CN115175556A - 与大豆中锈病抗性相关联的新颖的遗传基因座 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了使用衍生自大豆株系SX6907的标志、基因和染色体区间来鉴定、选择和/或产生对亚洲大豆锈病具有抗性的大豆植物或种质的方法和组合物。还提供了抗亚洲大豆锈病的大豆种子、植物和种质。

Description

与大豆中锈病抗性相关联的新颖的遗传基因座
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年7月1日提交的中国专利申请号201910584420.1的优先权,其披露内容以其全文并入本文。
序列表
本申请含有一份已经以ASCII格式电子提交的序列表并且将该序列表通过引用以其全文特此并入。所述ASCII副本创建于2020年6月22日,名为115479.000346_SequenceListing_22June2020_ST25.txt并且大小为167,289字节。
技术领域
本发明涉及植物基因工程领域,具体涉及一种与大豆中锈病抗性相关联的蛋白、其编码基因和用途。
背景技术
大豆(Soybean,Glycine max)是世界四大油料作物之一,也是生产蛋白质最重要的作物之一。锈病是全球大豆生产中的主要疾病,防治该疾病的主要方法是施用叶面杀真菌剂。
目前还没有完全抗锈病的商品化品种。锈病的病原菌为豆薯层锈菌,锈病病原菌的寄主包括广泛的豆科植物(分别地,17个属中至少31个物种;Slaminko等人,(2008)PlantDis.[植物疾病],92:797-771;19个属中至少42个物种;Frederick等人,(2002)Mycology[真菌学],92:217-227)。此外,另外152个物种已被认为是豆薯层锈菌的潜在宿主(Bonde等人,(2008)Plant Dis.[植物疾病],92:30-38;Goellner等人,(2010)Molecular PlantPathology[分子植物病理学],11:169-177;Ono等人,(1992)Mycol.Res.[真菌学研究],96(10):825-850;和Slaminko等人,(2008)Plant Dis.[植物疾病],92:797-771)。杀真菌剂的应用是目前唯一可用的减轻锈蚀的方法。
很少有大豆资源对豆薯层锈菌具有抗性。大豆资源对豆薯层锈菌的抗性对个体生理小种具有特异性,因此,在利用抗性资源进行繁育时,如果忽略这种抗性特异性,可能会因宿主抗性与生理小种之间的不相容性而丧失抗性资源中的抗性,这不利于抗性资源的持续利用。
培育锈病抗性品种是防止锈病危害最经济有效的方法。通过在大豆种质和其他豆科植物中探索新的抗病基因,并将它们作为单个基因、多个基因或以多个基因盒的形式转移到大豆中,这些抗性基因可能能够通过同源或异源表达提供对豆薯层锈菌的抗性。因此,需要能够引入商业大豆植物以控制锈病抗性的新颖抗锈病基因。
发明内容
本概述列出了本披露主题的若干实施例,并且在许多情况下列出了这些实施例的变化和排列。
因此,本披露主题的一个目的是提供用于将锈病抗性传递到非抗性大豆种质或植物品系的方法。另外,本披露主题提供了新颖的大豆品系,其在其基因组中包含衍生自大豆株系SX6907并且进一步在所述新颖的大豆品系中赋予亚洲大豆锈病(本文中,“ASR”)抗性的染色体区间、基因座和/或基因。
本发明提供了衍生自大豆株系SX6907的染色体区间,当将其引入植物(例如大豆例如大豆株系Williams 82)中时是足以赋予与不包含所述染色体区间的对照植物相比增加的锈病抗性,例如比如亚洲大豆锈病(“ASR”)抗性。本发明还提供了衍生自大豆株系SX6907的蛋白质和核酸,它们赋予了锈病抗性。
还提供了用于鉴定、选择和产生具有增强的锈病抗性的大豆属(Glycine)植物(包括野生大豆属(例如短绒野大豆)和大豆品系)的组合物和方法。还提供了锈病抗性大豆植物和种质。
在一些实施例中,提供了鉴定锈病抗性大豆植物或种质的方法。此类方法可以包括在大豆植物或种质中检测与增强的疾病抗性(特别是ASR抗性)相关联的遗传基因座或分子标志(例如SNP或数量性状基因座(QTL))。在一些实施例中,遗传基因座或分子标志与包含SEQ ID NO 11、12或13的核苷酸序列或其部分、或其部分的染色体区间的存在相关联,其中其部分与ASR抗性相关联。在另一个实施例中,遗传基因座或分子标志与SEQ ID NO:2的核苷酸或其与ASR抗性相关的部分的存在相关联。在又一个实施例中,遗传基因座或分子标志与编码SEQ ID NO:1的氨基酸序列的核苷酸或其与ASR抗性相关的部分的存在相关联。
在一些实施例中,提供了产生ASR抗性大豆植物的方法。此类方法可以包括在大豆植物或种质中检测与增强的病原体(例如ASR)抗性相关联的遗传基因座和/或遗传标志的存在,以及从所述大豆种质中产生子代植物。在一些实施例中,这些方法用于产生新颖的ASR抗性大豆株系。
其他实施例包括选择疾病抗性大豆植物或种质的方法。此类方法可以包括使第一大豆植物或种质与第二大豆植物或种质杂交,其中该第一大豆植物或种质包含衍生自包含与增强的疾病和/或ASR抗性和/或耐受性相关联的SEQ ID NO 2、11、12或13中任一个或其部分的大豆株系SX6907或其子代植物的遗传基因座,并选择具有遗传基因座的子代植物或种质。
在一些实施例中,提供了将与增强的锈病抗性相关联的、衍生自大豆株系SX6907的遗传基因座基因渗入到大豆植物或种质的方法。此类方法可以包括将第一大豆植物或种质(该大豆植物或种质包含与增强的锈病(ASR)抗性相关联的、衍生自大豆株系SX6907的染色体区间(例如SEQ ID No:11、12、或13或其部分))与第二大豆植物或种质(该大豆植物或种质用缺乏所述基因座)杂交,并任选地将包含所述遗传等位基因的子代植物与第二大豆植物或种质重复回交以产生具有增强的病原体抗性的大豆植物(例如大豆)或种质,该大豆植物或种质包含与增强的ASR抗性相关联的、衍生自大豆株系SX6907和/或ZRYCR1的染色体区间。在一个实施例中,染色体区间包含SEQ ID NO:2。在另一个实施例中,染色体区间包含SEQ ID NO:1。
包含与增强的病原体抗性相关联的染色体区间的子代可以通过在其基因组中检测与衍生自大豆登录号株系SX6907和/或ZRYCR1的所述染色体区间相关联或与其遗传连锁的标志的存在来鉴定,其中所述染色体区间包含SEQ ID NO 11、12或13或其部分,并且该标志可以是如表1中描述的有利等位基因中任一个。
还提供了通过本发明的方法鉴定、产生或选择的大豆植物和/或种质,以及衍生自通过这些方法鉴定、产生或选择的大豆植物或种质的任何子代或种子。在一个实施例中,与SEQ ID NO 11、12或13中任一个中描述的染色体区间的存在相关联的分子标志可用于鉴定或选择对ASR具有抗性的植物品系。另外的所述分子标志可以位于所述染色体区间的20cM、10cM、5cM、4cM、3cM、2cM、和1cM内,或者来自如表1中描述的与ASR抗性相关联的任何对应的有利等位基因。在另一个实施例中,所述分子标志可以位于如表1中描述的与ASR相关联的任何SNP标志的20cM、10cM、5cM、4cM、3cM、2cM、1cM内。
还提供了非天然存在的大豆种子、植物和/或种质,其包含衍生自与增强的锈病抗性相关的株系SX6907和/或ZRYCR1的一个或多个遗传基因座。在具体实施例中,遗传基因座包含SEQ ID NO:11、12或13中的任一个,或其一部分和/或如表1中所描绘的任何有利等位基因。在其他实施例中,遗传基因座包含SEQ ID NO:2的核酸序列或编码SEQ ID NO:1的蛋白质的核酸。
与增强的锈病(ASR)抗性相关的标志可以包含以下、基本上由以下组成或由以下组成:与增强的病原体(ASR)抗性相关联的衍生自株系SX6907和/或ZRYCR1的一个或多个遗传基因座处的单个等位基因或等位基因的组合。在一个实施例中,标志在如SEQ ID NO:11、12或13描述的染色体区间内。在另一个实施例中,标志在SEQ ID NO:2内。在另一个实施例中,标志是如表1中描述的有利等位基因中任一个。
还提供了用于产生具有增强的疾病抗性的大豆属植物的其他组合物和方法。在本发明的一个方面,提供了一种DNA构建体,其包含在植物细胞中起作用的启动子,该启动子与编码跟SEQ ID NO:1具有至少80%100%同源性的蛋白质的DNA分子可操作地连接。本披露内容还涉及DNA分子。示例性的DNA分子包括(B1)SEQ ID NO:2中所示的DNA分子;(B2)与(B1)中定义的DNA分子在严格条件下杂交并编码该蛋白质的DNA分子;(B3)与(B1)和(B2)中定义的DNA序列具有99%以上、95%以上、90%以上、85%以上或80%以上同源性并编码该蛋白质的DNA分子。
本发明的另一方面涉及包含所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组细菌或转基因细胞系。本发明还涉及制备可育转基因植物的方法,所述方法包括提供包含RG21基因和RG22基因中的至少一个的植物表达盒,并在允许受体细胞摄取所述植物表达盒的条件下使所述受体植物细胞与所述植物表达盒接触;选择含有所述植物表达盒的所述受体植物细胞;从所选择的受体植物细胞再生植物;并且鉴定对大豆病原体,特别是ASR有抗性的可育转基因植物。
在本发明的另一方面,提供了可育转基因植物,其包含如上所述的植物表达盒,并且其中所述植物对大豆病原体,特别是ASR具有抗性。
在本发明的另一方面,提供了在田间控制ASR的方法,所述方法包括种植来自包含如本文所述的表达盒的植物的种子的步骤。
作为另外的方面,涉及产生本发明的转基因植物的种子和由本发明的转基因植物产生的种子。
还提供了衍生自本发明的转基因植物的收获产物,其中所述收获产物任选地包含本发明的核苷酸序列、表达盒、载体和/或至少一种蛋白质或DNA分子。进一步提供了衍生自本发明的收获产物的加工产物,其中所述收获产物任选地包含本发明的核苷酸序列、表达盒、载体和/或至少一种蛋白质或DNA分子。
仍另外,本披露作为另外的方面,提供了产生对大豆病原体具有增加的抗性的转基因植物的方法。在实施例中,该方法可以包括增加与SEQ ID NO:1具有至少80%-100%同源性的蛋白质的表达水平和/或活性。在另一个方面,本披露涉及用于繁育具有改进的锈病抗性的植物品种的方法,这些方法包括在受体植物中增加与SEQ ID NO:1具有至少80%-100%同源性的蛋白质的表达水平和/或活性的步骤。
本发明的组合物还包括用于检测本文披露的新颖抗性基因的探针和引物对。
上述的以及本发明的其他目的和方面将在以下阐述的附图和说明中进行详细解释。
附图说明
图1是具有锈病抗性基因RppRC1的重组载体pB2GW7-RppRC1的质粒图谱。
图2是RppRC1转基因植物T1代的PCR检测图。M:标志。L1-1、L1-2、L1-3为转化事件L1的T1植物的部分单株,L2-1、L2-2、L2-3为转化事件L2的T1植物的部分单株,和阴性:阴性对照天隆1号,阳性:阳性对照SX6907。
图3示出了RT-PCR鉴定RppRC1基因在T1代转基因植物中的表达。L1-2是转化事件L1的T1植物的单株,L2-1是转化事件L2的T1植物的单株。
图4A和4B示出了转基因植物的DNA分析。图4A示出了RppRC1转基因植物的DNA分析。L1-1、L1-2、L1-3、L1-4和L1-5分别是转化事件L1的T1植物的部分单株。L2-1和L2-2为转化事件L2的T1株的部分单株,而天隆1号为阴性对照。图4B示出了具有空载体的转基因植物的DNA分析。L3-1、L3-2、L3-3、L3-4、L3-5和L3-6是空载体转化事件L3的T1植株的部分单株。CK是天隆1号。
图5示出了T0转基因植物在接种后12天的抗性鉴定表型。SX6907是抗性对照并且表现免疫性;RppRC1转化事件L2表现免疫性;空载体转化事件L3表现易感性;非转基因天隆1号表现易感性。
图6示出了T1转基因植物在接种后12天的抗性鉴定表型。SX6907是抗性对照并且表现免疫性;RppRC1转化事件L2的T1植株的单株L2-1表现免疫性;阴性对照天隆1号表现易感性。
参考图1-6,相同的转化事件标记相同的标签,相同的单株标记相同的标签。
具体实施方式
在背景技术和整个说明书中引用或描述了各种出版物、文章和专利;这些参考文献中的每一个通过引用以其全文并入本文。已经包括在本说明书中的文件、行为、材料、装置、文章等的讨论是出于提供本发明的上下文的目的。这样的讨论并不承认任何或所有这些事项构成与任何披露或要求保护的发明相关的现有技术的一部分。
本文引用的所有专利、公开的专利申请和出版物均以引用方式并入,如同在本文中充分阐述一样。
除非另外指明,本文所用的所有科学技术术语具有如本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同意义。否则,本文使用的某些术语具有说明书中规定的含义。
本申请涉及编码用于锈病抗性的蛋白的新基因及其在植物中,特别是在大豆中提供锈病抗性的用途。在本发明的一个实施例中,该基因衍生自大豆(Glycine max)SX6907。
因此,在一个方面,本申请提供了与植物中的锈病抗性相关的蛋白质、其编码基因及用途。在本发明中,将RppRC1基因转化入大豆品种天隆1号获得的转基因大豆的锈病抗性显著高于野生型大豆,说明RppRC1和其编码基因可以调节和控制豆科植物的针对锈病的抗性,并且提高过表达后植物的锈病抗性。RppRC1及其编码基因可用于提高豆科作物的疾病抗性并且对繁育具有疾病抗性的新品种具有重要意义。
本发明的其他方面包括将锈病抗性传递到非抗性大豆种质或植物系中的方法。另外,本披露主题提供了新颖的大豆(Glycine max)品系,其在其基因组中包含衍生自大豆SX6907并且进一步在所述新颖的大豆品系中赋予大豆锈病抗性的染色体区间、基因座和/或基因。
定义
除非另外定义,本文使用的所有技术和科学术语具有与本披露主题所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的意义。
尽管认为以下术语可以很好地为本领域的普通技术人员所理解,但是提出以下定义是为了使本披露主题容易理解。
除非在上下文中另有明确说明,否则本文使用的单数形式“一种(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数提及。因此,例如,对“一个细胞”的提及包括多个这样的细胞,对“该蛋白质”的提及包括对本领域技术人员已知的一种或多种蛋白质及其等价物的提及,等等。除非另有明确说明,否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
如在说明书和权利要求中使用的,术语“包含”及其语法变体可以包括“由……组成”和“基本上由……组成”的方面。“包含”及其语法变体也可以表示“包含但不限于”。
如本文使用的,词语“或”指特定列表的任何成员并且还包括该列表的成员的任何组合。
如本文使用的,术语“和/或”是指并且涵盖一个或多个相关联的列出项的任何及全部可能组合,连同当以可替代性(“或”)解释时组合的缺少。
该范围在本发明中可以表示为从“大约”一个特定值和/或“大约”另一个特定值。当表达这样的范围时,其他方面包括从一个特定值和/或到其他特定值。类似地,当值表示为近似值时,应该理解为通过使用先行词“约”,具体值形成另一个方面。还应该理解,每个范围的端点都与另一个端点显著相关和独立。还应理解,本发明披露了多个值,除了值本身外,每个值在本文中也以“约”该特定值的形式披露。例如,如果披露了值“10”,则也披露了“约10”。还应理解,还披露了两个特定单元之间的每个单元。例如,如果披露了10和15,则还披露了11、12、13和14。
术语“基本上由……组成”(以及其语法上的变体)当应用于本发明的多核苷酸序列时,意指由所列举的序列(例如,SEQ ID号)以及该列举的序列的5’和/或3’端上的全部十个或更少(例如,1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10)的另外的核苷酸两者组成的一个多核苷酸序列,这样使得该多核苷酸序列的功能未实质上发生改变。该总共十个或更少的另外的核苷酸包括全部数量的两个端上加在一起的另外的核苷酸。术语“实质上改变的”,当应用于本发明的多核苷酸时,是指与由所列举的序列组成的多核苷酸序列的表达水平相比,表达多核苷酸序列的能力增加或减少至少约50%或更多。
如本文使用的,关于植物的术语“引入”意指以任何方式完成,该方式包括但不限于:基因渗入、转基因、规律成簇的间隔短回文重复修饰(CRISPR)、转录激活子样效应子核酸酶(TALEN)(Feng等人2013,Joung和Sander 2013)、大范围核酸酶或锌指核酸酶(ZFN)。
如本文使用的,术语“大豆”是指大豆和使用大豆(包括“野生大豆属”植物)培育或培养的任何植物品种。
如本文使用的,术语“野生大豆属”是指多年生大豆属植物,例如灰毛大豆(G.canescens)、银毛大豆(G.argyrea)、澎湖大豆(G.clandestine)、G.latrobeana、白色大豆(G.albicans)、G.aphyonota、沙生大豆(G.arenaria)、弯大豆(G.curvata)、弯裂片大豆(G.cyrtoloba)、扁豆荚大豆(G.dolichocarpa)、镰状大豆(G.falcate)、G.gracei、密毛大豆(G.hirticaulis)、乳绿大豆(G.lactovirens)、阔叶大豆(G.latifolia)、小叶大豆(G.microphylla)、蒙蒂-道格拉斯大豆(G.montis-douglas)、G.peratosa、G.pescadrensis、G.pindanica、G.pullenii、黄紫大豆(G.rubiginosa)、G.stenophita、G.syndetika、或短绒野大豆中任一种。
在本发明中,“核酸”是指单链或双链形式的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸聚合物,除非另有限制,否则包括在以下方面具有天然核苷酸基本特性的已知类似物(例如肽核酸):它以类似于天然存在的核苷酸的方式与单链核酸杂交。
术语“变体”及其语法变体指的是基本相似的序列。对于核酸分子,变体包含在天然核酸分子的一个或多个位点缺失和/或添加一个或多个核苷酸,和/或在天然核酸分子的一个或多个位点取代一个或多个核苷酸。
术语“蛋白质”是指氨基酸残基的聚合物。该术语适用于其中一个或多个氨基酸残基是相应天然氨基酸的人工化学类似物的氨基酸聚合物,以及适用于天然氨基酸聚合物。
如本文使用的,“天然”核酸分子或蛋白质分别包含天然存在的核苷酸序列或氨基酸序列。
如本文使用的,术语“编码(coding)”或“编码(encoding)”及其语法变体用于表示核酸包含所期望的信息,其通过使用密码子来指导核苷酸序列(例如豆科序列)翻译为特定的蛋白质。编码蛋白质的核酸可以在核酸的翻译区内包含非翻译序列(例如,内含子),或者可以缺少这样的中间非翻译序列(例如,如在cDNA中)。
如本文使用的,术语“等位基因”是指在特定基因座处出现的两个或更多个不同核苷酸或核苷酸序列中的一个。
当标志与性状连锁并且当标志的存在指示了所希望的性状或性状形式是否会和/或会以什么程度发生在包含标志的植物/种质中时,则该标志与该性状“相关联”。类似地,当标志物与等位基因连锁并且当标志物的存在指明了等位基因是否存在于包含标志物的植物/种质中时,则该标志物与该等位基因“相关”。例如,“与增强的病原体抗性相关联的标志”是指其存在或不存在可用于预测植物是否和/或在何种程度上显示病原体抗性表型的标志(例如,与大豆植物中的ASR(锈病)抗性“相关联的”如本文中描述的任何有利SNP等位基因)。
如本文使用的,术语“回交”和“回交的”是指一种方法,凭借该方法将子代植物反复与其亲本之一回交。在回交方案中,“供体”亲本是指具有待基因渗入的所期望的等位基因或基因座的亲本植物。“受体”亲本(使用一次或多次)或“轮回”亲本(使用两次或更多次)是指基因或基因座被基因渗入其中的亲本植物。例如,参见Ragot,M.等人,Marker-assisted Backcrossing:A Practical Example,in Techniques et Utilisations desMarqueurs Moleculaires Les Colloques[标志辅助回交:实践范例,分子标志技术和应用专题讨论会]第72卷,第45-56页(1995);以及Openshaw等人,Marker-assisted Selectionin Backcross Breeding,in Proceedings of the Symposium“Analysis of MolecularMarker Data,”[回交繁育中的标志辅助选择,专题讨论会会议记录“分子标志数据分析”],第41-53页(1994)。初始杂交产生F1代。术语“BC1”是指第二次使用轮回亲本,“BC2”是指第三次使用轮回亲本,以此类推。
厘摩(“cM”)是重组频率的度量单位。一个cM等于有1%的机会,一个遗传基因座处的标志会由于单代中的交换而与第二基因座处的标志分离。
如本文使用的,关于特定基因座和/或等位基因使用的术语“由……定义并包括其的染色体区间”是指由所述基因座/等位基因限定并涵盖所述基因座/等位基因的染色体区间。
