抗除草劑大麥的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請(qǐng)為分案申請(qǐng)，其原申請(qǐng)的申請(qǐng)日為2009年5月6日，申請(qǐng)?zhí)枮?200980126400. 4,名稱為"抗除草劑大麥"。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及具有除草劑抗性或耐性的谷類植物。更具體地，本發(fā)明涉及抗除草劑 大麥。
【背景技術(shù)】
[0003] 由于人口增長和其他壓力，例如耕地減少，氣候變化和將農(nóng)作物用于生物燃料生 產(chǎn)日益增多，糧食生產(chǎn)，特別是谷物生產(chǎn)在世界范圍內(nèi)日益重要。
[0004] 除草劑通過使谷物產(chǎn)量、牧草產(chǎn)量、質(zhì)量和利益率最大化而在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中起著重 要作用。除草劑可以殺死或抑制不需要的植物從而減少與需要的植物一一例如農(nóng)作物一一 競爭營養(yǎng)、水分等。
[0005] 咪唑啉酮（Imidazolinone)和磺酰脲（sulphonylurea)除草劑通過抑制植物酶乙 酰輕酸合酶（AHAS)--也稱作乙酰乳酸合酶（acetolactate synthase，ALS)來抑制包括 大量雜草在內(nèi)的敏感植物的生長和發(fā)育。AHAS合成支鏈氨基酸，是植物的一個(gè)關(guān)鍵功能。 重要的是，咪唑啉酮和磺酰脲除草劑對(duì)動(dòng)物包括人也有相對(duì)較低的毒性。
[0006] 咪唑啉酮包括下列化合物：咪草煙（imazethapyr)、滅草喹（imazaquin)、滅草煙 (imazapyr)、甲咪唑煙酸（imazapic)和咪草啶酸（imazamox)等。
[0007] 市售的咪唑啉酮除草劑包括：0N BXJTY? (甲咪唑煙酸+滅草煙）、 INTERVIX? (咪草啶酸 + 滅草煙）、SPlMBiAKE:R⑩（咪草煙）、RAPTOR?: (咪草啶酸）和;FLAME? (甲咪唑煙酸）。
[0008] 盡管一些農(nóng)作物被指出有自然存在的除草劑抗性，但是很多重要的糧食作物對(duì)除 草劑（包括咪唑啉酮）敏感。
[0009] 大麥(Hordeum-vulRare)是一種世界范圍內(nèi)的重要谷類農(nóng)作物，因?yàn)樗糜邴溠?生產(chǎn)、釀造以及人和動(dòng)物的食物。大麥的優(yōu)勢(shì)在于它比小麥更耐鹽并且可成功種植于較貧 瘠的土地和/或較干燥的環(huán)境中。
[0010] 雜草防治在大麥生產(chǎn)中是一個(gè)主要的問題。需要良好的化學(xué)雜草防治來使農(nóng)作物 的產(chǎn)量最大化并限制機(jī)械耕作的需要以及給土壤結(jié)構(gòu)帶來的損害和侵蝕。特別需要使用更 大范圍的低毒性除草劑來防治大麥種植系統(tǒng)中全譜的各種雜草。例如，由于大部分大麥對(duì) 磺酰脲有抗性，這種除草劑可在出苗長出大麥作物后施用，然而，咪唑啉酮?jiǎng)t不能在出苗后 施用，因?yàn)榇篼湆?duì)這類除草劑敏感。此外，大麥作物甚至不能被播種在含有咪唑啉酮的土壤 中，因?yàn)榇篼湆?duì)咪唑啉酮敏感。
[0011] 上面對(duì)現(xiàn)有提議或產(chǎn)品的參考和描述不意欲、也不應(yīng)被解釋為是對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域公 知的陳述或承認(rèn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明提供一種與野生型大麥相比對(duì)除草劑的抗性增強(qiáng)的非自然存在的大麥植 物。
[0013] 本發(fā)明還提供所述非自然存在大麥植物的種子。
