2372404 - Метаболизирующий гербицид белок, его ген и их применение

Метаболизирующий гербицид белок, его ген и их применение

Иллюстрации

Показать все

Обеспечивается ДНК, кодирующая белок, способный превращать в присутствии системы транспорта электронов, содержащей донор электрона, соединение формулы (II), приведенной в описании изобретения, в соединение формулы (III), приведенной в описании изобретения. Белок способен метаболизировать гербициды. Введение ДНК в растение с экспрессией в нем указанного белка придает этому растению устойчивость к гербицидам. 19 н. и 6 з.п. ф-лы, 66 ил., 35 табл.

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к белку, способному метаболизировать гербицидное соединение (метаболизирующему гербицид белку), его гену и их применению.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гербициды при их применении наносят в необходимом количестве разбавленного раствора. Имеются ситуации, в которых остаются избыточные количества. Имеются также ситуации, в которых нанесенный гербицид после его нанесения в течение некоторого времени остается в почве или в остатке растения. Первоначально, при условии, что безопасность таких гербицидов проверялась, такие небольшие количества остаточных растворов или остатков оказывали небольшое влияние на окружающую среду или на культивируемые после этого сельскохозяйственные культуры. Однако если существует способ, в котором содержащееся гербицидное соединение превращается в соединение более низкой гербицидной активности, то, например, могут проводиться обработки для инактивации остаточных растворов или остатков, описанных выше, по мере необходимости.

Кроме того, в случае применения гербицида имеются ситуации, в которых трудно отличить культивируемые растения от сорняков тех видов, которые имеют общие с ними черты, для селективного уничтожения только сорняков. Поэтому желательной является разработка нового способа для придания гербицид-резистентности растению-мишени.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В этих обстоятельствах авторы данного изобретения провели интенсивное исследование и в результате нашли, что ингибирующее протопорфириногеноксидазу (далее называемую иногда “PPO”) гербицидное соединение может быть превращено реакцией с определенным белком в соединение более низкой гербицидной активности, что и привело к завершению данного изобретения.

Таким образом, в данное изобретение включены:

1. ДНК, кодирующая метаболизирующий гербицид белок, где указанный белок выбран из группы, состоящей из:

(А1) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:1;

(А2) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:2;

(А3) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:3;

(А4) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:108;

(А5) белка, способного превращать в присутствии системы транспорта электронов, содержащей донор электрона, соединение формулы (II):

в соединение формулы (III):

и содержащего аминокислотную последовательность, имеющую, по меньшей мере, 80% идентичность последовательности с аминокислотной последовательностью, показанной в любой из последовательностей SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:2, SEQ ID NO:3 или SEQ ID NO:108;

(А6) белка, способного превращать в присутствии системы транспорта электронов, содержащей донор электрона, соединение формулы (II) в соединение формулы (III) и содержащего аминокислотную последовательность, кодируемую нуклеотидной последовательностью, имеющей, по меньшей мере, 80% идентичность последовательности с нуклеотидной последовательностью, кодирующей аминокислотную последовательность, показанную в любой из последовательностей SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:2, SEQ ID NO:3 или SEQ ID NO:108;

(А11) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:159;

(А12) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:160;

(А13) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:136;

(А14) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:137;

(А15) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:138;

(А16) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:215;

(А17) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:216;

(А18) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:217;

(А19) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:218;

(А20) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:219;

(А21) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:220;

(А22) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:221;

(А23) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:222;

(А24) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:223;

(А25) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:224;

(А26) белка, способного превращать в присутствии системы транспорта электронов, содержащей донор электрона, соединение формулы (II) в соединение формулы (III) и содержащего аминокислотную последовательность, имеющую, по меньшей мере, 80% идентичность последовательности с аминокислотной последовательностью, показанной в любой из последовательностей SEQ ID NO:159, SEQ ID NO:136, SEQ ID NO:137, SEQ ID NO:138, SEQ ID NO:217, SEQ ID NO:219, SEQ ID NO:220, SEQ ID NO:221 или SEQ ID NO:223, или аминокислотную последовательность, имеющую, по меньшей мере, 90% идентичность последовательности с аминокислотной последовательностью, показанной в любой из последовательностей SEQ ID NO:160, SEQ ID NO:215, SEQ ID NO:216, SEQ ID NO:218, SEQ ID NO:222 или SEQ ID NO:224;