如本文使用的,术语“杂交(cross)”或“经杂交的(crossed)”是指通过授粉融合配子以产生子代(例如,细胞、种子或植物)。该术语包括有性杂交(一个植物由另一个授粉)和自交(自花授粉,例如当花粉和胚珠是来自相同的植物时)两者。术语“使杂交(crossing)”是指通过授粉使配子融合以产生子代的行为。
如本文使用的,术语“栽培品种”和“品种”是指可以通过结构或遗传特点和/或表现与相同物种内的其他品种区别开的一组相似的植物。
如本文使用的,术语“所希望的等位基因”、“有利等位基因”和“目的等位基因”可互换使用以指与所希望的性状(例如ASR抗性)相关联的等位基因。
如本文使用的,术语“抑制”、“减少”等及其语法变体是指靶基因产物的表达或功能的任何减少,包括表达或功能的任何相对减少,直至并包括完全消除靶基因产物的表达或功能。
术语“增强”及其语法变体指改善、增加、放大、复制、上升和/或升高以减少一种或多种疾病症状。
如本文使用的,术语“增加”、“增强”等及其语法变体用于指靶基因(例如,抗性基因)产物的表达、功能或活性与易感植物相比的任何促进或增益或增加,从而提供对一种或多种病原体(例如,层锈菌属)或疾病(例如,锈病)的增强的抗性。此外,如本文使用的,术语“导致”或“增加”及其语法变体可以指靶基因产物的更高表达,使得水平相对于缺乏本文披露的靶基因或蛋白质的细胞或植物而言增加10%或更多、50%或更多、或100%。
本发明中使用的术语“免疫性”或“免疫”是指不存在任何宏观上可见的疾病症状。在本发明中使用的术语“部分抗性”是指存在宏观上可见的病损(其中没有或具有有限的孢子形成)和/或任何疾病症状的范围或程度的减少和/或任何疾病症状进展的延迟,并且可能,例如,表现出病损数量减少或其中孢子形成减少的病损。如本文使用的,就锈病而言,术语“易感性”或短语“缺乏抗性”是指在孢子形成水平等于或高于参考标准(例如,Williams或Peking品种)中观察到的孢子形成水平的情况下发生病损。
本文使用的术语“抗性”是指植物中由植物病原体引起的一种或多种疾病症状不存在或减少。抗性可能意味着当与对疾病易感的植物或不包含减少一种或多种疾病症状的有效抗性基因的植物相比时,疾病症状,例如患病植物的数量、落叶和相关的产量损失降低、最小化或减少。此外,抗性可能包括预防或延迟病原体增殖。一般而言,术语“抗性”包括上文定义的免疫性和部分抗性。
如本文使用的,术语“增强的病原体抗性”、“增强的植物病原体抗性”或“增强的疾病抗性”是指与一种或多种对照植物(例如,亲本中的一个或两个、或缺乏与针对对应的病原体/疾病的增强的病原体抗性相关联的标志的植物)相比,尽管感染了疾病(例如亚洲大豆锈病),植物的耐受和/或繁殖能力的改善、增强或增加。增强的疾病抗性包括减少指示对应的疾病(如亚洲大豆锈病、大豆胞囊线虫、疫霉菌等)感染的症状的表达的任何机制(除了全株植物免疫或抗性)。
“植物病原体”及其语法变体可在本文中用于指例如担子菌纲的层锈菌属的真菌病原体(包括豆薯层锈菌(Phakopsora pachyrhizi)和山马蝗层锈菌(Phakopsorameibomiae))。植物疾病或豆科作物的疾病可以是例如锈病。
本发明使用的术语“疾病抗性基因”或“抗性基因”是指编码能够增强或改善植物防御或免疫系统应答的蛋白质的基因。
术语“直系同源物”及其语法变体是指衍生自共同祖先基因并且由于物种形成而存在于不同物种中的基因。
“优良品系”或“优良品种”是农艺学上有优势的品系,该品系是从针对有优势的农艺学表现的许多个周期的选育而产生的。众多的优良品系是可获得的并且对于大豆繁育领域的普通技术人员是已知的。“优良群体”是一类优良个体或品系,其可以用来代表在给定作物物种(如大豆)的农艺学上有优势的基因型方面的现有技术。类似地,“优良种质”或种质的优良品种是农艺学上有优势的种质,通常源自和/或能够产生具有有优势的农艺学表现的植物,例如现有的或新开发的大豆优良品系。
“优良”植物是来自优良品系的任何植物,因此优良植物是来自优良品种的代表性植物。农民或大豆繁育者可商购的优良大豆品种的非限制性实例包括:AG00802、A0868、AG0902、A1923、AG2403、A2824、A3704、A4324、A5404、AG5903、AG6202、AG0934;AG1435;AG2031;AG2035;AG2433;AG2733;AG2933;AG3334;AG3832;AG4135;AG4632;AG4934;AG5831;AG6534;和AG7231(阿斯格罗种子公司(Asgrow Seeds),德梅因(Des Moines),爱荷华州,美国);BPR0144RR、BPR 4077NRR和BPR 4390NRR(生物植物研究所(Bio Plant Research),营点(Camp Point),伊利诺伊州,美国);DKB17-51和DKB37-51(迪卡白遗传公司(DeKalbGenetics),迪卡尔布(DeKalb),伊利诺伊州,美国);DP 4546RR、和DP 7870RR(三角洲和松树陆地公司(Delta&Pine Land Company),卢博克市(Lubbock),德克萨斯州,美国);JG03R501、JG 32R606C ADD和JG 55R503C(JGL有限公司(JGL Inc.),格林卡斯尔(Greencastle),印第安纳州,美国);NKS 13-K2(先正达种子公司NK部门(NK Division ofSyngenta Seeds),黄金谷(Golden Valley),明尼苏达洲,美国);90M01、91M30、92M33、93M11、94M30、95M30、97B52、P008T22R2;P16T17R2;P22T69R;P25T51R;P34T07R2;P35T58R;P39T67R;P47T36R;P46T21R;和P56T03R2(先锋良种国际有限公司(Pioneer Hi-BredInternational),庄士敦(Johnston),爱荷华州,美国);SG4771NRR和SG5161NRR/STS(大豆遗传学有限责任公司(Soygenetics,LLC,),拉斐特(Lafayette),印第安纳州,美国);S00-K5、S11-L2、S28-Y2、S43-B1、S53-A1、S76-L9、S78-G6、S0009-M2;S007-Y4;S04-D3;S14-A6;S20-T6;S21-M7;S26-P3;S28-N6;S30-V6;S35-C3;S36-Y6;S39-C4;S47-K5;S48-D9;S52-Y2;S58-Z4;S67-R6;S73-S8;和S78-G6(先正达种子公司,亨德森市(Henderson),肯塔基州,美国);Richer(北极星种业有限责任公司(Northstar Seed Ltd.),亚伯达省(Alberta),加拿大);14RD62(斯汀种子公司(Stine Seed Co.),爱荷华州,美国);或Armor 4744(阿莫尔种子有限责任公司(Armor Seed,LLC),阿拉斯加州,美国)。
如本文使用的,术语“农艺学上优良的”意指具有许多可区分性状(例如出苗、活力、营养活力、疾病抗性、结实(seed set)、可立性、产量和脱粒性)的基因型,其允许生产者收获具有商业意义的产物。
如本文使用的,术语“商业上显著的产量”或“农艺学上可接受的产量”是指商业对比(check)品种如AG2703或DKB23-51的至少100%的谷物产量。
如本文使用的,术语“外来的”、“外来的品系”和“外来的种质”是指不是优良的任何植物、品系或种质。通常,外来的植物/种质不是衍生自任何已知的优良植物或种质,而是选择的以将一个或多个所希望的遗传元件引入繁育程序(例如,将新颖的等位基因引入繁育程序中)。
术语“种质”在本发明中用于指衍生自个体(例如,植物)、个体群体(例如,植物种系、品种或家族)的遗传物质或衍生自株系、品种、物种或培养物的克隆。种质可以是生物体或细胞的一部分,或者可以从生物体或细胞中分离出来。种质提供具有特定分子组成的遗传物质,为生物体或细胞培养物的一些或全部遗传特性提供物理基础
“遗传图谱”是对给定物种内的一个或多个染色体上的基因座之间的遗传连锁关系的描述,通常以图表或表格形式描绘。对于每个遗传图谱,基因座之间的距离是通过它们之间的重组频率来测量的。基因座之间的重组可以使用各种标志来检测。遗传图谱是定位群体、所用标志的类型以及不同群体之间每个标志的多态性潜力的产物。一个遗传图谱与另一个遗传图谱的基因座之间的顺序和遗传距离可以不同。
如本文使用的,术语“基因型”是指与可观察到的和/或可检测的和/或所表现的性状(表型)形成对照,在一个或多个遗传基因座处的个体(或个体组)的遗传组成。基因型由个体遗传自其亲本的一个或多个已知基因座的一个或多个等位基因定义。术语基因型可以用来指单一基因座处、多个基因座处的个体的遗传组成,或者更普遍地,术语基因型可以用来指其基因组中所有基因的个体遗传构成。可以例如使用标志来间接表征基因型和/或通过核酸测序来直接表征基因型。
如本文使用的,术语“种质”是指属于或来自个体(例如,植物)、个体群体(例如,植物品系、品种或家族)的遗传物质或衍生自品系、品种、物种或培养物的克隆。种质可以是生物体或细胞的部分,或可以从该生物或细胞中分离。通常,种质提供了具有特定分子构成的遗传物质,该分子构成提供了对于生物体或细胞培养物的一些或所有遗传品质而言的物理基础。如本文使用的,种质可以是指可以从中生长新植物的种子、细胞(包括原生质体和愈伤组织)、或组织,以及可以培养成全株植物的植物部分(例如,茎、芽、根、叶等)。
“单倍型”是多个遗传基因座处个体的基因型,即等位基因的组合。典型地,定义单倍型的遗传基因座在物理和遗传上是连锁的,即在同一染色体区段上。术语“单倍型”可以指特定基因座(例如单标志基因座)处的多态性,或者是沿着染色体区段的多个基因座处的多态性。
如本文使用的,术语“杂合的”是指如下遗传状态,其中不同的等位基因位于同源染色体上的相应基因座处。
如本文使用的,术语“纯合的”是指如下遗传状态,其中相同的等位基因位于同源染色体上的相应基因座处。
如本文使用的,术语“杂种”是指当至少两个遗传上不相同的亲本杂交时产生的种子和/或植物。
如本文使用的,术语“近交”是指基本上纯合的植物或种类。术语可以是指在整个基因组中基本上纯合的植物或品种,或者相对于特别感兴趣的基因组部分是基本上纯合的植物或植物品种。
如本文使用的,术语“indel”是指在一对核苷酸序列中的插入或缺失,其中第一序列可被称为具有相对于第二序列的插入,或第二序列可被称为具有相对于第一序列的删除。
如本文使用的,术语“基因渗入(introgression)”、“使基因渗入(introgressing)”和“经基因渗入的(introgressed)”是指使一个或多个遗传基因座的所期望的等位基因或所期望的等位基因的组合从一个遗传背景到另一个遗传背景的自然和人工传送。例如,可以通过相同物种的两个亲本之间的有性杂交将指定基因座处的所希望的等位基因传送给至少一个子代,其中这些亲本中的至少一个在其基因组内具有该所希望的等位基因。可替代地,例如,等位基因的传送可以通过两个供体基因组之间的重组而发生,例如在融合的原生质体中,其中至少一个供体原生质体在其基因组中具有所希望的等位基因。所希望的等位基因可以是标志的经选择的等位基因、QTL、转基因等。包括所希望的等位基因的后代可以重复地与具有一个所希望的遗传背景的品系回交,并且对于所希望的等位基因进行选择,其中结果是所希望的等位基因变得在一个所希望的遗传背景中是固定的。例如,与增强的ASR耐受性相关联的标志可以从供体基因渗入到不具有疾病抗性的轮回亲本中。然后可以将得到的后代重复回交并选择,直到该子代在轮回亲本背景中具有一个或多个ASR耐受性等位基因。
如本文使用的,术语“连锁”是指一个标志基因座与另一个标志基因座或一些其他基因座(例如,ASR耐受性基因座)的相关联程度。分子标志与表型之间的连锁关系可以作为“概率”或“调整的概率”给出。连锁可以表示为所希望的限值或范围。例如,在一些实施例中,当标志以小于约50、40、30、25、20或15个图距单位(或cM)分开时,则任何标志与任何其他标志(遗传上和物理上)连锁。例如,本发明的实施例提供了与ASR抗性染色体区间(其包含SEQ ID NO2、11、12或13的任一个的核苷酸序列)紧密连锁的标志基因座。
在本发明的一些方面中,限定连锁的包括范围(例如,从约10cM和约20cM、从约10cM和约30cM、或从约10cM和约40cM)是有利。标志与第二基因座的连锁越紧密,标志对第二基因座的指示效果越好。因此,“紧密连锁的基因座”(如标志基因座和第二基因座)展示约10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、或2%或更少的基因座间重组频率。在一些实施例中,相关的基因座展示约1%或更少(例如,约0.75%、0.5%、0.25%或更少)的重组频率。定位于相同染色体并且具有使得两个基因座之间的重组以小于约10%(例如,约9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.75%、0.5%、或0.25%或更少)的频率发生的距离的所述两个基因座也可被认为是彼此“邻近的”。因为一个cM是显示1%的重组频率的两个标志之间的距离,因此任何标志与紧密接近(例如,以等于或小于约10cM的距离)的任何其他标志紧密连锁(遗传上和物理上)。在同一染色体上的两个紧密连锁的标志可以相互定位为约9cM、8cM、7cM、6cM、5cM、4cM、3cM、2cM、1cM、0.75cM、0.5cM或0.25cM或更少。
如本文使用的,术语“连锁不平衡”是指遗传座位或性状(或两者)的非随机分离。在任一情况下,连锁不平衡意味着相关联的基因座沿着一段染色体在物理上足够接近,以便它们以高于随机(即非随机)的频率一起分离(在共分离的性状的情况下,控制这些性状的基因座彼此足够接近)。显示连锁不平衡的标志被认为是连锁的。连锁的基因座超过50%的时间(例如从约51%至约100%的时间)进行共分离。换句话说,共分离的两个标志具有小于50%(并且根据定义,在相同染色体上分离小于50cM)的重组频率。如本文使用的,连锁可以存在于两个标志之间,或可替代地,标志和表型之间。标志基因座可以与性状(例如亚洲大豆锈病)“相关联”(连锁)。例如,分子标志与目的性状的连锁的程度被测量为该分子标志与该表型的共分离的统计概率。
连锁不平衡最常见地用量度r2评估,该量度r2使用以下文献中描述的公式计算:Hill和Robertson,Theor.Appl.Genet.[理论和应用遗传学]38:226(1968)。当r2=1时,两个标志基因座间存在完全的连锁不平衡,意味着所述标志还未进行重组分离并且具有相同的等位基因频率。r2大于1/3的值指示足够强的连锁不平衡对于定位是有用的。Ardlie等人,Nature Reviews Genetics[遗传学自然评论]3:299(2002)。因此,当成对标志基因座间的r2值大于或等于约0.33、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、或1.0时,等位基因处于连锁不平衡。
如本文使用的,术语“连锁平衡”描述其中两个标志独立地分离的情况,即,在子代中随机分配。显示连锁平衡的标志被认为是不连锁的(无论它们是否位于相同染色体上)。
“基因座”是基因或标志或等位基因所在的染色体上的位置。在一些实施例中,基因座可以涵盖一个或多个核苷酸。
如本文使用的,术语“标志”和“遗传标志”可互换使用,以指已经与表型、性状或性状形式相关联的核苷酸和/或核苷酸序列。在一些实施例中,标志可以与等位基因或目的等位基因相关联,并且可以指示细胞或生物体中等位基因或目的等位基因的存在或不存在。标志可以是但不限于等位基因、基因、单倍型、限制性片段长度多态性(RFLP)、简单重复序列(SSR)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、酶切扩增多态性序列(CAPS)(Rafalski和Tingey,Trends in Genetics[遗传学趋势]9:275(1993))、扩增片段长度多态性(AFLP)(Vos等人,Nucleic Acids Res.[核酸研究]23:4407(1995))、单核苷酸多态性(SNP)(Brookes,Gene[基因]234:177(1993))、序列特征性扩增区域(SCAR)(Paran和Michelmore,Theor.Appl.Genet.[理论与应用遗传学]85:985(1993))、序列标签位点(STS)(Onozaki等人,Euphytica[荷兰植物育种杂志]138:255(2004))、单链构象多态性(SSCP)(Orita等人,Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国国家科学院院刊]86:2766(1989))、简单重复序列区间(ISSR)(Blair等人,Theor.Appl.Genet.[理论与应用遗传学]98:780(1999))、逆转座子间扩增多态性(IRAP)、逆转座子微卫星扩增多态性(REMAP)(Kalendar等人,Theor.Appl.Genet.[理论与应用遗传学]98:704(1999))、染色体区间或RNA切割产物(例如Lynx标签)。标志可以存在于基因组核酸或表达的核酸(例如EST)中。术语标志还可以指用作根据本领域熟知的方法用于扩增、杂交和/或检测核酸分子的用作探针或引物(例如引物对)的核酸。大量的大豆分子标志是本领域已知的,并且是已公开的或可以从各种来源如SoyBase互联网资源获得。
可以通过本领域中公认的方法检测对应于群体成员之间的遗传多态性的标志。这些方法包括,例如核酸序列、杂交方法、扩增方法(例如基于PCR的序列特异性扩增方法)、限制性片段长度多态性检测(RFLP)、同功酶标志检测、通过等位基因特异性杂交(ASH)进行的多核苷酸多态性检测、植物基因组的扩增可变序列检测、自主序列复制检测、简单重复序列检测(SSR)、单核苷酸多态性检测(SNP)、和/或扩增片段长度多态性检测(AFLP)。已知公认的方法也用于检测表达的序列标签(EST)和衍生自EST序列的SSR标志,以及随机扩增多态性DNA(RAPD)。
“标志等位基因”,也描述为“标志基因座的等位基因”,可以指在群体中对标志基因座而言是多态性的该标志基因座处发现的多个多态性核苷酸序列中的一个。
“标志辅助选择”(MAS)是基于标志基因型选择表型的方法。在一些实施例中,标志基因型用于鉴定将被选择用于繁育程序或用于种植的植物。在一些实施例中,标志基因型用于鉴定将不被选择用于繁育程序或用于种植的植物(即,反选植物(counter-selectedplant)),允许它们从繁育/种植群体中去除。
如本文使用的,术语“标志基因座(marker locus和marker loci)”是指在其中可以找到一个或多个特异性标志的生物基因组中的一个或多个特定染色体定位。标志基因座可用于追踪第二连锁基因座(例如编码或有助于表型性状表达的连锁基因座)的存在。例如,标志基因座可以用来监测在基因座(如QTL或单一基因)处的等位基因的分离,这些等位基因遗传地或物理地连锁至该标志基因座上。
如本文使用的,术语“标志探针”和“探针”是指可用于检测标志基因座内一个或多个特定等位基因的存在的核苷酸序列或核酸分子(例如,通过核酸杂交与该标志或标志基因座中的所有或部分互补的核酸探针)。包含约8、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100或更多个连续核苷酸的标志探针可用于核酸杂交。可替代地,在一些方面,标志探针是指能够区别(即基因分型)存在于标志基因座处的特定等位基因的任何类型的探针。
如本文使用的,当鉴定连锁基因座时,术语“分子标志”或“基因标志”可以用于指如上文定义的遗传标志,或其用作参照点的编码产物(例如,蛋白质)。分子标志能够源自基因组核苷酸序列或表达的核苷酸序列(例如来自剪接的RNA、cDNA等)。该术语也指与标志物序列互补或与位于其侧翼的核苷酸序列,例如,用作能够扩增标志物序列的探针和/或引物的核苷酸序列。例如根据沃森-克里克碱基配对原则,当核苷酸序列在溶液中特异性杂交时,所述核苷酸序列是“互补的”。当位于indel区域上时,本文所述的标志中的一些也称为杂交标志。这是因为,根据定义,该插入区域是关于不具有该插入的植物的多态性。因此,该标志仅需要指示该indel区域是否存在。可以使用任何合适的标志检测技术来鉴定这种杂交标志,例如,用于本文提供的实例中的SNP技术。
“非天然存在的大豆品种”是自然界中不存在的任何品种的大豆。可以通过本领域已知的任何方法产生“非天然存在的大豆品种”,该方法包括但不限于转化大豆植物或种质、转染大豆植物或种质并将天然存在的大豆品种与非天然存在的大豆品种杂交。在一些实施例中,“非天然存在的大豆品种”可以包含一种或多种异源核苷酸序列。在一些实施例中,“非天然存在的大豆品种”可以包含天然存在的核苷酸序列的一个或多个非天然存在的拷贝(即天然存在于大豆中的基因的外来拷贝)。在一些实施例中,“非天然存在的大豆品种”可以包含两种或更多种天然存在的核苷酸序列的非天然组合(即,在同一大豆中不天然存在的两种或更多种天然存在的基因,例如在大豆品系中未发现的基因)。