[0014] 此外，本發(fā)明還提供一種抑制大麥植物周圍的雜草生長的方法，包括種植一種與 野生型大麥植物相比對(duì)除草劑的抗性增強(qiáng)的非自然存在的大麥植物，并在合適條件下對(duì)所 述抗性增強(qiáng)的大麥植物及其周圍施用足以抑制雜草生長的咪唑啉酮。
[0015] 本發(fā)明還涉及一種種植大麥作物的方法，包括播種本發(fā)明的種子，并在合適的條 件下培育所述種子和得到的植物來生產(chǎn)作物。
【附圖說明】
[0016] 圖 1 示出 了抗咪唑啉酮突變系（VBHT 0805 (SEQ ID N0:8)、VBHT 0806 (SEQ ID N0:9)和 VBHT 0802(SEQ ID N0:10))和野生型對(duì)照系（AF059600(SEQ ID N0:5)、 Buloke(SEQ ID N0:6)和 Hindmarsh(SEQ ID N0:7))的位于 1742 堿基位點(diǎn)附近的 AHAS 基 因（以方框示出）的序列對(duì)比。
[0017] 圖 2 示出了在 EMS05*06HI005 系和 EMS05*06HI006 系（H. vulgare_AHAS-mutant) 中鑒定的位于突變DNA核苷酸堿基1742位點(diǎn)周圍的6個(gè)植物種AHAS基因的氨基酸序列對(duì) 比，顯示結(jié)果為絲氨酸（S)變?yōu)樘於０罚∟):
[0018] 煙草（Nicotiana tabacum)AHAS/1-24 (SEQ ID N0:11)
[0019] 甘藍(lán)型油菜（Brassica napus)AHAS1/1-24(SEQ ID NO: 12)
[0020] 甘藍(lán)型油菜（Brassica napus)AHAS2/1-24(SEQ ID NO: 13)
[0021] 大麥（Hordeum vulgare)AHAS/1-24(SEQ ID NO: 14)
[0022] 大麥 AHAS 突變體/1-24 (SEQ ID NO: 15)
[0023] 稻（Oryza sativa)AHAS/1-24(SEQ ID NO:16)
[0024] 小麥（Triticum aestivum)AHAS/1-24(SEQ ID NO: 17)
[0025] 玉米（Zea mays) AHAS/1-24 (SEQ ID NO :18) 〇
[0026] 圖3示出了與野生型參考序列（AHASJL vulgare_AF059600和Buloke)對(duì)比的重 測(cè)序的 VBHT 0805、VBHT 0806、VBHT 0802 和 VBHT 0810 的 AHAS 基因序列對(duì)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] 圖4示出了在2007年（表3)和2008年（表4)在澳大利亞維多利亞霍舍姆 (Horsham，Victoria，Australia)以及在2008年（表5)在澳大利亞新南威爾士馬里納 (Marinna, NSW, Australia)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中與野生型株系Buloke和Hindmarch相比，突變株 系VBHT0802、VBHT0805、VBHT0806和VBHT0810的咪唑啉酮抗性。所述實(shí)驗(yàn)記載于實(shí)施例5 中。
[0034] 圖5在表6中示出了在澳大利亞9個(gè)地區(qū)與Buloke相比的抗咪唑啉酮突變系的 產(chǎn)量（t/ha)。所述實(shí)驗(yàn)記載于實(shí)施例6中。
[0035] 圖6在表7中示出了咪唑啉酮抗性突變大麥株系與親代栽培種Buloke的形態(tài)學(xué) 和DNA比較。所述實(shí)驗(yàn)記載于實(shí)施例7中。