(А27) белка, способного превращать в присутствии системы транспорта электронов, содержащей донор электрона, соединение формулы (II) в соединение формулы (III) и содержащего аминокислотную последовательность, кодируемую нуклеотидной последовательностью, имеющей, по меньшей мере, 90% идентичность последовательности с нуклеотидной последовательностью, кодирующей аминокислотную последовательность, показанную в любой из последовательностей SEQ ID NO:159, SEQ ID NO:160, SEQ ID NO:136, SEQ ID NO:137, SEQ ID NO:138, SEQ ID NO:215, SEQ ID NO:216, SEQ ID NO:217, SEQ ID NO:218, SEQ ID NO:219, SEQ ID NO:220, SEQ ID NO:221, SEQ ID NO:222, SEQ ID NO:223 или SEQ ID NO:224; и

(А28) белка, способного превращать в присутствии системы транспорта электронов, содержащей донор электрона, соединение формулы (II) в соединение формулы (III) и содержащего аминокислотную последовательность, кодируемую ДНК, амплифицируемой полимеразной цепной реакцией с праймером, содержащим нуклеотидную последовательность, показанную в любой из SEQ ID NO:124 - SEQ ID NO:128, праймером, содержащим нуклеотидную последовательность, показанную в SEQ ID NO:129, и с использованием в качестве матрицы хромосомной ДНК Streptomyces phaeochromogenes, Streptomyces testaceus, Streptomyces achromogenes, Streptomyces griseofuscus, Streptomyces thermocoerulescens, Streptomyces nogalater, Streptomyces tsusimaensis, Streptomyces glomerochromogenes, Streptomyces olivochromogenes, Streptomyces ornatus, Streptomyces griseus, Streptomyces lanatus, Streptomyces misawanensis, Streptomyces pallidus, Streptomyces roseorubens, Streptomyces rutgersensis, Streptomyces steffisburgensis или Saccharopolyspora taberi;

2. ДНК, содержащая нуклеотидную последовательность, выбранную из группы, состоящей из:

(а1) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:6;

(а2) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:7;

(а3) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:8;

(а4) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:109;

(а5) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:139;

(а6) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:140;

(а7) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:141;

(а8) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:142;

(а9) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:143;

(а10) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:225;

(а11) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:226;

(а12) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:227;

(а13) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:228;

(а14) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:229;

(а15) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:230;

(а16) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:231;

(а17) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:232;

(а18) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:233;

(а19) нуклеотидной последовательности, показанной в SEQ ID NO:234;

(а20) нуклеотидной последовательности, кодирующей аминокислотную последовательность белка, способного превращать в присутствии системы транспорта электронов, содержащей донор электрона, соединение формулы (II) в соединение формулы (III), причем указанная нуклеотидная последовательность имеет, по меньшей мере, 80% идентичность последовательности с нуклеотидной последовательностью, показанной в любой из SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:7, SEQ ID NO:8 или SEQ ID NO:109; и

(а21) нуклеотидной последовательности, кодирующей аминокислотную последовательность белка, способного превращать в присутствии системы транспорта электронов, содержащей донор электрона, соединение формулы (II) в соединение формулы (III), причем указанная нуклеотидная последовательность имеет, по меньшей мере, 90% идентичность последовательности с нуклеотидной последовательностью, показанной в любой из SEQ ID NO:139, SEQ ID NO:140, SEQ ID NO:141, SEQ ID NO:142, SEQ ID NO:143, SEQ ID NO:225, SEQ ID NO:226, SEQ ID NO:227, SEQ ID NO:228, SEQ ID NO:229, SEQ ID NO:230, SEQ ID NO:231, SEQ ID NO:232, SEQ ID NO:233 или SEQ ID NO:234;