术语“转化”及其语法变体在本发明中用于指例如将核酸片段转移到宿主生物的基因组中,从而获得遗传上稳定的遗传。包含转化的核酸片段的宿主生物称为“转基因”生物。术语“宿主细胞”及其语法变体是指其中发生重组DNA构建体转化的细胞,并且可以包括酵母细胞、细菌细胞和/或植物细胞。
如本文使用的,术语“转基因”及其语法变体是指植物,包括衍生自该植物的任何部分,例如细胞、组织或器官,其中外源核酸(例如,包含一种或多种核酸的重组构建体、载体或表达盒)通过基因工程方法,例如农杆菌转化被整合到基因组中。通过基因技术,将外源核酸稳定整合到染色体中,使下一代也可以是转基因的。如本文使用的,“转基因”及其语法变体还包括生物处理,其包括植物杂交和/或自然重组。
如本文使用的,术语“引物”是指当置于诱导合成引物延伸产物的条件(例如在核苷酸和用于聚合的试剂(如DNA聚合酶)的存在下并且在合适的温度和pH)下时能够退火至核酸靶并用作DNA合成的启动点的寡核苷酸。为了在延伸和/或扩增中获得最大效率,在一些实施例中,引物(在一些实施例中是延伸引物,并且在一些实施例中是扩增引物)是单链的。在一些实施例中,引物是寡脱氧核苷酸。引物通常足够长以在用于聚合的试剂存在下引发延伸和/或扩增产物的合成。引物的最小长度可以取决于许多因素,包括但不限于该引物的温度和组成(A/T对比G/C含量)。在扩增引物的情况下,这些扩增引物通常作为由一个正向和一个反向引物组成的一对双向引物提供,或作为DNA扩增领域中(例如在PCR扩增中)常用的一对正向引物提供。如此,应该理解的是,如本文使用的术语“引物”可以指超过一种引物,特别是在关于待扩增的靶区域的一个或多个末端序列的信息中存在一些歧义的情况下。因此,“引物”可以包括含有代表该序列中的可能变异的序列的引物寡核苷酸的集合,或包括允许典型的碱基配对的核苷酸。可以通过任何本领域已知的合适的方法来制备引物。用于制备特异性序列的寡核苷酸的方法是本领域已知的,并且包括例如适当的序列的克隆和限制以及直接化学合成。化学合成方法可以包括例如美国专利号4,458,066中披露的磷酸二酯或三酯法、二乙基氨基磷酸酯法和固相支持体法。若需要,可以通过并入可检测部分,例如光谱部分、荧光部分、光化学部分、生物化学部分、免疫化学部分或化学部分来标记引物。可以对如表1中描述的任何有利SNP产生诊断ASR抗性(即能够基于ASR抗性等位基因的存在来鉴定或选择)的引物。PCR方法在手册中已经很好地描述,并且是本领域技术人员已知的。通过PCR扩增后,可以通过与探针多核苷酸杂交来检测靶多核苷酸,所述探针多核苷酸在严格至中度严格的杂交和洗涤条件下与靶序列形成稳定的杂交体。如果预期探针与靶序列基本上完全互补(即,约99%或更多),则可以使用严格条件。如果预期有一些错配,例如如果预期变体品种会导致探针不完全互补,则可以降低杂交的严格性。在一些实施例中,选择条件以排除非特异性/偶然结合。影响杂交的条件和针对非特异性结合选择的条件是本领域已知的,并且描述于例如Sambrook和Russell(2001)中。Molecular Cloning:ALaboratory Manual[分子克隆:实验室手册],第三版,冷泉港实验室出版社(Cold SpringHarbor Laboratory Press),冷泉港实验室,纽约,美国。通常,较低的盐浓度和较高温度的杂交和/或洗涤增加了杂交条件的严格性。
如本文使用的,术语“表型”、“表型性状”或“性状”是指生物体的一种或多种性状和/或表现。表型是对于裸眼或通过本领域已知的任何其他评价手段(例如,显微术、生物化学分析、或电子机械测定)可以观察的表现。在一些情况中,表型或性状直接由单一基因或遗传基因座控制,即,“单基因性状”。在其他情况下,表型或性状是多个基因的结果。应当指出,如本文使用的,术语“疾病抗性表型”考虑了可能影响对应的疾病的环境条件,这样使得该效应是真实且是可重复的。
如本文使用的,术语“植物”及其语法变体可以指全株植物、其任何部分或衍生自植物的细胞或组织培养物。因此,术语“植物”可以指以下任一个:全株植物、植物组分或器官(例如,根、茎、叶、芽、花、豆荚等)、植物组织、种子和/或植物细胞。植物细胞是植物的细胞,其直接从种子或植物中获得,或衍生自从植物获得的细胞培养物。再生植物的后代、变体和突变体在本发明的范围内,条件是这些部分包含引入的抗性基因。因此,术语“大豆植物”可以是指整株大豆植物、大豆植物的一个或多个部分(例如,根、根尖、茎、叶、芽、花、豆荚、种子、子叶等)、大豆植物细胞、大豆植物原生质体和/或大豆植物愈伤组织。
如本文使用的,术语“植物部分”包括但不限于胚、花粉、种子、叶、花(包括但不限于花药、胚珠等)、果实、茎或枝、根、根尖、细胞(包括在植物和/或植物部分中完整的细胞)、原生质体、植物细胞组织培养物、植物愈伤组织、植物团块等。因此,植物部分包括可以再生成大豆植物的大豆组织培养物。此外,如本文使用的,“植物细胞”是指植物的结构和生理单位,包括细胞壁并且也可以指原生质体。本发明的植物细胞可以处于分离的单细胞形式,或者可以是培养的细胞,或者可以是作为较高级的组织单位(例如像,植物组织或植物器官)的一部分。
如本文使用的,术语“多态性”是指基因座处的核苷酸序列中的变异,其中所述变异太常见,而不仅仅是由于自发突变。多态性可以是单核苷酸多态性(SNP)或插入/缺失多态性(本文中也称为“indel”)。另外,该变异可以在转录谱或甲基化模式中。可以通过在两个或更多个种质条目中的一个或多个基因座处进行核苷酸序列比较来确定核苷酸序列的一个或多个多态性位点。
如本文使用的,术语“紧密连锁”是指连锁标志在给定标志的情况下显示约10%或更低的交换频率(例如,该给定标志在紧密连锁的ASR标志的约10cM内)。换言之,紧密连锁的位点在至少约90%的时间共分离。关于染色体上的物理位置,可以将紧密连锁的标志分开例如约1兆碱基(Mb;1百万个核苷酸)、约500千碱基(Kb;1000个核苷酸)、约400Kb、约300Kb、约200Kb、约100Kb、约50Kb、约25Kb、约10Kb、约5Kb、约4Kb、约3Kb、约2Kb、约1Kb、约500个核苷酸、约250个核苷酸或更少。
如本文使用的,术语“群体”是指共享共同的遗传衍生(genetic derivation)的植物的遗传上异质的集合。
如本文使用的,术语“子代”和“子代植物”是指从一个或多个亲本植物通过无性或有性繁殖产生的植物。子代植物可以通过克隆或单一亲本植物自交,或者通过两种亲本植物杂交来获得。
如本文使用的,术语“参考序列”是指用作核苷酸序列比较的基础的确定的核苷酸序列。例如通过对在一个或多个目的基因座处的多个品系进行基因分型、在序列比对程序中比对这些核苷酸序列并且然后可以获得比对的共有序列来获得标志的参比序列。因此,参比序列鉴定基因座处等位基因中的多态性。参比序列可以不是来自任何特定生物体的实际核酸序列的拷贝;然而,对于设计针对一个或多个基因座中的实际多态性的引物和探针是有用的。
如本文使用的,术语“疾病耐受性”和“疾病抗性”是指尽管感染了对应的疾病,植物的耐受和/或繁殖能力。当关于种质使用时,这些术语是指尽管感染了对应的疾病,由该种质产生的植物的耐受和/或繁殖能力。在一些实施例中,感染的疾病抗性大豆植物可以与未感染的大豆植物一样(或几乎同样)产生。通常,如果植物或种质显示“增强的病原体抗性”,则标记为“疾病抗性”。
标志的“不利等位基因”是与所述不利植物表型分离的标志等位基因,因此提供了鉴定能从繁育程序或种植中移除的植物的益处。例如,人们可以从植物繁育程序计划中消除携带针对ASR抗性不利等位基因的植物品系。
植物锈病
本发明涉及与植物的锈病抗性相关的蛋白质、编码这样的蛋白质的核酸序列及其用途。本发明披露的蛋白质及其编码基因和方法可用于保护植物免受锈病病原体的侵害。在某些实施例中,锈病是豆科植物锈病。
在其他实施例中,豆科植物锈病是大豆锈病。大豆锈病的病原菌可能是豆薯层锈菌或山马蝗层锈菌。如以下和权利要求中所使用的,每一提及大豆锈病都包括亚洲大豆锈病。
在本发明的具体实施例中,大豆锈病的病原体具体为豆薯层锈菌的生理小种SS4。
在优选的实施例中,本发明涉及与豆科植物的锈病抗性相关的蛋白质。
豆科植物可以是大豆属植物、鹰嘴豆属植物、木豆属植物、扁豆属植物、苜蓿属植物、菜豆属植物、豌豆属植物、葛藤属植物、车轴草属植物或豇豆属植物。
大豆属植物可以是沙生大豆(Glycine arenaria)、Glycine argyrea、野生豆(Glycine cyrtoloba)、灰色大豆(Glycine canescens)、澎湖大豆(Glycineclandestine)、弯大豆(Glycine curvata)、镰叶大豆(Glycine falcata)、阔叶大豆(Glycine latifolia)、小叶大豆(Glycine microphylla)、Glycine pescadrensis、Glycine stenophita、Glycine syndetica、盐地野生大豆(Glycine soja Seib.etZucc.)、Glycine max(L.)Merrill.、烟豆(Glycine tabacina)或短绒野大豆(Glycinetomentella)。
鹰嘴豆属植物可以是鹰嘴豆(Cicer arietinum)、Cicer echinospermum、网状鹰嘴豆(Cicer reticulatum)或长叶鹰嘴豆(Cicer pinnatifidum)。
扁豆属植物可以是紫花扁豆(Lablab purpureus)。
苜蓿属植物可以是蒺藜苜蓿或紫花苜蓿。
菜豆属植物可以是菜豆(Phaseolus vulgaris)、棉豆(Phaseolus lunatus)、尖叶菜豆(Phaseolus acutifolius)、或荷包豆(Phaseolus coccineus)。
豌豆属植物可以是阿比西尼亚豌豆(Pisum abyssinicum)、亚洲豌豆(Pisumsativum)、高豌豆(Pisum elatius)、绒叶豌豆(Pisum fulvum)、外高加索豌豆(Pisumtranscaucasium)、或矮豌豆(Pisumhumile)。
葛藤属植物可以是葛根。
车轴草属植物可以是黄车轴草(Trifolium aureum)或西方车轴草(Trifoliumoccidentale)。
豇豆属植物可以是豇豆(Vigna unguiculata)、Vigna dalzelliana、长叶豇豆(Vigna oblongifolia)、短果豇豆(Vigna parkeri)、细叶豇豆(Vignafilicaulis)、柯氏豇豆(Vigna kirkii)、黄豇豆(Vigna luteola)、放射豇豆(Vigna radiata)、三叶豇豆(Vignatrilobata)、黄豇豆(Vigna luteola)、或芒戈豇豆(Vigna mungo)。
此外,豆科植物可以是以下任何一种:大豆、苜蓿、三叶草、豌豆、菜豆、扁豆、羽扇豆、牧豆树、角豆、大豆、花生或罗望子。
在本发明的具体实施例中,植物具体为大豆品种天隆1号(Tianlong No.1)。
本发明披露的蛋白质及其编码基因和方法可用于保护植物免受锈病病原体的侵害。宿主和病原体之间的相互作用可以描述为“免疫性”到“部分抗性”到“易感性”的连续体。
本发明所披露的方法可以增加、增强或改善大豆对专性活养寄生真菌豆薯层锈菌(锈病的主要病原体)或山马蝗层锈菌的抗性。例如,可以将增加或增强的对锈病病原体的抗性与病原体对易感植物的影响进行比较。抗性增加或增强的表现可能有不同程度,但与疾病症状(如病斑颜色)和在植物或植物组织(如叶)上观察到的发病率相关。可以给出免疫性、抗性和易感性的值。例如,抗性值表示植物对植物疾病(例如锈病)的抗性程度。这些值还可用于比较例如目的植物(例如、转基因豆科植物)和易感植物(例如天隆1号或Williams)或参考标准之间的抗性程度。
本发明披露的蛋白质及其编码基因和方法涉及从豆科植物中分离抗性基因,随后将该抗性基因转移到受体植物,例如大豆,以提供或增强对豆薯层锈菌的抗性。应用的一个实施例包括将抗性基因转移到性相容或不相容的物种以产生抗病性。本发明的抗性基因可以单独使用或与其他抗性基因或与非抗性基因叠加使用以提供或增强受体物种对锈病的抗性。
因此,本发明披露的转基因方法可以单独使用或与其他策略组合使用以在植物中产生或赋予锈病抗性。其他可用策略包括但不限于阻断效应子的功能活性、抑制病原体或病原体因子(例如真菌)被摄取进入宿主细胞(例如植物细胞)和/或常规抗性繁育。
本发明披露的方法可以提供或增强植物的锈病抗性,使锈病病原体无法繁殖或锈病病原体的繁殖系数显著降低。因此,当与对层锈菌属敏感或耐受的植物相比时,本发明的方法可以减轻豆科植物锈病的一种或多种症状(即疾病症状)。本发明所指的植物还包括转基因豆科植物(例如大豆),通过基因工程方法将疾病抗性基因或蛋白质引入其中,以当暴露于豆科植物锈病时增强它们对疾病的抗性。
本发明的植物、植物部分或植物细胞衍生自植物,包括但不限于大豆、苜蓿、三叶草、豌豆、菜豆、小扁豆、羽扇豆、牧豆树、角豆树、花生和罗望子。
本发明的植物属于豆科。豆科的示例包括但不限于菜豆属(例如四季豆、青豆、菜豆、棉豆(Phaseolus lunatus)、尖叶菜豆(Phaseolus acutifolius)、和荷包豆);大豆属(例如野生大豆、和大豆(Glycine max(L.)));豌豆属(例如去荚豌豆(有时称为光滑豌豆或圆豌豆、菜豌豆))、皱粒豌豆、糖豆豌豆(也被称为雪豌豆、食荚豌豆或巨豌豆(Pisumgranda));花生(落花生(Arachis hypogaea))、三叶草(车轴草属物种)、苜蓿(苜蓿属)、野葛(葛根)、普通苜蓿、苜蓿(紫花苜蓿)、鹰嘴豆(鹰嘴豆属)、扁豆(小扁豆(Lensculinaris))、和羽扇豆(羽扇豆属);野豌豆(野豌豆属)、蚕豆(broad bean)(蚕豆(Viciafaba))、山黧豆(山黧豆属)(例如家山黧豆、和块茎山黧豆(Lathyrus tuberosus));豇豆属(例如乌头叶豇豆(Vigna aconitifolia)、棱角豇豆(Vigna angularis)、芒戈豇豆、放射豇豆(Vigna radiata)、地下豇豆(Vigna subterrane)、赤小豆(Vigna umbellata)、野豇豆(Vigna vexillata)、和紫皮豇豆(Vigna unguiculata)(也称为长虹豆或虹豆));木豆、硬皮豆属(例如地果硬皮豆(Macrotyloma geocarpum)、和大叶瘤硬皮豆(Macrotylomauniflorum));四棱豆(Psophocarpus tetragonolobus)、Sphenostylis stenocarpa、埃及黑豆、紫花扁豆、豆薯(Pachyrhizus erosus)、和瓜儿豆(Cyamopsis tetragonolobus);和/或刀豆属(例如洋刀豆(Canavalia ensiformis)、和蔓性刀豆(Canavalia gladiata))。
染色体区间
本发明的一个实施例涉及衍生自大豆株系SX6907的染色体区间。当将这些染色体区间引入植物(例如大豆例如大豆株系Williams 82)中时是足以赋予与不包含所述染色体区间的对照植物相比增加的锈病抗性,例如比如亚洲大豆锈病(“ASR”)抗性。
SEQ ID NO 11、12或13是衍生自大豆株系SX6907的染色体区间。遗传作图研究表明,大豆株系SX6907包含与ASR抗性相关的染色体区间(例如对应于SEQ ID NO 11、12或13)。可以将这些染色体区间或其部分引入(即通过使用标志辅助繁育(MAB)或通过使用GM或GE引入渗入)到大豆品系中以创建大豆品系对ASR等各种疾病的抗性。例如,这些染色体区间可以被引入大豆品系Williams 82。
表1显示了SEQ ID NO 11、12或13中与ASR抗性相关的单核苷酸多态性(SNP)。
表1:在SEQ ID NO 11、12或13中与针对ASR的增加的抗性相关联的SNP位置
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可以开发寡核苷酸引物(本文中,“引物”)并将其用于鉴定携带SEQ ID NO:11、12或13中描述的发现与ASR抗性高度相关联的染色体区间中任一个的植物。也可以开发引物并用于鉴定携带SEQ ID NO:2的植物。具体地,关于鉴定或产生具有SEQ ID NO:11、12或13中描述的与ASR抗性相关联的染色体区间中任一个或一部分的大豆品系,本领域普通技术人员可以开发引物以检测如表1所鉴定的任何单核苷酸多态性(本文中,“SNP”)。
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测定(例如,通常为两步等位基因鉴别测定或类似测定)、KASPTM测定(通常是下文定义的一步等位基因鉴别测定或类似测定)、或两者均可用于鉴定如本文所披露的与增加的ASR抗性相关联的SNP(例如,如表1中描述的有利等位基因)。在示例性两步测定中,使用正向引物、反向引物和两种测定探针(或杂交寡核苷酸)。将正向和反向引物用于扩增包含与ASR抗性基因座相关联的SNP的遗传基因座(例如,表1中所示的任何有利等位基因)。然后使用测定引物(在一些实施例中,这些测定引物被用例如荧光团差异标记以允许在单个反应中区分两种测定探针)来测定存在于SNP位置的特定核苷酸,这些测定引物在每对中针对存在于SNP位置的核苷酸而彼此不同(尽管注意到在任何给定的对中,探针在它们的5'或3'末端可以不同而不影响它们区分存在于相应SNP位置的核苷酸的能力)。在一些实施例中,设计测定引物和反应条件使得测定引物将仅与100%完全匹配的序列的反向互补物杂交,从而允许基于杂交的检测来鉴定存在的哪种或哪些等位基因。
在本发明的一个实施例中,可以采用以下测定来鉴定与本文披露的增加的ASR抗性相关的SNP:
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遗传作图
与特定表型相关的遗传基因座,例如抗锈病性,可以在生物体的基因组中进行定位。通过鉴定与目的性状共分离的标志或标志簇,繁育人员能够通过选择合适的标志(称为标志辅助选择或“MAS”的方法)来迅速选择所希望的表型。繁育人员也可以使用此类标志来在计算机上模拟设计基因型并实施全基因组选择。
在某些实施例中,本发明提供与增强的锈病(例如亚洲大豆锈病)抗性相关联的标志。可以使用这些标志和/或其他连锁标志的检测来鉴定、选择和/或生产锈病抗性,更具体地亚洲大豆锈病抗性(本文中“ASR”)植物和/或从繁育程序或种植中消除不具有疾病抗性的植物。
与增强的疾病抗性相关联的遗传基因座
本文鉴定了与增强的疾病抗性相关联的标志(参见表1指示与增强的ASR抗性相关联的有利标志)。本发明的标志可以包含一个或多个遗传基因座处的单个等位基因或等位基因的组合(例如,来自表1的有利标志的任何组合)。例如,标志可以包含位于第一染色体区间(例如SEQ ID NO:11)内的一个或多个标志等位基因和位于第二染色体区间(例如SEQID NO:12或SEQ ID NO:13)内的一个或多个标志等位基因。
标志辅助选择
标志可以用于各种植物繁育应用。参见,例如Staub等人,Hortscience[园艺科学]31:729(1996);Tanksley,Plant Molecular Biology Reporter[植物分子生物学导报]1:3(1983)。主要的目的领域之一是使用标志辅助选择(MAS)增加回交和基因渗入的效率。通常,MAS利用已被鉴定为具有与所希望的性状共分离的显著可能性的遗传标志。推测此类标志位于产生所希望的表型的基因中/附近,并且它们的存在表明该植物将具有所希望的性状。预计具有该标志的植物将所希望的表型转移到它们的子代中。
展示出与影响所希望的表型性状的基因座连锁的标志为在植物群体中选择性状提供了有用工具。在表型难以测定或在植物发育的后期阶段发生的情况下,尤其如此。由于DNA标志测定比田间表型分析更省力并且占用的物理空间更小,可测定更大的群体,增加了发现具有从供体品系移动至受体品系的靶区段的重组体的概率。连锁越紧密,标志越有用,这是因为重组不太可能发生于该标志与造成或引起该性状的基因之间。使用侧翼标志降低发生误报选择的几率。理想情况是致病性基因本身内具有标志,使得标志和基因之间的重组不能发生。此类标志称为“完美标志”。
当基因通过MAS渗入时,不仅引入了基因而且引入了侧接区域。Gepts,Crop Sci[作物科学]42:1780(2002)。这称为“连锁累赘”。在供体植物与受体植物极不相关联的情况下,这些侧接区域携带可以编码农艺学上不需要的性状的附加基因。即便与优良大豆品系回交多个周期后,该“连锁累赘”也可以导致产量下降或其他负面农艺学特征。这有时也称为“产量累赘”。侧接区域的大小可以通过附加的回交而减小,虽然这并不总是成功的,因为繁育人员不能控制该区域或重组断点的大小。Young等人,Genetics[遗传学]120:579(1998)。在经典繁育中,通常只是偶然地,选择了有助于减小供体区段大小的重组。Tanksley等人,Biotechnology[生物技术]7:257(1989)。即使在20次回交后,可能找到相当大的仍然与所述基因连锁的供体染色体碎片被选择。然而如果使用标志的话,就可以选取那些在目的基因附近经历了重组的稀有个体。在150株回交植物中,有95%的机会,至少一株植物将经历该基因的1cM(基于单次减数分裂图距)内的杂交。标志允许明确鉴定这些个体。使用300株植物的一次附加回交,在该基因另一侧的1cM单次减数分裂图距内有95%的杂交概率,从而产生在基于单次减数分裂图距的小于2cM的靶基因附近的区段。这用标志可以在两代中实现,而不用标志时则需要平均100代。参见Tanksley等人,同上。当基因的确切定位已知时,围绕该基因的侧接标志可用于在不同的群体大小中对重组进行选择。例如,在更小的群体中,预期重组可以进一步远离该基因,因此需要更远端的侧接标志来检测该重组。