[0036] 圖7在表8中示出了與Buloke相比的VBHT 0805的麥芽制造品質(zhì)。所述實(shí)驗(yàn)記 載于實(shí)施例10中。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 本發(fā)明提供一種與野生型大麥相比對(duì)除草劑的抗性一一尤其是對(duì)咪唑啉酮除草 劑的抗性一一增強(qiáng)的非自然存在的大麥植物。本發(fā)明還包括所述大麥植物的具有對(duì)除草劑 抗性增強(qiáng)的特性或特征的子代和后代。本發(fā)明還包括本發(fā)明的大麥植物的雜種。
[0038] 術(shù)語"非自然存在"是指在自然界不存在而是人類干預(yù)的結(jié)果的植物。優(yōu)選所述 植物通過誘變產(chǎn)生，更優(yōu)選通過化學(xué)誘變產(chǎn)生。
[0039] 術(shù)語"大麥植物"是指大麥種的全部遺傳變異類型及其眾多變種例如Buloke和 Hindmarsh，以及大麥屬內(nèi)的相關(guān)種。
[0040] 術(shù)語"對(duì)除草劑的抗性增強(qiáng)"和"抗除草劑大麥"的含義是所述植物不像其自然存 在的相應(yīng)植物或野生型一樣受除草劑的不利影響。此術(shù)語包含對(duì)除草劑的耐受性。
[0041] 本發(fā)明還提供所述非自然存在的對(duì)除草劑一一特別是咪唑啉酮除草劑一一的抗 性增強(qiáng)的大麥植物的種子。
[0042] 不意欲囿于理論，本發(fā)明人研發(fā)的增強(qiáng)的除草劑抗性看來是植物的生理學(xué)和/或 生物化學(xué)變化的結(jié)果并且因此干擾除草劑的正常作用。這可能涉及對(duì)除草劑的吸收或轉(zhuǎn)移 的改變或代謝酶結(jié)合除草劑的能力的改變。因此本發(fā)明涉及所述植物中使其具有除草劑抗 性的改變了的元素，包括改變了的基因和/或蛋白質(zhì)（包括酶），所述基因和蛋白質(zhì)與其除 草劑敏感大麥植物的相應(yīng)基因和蛋白質(zhì)相比發(fā)生了改變。優(yōu)選所述改變了的基因和/或蛋 白質(zhì)是分離的形式或基本純化的方式。
[0043] 本發(fā)明的植物和種子包括突變、重組變種和基因工程衍生物或通過其他方法例如 常規(guī)育種衍生的衍生物的植物和種子，它們均保持上述改變了的元素。本發(fā)明還涉及所述 抗除草劑大麥的除種子外的植物部分，包括不管是通過植物組織培養(yǎng)還是通過其他方式產(chǎn) 生的植物細(xì)胞、植物組織和植物器官。
[0044] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的種子是本文描述的VBHT 0802、VBHT 0803、VBHT 0805、VBHT 0806、VBHT 0807、VBHT 0809或VBHT 0810或者是由這些種子得到的植物。本 發(fā)明還提供作為與野生型大麥植物相比其具有增強(qiáng)的咪唑啉酮抗性的突變體、衍生物及變 種的種子或植物。
[0045] 下面種子的樣本依據(jù)布達(dá)佩斯條約于2008年4月18日保藏于NCIMB. Ltd of Ferguson Building，Craibstone Estate, Buckburn, Aberdeen, Scotland 并且相應(yīng)的編號(hào) 如下：
[0046] 表1 :保藏物
[0047]
[0048] 本發(fā)明還提供一種抑制大麥植物周圍的雜草生長的方法，包括種植一種與野生型 大麥相比對(duì)除草劑的抗性增強(qiáng)的大麥植物，并在合適條件下對(duì)所述大麥植物及其周圍施用 足以抑制雜草生長的咪唑啉酮。
[0049] 本發(fā)明還涉及一種抑制大麥作物中的雜草生長的方法，所述方法包括種植抗除草 劑大麥作物并在合適條件下對(duì)所述作物施用咪唑啉酮除草劑來抑制雜草生長。
[0050] 所述咪唑啉酮可以咪草啶酸和滅草煙的組合的形式使用，比例分別為12. 375g每 公頃和5. 625g每公頃；分別為24. 75和11. 25g每公頃；分別為41. 25和18. 75g每公頃或 49. 5和22. 5g每公頃?？蛇x地，所述咪唑啉酮可以甲咪唑煙酸和