3. ДНК по п.1, содержащая нуклеотидную последовательность, кодирующую аминокислотную последовательность указанного белка, где использование кодонов в указанной нуклеотидной последовательности находится в диапазоне плюс или минус 4% использования кодонов в генах из вида клетки-хозяина, в которую вводят эту ДНК, и GC-содержание указанной нуклеотидной последовательности составляет, по меньшей мере, 40% и максимально 60%;

4. ДНК, содержащая нуклеотидную последовательность, показанную в SEQ ID NO:214;

5. ДНК, содержащая нуклеотидную последовательность, показанную в SEQ ID NO:368;

6. ДНК, содержащая нуклеотидную последовательность, показанную в SEQ ID NO:393;

7. ДНК, в которой ДНК, имеющая нуклеотидную последовательность, кодирующую транзитную сигнальную последовательность внутриклеточной органеллы, присоединена «слева» от ДНК по п.1 в рамке считывания;

8. ДНК, в которой ДНК по п.1 и промотор, функциональный в клетке-хозяине, функционально связаны;

9. Вектор, содержащий ДНК по п.1;

10. Способ получения вектора, предусматривающий стадию встраивания ДНК по п.1 в вектор, реплицируемый в клетке-хозяине;

11. Трансформант, в котором ДНК по п.1 введена в клетку-хозяина;

12. Трансформант по п.11, где клеткой-хозяином является клетка микроорганизма или клетка растения;

13. Способ получения трансформанта, предусматривающий стадию введения в клетку-хозяина ДНК по п.1;

14. Способ получения белка, способного превращать соединение формулы (II) в соединение формулы (III), причем указанный способ предусматривает стадии культивирования трансформанта по п.11 и извлечения продуцированного указанного белка;

15. Применение ДНК по п.1 для получения белка, способного превращать соединение формулы (II) в соединение формулы (III);

16. Способ придания растению резистентности к гербициду, предусматривающий стадию введения в клетку растения и экспрессии в клетке растения ДНК по п.1;

17. Полинуклеотид, имеющий частичную нуклеотидную последовательность ДНК по п.1 или нуклеотидную последовательность, комплементарную указанной частичной нуклеотидной последовательности;

18. Способ обнаружения ДНК, кодирующей белок, способный превращать соединение формулы (II) в соединение формулы (III), предусматривающий стадию обнаружения ДНК, с которой гибридизуется зонд при гибридизации с использованием в качестве зонда ДНК по п.1 или полинуклеотида по п.17;

19. Способ обнаружения ДНК, кодирующей белок, способный превращать соединение формулы (II) в соединение формулы (III), предусматривающий стадию обнаружения ДНК, амплифицированной в полимеразной цепной реакции с полинуклеотидом по п.17 в качестве праймера;

20. Способ по п.19, где, по меньшей мере, один из праймеров выбран из группы, состоящей из полинуклеотида, содержащего нуклеотидную последовательность, показанную в любой из SEQ ID NO:124 - SEQ ID NO:128, и полинуклеотида, содержащего нуклеотидную последовательность, показанную в SEQ ID NO:129;

21. Способ получения ДНК, кодирующей белок, способный превращать соединение формулы (II) в соединение формулы (III), предусматривающий стадию извлечения ДНК, детектированной по способу по п.18 или 19;

22. Способ скрининга клетки, имеющей ДНК, кодирующую белок, способный превращать соединение формулы (II) в соединение формулы (III), предусматривающий стадию детектирования указанной ДНК из тест-клетки по способу по п.18 или 19;

23. Метаболизирующий гербицид белок, выбранный из группы, состоящей из:

(А1) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:1;

(А2) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:2;

(А3) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:3;

(А4) белка, содержащего аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO:108;

(А5) белка, способного превращать в присутствии системы транспорта электронов, содержащей донор электрона, соединение формулы (II) в соединение формулы (III) и содержащего аминокислотную последовательность, имеющую, по меньшей мере, 80% идентичность последовательности с аминокислотной последовательностью, показанной в любой из последовательностей SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:2, SEQ ID NO:3 или SEQ ID NO:108;