包含密度增强的公开大豆标志的大豆基因组的整合连锁图谱的可用性促进了大豆遗传定位和MAS。
在所有分子标志类型中,SNP是最丰富的,并且具有提供最高遗传图谱分辨率的潜力。Bhattramakki等人,Plant Molec.Biol.[植物分子生物学]48:539(2002)。能以所谓的“超高通量”方式测定SNP,因为它们不需要大量的核酸,并且该测定的自动化是直接的。SNP也有成为相对低成本的系统的益处。这三个因素一起使得将SNP用于MAS中具有高度的吸引力。可利用如下几种方法用于SNP基因分型,包括但不限于:杂交、引物延伸、寡核苷酸连接、核酸酶切割、微测序和编码球(coded sphere)。此类方法已经在各种公开中综述:Gut,Hum.Mutat.[人类突变]17:475(2001);Shi,Clin.Chem.[临床化学]47:164(2001);Kwok,Pharmacogenomics[药物基因组学]1:95(2000);Bhattramakki和Rafalski,Discovery andapplication of single nucleotide polymorphism markers in plants[单核苷酸多态性标志在植物中的发现和应用],在Plant Genotyping:The DNA Fingerprinting ofPlants[植物基因分型:植物DNA指纹图谱]中,CABI Publishing[CABI出版社],瓦林福德(Wallingford)(2001)。大范围的可商购的技术利用这些和其他方法询问SNP,包括MasscodeTM(德国凯杰公司(Qiagen),Germantown,MD)、
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(好乐杰公司(Hologic),麦迪逊,WI)、
Figure BDA0003513827270000722
(应用生物系统公司(Applied Biosystems),福斯特市,CA)、
Figure BDA0003513827270000723
(应用生物系统公司(Applied Biosystems),福斯特市,CA)和BeadarraysTM(亿明达公司(Illumina),圣地亚哥,加利福尼亚州)。
可以使用序列内或跨连锁序列的许多SNP等位基因一起来描述任何特定基因型的单倍型。Ching等人,BMC Genet.[BMC遗传学]3:19(2002);Gupta等人,(2001),Rafalski,Plant Science[植物科学]162:329(2002b)。单倍型可以比单个SNP更具信息性,并且可以更详细地描述任何特定的基因型。例如,对于特定的疾病抗性品系或品种,单个SNP可以是等位基因“T”,但等位基因“T”也可以出现在用于轮回亲本的大豆繁育群体中。在这种情况下,连锁SNP的等位基因的组合可以更具信息性。一旦将独特的单倍型分配给供体染色体区域,该单倍型可以用于该群体或其任何亚群中以确定个体是否具有特定的基因。使用本领域普通技术人员已知的自动化高通量标志检测平台使得该方法高效且有效。
本发明的标志可以用于标志辅助选择方案中以鉴定和/或选择具有增强的亚洲大豆锈病抗性的子代。此类方法可以包括以下、基本上由以下组成或由以下组成:将第一大豆植物或种质与第二大豆植物或种质杂交,其中第一大豆植物或种质包含衍生自SX6907的染色体区间,其中所述染色体区间包含SEQ ID NO 11、12或13,或其编码ASR抗性的部分,其中染色体区间包含SEQ ID NO:2或编码SEQ ID NO:1的核酸,并且选择具有该标志的子代植物。第一和第二大豆植物之一或两者可以是非天然存在的大豆品种。在一些实施例中,第二大豆植物或种质是优良大豆品种的第二大豆植物或种质。在一些实施例中,第二大豆植物或种质的基因组与优良大豆品种的基因组是至少约50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、99%或100%同一性。在另一个实施例中,第一大豆植物包含衍生自SX6907的染色体区间,其中所述染色体区间包含SEQ ID NO11、12或13,并且其中染色体区间进一步包含至少一个如表1所示的等位基因。在另一个实施例中,第一大豆包含的染色体区间包含SEQ ID NO:2的核酸序列,或其编码ASR抗性的部分,或编码SEQ ID NO:1的蛋白质的核酸序列,或其编码ASR抗性的部分。
生产疾病抗性植物
用于鉴定和/或选择疾病抗性大豆植物或种质的方法可以包括以下、基本上由以下组成、或由以下组成:检测与增强的ASR耐受性相关联的标志的存在。标志可以在从植物或种质取得的任何样品中检测到,该植物或种质包括但不限于整个植物或种质、所述植物或种质的一部分(例如来自所述植物或种质的种子切片、叶片冲压片(leaf punch disk)或细胞)或来自所述植物或种质的核苷酸序列。可以使用本领域已知的任何现有或未来的方法(包括但不限于自动化方法:用锋利的刀片去除一部分胚乳、在种子中钻一个小孔并收集所得粉末,用激光切割这些种子并冲压叶圆片)从植物或种质中取得这种样品。大豆植物可以是非天然存在的大豆品种。在一些实施例中,大豆植物或种质的基因组与优良大豆品种的基因组是至少约50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、99%或100%同一性。在一些实施例中,在样品中检测的标志可以包含以下、基本上由以下组成、或由以下组成:位于染色体区间内的一种或多种标志等位基因,该染色体区间选自:
1)包含SEQ ID NO:2或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
2)编码SEQ ID NO:1的蛋白质序列或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
3)包含SEQ ID NO 11、12或13或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;或
4)大豆中与增加的ASR抗性相关联的从SNP标志跨越20cM、15cM、10cM、5cM、1cM、0.5cM的染色体区间,其中该SNP标志选自下组,该组由以下组成:表1中显示的任何有利SNP标志。
可替代地,一个或多个标志等位基因可以位于SEQ ID NO:2内。
用于产生疾病抗性大豆植物的方法可以包括以下、基本上由以下组成、或由以下组成:在种质中检测与增强的疾病(例如ASR)抗性相关联的标志,其中所述标志选自表1,或其中该标志是与表1中描述的并从所述种质产生大豆植物的任何标志的紧密连锁的基因座。可替代地,该方法可以包括以下、基本上由以下组成或由以下组成:在种质中检测与SEQID NO:2相关联的标志。标志可以在从种质取得的任何样品中检测到,该种质包括但不限于所述种质的一部分(例如来自所述种质的种子切片或细胞)或来自所述种质的核苷酸序列。可以使用本领域已知的任何现有或未来的方法(包括但不限于自动化方法:用锋利的刀片去除一部分胚乳、在种子中钻一个小孔并收集所得粉末,用激光切割这些种子并冲压叶圆片)从种质中取得这种样品。种质可以是非天然存在的大豆品种。在一些实施例中,种质的基因组与优良大豆品种的基因组是至少约50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、99%或100%同一性。然后,从根据本领域熟知的用于繁育和从种质产生植物的方法鉴定为具有与增强的疾病(例如ASR)抗性相关联的标志的种质来产生疾病抗性大豆植物。
在一些实施例中,在种质中检测的标志可以包含以下、基本上由以下组成、或由以下组成:位于染色体区间内的一种或多种标志等位基因,该染色体区间选自:
1)包含SEQ ID NO:2或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
2)编码SEQ ID NO:1的蛋白质序列或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
3)包含SEQ ID NO 11、12或13或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;或
4)大豆中与增加的ASR抗性相关联的从SNP标志跨越20cM、15cM、10cM、5cM、1cM、0.5cM的染色体区间,其中该SNP标志选自下组,该组由以下组成:表1中显示的任何有利SNP标志。
在另一个实施例中,标志位于SEQ ID NO:2的核酸。在一些实施例中,在种质中检测的标志可以包含选自表1的一个或多个标志等位基因、基本上由其组成、或由其组成。
用于产生和/或选择亚洲大豆锈病抗性/耐受性大豆植物或种质的方法可以包括使第一大豆植物或种质与第二大豆植物或种质杂交,其中所述第一大豆植物或种质包含选自以下的染色体区间:
1)包含SEQ ID NO:2或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
2)编码SEQ ID NO:1的蛋白质序列或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
3)包含SEQ ID NO 11、12或13或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
4)大豆中与增加的ASR抗性相关联的从SNP标志跨越20cM、15cM、10cM、5cM、1cM、0.5cM的染色体区间,其中该SNP标志选自下组,该组由以下组成:表1中显示的任何有利SNP标志;或
5)大豆中与增加的ASR抗性相关联的从SNP标志跨越20cM、15cM、10cM、5cM、1cM、0.5cM的染色体区间,其中该SNP标志选自下组,该组由以下组成:表1中显示的任何SNP标志,并且与不包含该染色体区间的第二大豆植物杂交,然后产生具有增加的ASR抗性的子代植物。第一或第二大豆植物或种质之一或两者可以是非天然存在的大豆品种。在一些实施例中,第二大豆植物或种质是优良大豆品种的第二大豆植物或种质。在一些实施例中,第二大豆植物或种质的基因组与优良大豆品种的基因组是至少约50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、99%或100%同一性。
在一个实施例中,大豆植物可用于将亚洲大豆锈病抗性/耐受性引入大豆株系Williams 82。
可替代地,用于产生和/或选择亚洲大豆锈病抗性/耐受性大豆植物或种质的方法可以包括使第一大豆植物或种质与第二大豆植物或种质杂交,其中所述第一大豆植物或种质包含SEQ ID NO:2的核酸序列或编码SEQ ID NO:1的氨基酸序列的蛋白质。
本文还提供了将与增强的疾病(例如ASR、SCN、SDS、RKN、疫霉菌等)抗性/耐受性相关联的等位基因渗入到大豆植物中的方法。用于将与增强的疾病(例如ASR、SCN、SDS、RKN、疫霉菌等)抗性/耐受性相关联的等位基因渗入到大豆植物或种质中的此类方法可以包括以下、基本上由以下组成、或由以下组成:将包含所述等位基因(供体)(其中所述等位基因选自表1中列出的任何等位基因)或与表1中列出的标志“紧密接近”的标志的第一大豆植物或种质与缺乏所述等位基因的第二大豆植物或种质(轮回亲本)杂交,并且将包含所述等位基因的子代与轮回亲本反复回交。可以通过在其基因组中检测与增强的疾病(例如ASR、SCN、SDS、RKN、疫霉菌等)抗性/耐受性相关联的标志的存在来鉴定包含所述等位基因的子代。标志可以在从子代取得的任何样品中检测到,该子代包括但不限于所述子代的一部分(例如来自所述植物或种质的种子切片、叶片冲压片或细胞)或来自所述子代的核苷酸序列。可以使用本领域已知的任何现有或未来的方法(包括但不限于自动化方法:用锋利的刀片去除一部分胚乳、在种子中钻一个小孔并收集所得粉末,用激光切割这些种子并冲压叶圆片)从子代中取得这种样品。供体或轮回亲本之一或两者可以是非天然存在的大豆品种。在一些实施例中,轮回亲本是优良大豆品种。在一些实施例中,轮回亲本的基因组与优良大豆品种的基因组是至少约50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、99%或100%同一性。
在一些实施例中,用于鉴定包含与增强的锈病抗性/耐受性相关的等位基因的子代的标志可以包含以下、基本上由以下组成、或由以下组成:位于选自以下的染色体区间内的一个或多个等位基因:
1)包含SEQ ID NO:2或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
2)编码SEQ ID NO:1的蛋白质序列或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
3)包含SEQ ID NO 11、12或13或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
4)大豆中与增加的ASR抗性相关联的从SNP标志跨越20cM、15cM、10cM、5cM、1cM、0.5cM的染色体区间,其中该SNP标志选自下组,该组由以下组成:表1中显示的任何有利SNP标志;或
5)大豆中与增加的ASR抗性相关联的从SNP标志跨越20cM、15cM、10cM、5cM、1cM、0.5cM的染色体区间,其中该SNP标志选自下组,该组由以下组成:表1中显示的任何SNP标志或与所述区间(SEQ ID NO 11、12或13)紧密接近的任何紧密连锁的标志。
在一些实施例中,标志可以包含以下、基本上由以下组成、或由以下组成:位于至少两个不同染色体区间的标志等位基因。例如,标志可包含一个或多个等位基因,该一个或多个等位基因位于由SEQ ID NO 11、12或13中的任何两个标志定义并包括其的染色体区间中。
疾病抗性大豆植物和种质
在另一个实施例中,本发明提供了抗锈病的大豆植物和种质。如上所述,本发明的方法可用于鉴定、产生和/或选择疾病抗性大豆植物或种质(例如针对亚洲大豆锈病具有抗性或增加的耐受性的大豆植物)。除了上述方法,抗ASR的大豆植物或种质可以通过任何方法产生,借这些方法将与增强的疾病耐受性相关联的标志引入大豆植物或种质中,这些方法包括但不限于转化、原生质体转化、或融合,双单倍体技术,胚拯救,基因编辑,和/或通过任何其他核酸转移系统产生。
在一些实施例中,大豆植物或种质包含非天然存在的大豆品种。在一些实施例中,大豆植物或种质与优良大豆品种的基因组是至少约50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、99%或100%同一性。
疾病抗性大豆植物或种质可以是优良大豆品种和包含与增强的锈病抗性(例如ASR)相关联的等位基因的大豆品种之间的杂交的子代,其中该等位基因在选自以下的染色体区间内:
1)包含SEQ ID NO:2或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
2)编码SEQ ID NO:1的蛋白质序列或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
3)包含SEQ ID NO 11、12或13或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
4)大豆中与增加的ASR抗性相关联的从SNP标志跨越20cM、15cM、10cM、5cM、1cM、0.5cM的染色体区间,其中该SNP标志选自下组,该组由以下组成:表1中显示的任何有利SNP标志。
在其他实施例中,疾病抗性大豆植物或种质可以是优良大豆品种和包含与增强的锈病抗性(例如ASR)相关联的等位基因的大豆品种之间的杂交的子代,其中等位基因包含SEQ ID NO:2或编码SEQ ID NO:1的蛋白质。
本发明的一个实施例是具有亚洲大豆锈病抗性/耐受性并且包含SEQ ID NO:2的核酸序列或选自以下的染色体区间的大豆植物:
1)包含SEQ ID NO:2或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
2)编码SEQ ID NO:1的蛋白质序列或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
3)包含SEQ ID NO 11、12或13或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;或
4)大豆中与增加的ASR抗性相关联的从SNP标志跨越20cM、15cM、10cM、5cM、1cM、0.5cM的染色体区间,其中该SNP标志选自下组,该组由以下组成:表1中显示的任何有利SNP标志。
在某些实施例中,与不包含所述染色体区间的对照植物相比,该染色体区间赋予了增加的亚洲大豆锈病(ASR)抗性。大豆植物可能衍生自株系Williams 82
疾病抗性大豆植物或种质可以是基因渗入的子代,其中轮回亲本是优良大豆品种,并且供体包含与增强的疾病耐受性和/或抗性相关联的等位基因,其中该体携带包含SEQ ID NO:11、12或13中任一个的染色体区间或其部分,并且其中该染色体区间包含分别选自表1的至少一个等位基因。
疾病抗性大豆植物或种质可以是第一优良大豆品种(例如,测试品系)之间的杂交的子代,和第二优良大豆品种(例如,轮回亲本)与包含与增强的ASR耐受性相关联的等位基因的大豆品种(例如,供体)之间的杂交的子代。
疾病抗性大豆植物或种质可以是第一优良大豆品种与基因渗入的子代之间杂交的子代,其中轮回亲本是第二优良大豆品种,并且供体包含与增强的ASR耐受性相关联的等位基因。
本发明的疾病抗性大豆植物和种质可以包含一种或多种本发明的标志(例如表1中描述的任何标志;或与如表1中描述的任何标志紧密接近的任何标志)。
在一些实施例中,疾病抗性大豆植物或种质可在其基因组内包含与增强的ASR耐受性相关联的标志,其中所述标志位于选自以下的染色体区间内:
1)包含SEQ ID NO:2或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
2)编码SEQ ID NO:1的蛋白质序列或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
3)包含SEQ ID NO 11、12或13或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;或
4)大豆中与增加的ASR抗性相关联的从SNP标志跨越20cM、15cM、10cM、5cM、1cM、0.5cM的染色体区间,其中该SNP标志选自下组,该组由以下组成:表1中显示的任何有利SNP标志。
在其他实施例中,标志位于SEQ ID NO:2的核酸序列。
在一些实施例中,疾病抗性大豆植物或种质可在其基因组内包含标志,该标志包含位于至少两个不同染色体区间中的标志等位基因、基本上由其组成或由其组成。例如,标志可以包含位于由表1中的两个标志的任何组合定义并包括其的染色体区间中的一个或多个等位基因,和位于由表1中的两个标志的任何组合定义并包括其的染色体区间中的一个或多个等位基因。
在某些实施例中,疾病抗性大豆植物衍生自大豆株系Williams82。
疾病抗性大豆种子
本发明还提供了疾病抗性大豆种子。如上所述,本发明的方法可用于鉴定、产生和/或选择疾病抗性大豆种子。除了上述方法,疾病抗性大豆种子可以通过任何方法产生,借这些方法将与增强的ASR耐受性相关联的标志引入大豆种子中,这些方法包括但不限于转化、原生质体转化或融合,双单倍体技术,胶原蛋白拯救,基因编辑(例如CRISPR或TALEN或大范围核酸酶),和/或通过任何其他核酸转移系统产生。
本发明的一个实施例是来自大豆株系Williams 82的种子,其已被修饰以具有亚洲大豆锈病抗性/耐受性。
在一些实施例中,疾病抗性大豆种子包含非天然存在的大豆品种。在一些实施例中,大豆种子与优良大豆品种的基因组是至少约50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、99%或100%同一性。
疾病抗性大豆种子可以由通过本发明的方法鉴定、产生或选择的疾病抗性大豆植物产生。在一些实施例中,疾病抗性大豆种子由疾病抗性大豆或野生大豆属植物(例如短绒野大豆)植物产生,其包含以下中的任一个:对应于SEQ ID NO:11-13的染色体区间,包含SEQ ID NO:2的染色体区间,或编码SEQ ID NO:1的蛋白质的染色体区间,或这些区间的编码ASR抗性的任何部分。
本发明的疾病抗性大豆种子可以包含来自本发明的表1的一种或多种标志、通过使用其选择或通过使用其产生。
在一些实施例中,疾病抗性大豆种子可在其基因组内包含与增强的ASR耐受性相关联的标志,其中所述标志位于选自下组的染色体区间内,该组由以下组成:
