰的 或非修饰的DNA或RNA,无论是完全的、或部分单链的、或双链的、甚或三链的。
[0064] 可以与本申请所描述的任意连续的核苷酸序列在高度严格或中度严格的条件下 杂交的核酸分子(或其互补物),也包含在本申请的范围内
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