本项发明属于生物基因技术领域,特别涉及水稻OsEPSPS基因的突变型及其在农业生物技术中的应用。本技术提供了一种特定的水稻OsEPSPS基因突变体,该突变体在实施例中被详细描述。该基因突变体有望在提高作物产量、抗逆境能力等方面发挥重要作用。
背景技术
在作物种植时,由于杂草与农作物争夺有限的光照、水分和营养物质,会严重影响农作物的产量。草甘膦,从上世纪六十年代研制成功,通过近五十多年的推广应用具有高效率、低成本、广谱性遇水分解等优点,是目前使用最广泛的除草剂。各种化学除草剂的使用会使作物的可持续性发展和粮食安全性受到严重的挑战。因此,培育及种植抗草甘膦作物品种,不仅可以减轻人工除草的负担,还能够提高作物产量,有利于作物机械化生产。
草甘膦主要通过干扰植物莽草酸合成途径来实现除草目标。5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase,EPSPS)是植物莽草酸途径的关键酶,在它的催化作用下,磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和莽草酸-3-磷酸(S3P)可以合成氨基酸的前体物,这是植物生理代谢的重要环节。草甘膦因其独特的化学结构,它会与PEP竞争性结合EPSPS,导致EPSPS无法参与植物重要代谢环节,芳香族氨基酸无法在植物细胞内合成,植物各种代谢反应都会受到抑制效果,最终使植物死亡。V.Mohan Murli Achari等人的研究发现水稻EPSPS基因的双突变体可大幅提高草甘膦抗性。欧阳朝等人发现一个自然进化的TIPS-EPSPS突变被证实在鹅草中对草甘膦具有高度抗性,其抗性是野生型(WT)的180倍,比前人研究的P106S突变体高32倍。而现在广泛研究的EPSPS基因均来自细菌体内,对植物内源的EPSPS基因研究少之又少。
目前难以在作物体内获得天然突变的抗草甘膦的EPSPS基因,只能通过转基因的方式,将突变的EPSPS基因转入作物体内,获得抗草甘膦作物。因此,急需开发不影响植物生长发育,且对植物具有草甘膦抗性的基因,对水稻等作物生产具有重要意义。
实现思路