1)包含SEQ ID NO:2或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
2)编码SEQ ID NO:1的蛋白质序列或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;
3)包含SEQ ID NO 11、12或13或其编码ASR抗性的部分的染色体区间;或
4)大豆中与增加的ASR抗性相关联的从SNP标志跨越20cM、15cM、10cM、5cM、1cM、0.5cM的染色体区间,其中该SNP标志选自下组,该组由以下组成:表1中显示的任何有利SNP标志。
在其他实施例中,标志位于SEQ ID NO:2的核酸序列。
赋予锈病抗性的蛋白质
除了提供具有增加的亚洲大豆锈病抗性的大豆植物,在某些实施例中,本发明提供与锈病抗性,特别是亚洲大豆锈病抗性(本文中,“ASR”)相关的蛋白质。在特定实施例中,这些蛋白质赋予增加的亚洲大豆抗性。该蛋白质及其编码基因可用于保护植物免受锈病病原体的侵害。
在某些实施例中,蛋白质由SEQ ID NO:2的核酸序列编码。在其他实施例中,蛋白质与SEQ ID NO:1的核酸序列编码的蛋白质具有至少75%、至少85%、至少90%、至少、至少95%、至少97%、至少98%或至少99%同一性。
在其他实施例中,蛋白质由包含SEQ NO:11、12或13的核酸序列的染色体区间编码。在其他实施例中,蛋白质与包含SEQ NO:11、12或13的核酸序列的染色体区间编码的蛋白质具有至少75%、至少85%、至少90%、至少、至少95%、至少97%、至少98%或至少99%同一性。
在某些实施例中,本披露的蛋白质衍生自大豆并命名为RppRC1。在本发明的一个实施例中,该蛋白质具有SEQ ID NO:1的氨基酸序列。在本发明的另一个实施例中,该蛋白质与SEQ ID NO:2的氨基酸序列具有至少75%、至少85%、至少90%、至少、至少95%、至少97%、至少98%或至少99%同一性。在一个实施例中,本披露的蛋白质可以是以下蛋白质中的任一种:
(A1)具有SEQ ID NO:1所示氨基酸序列的蛋白质;
(A2)与以下相比具有一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加并且与以下具有相同功能的蛋白质:SEQ ID NO:1所示氨基酸序列;
(A3)与以下具有99%以上、95%以上、90%以上、85%以上或80%以上同源性并且与以下具有相同功能的蛋白质:(A1)或(A2)中定义的氨基酸序列;以及
(A4)通过在(A1)至(A3)中任一项中定义的蛋白质的N末端和/或C末端加标签而获得的融合蛋白。
在另一个实施例中,本披露的蛋白质可以是以下蛋白质中的任一种:
(A5)具有由包含SEQ NO:11、12或13的核酸序列的染色体区间编码的氨基酸序列的蛋白质;
(A6)与以下相比具有一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加并且与以下具有相同功能的蛋白质:由包含SEQ NO:11、12或13的核酸序列的染色体区间编码的氨基酸序列;
(A7)与以下具有99%以上、95%以上、90%以上、85%以上或80%以上同源性并且与以下具有相同功能的蛋白质:(A5)或(A6)中定义的氨基酸序列;以及
(A8)通过在(A5)至(A7)中任一项中定义的蛋白质的N末端和/或C末端加标签而获得的融合蛋白。
在这些蛋白质中,标签是指利用DNA体外重组技术,与目的蛋白融合并一起表达的多肽或蛋白质,以利于目的蛋白的表达、检测、示踪和/或纯化。标签可以是FLAG标签、His标签、MBP标签、HA标签、myc标签、GST标签和/或SUMO标签等。
在这些蛋白质中,同一性是指氨基酸序列之间的同一性。互联网上的同源检索网站可用于确定氨基酸序列之间的同一性,例如NCBI主页网站上的BLAST网页。例如,在高级BLAST2.1中可以通过以下获得同一性值(%):使用blastp作为程序,将预期(Expect)值设置为10,将所有过滤器(Filters)设置为OFF,使用BLOSUM62作为Matrix,设置缺口(Gap)存在损失,每残基缺口损失,和λ比率分别为11、1和0.85(默认值),并检索一对氨基酸序列的同一性进行计算。
本发明的蛋白质可以由本文披露的核酸分子产生或通过使用标准分子生物学技术产生。
本发明包括分离的或基本上纯化的蛋白质。“分离的”或“纯化的”蛋白质或其生物活性部分基本上或大部分地不含与蛋白质伴随或相互作用的组分,这些组分通常存在于蛋白质的自然环境中。基本上不含细胞材料的蛋白质包括具有少于约30%、约20%、约10%、约5%或约1%(以干重计)的污染蛋白质的蛋白质配制品。当实施例中的蛋白质或其生物活性部分通过重组方法生产时,最优选地,培养基具有的少于约30%、约20%、约10%、约5%或约1%(以干重计)的化学前体或化学物质不是目的蛋白质。片段和变体相关的蛋白质在本披露的范围内。
本发明涵盖的变体蛋白质是生物活性的,即它们继续具有天然蛋白质生物活性(即如本发明所述增强植物抗性(即植物对真菌病原体的抗性)的能力)。例如,可以通过遗传多态性或通过人工操作来获得此类变体。本发明的天然蛋白质的生物活性变体可与天然蛋白质的氨基酸序列或SEQ ID NO:1具有至少约40%、约45%、约50%、约55%、约60%、约65%、约70%、约75%、约80%、约85%、约90%、约91%、约92%、约93%、约94%、约95%、约96%、约97%、约98%、约99%或更多序列同一性,如通过本领域已知的序列比对程序确定。本发明中披露的蛋白质的生物活性变体可以与蛋白质相差少至约1至15个氨基酸残基,少至约1至10个(例如,约6至10个),少至约5个,少至4、3、2或甚至1个氨基酸残基。
本申请中披露的蛋白质可以被修饰,例如,通过包括氨基酸取代、缺失、截短和插入。这种操作的方法是本领域已知的。例如,可以通过在DNA中突变来制备抗性蛋白质的氨基酸序列变体和片段。诱变和多核苷酸修饰的方法是本领域已知的。
在一个实施例中,本发明的蛋白质是SEQ ID NO:1的生物活性片段,其可以保护植物免受锈病病原体的侵害。
本发明中披露的蛋白质还包括天然存在的蛋白质及其变体、片段和经修饰形式。此类变体和片段仍将具有赋予或增强植物对真菌病原体的抗性所需的能力。
核酸分子
本发明的另一个实施例涉及与锈病抗性有关的核酸分子。这些核酸分子编码本发明的蛋白质,即一种赋予增加的锈病(例如亚洲大豆锈病)抗性的蛋白质。核酸分子可以是DNA,例如cDNA、基因组DNA或重组DNA。核酸分子也可以是RNA,例如mRNA。
在某些实施例中,核酸分子是基因RppRC1(命名为RppRC1)。在本发明的一个实施例中,核酸分子具有SEQ ID NO:2的核酸序列。在另一个实施例中,核酸分子具有与SEQ IDNO:2的核酸序列至少75%、至少85%、至少90%、至少、至少95%、至少97%、至少98%、或至少99%相同的核酸序列。本披露的核酸分子的实施例包括:
(B1)具有SEQ ID NO:2的核酸序列的DNA分子;
(B2)在严格条件下与SEQ ID NO:2的核酸序列杂交并编码上述蛋白质的DNA分子;以及
(B3)与(B1)和(B2)中定义的DNA序列具有99%以上、95%以上、90%以上、85%以上或80%以上同源性并编码如上所述蛋白质的DNA分子。
在其他实施例中,核酸分子包含染色体区间,该染色体区间包含SEQ ID NO:11、12或13的核酸序列,或其编码ASR抗性的部分。在另一个实施例中,核酸分子具有与包含SEQID NO:11、12或13的核酸序列的染色体区间至少75%、至少85%、至少90%、至少、至少95%、至少97%、至少98%、或至少99%相同的核酸序列。在某些实施例中,核酸分子编码ASR抗性。此类核酸分子的实施例包括:
(B4)具有SEQ ID NO:11、12或13的核酸序列或其编码ASR抗性的部分的DNA分子;
(B5)在严格条件下与SEQ ID NO:11、12或13的核酸序列杂交并编码上述蛋白质的DNA分子;以及
(B6)与(B4)和(B4)中定义的DNA序列具有99%以上、95%以上、90%以上、85%以上或80%以上同源性并编码赋予植物增加的锈病抗性的蛋白质的DNA分子。
对于上述基因,严格条件可以如下:在7%十二烷基硫酸钠(SDS)、0.5M Na3PO4和1mM EDTA的混合溶液中在50℃杂交,并在2×SSC、0.1%SDS中在50℃漂洗;严格的条件也可以是:在7%SDS、0.5M Na3PO4和1mM EDTA的混合溶液中在50℃杂交,并在1×SSC、0.1%SDS中在50℃漂洗;严格的条件也可以是:在7%SDS、0.5M Na3PO4和1mM EDTA的混合溶液中在50℃杂交,并在0.5×SSC、0.1%SDS中在50℃漂洗;严格的条件也可以是:在7%SDS、0.5MNa3PO4和1mM EDTA的混合溶液中在50℃杂交,并在0.1×SSC、0.1%SDS中在50℃漂洗;严格的条件也可以是:在7%SDS、0.5M Na3PO4和1mM EDTA的混合溶液中在50℃杂交,并在0.1×SSC、0.1%SDS中在65℃漂洗;严格的条件也可以是:在6×SSC和0.5%SDS溶液中在65℃杂交,然后分别地用2×SSC和0.1%SDS洗膜一次,用1×SSC和0.1%SDS洗膜一次。
在另一个实施例中,核酸分子编码SEQ ID NO:1的氨基酸或与SEQ ID NO:1的氨基酸序列至少75%、至少85%、至少90%、至少、至少95%、至少97%、至少98%或至少99%相同的氨基酸序列的蛋白质。
本发明包括分离的或基本上纯化的核酸分子。“分离的”或“纯化的”核酸分子或其生物活性部分基本上或大部分地不含与核酸分子伴随或相互作用的组分,这些组分通常存在于核酸分子的自然环境中。因此,分离或纯化的核酸分子或蛋白质在通过重组技术(例如PCR扩增)产生时基本上不含其他细胞材料或培养基,或者在通过化学方法合成时基本上不含化学前体或其他化学品。最优选地,“分离的”核酸分子不包含以下序列(例如,蛋白质编码序列):这些序列在核酸分子来源的生物体基因组DNA中天然地位于该核酸分子侧翼(即位于该核酸分子5'和3'末端的序列)。例如,在本发明的一些实施例中,分离的核酸分子可以包含小于约5kb、约4kb、约3kb、约2kb、约1kb、约0.5kb或约0.1kb的核苷酸序列,这些核苷酸序列在核酸分子来源的细胞基因组DNA中天然地位于该核酸分子侧翼。与编码的核苷酸序列相关的片段和变体在本披露的范围内。“片段”及其语法变体是指核苷酸序列的一部分或氨基酸序列的一部分以及由其编码的蛋白质。核苷酸序列的片段可以编码蛋白质片段,这些蛋白质片段保留了天然蛋白质的生物活性并具有赋予植物抗性(即抗真菌)的能力。可替代地,可用作杂交探针的核苷酸序列片段不一定编码保持生物活性的蛋白质片段。因此,核苷酸序列的片段可以在至少约15个核苷酸、约50个核苷酸、约100个核苷酸和至多编码本文披露的蛋白质的全长核苷酸序列的范围内。
编码所披露蛋白质的生物活性部分的核苷酸序列片段可以编码至少约15、约25、约30、约40或45、约50个连续氨基酸或至多存在于该实施例的全长蛋白质中的氨基酸总数(例如,SEQ ID NO:1的857个氨基酸)。可用作杂交探针或PCR引物的核苷酸序列的片段通常不必编码蛋白质的生物活性部分。
当提及特定的核酸分子时,术语“全长序列”是指天然序列的完整核酸序列。“天然序列”及其语法变体在本发明中用于指内源序列,即存在于生物体基因组中的未工程化的序列。
因此,本发明披露的核苷酸序列的片段可以编码蛋白质的生物活性部分,或者也可以是用作杂交探针或PCR引物的片段。在某些实施例中,本发明的核酸分子包含至少约15、约20、约50、约75、约100或约150个核苷酸或至多存在于本文披露的全长核苷酸序列中的核苷酸数(例如,SEQ ID NO:2的2574个核苷酸)。
本领域技术人员将认识到本发明的核酸变体将被配置为保留开放阅读框。对于核酸分子,保守变体包括由于遗传密码的简并性而编码本发明蛋白质中的氨基酸序列的那些序列。天然等位基因变体可以通过众所周知的分子生物学技术来鉴定,例如聚合酶链式反应(PCR)和杂交技术。变体核酸分子还包括合成的核酸分子,例如通过使用定点诱变产生但仍编码本发明蛋白质的那些。通常,本文披露的特定核酸分子的变体可与特定核酸分子具有至少约40%、约45%、约50%、约55%、约60%、约65%、约70%、约75%、约80%、约85%、约90%、约91%、约92%、约93%、约94%、约95%、约96%、约97%、约98%、约99%或更多序列同一性,如通过本领域熟知的序列比对程序确定。
本发明的特定核酸分子(即参考核酸分子)的变体也可以通过比较由变体核酸分子编码的蛋白质和由参考核酸分子编码的蛋白质之间的序列同一性百分比来评估。可以使用本领域已知的序列比对程序计算任何两种蛋白质之间的序列同一性百分比。在本发明的任何给定核酸分子对通过比较由给定核酸分子对编码的两种蛋白质共有的序列同一性百分比来评估的情况下,两种编码蛋白质之间的序列同一性百分比为至少约40%、约45%、约50%、约55%、约60%、约65%、约70%、约75%、约80%、约85%、约90%、约91%、约92%、约93%、约94%、约95%、约96%、约97%、约98%、约99%或更多序列同一性。
变体核酸分子和蛋白质还包括通过诱变和重组程序(包括但不限于诸如DNA改组的程序)获得的序列和蛋白质。重组多核苷酸文库可以由一组相关序列多核苷酸(其包含具有基本序列同一性并且能够在体外或在体内同源重组的序列区域)产生。例如,使用这种方法,编码目的结构域的序列基序可以在本发明披露的蛋白质基因和其他已知蛋白质基因之间改组,以获得编码具有改进的目的特性(例如增加的赋予或增强植物对真菌病原体的抗性的能力)的蛋白质的新基因。这种DNA改组策略是本领域已知的。
本披露包括基于它们与本文所示的完整序列或其变体和片段的序列同一性而分离的序列。此类序列包括作为所披露的序列的直系同源物的序列。当它们的核苷酸序列和/或由其编码的蛋白质序列共享至少约60%、约70%、约75%、约80%、约85%、约90%、约91%、约92%、约93%、约94%、约95%、约96%、约97%、约98%、约99%或更多序列同一性时,存在于不同物种中的基因被认为是直系同源物。直系同源物的功能通常在各种物种中高度保守。因此,本披露包括编码赋予或增强真菌植物病原体抗性的蛋白质并与本发明中披露的序列或其变体或片段杂交的分离的核酸分子。
在PCR方法中,寡核苷酸引物可以设计用于PCR反应,以从任何目的生物体中提取的cDNA或基因组DNA中扩增相应的DNA序列。用于设计PCR引物和用于通过PCR进行克隆的方法是本领域已知的并且披露在以下文件中:Sambrook等人,(1989)Molecular Cloning:ALaboratory Manual[分子克隆:实验室手册](第2版,Cold Spring Harbor LaboratoryPress[冷泉港实验室出版社],普莱恩维尤,纽约)。已知的PCR方法包括但不限于使用配对引物、嵌套引物、单特异性引物、简并引物、基因特异性引物、载体特异性引物、部分错配引物等的方法。
在杂交技术中,已知核酸分子的全部或部分被用作探针,该探针选择性地杂交到存在于来自选择的生物的一组克隆的基因组DNA片段或cDNA片段(即基因组文库或cDNA文库)中的其他相应的多核苷酸上。杂交探针可以是基因组DNA片段、cDNA片段、RNA片段或其他寡核苷酸,并且可以用可检测基团如32P或任何其他可检测标志进行标记。因此,例如,可以通过将基于本实施例的多核苷酸的合成的寡核苷酸进行标记来制备杂交探针。制备杂交探针和构建cDNA文库和基因组文库的方法是本领域已知的。
可以使用各种程序来确定DNA、RNA或蛋白质的特定序列是否存在。这些包括例如DNA印迹、RNA印迹、蛋白质印迹和ELISA分析。这些技术在本领域中是众所周知的。
本发明披露的蛋白质及其编码基因和方法可用于调节植物中一种或多种蛋白质的含量。术语“调节”及其语法变体在本发明中用于指相对于来自相应的未转化植物(即未根据本披露的方法进行遗传修饰的植物)的蛋白质含量,遗传修饰的(即转化的)植物中蛋白质含量的增加或减少。
如本文使用的,术语“表达”及其语法变体是指产生多核苷酸的生物合成或过程,包括基因产物的转录和/或翻译。例如,本发明中披露的核酸分子可以从DNA模板转录(例如转录成mRNA或其他RNA转录物)和/或转录的mRNA随后翻译成蛋白质。术语“基因产物”及其语法变体可以指例如转录物和编码的蛋白质。基因产物(即目的基因产物)的表达或功能的抑制(或增加)可以在任何两种植物之间进行比较的环境中,例如,基因产物在遗传修饰的植物中的表达或功能相对于基因产物在相应但易感的野生型植物或其他易感植物中的表达或功能。野生型植物中基因产物的表达水平可能不存在。例如,“野生型”植物可以是不表达外源抗性基因的植物、植物细胞或植物部分。
可替代地,靶基因产物的表达或功能的抑制(或增加)可以在以下环境中,其中在同一植物或不同植物内的植物细胞、细胞器、器官、组织或植物部分之间进行比较并包括同一植物或不同植物的发育阶段或时间阶段之间的比较。在转录或翻译水平下调靶基因产物的表达或下调靶基因产物的功能活性的任何方法或组合物可用于实现对靶基因产物的表达或功能的抑制。类似地,在转录或翻译水平上诱导或上调靶基因产物的表达,或增加或激活或上调靶基因产物的功能活性的任何方法或组合物可用于实现靶基因或蛋白质的增加的表达或功能。用于抑制或增强基因表达的方法是本领域众所周知的。
本发明披露的基因和核酸分子包括天然存在的序列及其突变体或经修饰形式。本发明中披露的蛋白质还包括天然存在的蛋白质及其变体、片段和经修饰形式。此类变体和片段仍将具有赋予或增强植物对真菌病原体的抗性所需的能力。在一个实施例中,在编码变体或片段的DNA中产生的突变通常不会将序列置于阅读框之外,并且优选地不会产生互补区,该互补区可能产生二级mRNA结构。
表达盒、重组载体、重组细菌或转基因细胞系
本申请还提供了含有上述核酸分子的表达盒、重组载体、重组细菌或转基因细胞系。
表达盒是指能够在宿主细胞中表达蛋白质的DNA,该DNA不仅包括启动编码蛋白质的基因转录的启动子,还包括终止转录的终止子。此外,表达盒还可以包括增强子序列。可用于本发明的启动子包括但不限于:组成型启动子,组织、器官和发育特异性启动子和诱导型启动子。启动子的示例包括但不限于:花椰菜花叶病毒组成型启动子35S;来自番茄亮氨酸氨基肽酶(“LAP”)的创伤诱导型启动子(Chao等人,(1999)Plant Physiol[植物生理学]120:979-992);来自烟草病程相关1(PR1)的化学诱导型启动子,(由水杨酸和BTH(苯并噻二唑-7-硫代羟基酸S-甲基酯)诱导;番茄蛋白酶抑制剂II启动子(PIN2)或LAP启动子(均由茉莉酸甲酯诱导);热休克启动子;四环素诱导型启动子;种子特异性启动子,例如粟种子特异性启动子pF128、种子贮藏蛋白特异性启动子(例如、菜豆蛋白、油菜籽蛋白、油质蛋白和大豆β伴大豆球蛋白启动子(Beachy等人,(1985)EMBO J.[欧洲分子生物学学会杂志]4:3047-3053)。它们可以单独使用或与其他植物启动子组合使用。合适的转录终止子包括但不限于:农杆菌胭脂碱合酶终止子(NOS终止子)、花椰菜花叶病毒CaMV 35S终止子、tml终止子、豌豆rbcS E9终止子和胭脂碱和章鱼碱合酶终止子(参见,例如:Odell等人,(I985)Nature[自然],313:810;Rosenberg等人,(1987)Gene[基因],56:125;Guerineau等人,(1991)Mol.Gen.Genet[分子和普通遗传学],262:141;Proudfoot(1991)Cell[细胞],64:671;Sanfacon等人,Genes Dev.[基因与发育],5:141;Mogen等人,(1990)Plant Cell[植物细胞],2:1261;Munroe等人,(1990)Gene[基因],91:151;Ballad等人,(1989)Nucleic AcidsRes.[核酸分子研究],17:7891;Joshi等人,(1987)Nucleic Acid Res.[核酸分子研究],15:9627)。
构建含有核酸分子的重组表达载体。使用的植物表达载体可以是Gateway系统载体或二元农杆菌载体,例如pGWB411、pGWB412、pGWB405、pBin438、pCAMBIA1302、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301、pCAMBIA1300、pBI121、pCAMBIA1391-Xa或pCAMBIA1391-Xb。
使用RppRC1构建重组表达载体时,可在转录起始核苷酸前添加任何增强型、组成型、组织特异性或诱导型启动子,如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、泛素基因泛素启动子(pUbi)等,其可单独使用或与其他植物启动子组合使用。此外,在使用本发明的基因和/或染色体区间构建植物表达载体时,也可以使用增强子,包括翻译增强子或转录增强子,这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻近起始密码子的区域等,但必须与编码序列在同一阅读框中,以确保整个序列的正确翻译。翻译控制信号和起始密码子的来源很广泛,可以是天然的或合成的。翻译起始区可以来自转录起始区或结构基因。
为了便于转基因植物细胞或植物的鉴定和筛选,可以对植物表达载体进行工程化,例如,通过添加可在植物中表达并编码能产生颜色变化或发光化合物的酶的基因(GUS基因、萤光素酶基因等)、具有抗性的抗生素标志(庆大霉素标志、卡那霉素标志等)或对化学试剂有抗性的标志基因(如抗除草剂基因)等。
转基因细胞系可以是繁殖材料或非繁殖材料。
在具体的实施例中,表达盒中启动蛋白质编码基因转录的启动子具体为编码基因的原始内源启动子,编码基因的原始内源启动子的核苷酸序列示于SEQ ID NO:7。
在本发明的另一个实施例中,所述重组载体具体为通过以下获得的重组质粒:在pB2GW7载体的attR1和attR2位点之间克隆上述核酸分子(SEQ ID NO:2)并且用SEQ ID NO:7所示的RppRC1基因的内源启动子替换SacI和SpeI酶消化位点之间的35S启动子。
本发明披露的抗性基因可以作为转基因表达以产生抗锈病植物。使用本发明中描述的或本领域技术人员已知的不同启动子将导致基因表达在不同条件下被调节(即启动子可以基于期望的结果来选择)。例如,可能需要在特定组织系统或器官(例如叶)中更高水平的表达来增强抗性。完整基因(例如,天然启动子和编码序列)可以作为转基因插入,从而允许与其他性状快速组合,例如昆虫抗性或除草剂抗性。
在一些实施例中,核酸序列可以与目的核酸分子序列的任何组合叠加以形成具有所期望表型的植物。这种叠加可以通过DNA构建体中的基因组合来实现,或者通过将一种或多种具有转基因的植物与包含所期望组合的另一种植物株系杂交来实现。例如,本发明披露的核酸分子或其片段可以与任何其他核酸分子或其他基因叠加。所得组合还可以包括任何一种目的核酸分子的多个拷贝。本发明中披露的核酸分子也可以与任何其他基因或基因组合叠加以产生具有所期望的多种性状组合的植物。这些性状包括但不限于作为动物饲料所期望的性状,例如高油基因、平衡氨基酸、增加的消化率、昆虫抗性、疾病抗性或除草剂抗性、无毒和疾病抗性基因、农艺性状(例如雄性不育、开花时间)和/或转化技术性状(例如细胞周期调节或基因靶向)。
任何方法,包括但不限于通过任何常规或已知方法或遗传转化的植物杂交繁育,都可用于聚集不同的基因。如果性状由遗传转化的植物堆叠,则目的多核苷酸序列可以在任何时间以任何顺序组合。例如,包含一种或多种所期望性状的转基因植物可用作靶标以通过后续转化引入更多性状。在共转化方案中,性状可以与目的多核苷酸同时引入,目的多核苷酸由转化盒的任意组合提供。例如,如果要引入两个序列,则这两个序列可以包含在分开的转化盒(反式)或相同的转化盒(顺式)中。这些序列的表达可以通过相同的启动子或通过不同的启动子驱动。在一些情况下,期望引入可以抑制目的核酸分子表达的转化盒。这可以与其他抑制盒或过表达盒的任何组合进行组合以在植物中产生所期望的性状组合。
构建的载体或表达盒不存在于初始植物的基因组或转基因植物的基因组中,并且不位于初始植物基因组中的天然基因座处。
本发明披露的组合物可以通过基因渗入的方法产生或维持。当该方法重复两次或更多次时,基因渗入有时被称为“回交”。在基因渗入或回交中,“供体”亲本是指具有渗入所需基因或基因座的亲本植物。“受体”亲本(使用一次或多次)或“轮回”亲本(使用两次或更多次)是指基因或基因座渗入的亲本植物。初始杂交产生F1代。术语“BC1”是指轮回亲本的第二次使用,“BC2”是指轮回亲本的第三次使用,依此类推。
本发明还可以包括所描述的序列,这些序列可以由在目的植物中表达的表达盒或DNA构建体提供。表达盒可以包括与本发明披露的序列可操作地连接的5’和3’异源调节序列。本发明中使用的术语“可操作地连接”是指待表达的核酸与调节序列(包括启动子、终止子、增强子和/或其他表达控制元件(例如,聚腺苷酸化信号))连接,连接方式允许核酸的表达(即当载体被引入宿主植物细胞时,核酸在宿主植物细胞中表达)。此类调节序列是本领域熟知的并且包括可以在多种宿主细胞中直接组成型表达以及在特定宿主细胞中或在特定条件下直接表达的那些核苷酸序列。载体的设计可以取决于例如要转化的宿主细胞的类型,或所期望的核酸表达水平。表达盒可以包含一种或多种要共转化到植物中的另外基因。此外,可以在多个表达盒中提供任何另外的基因。
本发明的表达盒可以包含多个限制性酶消化位点,用于插入核苷酸序列,从而处于调节区的转录调节之下。表达盒还可以包含选择性标志基因。
表达盒以5’-3’转录方向还可以包含转录和翻译起始区、本披露的DNA序列以及在植物中起作用的转录和翻译终止区。转录起始区,即启动子,相对于植物宿主可以是天然的或相似的或外来的或异源的。此外,启动子可以是天然序列或可替代地是合成的序列。术语“异源”是指起始转录区不存在于引入起始转录区的天然植物中。如本文使用的,嵌合基因包含与转录起始区可操作地连接的编码序列,该转录起始区与该编码序列异源。启动子的示例包括但不限于花椰菜花叶病毒35S和大豆泛素6。
尽管可以优选使用异源启动子来表达序列,但是可以使用同源启动子或天然启动子序列。此类构建体将改变宿主细胞(即植物或植物细胞)中的表达水平。因此,宿主细胞(即植物或植物细胞)的表型发生了变化。
终止区可以天然具有转录起始区,天然具有可操作地连接的目的DNA序列,或衍生自另一来源。可以从根癌农杆菌的Ti质粒中获得容易获得的终止区(例如章鱼碱合酶和胭脂碱合酶终止区)。
可通过同源或非同源重组方法(例如通过基因组编辑)改变内源基因或源基因抗性直向同源物。当与未修饰的序列相比时,这种改变意味着核苷酸序列具有至少一个修饰并且包括,例如:(i)至少一个核苷酸的替换、(ii)至少一个核苷酸的缺失、(iii)至少一个核苷酸的插入、或(iv)(i)-(iii)的任何组合。
在一些实施例中,基因组编辑技术可用于将本发明中披露的抗性基因引入植物基因组中,或基因组编辑技术可用于编辑先前引入植物基因组中的抗性基因。
基因组编辑可以使用任何可用的基因编辑方法来实现。例如,基因编辑可以通过将多核苷酸修饰模板(有时称为基因修复寡核苷酸)引入宿主细胞来实现,其中多核苷酸修饰模板包含宿主细胞基因组内基因的靶向修饰。多核苷酸修饰模板可以是单链或双链的。
可以根据需要优化一个或多个基因以增加在转化植物中的表达。例如,植物偏好性密码子用于合成基因以改善表达。合成植物偏好性选基因的方法是本领域已知的。
已知另外的序列修饰以增强细胞宿主中的基因表达。这些序列修饰包括消除以下序列:编码的假多聚腺苷酸化信号、外显子-内含子剪接位点信号、转座子样重复序列和其他可能对基因表达有害的经完全表征的序列。序列中的G-C含量可以调整为给定细胞宿主的平均水平,该水平可以从宿主细胞中表达的已知基因计算得出。如有必要,可以修饰序列,以避免可能的发夹二级mRNA结构。
表达盒可以另外包含表达盒的构建体中的5’前导序列。这样的前导序列可以增强翻译。翻译前导序列是本领域已知的并且包括:小核糖核酸病毒前导序列,如EMCV前导序列(脑心肌炎5’非编码区);马铃薯y病毒群前导序列,如TEV前导序列(烟草蚀刻病毒)、和人免疫球蛋白重链结合蛋白(BiP);苜蓿花叶病毒外壳蛋白mRNA(AMVRNA 4)的非翻译前导序列;烟草花叶病毒(TMV)前导序列;以及玉蜀黍褪绿斑驳病毒(MCMV)前导序列(Lommel等人(1991)Virology[病毒学]81:382-385)。也可以使用其他已知的增强翻译的方法,例如内含子。
表达盒中的各种DNA片段可以根据需要在适当的阅读框中进行操作,以确保DNA序列在正确的取向上。为此,衔接子或接头可用于连接DNA片段。此外,还可以使用其他操作来提供方便的限制性位点、去除多余的DNA或去除限制性位点。为此,可能涉及体外诱变、引物修复、限制、退火和再替换(例如,转换和颠换)。
通常,表达盒可以包含用于选择经转化的细胞的选择性标志基因。选择性标志基因用于选择经转化的细胞或组织。标志基因包括对抗生素抗性进行编码的基因,例如对新霉素磷酸转移酶II(NEO)和潮霉素磷酸转移酶(HPT)进行编码的基因、连同赋予针对除草剂化合物(例如,草铵膦、草胺膦、溴苯腈、咪唑啉酮和2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D))的抗性的基因。上述选择性标志基因列表并不意味着限制。任何选择性标志基因都可以用于本披露。
为了在植物或植物细胞中表达本发明的靶基因和/或蛋白质,本发明的方法包括用编码靶蛋白的核酸分子转化植物或植物细胞。本发明的核酸分子可以与驱动植物细胞中表达的启动子可操作地连接。本领域已知的任何启动子均可用于本发明的方法,包括但不限于组成型启动子、病原体诱导型启动子、创伤诱导型启动子、组织偏好性启动子和化学调节型启动子。启动子的选择可能取决于所期望的表达时间和在转化植物中的位置,以及本领域技术人员已知的其他因素。可以种植或培养经转化的细胞或植物以形成包含被引入例如细胞或植物中的编码R蛋白的一种或多种多核苷酸的植物。
可以使用多种启动子来实施本发明。可以根据所期望的结果选择启动子。也就是说,核酸可以与组成型启动子、组织偏好性启动子或其他启动子组合并在目的宿主细胞中表达。这样的组成型启动子包括,例如,Rsyn7启动子的核心启动子和在WO 99/43838和美国专利号6,072,050中披露的其他组成型启动子、CaMV 35S启动子、水稻肌动蛋白、泛素、pEMU、MAS、ALS等。此类组成型启动子在本领域中是已知的并且预期用于本披露。
一般来说,使用诱导型启动子,特别是来自病原体的启动子来表达本发明的基因,有利于本发明基因的应用。这样的启动子包括病程相关蛋白(PR蛋白)的启动子,这些蛋白是由病原体感染诱导形成的并且例如是PR蛋白、SAR蛋白、β-1,3-葡聚糖酶、壳聚糖酶等。
在病原体感染部位处或附近局部表达的启动子值得关注。此外,由于病原体可以通过伤口或昆虫引起的病损进入植物,因此伤口诱导型启动子也可以用于本发明的载体构建。此类伤口诱导型启动子包括马铃薯蛋白酶抑制剂(pinII)基因、wun1和wun2、win1和win2、系统素、WIP1、MPI基因等。
化学调节型启动子可以通过应用外源化学调节剂来调节植物中的基因表达。根据使用的目的,启动子可以是化学诱导型启动子,例如通过施用化学物质来诱导基因表达,或者是化学抑制型启动子,例如通过施用化学物质来抑制基因表达。化学诱导型启动子在本领域中是已知的,并且包括但不限于玉蜀黍In2-2启动子(它是由苯磺酰胺除草剂安全剂激活)、玉蜀黍GST启动子(它是由用作萌发前除草剂的疏水亲电子化合物激活)、以及烟草PR-1a启动子(它是由水杨酸激活)。其他目的化学调节型启动子包括类固醇反应性启动子(例如,糖皮质激素诱导型启动子、四环素诱导型启动子和四环素抑制型启动子)。
组织偏好性启动子可用于靶基因或蛋白质(例如,编码衍生自豆科植物的NB-LRR多肽的多核苷酸序列)在特定植物组织中的靶向增强表达。此类组织偏好性启动子包括但不限于叶特异性启动子、根特异性启动子、种子特异性启动子和茎特异性启动子。组织特异性启动子包括Yamamoto等人,(1997)Plant J.[植物杂志]12(2):255-265;Kawamata等人,(1997)Plant Cell Physiol.[植物细胞生理学]38(7):792-803;Hansen等人,(1997)Mol.Gen Genet.[分子和普通遗传学]254(3):337-343;Russell等人,(1997)TransgenicRes.[转基因研究]6(2):157-168;Rinehart等人,(1996)Plant Physiol.[植物生理学]112(3):1331-1341;Van Camp等人,(1996)Plant Physiol.[植物生理学]112(2):525-535;Canevascini等人,(1996)Plant Physiol.[植物生理学]112(2):513-524;Yamamoto等人,(1994)Plant Cell Physiol.[植物细胞生理学]35(5):773-778;Lam,(1994)ResultsProbl.Cell Differ.[细胞分化的结果和问题]20:181-196;Orozco等人,(1993)PlantMolBiol.[植物分子生物学]23(6):1129-1138;Matsuoka等人,(1993)ProcNatl.Acad.Sci.USA,[美国国家科学院院刊]90(20):9586-9590;和Guevara-Garcia等人,(1993)Plant J.[植物杂志]4(3):495-505。此类启动子可用于修饰本披露的核苷酸序列。
叶特异性启动子是本领域已知的。参见,例如Yamamoto等人,(1997)Plant J.[植物杂志]12(2):255-265;Kwon等人,(1994)Plant Physiol.[植物生理学]105:357-67;Yamamoto等人,(1994)Plant CellPhysiol.[植物细胞生理学]35(5):773-778;Gotor等人,(1993)Plant J.[植物杂志]3,509-18;Orozco等人,(1993)Plant Mol.Biol.[植物分子生物学]23(6):1129-1138;和Matsuoka等人,(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国国家科学院院刊],90(20):9586-9590。
“种子偏好性”启动子包括“种子特异性”启动子(在种子发育过程中具有活性的那些,例如种子贮藏蛋白的启动子)和“种子萌发”启动子(在种子萌发过程中具有活性的那些)。这种种子偏好性启动子包括但不限于Cim1(细胞分裂素诱导信息)、mi1ps(肌醇-1-磷酸合酶)和celA(纤维素合酶)。珠蛋白-1(Glob-1)是首选的胚特异性启动子。对于双子叶植物而言,种子特异性启动子包括但不限于菜豆β-菜豆球蛋白基因启动子、油菜籽蛋白基因启动子、β-伴大豆球蛋白基因启动子、大豆凝集素基因启动子、十字花科蛋白基因启动子等。
本发明的核酸分子的表达可以涉及使用完整的天然抗性基因,其中表达由同源的5’上游启动子序列或其他异源启动子驱动。本领域技术人员将能够鉴定抗性基因以评估其表达水平并选择可用于表达目的抗性基因的偏好性启动子序列。同源或异源抗性基因启动子序列的使用为调节蛋白质表达提供了选择,以避免或最小化与植物防御激活相关的任何潜在不适当或不希望的结果。
特定的大豆启动子包括但不限于来自大豆泛素(subi-1)、延伸因子1A、用于组成型表达的S-腺苷甲硫氨酸合酶、Rpp4和RPG1-B的启动子,以及包含在基因模型中的启动子,例如本领域技术人员已知的用于更密切地调节由NB-LRR基因启动子提供的表达的Glyma启动子。
在本发明的上下文中,种质包括可以从中产生新植物的细胞、种子或组织,或植物部分,例如叶、茎、花粉,或可以培养成全株植物的细胞。
转化植物
由于本发明中披露的抗性基因可以表达为转基因以产生抗锈病植物,因此本发明的某些实施例涉及将核酸分子引入植物的方法。除了上述转化大豆植物外,本发明的核酸也可用于其他植物。
如本文使用的,术语“引入”及其语法变体是指为植物提供核酸分子。在一些实施例中,核酸分子可以以序列进入植物细胞内部的方式(包括它们潜在地插入植物基因组中)存在。本发明披露的方法不依赖于将序列引入植物的具体方法,只要核酸分子进入植物的至少一个细胞内部即可。将核酸分子引入植物的方法是本领域已知的并且包括但不限于稳定转化方法、瞬时转化方法和病毒介导的方法。
植物转化方法的示例包括农杆菌介导的转化和粒子轰击,然后可以通过本领域技术人员已知的方法再生经转化的植物。
核酸分子可以瞬时或稳定地引入宿主细胞,并且可以保持未整合,例如以质粒形式。“稳定转化”或“稳定地转化”及其语法变体是指引入植物中的核苷酸构建体整合到植物的基因组中并且可以被植物的后代遗传。如本文使用的,“瞬时转化”及其语法变体是指将核酸分子引入植物中但未整合到植物基因组中,或将蛋白质引入植物中。
转化方法和将核酸分子序列引入植物的方法可能取决于要转化的植物或植物细胞的类型。将蛋白质或核酸分子引入植物细胞的合适方法包括但不限于显微注射、电穿孔、直接基因转移、Lec1转化和弹道粒子加速。随着更新的方法变得可用,这样的方法也可以用于本发明,因为转化或转染的方法不是关键的。
可以按照常规方法将转化的细胞培养成植物。然后可以将这些植物培养并用相同的转化品系或不同的品系授粉,然后可以鉴定具有所需表型特征的组成型表达的后代。可以培养两代或更多代植物,以确保所需表型特征的表达得到稳定维持和遗传。然后收获种子以确保已实现所需表型特征的表达。在一些实施例中,转化的种子或转基因种子具有稳定掺入其基因组中的核苷酸构建体或表达盒。
本发明包括包含本发明披露的核酸分子序列的种子,这些种子可以发育成或用于发育一种或多种与例如野生型品种的植物种子相比对病原体(例如真菌)或病原体形成的感染具有增强的抗性的植物。本发明的特征在于来自转基因豆科植物的种子,其中种子包含本发明披露的核酸分子。
目的植物包括豆科作物物种,包括但不限于苜蓿(紫花苜蓿);三叶草或车轴草(三叶草属物种);豌豆,包括Pisum satinum、Gajanus cajan、紫皮豇豆和Lathyrus物种;普通豆(蝶形花科或豆科);扁豆(小扁豆(Lens culinaris));羽扇豆(羽扇豆属物种);牧豆树(牧豆树属物种);长豆(长角豆(Ceratonia siliqua))、大豆(soybean)(大豆(Glycinemax))、花生(落花生(Arachis hypogaea)或罗望子(酸豆(Tamarindus indica)。术语“豆科物种”和“豆科作物物种”在本文中用于指代植物并且可以例如是目的植物。豆科物种或豆科作物物种可以是植物、植物部分或植物细胞。
调节和增强锈病抗性
本发明还提供了本文所述的蛋白质、核酸重组载体、重组细菌或转基因细胞系在调节植物对锈病的抗性中的用途。在该用途中,该蛋白质或其编码基因在植物中的表达水平和/或活性增加,并且植物对锈病的抗性增强。
此外,本发明涉及增强植物对植物病害如锈病的抗性的方法。该方法可以包括通过在繁育过程(即针对锈病抗性的繁育过程)中将来自豆科植物的抗性基因渗入种质来赋予对病原体(例如锈病)的抗性。
如本文所披露的基因渗入方法也可用于产生对以下任何一种具有增加的抗性的大豆植物:大豆胞囊线虫、细菌性脓疱、根结线虫、大豆灰斑病、疫霉菌、褐茎腐病、线虫、黑粉病、二孢白粉菌、菊科白粉菌、小麦白粉菌、瓜类单囊壳、黄瓜白粉菌、终极腐霉菌、葡萄钩丝壳、豌豆球腔菌、稻瘟菌、稻平脐蠕孢、稻瘟菌、立枯丝核菌、大豆疫霉菌、麦二叉蚜、烟粉虱、玉米蚜、网纹野蛞蝓、小蔗螟、麦二叉蚜或桃蚜。
在一个实施例中,该方法改善了锈病抗性。改善植物对锈病的抗性的方法可以包括增加植物中上述蛋白质的表达水平和/或活性,其中改善植物对锈病的抗性不仅可以赋予原本不抗锈病的植物以锈病抗性,还可以进一步增强原本抗锈病的植物的锈病抗性。增加植物中蛋白质的表达水平和/或活性不仅可以使原本不表达这些蛋白质的植物表达这些蛋白质,还可以进一步增加原本表达这些蛋白质的植物中这些蛋白质的表达水平和/或活性。此外,在某些实施例中,增加植物中蛋白质的表达水平和/或活性可以通过转基因方式或通过有性杂交来实现。
植物品种繁育方法
在另一个实施例中,本发明提供了具有改进的锈病抗性的植物品种的繁育方法。
具有改善的锈病抗性的植物品种的繁育方法可以包括增加上述蛋白质在受体植物中的表达水平和/或活性的步骤,其中改善锈病抗性不仅可以赋予原本不抗锈病的植物以锈病抗性,还可以进一步增强原本抗锈病的植物的锈病抗性。增加上述蛋白质在受体植物中的表达水平和/或活性不仅可以使原本不表达这些蛋白质的植物表达这些蛋白质,还可以进一步增加原本表达这些蛋白质的植物中这些蛋白质的表达水平和/或活性。
此外,增加植物中蛋白质的表达水平和/或活性可以通过转基因方式或通过有性杂交来实现。
繁育方法
在另一个实施例中,本发明提供了具有改进的锈病抗性的转基因植物的繁育方法。
具有改善的锈病抗性的转基因植物的繁育方法可以包括将本文所述的核酸分子引入受体植物以获得与受体植物相比具有改善的锈病抗性的转基因植物,其中改善锈病抗性不仅可以赋予原本不抗锈病的植物以锈病抗性,还可以进一步增强原本抗锈病的植物的锈病抗性。
此外,可以通过将上述表达盒或重组载体引入受体植物来实现将核酸分子引入受体植物。
上述方法中,将表达盒或重组载体引入受体植物具体可以是:采用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电穿孔、农杆菌介导的转化等常规生物学方法转化植物细胞或组织,并将转化的植物组织培养成植物。
本发明还涉及通过繁育方法获得的转基因植物。因此,在一个实施例中,本发明提供了一种通过使用本文所述的方法繁育获得的具有改进的锈病抗性的转基因植物,或者是大豆(大豆)SX6907,或者使用大豆(大豆)SX6907作为亲本进行有性杂交后获得的包含上述核酸分子的子代植物。在一个实施例中,可以使用在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心登录号为CGMCC No.17575的大豆(大豆)SX6907的衍生物。
本文中的植物可以是全株植物,或者可以是植物细胞、种子或组织,或植物部分,例如叶、茎、花粉或可培养成全株植物的细胞。
测定和试剂盒
在某些实施例中,本发明的核酸或氨基酸分子可用于测定植物的锈病抗性。因此,本发明还包括用于本文所述测定的试剂盒。蛋白质或核酸分子或表达盒、重组载体或重组细菌或包含这些核酸分子的转基因细胞系也可以与说明书一起包装,作为完成本发明披露的测定的试剂盒的组成部分。本发明的试剂盒可包括本发明的蛋白质或核酸分子或表达盒、重组载体或重组细菌或包含这些核酸分子的转基因细胞系和适当的说明书(书面和/或作为音频、视频或视听材料提供)的任何组合。例如,该试剂盒还可包含具有与以下对应或互补的序列:与转基因事件的特定区域具有80%至100%序列同一性的序列。该试剂盒可以包括执行测定或检测方法所需的任何试剂和材料。
本发明的实施例还包括以下任何生物材料或应用:
(D1)用于扩增上述核酸分子的引物对。在某些实施例中,引物对是分别由SEQ IDNO:3和SEQ ID NO:4所示的两条单链DNA构成的引物对1,或分别由SEQ ID NO:5和SEQ IDNO:6所示的两条单链DNA构成的引物对2。
(D2)用于扩增上述核酸分子的探针。
(D3)包含引物对和/或探针的试剂盒。
(D4)包含上述核酸分子的植物。
(D5)引物对或探针或试剂盒在鉴定待测植物是否包含上述核酸分子中的应用。
(D6)引物对或探针或试剂盒在鉴定待测植物是否具有上述核酸分子所赋予的锈病抗性中的应用。
(D7)DNA分子,其为SEQ ID NO:7所示的DNA分子,或通过从SEQ ID NO:7中添加、缺失和/或取代一个或多个核苷酸而获得的具有启动子功能的DNA分子。
(D8)DNA分子用于启动目的基因的表达的用途。在某些实施例中,目的基因是上述核酸分子。
用于要求保护的本发明的大豆(大豆)SX6907衍生物的保藏信息:
分类命名: 大豆
拉丁名: 大豆
保藏单位: 中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心
保藏单位缩写: CGMCC
地址: 北京市朝阳区北辰西路1号院3号
保藏日期: 2019年6月28日星期五
保藏中心注册号: CGMCC No.17575
实例
以下实例有助于更好地理解本发明,但不限制本发明。以下实例中的实验方法均为常规方法。以下实例中所用的测试材料,除特别说明外,均购自一般生化试剂店。对于以下实例中的定量测试,设置三个重复测试,并将结果取平均值。
实例1:RppRC1基因的克隆
大豆是一种古老的自花授粉四倍体豆科植物,基因组大小约为1.1Gbp。不同抗性大豆种质对豆薯层锈菌的反应明显不同。大豆(大豆)SX6907是中国农业科学院油料作物研究所从中国大豆种质中选择的锈病抗性资源。该品种目前保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,登录号CGMCC No.17575,该品种对豆薯层锈菌的反应是免疫。
以大豆SX6907基因组(RppRC1基因的来源)为模板,使用引物F和引物R进行PCR扩增,引物序列如下:
F 5’-ATGGCAGATAGTGTTGTTGCTTTTCTGC-3’(SEQ ID NO:3);以及
R 5’-TCACAGTTCATTAGAGATTTTGAGCTTACAGC-3’(SEQ ID NO:4)。
得到的扩增产物为SEQ ID NO:2所示的序列。SEQ ID NO:2是RppRC1基因的核苷酸序列,其编码SEQ ID NO:1所示的蛋白质,该蛋白质命名为RppRC1。
实例2:用大豆RppRC1基因转化大豆
1.重组表达载体的构建
取大豆品种SX6907在正常条件下培养至第一三出复叶生长期的叶片,提取DNA,以DNA为模板,在引物F和引物R(引物序列见实例1)的指导下通过常规PCR方法进行扩增,反应完成后对PCR扩增产物进行1%琼脂糖凝胶电泳检测,回收并且纯化约2.5kb的DNA片段。同时,以DNA为模板,在PF和PR的指导下通过常规PCR方法扩增得到2525bp启动子pRppRC1片段,并将该片段通过酶消化连接方法连接到载体pB2GW7(载体来自VIB-植物系统生物学,网站:https://gateway.psb.ugent.be/search)中获得重组载体pB2GW7-pRppRC1。
PF:5’-GAGCTCAAAGGCTTTTTTGTTAAGGGAAGGT-3’(下划线部分为SacI识别序列);
PR:5’-ACTAGTTTCTGTGAAACAGGAAATCTTGGGT-3’(下划线部分为SpeI识别序列)。
然后,将RppRC1基因(SEQ ID NO:2)通过gateway方法克隆到得到的重组载体pB2GW7-pRppRC1中,以得到重组载体pB2GW7-RppRC1。测序证实重组载体pB2GW7-RppRC1是通过以下而得到的重组质粒:在载体pB2GW7的attR1和attR2位点之间插入SEQ ID NO:2所示的2574bp DNA片段,并用SEQ ID NO:7中所示的RppRC1基因的内源启动子替换SacI和SpeI酶消化位点之间的35S启动子。
在最终的重组表达载体pB2GW7-RppRC1中,启动RppRC1基因转录的启动子是原始启动子pRppRC1。除上述元件外,该载体还包含用于细菌选择的壮观霉素抗性基因和作为植物选择性标志的除草剂抗性大豆Bar基因(图1)。
2.大豆转化
将步骤1中构建的包含RppRC1基因的重组表达载体pB2GW7-RppRC1通过冻融法转入根癌农杆菌EHA105中。然后选择阳性转化子进行大豆遗传转化。
农杆菌介导的子叶节点转化(Paz,M.M.,Martinez,J.C.,Kalvig,A.B.,等人,(2006)Plant Cell Report[植物细胞通讯],25,206-213)用于大豆转化,并且转化受体为大豆品种天隆1号(该品种由中国农业科学院油料作物研究所培育(国审号2008023)并且可从其获得)。用于大豆植物转化和再生的培养基如下:
农杆菌培养基:酵母粉10g/L,胰蛋白粉20g/L,琼脂20g/L,利福平50mg/L,壮观霉素100mg/L,作为抗生素。灭菌后,将试剂混合物倒入直径9cm的皮氏培养皿中备用。
农杆菌液体培养基:酵母粉10g/L,胰蛋白粉20g/L,利福平50mg/L,壮观霉素100mg/L,作为抗生素。灭菌以备后用。
共培养基:B5培养基0.32g/L,蔗糖30g/L,乙磺酸,(2-(N-吗啉代)乙磺酸(MES))6.0g/L,pH调至5.4;灭菌后添加6-苄基氨基嘌呤(6-BA)1.67mg/L,L-半胱氨酸400mg/L,DL-二硫苏糖醇(DTT)150mg/L和乙酰丁香酮200μg/L。
再生芽诱导培养基:MS培养基4.4g/L,蔗糖30g/L,MES 0.6g/L,琼脂8g/L,pH调至5.8;灭菌后添加6-BA 1.67mg/L,头孢毒素(cefotoxin)(Cef)200mg/L,万古霉素(Van)50mg/L,替莫替姆(timentim)(Tim)100mg/L和草铵膦8mg/L。将试剂混合物倒入直径9cm的皮氏培养皿中备用。
再生芽伸长培养基:MS培养基4.4g/L,蔗糖30g/L,MES 0.6g/L,琼脂8g/L,pH调至5.8;灭菌后添加赤霉素(GA3)0.5mg/L,Cef 200mg/L,Van 50mg/L,Tim 100mg/L和草铵膦8mg/L。将试剂混合物倒入直径9cm的皮氏培养皿中备用。
生根溶液:30mg吲哚丁酸(IBA),溶于10ml清水中;4℃保存,使用时稀释1000倍。
转化过程如下:
种子消毒:取干净的种子,将种子铺在9cm皮氏培养皿中1-2层,将培养皿放入300ml干燥器中,将烧杯放入干燥器中,添加10ml 3%次氯酸钠溶液然后10ml 15%盐酸溶液进入烧杯中,盖上干燥器盖密封16-20小时,然后取出装满种子的皮氏培养皿,将皮氏培养皿放在超净台上约30分钟,吹掉氯气,然后向皮氏培养皿中添加约40ml无菌水,8-12小时后转化。除非另有强调,否则该步骤和以下操作均在无菌条件下进行。
农杆菌准备:取单克隆农杆菌(转移至pB2GW7-RppRC1),在含有相应抗生素的农杆菌培养基的皮氏培养皿上划线,添加3ml液体农杆菌培养基,轻轻旋转皮氏培养皿以使液体农杆菌培养基覆盖皮氏培养皿,并在28℃下孵育过夜。次日,用共培养基清洗菌苔,制成OD值为0.8-1.2左右的细菌悬浮液备用。
外植体准备:将种子的下胚轴垂直切开,沿下胚轴中线均匀分离出两片子叶。刮擦子叶和下胚轴的接合处,去除子叶节处的真叶。每个种子可制成两个外植体。
感染与共培养:将外植体置于细菌悬浮液中以确保所有外植体均浸入共培养培养基中。20-40分钟后,用移液器除去菌液。将两张无菌圆形滤纸放入共培养皿(直径15cm)中,滤纸直径(约13-14cm)略小于培养皿直径,向每个培养皿中添加10ml共培养基。将感染的外植体铺在滤纸上,切口向上。将培养皿密封并在22℃、18h光周期下孵育5天。
再生芽诱导:共培养后,将外植体切下细长的下胚轴并置于再生芽诱导培养基中。下胚轴区域浸没在培养基中,每培养皿(直径9cm)有6-7个外植体。将培养皿在24℃、18h光周期下孵育。两周后,从下胚轴长出的愈伤组织被切下并转移到新鲜的再生芽诱导培养基中进一步培养两周。
再生芽伸长:从外植体去除子叶,并且从下胚轴长出的新愈伤组织被切下。将得到的外植体转移到再生芽伸长培养基中,每两周进行一次传代培养。从下胚轴长出的新愈伤组织在每次转移时被去除。当芽伸长至3cm以上时,将伸长的芽(>3cm)从外植体切下,剩余的外植体继续在再生芽伸长培养基中培养。
再生芽生根(此步骤可在开放条件下操作):取空培养皿(直径15cm),在培养皿里放一张直径略小于培养皿直径的滤纸,加水彻底浸泡滤纸,将伸长的芽的末端浸入3mg/LIBA溶液10-20秒,取出芽,用一张吸水纸包住芽末端,将芽铺在浸泡过的滤纸上,盖上培养皿,并且在24℃、18h光周期下培养芽。每天开盖通风,适当补充水分,保持滤纸湿润。当新根长到2-3cm时,将培养物转移到土壤中并在温室中培养直至结果。
同时,本实验中通过将pB2GW7空载体引入大豆品种天隆1号建立对照(空载体对照)。
3.转基因大豆的鉴定
A.PCR鉴定
随机选取2个T0 RppRC1转基因大豆植物(称为转化事件L1和转化事件L2)的部分T1植物(6个植物,分别记为L1-1、L1-2、L1-3、L2-1、L2-2和L2-3;L1-1、L1-2、L1-3为转化事件L1的T1单株,L2-1、L2-2、L2-3为转化事件L2的T1单株),并且选择非转基因天隆1号(阴性)和SX6907植物(阳性);分别提取这些植物的基因组DNA,用实例1的引物F和引物R进行PCR扩增靶基因RppRC1,目标产物大小为2574bp。扩增的产物进行1%琼脂糖凝胶电泳;并且从中获得2574bp条带的植物被记录为阳性。
结果:L1-1、L1-2、L1-3、L2-1、L2-2和L2-3植物均为阳性,非转基因植物为阴性,SX6907植物为阳性,如图2所示。
B.RT-PCR鉴定
分别取步骤2得到的T1 RppRC1转基因大豆(即步骤1中的L1-2和L2-1)、用空载体转化的大豆品系(CK)和非转基因植物天隆1号并且进行总RNA提取;将得到的RNA逆转录得到cDNA,以得到的cDNA为模板,用特异性引物F1和R1对基因RppRC1的cDNA进行实时荧光定量PCR扩增,其中大豆β肌动蛋白用作内参,其用引物FC和RC扩增。实时荧光定量PCR在CFXConnectTM实时荧光定量PCR仪上运行,在一次平行测试中重复3次。使用Livak KJ和Schmittgen TD(2001)报告的方法计算相对表达水平,即2-ΔΔCT
ΔΔCT=(CT.靶-CT.肌动蛋白)时间x-(CT.靶-CT.肌动蛋白)时间0
时间x代表任意时间点,并且时间0代表β-肌动蛋白校正后靶基因表达量翻倍。
上述引物的序列如下:
F1:5’-TCGGCAAAGTTGGTTTTCATCT-3’(SEQ ID NO:5);
R1:5’-CCATTCCTGGGCTCCACATT-3’(SEQ ID NO:6);
FC 5’-ATTGGACTCTGGTGATGGTG-3’(SEQ ID NO:8);以及
RC:5’-TCAGCAGAGGTGGTGAACATT-3’(SEQ ID NO:9)。
结果示于图3。靶基因RppRC1在非转基因天隆1号和具有空载体的植物中基本不表达;而靶基因RppRC1在RppRC1转基因天隆1号L1-2和L2-1中高表达。
C.DNA检测
分别取步骤2中获得的T1 RppRC1转基因大豆植物(L1-1、L1-2、L1-3、L1-4、L1-5、L2-1和L2-1)、非转基因天隆1号植物(阴性)、用空载体转化的T1植物L3-1、L3-2、L3-3、L3-4和L3-5并且进行基因组DNA提取;得到的基因组DNA用内切酶HindIII消化,酶消化产物用地高辛杂交检测试剂盒Ⅱ(化学发光法)进行DNA检测,其中以BAR基因为探针,探针引物如下:
F2:5’-AGAAACCCACGTCATGCCAGTT-3’(SEQ ID NO:10);以及
R2:5’-ATCGTCAACCACTACATCG-3’(SEQ ID NO:80)(421bp)。
结果示于图4A和4B中。植物L1-1、L1-2、L1-3、L1-4、L1-5是双拷贝,L2-1、L2-1是单拷贝,具有空载体的植物L3-1、L3-2、L3-3、L3-4和L3-5是单拷贝。至于RppRC1转基因大豆,这些可能代表了RppRC1基因的拷贝数。
实例3:转基因大豆锈病抗性检测
在本实例中,将实例2中获得的转基因植物接种豆薯层锈菌的生理小种SS4(描述于“Shan Zhihui等人,Pathogenic responses ofPhakospora pachyrhizi in differentlegume hosts[不同豆科植物宿主中豆薯层锈菌的病原反应].Chinese Journal of OilCrop Sciences[中国油料作物科学杂志],2008,30(4):497-500”,其可从申请人向公众披露,并且只能用于重复本发明的实验,不能用于其他目的),并对植物的疾病症状进行评分,以确定RppRC1基因对锈病的作用。
首先,对T0转化事件L1和L2进行了初步测试,以评估RppRC1转基因对锈病感染的作用。具体操作如下:从T0植物取完全展开的新叶,用豆薯层锈菌生理小种SS4悬浮液(1×105个孢子/ml)以10μl/每平方厘米的接种量喷雾并且接种。以未转化的受体基因型天隆1号(阴性对照)和来自同一事件的用空载体转化的植物(空载体对照)作为易感对照,并且以未转化的疾病抗性品种SX6907作为疾病抗性对照(阳性对照))。接种后,在25℃、16小时光照/8小时黑暗的光周期、相对湿度65%-85%的温室中培养植物。接种后12-15天对疾病症状进行评分。根据病斑的性质和孢子的破裂情况确定植物的疾病抗性。植物被定性评价为免疫性(IM:无病损)、高抗性(R:红黑色病斑,少量孢子形成)和易感性(S:黄褐色病斑,大量孢子形成)。参阅“Bromfield,KR.,Melching,JS.,Kingsolver,CH.1980,Virulence andAggressiveness of Phakopsora pachyrhizi Isolates Causing Soybean Rust[豆薯层锈菌分离株引起大豆锈病的毒力和侵袭性].Phytopathology[植物病理学].70:17-21”。结果显示阳性对照和转化的植物(T0转化事件L1和L2)均表现出免疫性,而具有空载体的植物和阴性对照植物表现出易感性,如图5和表3-1所示。
然后,对T1转基因植物L1-1、L1-2、L1-3、L2-1和L2-1以及用空载体转化的植物L3-1进行了RppRC1基因针对豆薯层锈菌的功效的测试。T1种子在生长箱条件下种植,并且待植物长到两片真叶完全展开时进行接种和鉴定。用豆薯层锈菌生理小种SS4的孢子悬浮液进行接种。接种方法同上。未转化的品种天隆1号植物为易感对照,未转化的疾病抗性品种SX6907植物为疾病抗性对照。12天后观察到症状。结果表明,在抗性等级为免疫性的转基因植物L1-1、L1-2、L1-3、L2-1和L2-1的叶上均未观察到病斑形成和孢子形成。分子检测表明,转基因植物包含全长的RppRC1基因,并且具有其高表达水平。未转化的植物的叶和用空载体转化的植物L3-1的叶产生黄褐色病斑并产生大量孢子,表现出易感反应(图6和表3-2)。
这些锈病感染测试的结果表明,RppRC1基因可以通过转基因提供对豆薯层锈菌的抗性。
Figure BDA0003513827270001111
Figure BDA0003513827270001112
实例1-3证实,将RppRC1基因转化入易感大豆品种天隆1号获得的转基因大豆的锈病抗性显著高于受体亲本天隆1号,说明RppRC1和其编码基因可以调节和控制豆科植物的针对锈病的抗性,并且提高过表达后植物的锈病抗性。RppRC1及其编码基因可用于提高豆科作物的疾病抗性并且对繁育具有疾病抗性的新品种具有重要意义。
实例4:使用基因编辑进行锈病抗性基因等位基因替换
在本实例中,基因编辑用于用赋予增加的对豆薯层锈菌的锈病抗性的区间或基因替换野生型基因。
首先,设计了两种gRNA以靶向插入区域。在本实例中,gRNA旨在靶向大豆Williams82的736bp区域和1642bp区域。设计供体DNA序列,其包括SEQ ID NO:13的区间的6057pb部分,进一步被修饰以在每侧包括500bp同源臂。其他示例包括该区间的其他部分,但典型的示例将包括含有编码权利要求1的蛋白质的核酸序列的部分。
其次,Cas12a编辑机器、gRNA和供体DNA使用基因枪介导的转化递送至至少一个植物细胞。
然后可以用例如PCR和测序来筛选靶向的插入事件。也可以使用表型评估。
本发明的编号实施例
以下是本发明所考虑和涵盖的所有实施例。在某些方面,本发明的编号实施例包括:
1.一种蛋白质,其选自由以下组成的组:
(A1)具有SEQ ID NO:1所示氨基酸序列的蛋白质;
(A2)与以下相比具有一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加并且与以下具有相同功能的蛋白质:SEQ ID NO:1所示氨基酸序列;
(A3)与以下具有99%以上、95%以上、90%以上、85%以上或80%以上同源性并且与以下具有相同功能的蛋白质:(A1)或(A2)中定义的氨基酸序列;以及
(A4)通过在(A1)至(A3)中任一项中定义的蛋白质的N末端和/或C末端加标签而获得的融合蛋白。
2.一种核酸分子,其编码如实施例1所述的蛋白质。
3.如实施例2所述的核酸分子,其中该核酸分子是基因并且其中该基因是以下中任何一个的DNA分子:
(B1)SEQ ID NO:2中所示的DNA分子;
(B2)与(B1)中定义的DNA分子在严格条件下杂交并编码该蛋白质的DNA分子;
(B3)与(B1)和(B2)中定义的DNA序列具有99%以上、95%以上、90%以上、85%以上或80%以上同源性并编码该蛋白质的DNA分子。
4.一种表达盒、重组载体、重组细菌或转基因细胞系,其包含如实施例2或3所述的核酸分子。
5.如实施例4所述的表达盒,其特征在于启动该表达盒中该核酸分子转录的启动子是原始内源启动子,并且该原始内源启动子的核苷酸序列在SEQ ID NO:7中显示。
6.如实施例4所述的重组载体,其特征在于该重组载体是通过以下获得的重组质粒:在pB2GW7载体的attR1和attR2位点之间克隆该核酸分子并且用SEQ ID NO:7所示的RppRC1基因的内源启动子替换SacI和SpeI酶消化位点之间的35S启动子。
7.如实施例1所述的蛋白质或如实施例2或3所述的核酸分子、或如实施例4-6中任一项所述的重组载体、重组细菌或转基因细胞系在调节植物对锈病的抗性中的用途。
8.如实施例7所述的用途,其特征在于在该用途中,该蛋白质或其编码基因在该植物中的表达水平和/或活性增加,并且该植物对锈病的抗性增强。
9.一种方法,该方法选自:
(C1)用于改善植物对锈病的抗性的方法,其包括以下步骤:增加如实施例1所述的蛋白质在该植物中的表达水平和/或活性;或
(C2)用于繁育具有改善的对锈病的抗性的植物品种的方法,该方法包括以下步骤:增加如实施例1所述的蛋白质在受体植物中的表达水平和/或活性。
10.如实施例9所述的方法,其特征在于增加该植物中该蛋白质的表达水平和/或活性可以通过转基因方式或通过有性杂交来实现。
11.一种繁育具有改善的对锈病的抗性的转基因植物的方法,该方法包括以下步骤:将如实施例2或3所述的核酸分子引入受体植物以获得转基因植物;与该受体植物相比,该转基因植物具有改善的对锈病的抗性。
12.如实施例11所述的方法,其特征在于将该核酸分子引入该受体植物是通过将如实施例4-6中任一项所述的表达盒或重组载体引入该受体植物来实现。
13.一种引物对,其用于扩增如实施例2或3所述的核酸分子。
14.如实施例13所述的引物对,其特征在于该引物对是分别由SEQ ID NO:3和SEQID NO:4所示的两条单链DNA构成的引物对1,或分别由SEQ ID NO:5和SEQ ID NO:6所示的两条单链DNA构成的引物对2。
15.一种探针,其用于扩增如实施例2或3所述的核酸分子。
16.一种试剂盒,其包含如实施例13或14所述的引物对和/或如实施例15所述的探针。
17.一种植物,其包含如实施例2或3所述的核酸分子。
18.如实施例17所述的植物,其特征在于该植物是通过使用如实施例11或12所述的方法繁育获得的具有改善的对锈病的抗性的转基因植物,或者是大豆SX6907,或者使用大豆SX6907为亲本有性杂交后获得的包含如实施例2或3所述的核酸分子的子代植物;该大豆SX6907在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的登录号为CGMCC No.17575。
19.如实施例13或14所述的引物对或如实施例15所述的探针或如实施例16所述的试剂盒在鉴定待测植物是否包含如实施例2或3所述的核酸分子中的用途。
20.如实施例13或14所述的引物对或如实施例15所述的探针或如实施例16所述的试剂盒在鉴定待测植物是否具有如实施例2或3所述的核酸分子赋予的对锈病的抗性中的用途。
21.如实施例7-20中任一项所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其特征在于该锈病是豆科植物锈病。
22.如实施例21所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其特征在于该豆科植物锈病是大豆锈病。
23.如实施例22所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其特征在于大豆锈病的病原菌是豆薯层锈菌或山马蝗层锈菌。
24.如实施例23所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其特征在于该豆薯层锈菌是豆薯层锈菌的生理小种SS4。
25.如实施例7-24中任一项所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其特征在于该植物是豆科植物。
26.如实施例25所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其特征在于该豆科植物是以下中的任何:大豆、苜蓿、三叶草、豌豆、菜豆、扁豆、羽扇豆、牧豆树、角豆、大豆、花生或罗望子。
在另一方面,本发明的编号实施例包括:
1.一种优良大豆植物,其基因组中具有来自第二大豆属植物的染色体区间,其中与不包含所述染色体区间的对照植物相比,所述染色体区间赋予了增加的亚洲大豆锈病(ASR)抗性。
2.如实施例1所述的植物,其中该染色体区间衍生自大豆株系SX6907。
3.如实施例1或2所述的植物,其中该染色体区间包含SEQ ID NO:2或其任何部分,其中该部分在该植物中赋予了增加的ASR抗性。
4.如实施例4所述的植物,其中该染色体区间包含与SEQ ID NO:2至少85%、至少90%或至少95%相同的核酸序列。
5.如实施例1-4中任一项所述的植物,其中该染色体区间编码SEQ ID NO:1的蛋白质,其中蛋白质在该植物中赋予了增加的ASR抗性。
6.如实施例1-5中任一项所述的植物,其中来自该第二大豆属植物的该染色体区间插入该植物的第18号染色体。
7.如实施例1-6中任一项所述的植物,其中来自该第二大豆属植物的该染色体区间插入大豆株系Williams 82的第18号染色体上在约碱基对56,680,416处开始并且在约碱基对56,677,361处结束的区域或其他大豆株系中的等效区域。
8.如实施例1-7中任一项所述的植物,其中该染色体区间包含SEQ ID NO:11-13或其任何部分,其中所述部分在所述植物中赋予了增加的ASR抗性。
9.如实施例1-7中任一项所述的植物,其中该染色体区间包含与增加的ASR抗性相关联的SNP标志,其中所述SNP标志与如表1中所列出的有利SNP标志中任一个对应。
10.如实施例1-9中任一项所述的植物,其中该区间衍生自该第二植物的第18号染色体。
11.如实施例1-10中任一项所述的植物,其中通过分子标志选择来选择或鉴定所述植物的至少一个亲本品系,其中基于位于所述染色体区间内或与其紧密连锁的分子标志的存在来选择或鉴定所述亲本品系,所述染色体区间对应于SEQ ID NO:11-13中任一个,其中所述分子标志与增加的ASR抗性相关联。
12.如实施例11所述的植物,其中该分子标志是单核苷酸多态性(SNP)、数量性状基因座(QTL)、扩增片段长度多态性(AFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、限制性片段长度多态性(RFLP)或微卫星。
13.如实施例11或12所述的植物,其中该分子标志是SNP标志,并且该分子标志是如表1中所示的任何有利标志。
14.如实施例1-13中任一项所述的植物,其中该植物是农艺学上优良的大豆植物,该大豆植物具有商业上显著的产量和/或商业上易感的活力、结实、可立性或脱粒性。
15.如实施例1-13中任一项所述的植物,其中所述区间通过对应于以及包含SEQID NO:2或11中任一个的序列的基因组编辑而引入所述植物基因组中。
16.如实施例15所述的植物,其中该区间通过以下而引入:与对应于SEQ ID NO:11-13的任一个的区间同源的大豆基因组区域的基因组编辑或对应于SEQ ID NO:11-13的任一个的区间的直系同源物的基因组编辑,并且进一步对所述大豆基因组区域进行至少一个基因组编辑以包括对应于如表1中描述的任何有利等位基因的至少1个等位基因改变,其中所述大豆基因组区域在基因组编辑之前不包含所述等位基因改变,并且进一步地其中所述基因组编辑在植物中赋予了增加的ASR抗性。
17.如实施例16所述的植物,其中该基因组编辑通过CRISPR、TALEN、大范围核酸酶或通过基因组核酸的修饰来完成。
18.如实施例1-17中任一项所述的植物,其中所述区间通过对应于以及包含SEQID NO:11-13中任一个的序列的转基因表达而引入所述植物基因组中。
19.如实施例1-18中任一项所述的植物,其中该染色体区间包含SEQ ID NO:11,或其赋予ASR抗性的部分。
20.如实施例1-18中任一项所述的植物,其中该染色体区间包含SEQ ID NO:12,或其赋予ASR抗性的部分。
21.如实施例1-18中任一项所述的植物,其中该染色体区间包含SEQ ID NO:13,或其赋予ASR抗性的部分。
22.一种具有商业上显著的产量的农艺学上优良的大豆植物,该大豆植物包含衍生自大豆SX6907的染色体区间、包含SEQ ID NO:2的染色体区间、包含SEQ ID NO:11-13的染色体区间、编码SEQ ID NO:1的蛋白质的染色体区间、或其部分,其中与不包含所述染色体区间的对照植物相比,所述染色体区间或其部分在所述植物中赋予了增加的ASR抗性。
23.一种衍生自如实施例1-22中任一项所述的植物的植物细胞、种子或植物部分。
24.一种来自如实施例1-23中任一项所述的植物的子代植物。
25.一种产生对亚洲大豆锈病(ASR)具有增加的抗性的大豆植物的方法,该方法包括以下步骤:
a)提供第一大豆植物,其在其基因组中包含对应于SEQ ID NO:11、12或13的染色体区间、或编码SEQ ID NO:1的蛋白质的染色体区间或包含SEQ ID NO:2的染色体区间,其中所述第一大豆植物对ASR具有增加的抗性;
b)将a)的大豆植物与不包含所述染色体区间的第二大豆植物杂交;并且
c)通过从所述子代植物中分离核酸并在所述核酸内检测与增加的ASR抗性相关联的等位基因,从b)的杂交中选择子代植物,并且进一步地其中所述等位基因与对应于SEQID NO:11、12或13的染色体区间或编码SEQ ID NO:1的蛋白质的染色体区间或包含SEQ IDNO:2的染色体紧密连锁或位于其内,从而产生对ASR具有增加的抗性的大豆植物。
26.如实施例25所述的方法,其中该等位基因对应于如表1中描述的有利等位基因中任一个。
27.如实施例25或26所述的方法,其中该第一或第二大豆植物是优良大豆植物。
28.一种产生对亚洲大豆锈病(ASR)具有增加的抗性的增加的抗性的大豆植物的方法,该方法包括以下步骤:
a)从大豆植物中分离核酸;
b)在a)的核酸中检测与增加的ASR相关联的至少一个分子标志,其中所述分子标志位于20cM、10cM、5cM、1cM 0.5cM内,或与跟来自大豆第18号染色体的包含SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:11或其部分的基因组区域对应的染色体区间紧密连锁,其中所述部分赋予植物增加的ASR抗性;
c)基于b)中检测的分子标志的存在,选择植物;并且
d)从c)的鉴定为具有与增加的ASR抗性相关联的所述等位基因的植物产生大豆子代植物。
29.如实施例28所述的方法,其中该分子标志与如表1中描述的有利等位基因中任一个紧密连锁或由其组成。
30.一种鉴定或选择具有增加的ASR抗性的大豆植物的方法,该方法包括以下步骤:
a)从大豆植物中分离核酸;
b)在该核酸中检测与增加的ASR抗性相关联的分子标志的存在,其中该分子标志位于如表1中描述的标志的20cM、10cM、5cM、1cM、0.5cM内;并且
c)基于在b)中检测的分子标志,鉴定或选择具有增加的ASR抗性的大豆植物。
31.如实施例30所述的方法,其中在b)中检测的等位基因由如表1中描述的任何有利标志组成。
32.如实施例28-31中任一项所述的方法,其中该分子标志是单核苷酸多态性(SNP)、数量性状基因座(QTL)、扩增片段长度多态性(AFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、限制性片段长度多态性(RFLP)或微卫星。
33.如实施方式28-32中任一项所述的方法,其中该检测包括扩增标志基因座或该标志基因座的一部分,并检测得到的经扩增的标志扩增子。
34.如实施例33所述的方法,其中该扩增包括:a)将扩增引物或扩增引物对与从第一大豆植物或种质分离的核酸混合,其中该引物或引物对与该标志基因座的至少一部分互补或部分互补,并且能够使用该大豆核酸作为模板通过DNA聚合酶启动DNA聚合;以及b)在包含DNA聚合酶和模板核酸的DNA聚合反应中延伸该引物或引物对以产生至少一个扩增子。
35.如实施例33或34所述的方法,其中该扩增包括采用聚合酶链式反应(PCR)或连接酶链式反应(LCR),使用分离自大豆植物或种质的核酸作为该PCR或LCR中的模板。
36.如实施例28-35中任一项所述的方法,其中该核酸选自DNA或RNA。
37.一种诊断ASR抗性的引物,其中所述引物可用于PCR反应以指示与ASR抗性相关联的等位基因的存在,其中所述等位基因是如表1中描述的任何有利等位基因。
38.一种赋予大豆植物ASR抗性的方法,该方法包括:
a)提供来自具有ASR抗性的大豆植物的第18号染色体的核酸分子,其中所述核酸编码ASR抗性;并且
b)将该核酸分子插入缺乏ASR抗性的大豆株系的第18号染色体,从而产生与不包含该核酸的对照植物相比具有增加的ASR抗性的植物,
其中该核酸分子选自由以下组成的组:
编码SEQ ID NO:1的蛋白质的核酸;
包含SEQ ID NO:2的核酸序列的核酸或其任何部分,其中该部分在该植物中赋予了增加的ASR抗性;以及
包含SEQ ID NO:11的染色体区间。
39.如实施例38所述的方法,其中该核酸分子衍生自大豆株系SX6907。
40.如实施例38或实施例39所述的方法,其中该核酸分子插入大豆植物的第18号染色体。
41.如实施例38-40中任一项所述的方法,其中该核酸分子插入在约碱基对56,680,416处开始并且在约碱基对56,677,361处结束的区域。
42.如实施例39-41中任一项所述的方法,其中该方法包括Cas12a介导的基因替换。
43.根据实施例38至42中任一项所述的方法,其中该方法包括2种gRNA。
44.如实施例43所述的方法,其中该方法包括SEQ ID NO:79和/或SEQ ID NO:81的gRNA。
45.如实施例38-44中任一项所述的方法,其中该方法包括用PCR和/或测序来筛选靶向的插入。
46.一种蛋白质,其选自:
(A1)具有SEQ ID NO:1所示氨基酸序列的蛋白质;
(A2)与以下相比具有一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加并且与以下具有相同功能的蛋白质:SEQ ID NO:1所示氨基酸序列;
(A3)与以下具有99%以上、95%以上、90%以上、85%以上或80%以上同源性并且与以下具有相同功能的蛋白质:(A1)或(A2)中定义的氨基酸序列;或
(A4)通过在(A1)至(A3)中任一项中定义的蛋白质的N末端和/或C末端加标签而获得的融合蛋白。
47.一种核酸分子,其编码如实施例46所述的蛋白质。
48.如实施例47所述的核酸分子,其中该核酸分子是以下中的任何:
(B1)SEQ ID NO:2中所示的DNA分子;
(B2)与(B1)中定义的DNA分子在严格条件下杂交并编码该蛋白质的DNA分子;或
(B3)与(B1)和(B2)中定义的DNA序列具有99%以上、95%以上、90%以上、85%以上或80%以上同源性并编码该蛋白质的DNA分子。
49.一种表达盒、重组载体、重组细菌或转基因细胞系,其包含如实施例47或48所述的核酸分子。
50.如实施例49所述的表达盒,其特征在于启动该表达盒中该核酸分子转录的启动子是原始内源启动子,并且该原始内源启动子的核苷酸序列在SEQ ID NO:7中显示。
51.如实施例50所述的重组载体,其特征在于该重组载体是通过以下获得的重组质粒:在pB2GW7载体的attR1和attR2位点之间克隆该核酸分子并且用SEQ ID NO:7所示的RppRC1基因的内源启动子替换SacI和SpeI酶消化位点之间的35S启动子。
52.如实施例46所述的蛋白质或如实施例47或48所述的核酸分子、或如实施例49-51中任一项所述的重组载体、重组细菌或转基因细胞系在调节植物对锈病的抗性中的用途。
53.如实施例47所述的用途,其中该蛋白质或其编码基因在该植物中的表达水平和/或活性增加,并且该植物对锈病的抗性增强。
54.一种改善植物对锈病的抗性的方法,该方法包括增加如实施例46所述的蛋白质在该植物中的表达水平和/或活性;
55.一种繁育具有改善的对锈病的抗性的植物品种的方法,该方法包括增加如实施例46所述的蛋白质在受体植物中的表达水平和/或活性。
56.如实施例54或55所述的方法,其中增加该植物中该蛋白质的表达水平和/或活性可以通过转基因方式或通过有性杂交来实现。
57.一种繁育具有改善的对锈病的抗性的转基因植物的方法,该方法包括以下步骤:将如实施例47或48所述的核酸分子引入受体植物以获得转基因植物;与该受体植物相比,该转基因植物具有改善的对锈病的抗性。
58.如实施例56所述的方法,其中将该核酸分子引入该受体植物是通过将如实施例49-51中任一项所述的表达盒或重组载体引入该受体植物来实现。
59.一种引物对,其用于扩增如实施例47或48所述的核酸分子。
60.如实施例59所述的引物对,其中该引物对是分别由SEQ ID NO:3和SEQ ID NO:4所示的两条单链DNA构成的引物对1,或分别由SEQ ID NO:5和SEQ ID NO:6所示的两条单链DNA构成的引物对2。
61.一种探针,其用于扩增如实施例47或48所述的核酸分子。
62.一种试剂盒,其包含如实施例59或60所述的引物对和/或如实施例61所述的探针。
63.一种植物,其包含如实施例47或48所述的核酸分子。
64.如实施例63所述的植物,其中该植物是通过使用如实施例56或57所述的方法繁育获得的具有改善的对锈病的抗性的转基因植物,或者是大豆SX6907,或者使用大豆SX6907为亲本有性杂交后获得的包含如实施例47或48所述的核酸分子的子代植物;该大豆SX6907在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的登录号为CGMCC No.17575。
65.如实施例59或60所述的引物对或如实施例61所述的探针或如实施例62所述的试剂盒在鉴定待测植物是否包含如实施例45或46所述的核酸分子中的用途。
66.如实施例59或60所述的引物对或如实施例61所述的探针或如实施例62所述的试剂盒在鉴定待测植物是否具有如实施例47或48所述的核酸分子赋予的对锈病的抗性中的用途。
67.如实施例52-66中任一项所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其中该锈病是豆科植物锈病。
68.如实施例67所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其中该豆科植物锈病是大豆锈病。
69.如实施例68所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其中大豆锈病的病原菌是豆薯层锈菌或山马蝗层锈菌。
70.如实施例69所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其中该豆薯层锈菌是豆薯层锈菌的生理小种SS4。
71.如实施例52-70中任一项所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其中该植物是豆科植物。
72.如实施例73所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其中该豆科植物是以下中的任何:大豆、苜蓿、三叶草、豌豆、菜豆、扁豆、羽扇豆、牧豆树、角豆、大豆、花生或罗望子。
序列表
<110> Oil Crops Research Institute, Chinese Academy of AgriculturalSciences
SYNGENTA CROP PROTECTION AG
SYNGENTA BIOTECHNOLOGY CHINA CO, LTD
<120> 与大豆中锈病抗性相关联的新颖的遗传基因座
<130> 115479.000346
<150> CN 201910584420.1
<151> 2019-07-01
<160> 84
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 857
<212> PRT
<213> 大豆
<400> 1
Met Ala Asp Ser Val Val Ala Phe Leu Leu Asp Asn Leu Ser Arg Leu
1 5 10 15
Leu Glu Asp Glu His Lys Leu Leu Ser Gly Val Glu Asp Lys Val Asn
20 25 30
Ser Leu Cys Asn Glu Leu Lys Phe Ile His Ile Phe Leu Lys Asn Ser
35 40 45
Glu Gly Lys Arg Ser His Asp Thr Val Lys Glu Val Val Ser Gln Ile
50 55 60
Arg Asp Val Ala His Lys Ala Glu Asp Val Val Asp Thr Tyr Val Thr
65 70 75 80
Asn Ile Thr Arg His Lys Gln Arg Ser Lys Leu Ser Lys Leu Phe His
85 90 95
Leu Lys Glu Gln Val Met Val Leu His Gln Val Asn Ser Asp Ile Glu
100 105 110
Lys Ile Arg Ser Gln Ile Asp Asp Ile Tyr Lys Asn Arg Asp Arg Tyr
115 120 125
Gly Ile Gly Glu Gly Glu Phe Arg Ser Glu Glu Ala Ala Ala Glu Ala
130 135 140
Glu Ser Leu Leu Lys Arg Arg Arg Glu Val Glu Glu Glu Asp Val Val
145 150 155 160
Gly Leu Val His Asp Ser Ser His Val Ile Gln Glu Leu Met Glu Ser
165 170 175
Glu Ser Arg Leu Lys Val Val Ser Ile Ile Gly Met Gly Gly Leu Gly
180 185 190
Lys Thr Thr Leu Ala Arg Lys Ile His Asn Asn Asn Gln Val Gln Leu
195 200 205
Arg Phe Pro Cys Leu Ala Trp Val Ser Val Ser Asn Asp Tyr Arg Pro
210 215 220
Lys Glu Cys Leu Leu Ser Leu Leu Lys Cys Ser Met Ser Ser Thr Ser
225 230 235 240
Glu Phe Glu Lys Leu Ser Glu Glu Glu Leu Lys Lys Lys Val Ala Glu
245 250 255
Trp Leu Lys Glu Lys Arg Tyr Leu Val Val Leu Asp Asp Ile Trp Glu
260 265 270
Thr Gln Val Trp Asp Glu Val Lys Gly Ala Phe Pro Asp Asp Gln Thr
275 280 285
Gly Ser Arg Ile Leu Ile Thr Ser Arg Asn Lys Asp Val Ala His Tyr
290 295 300
Ala Gly Thr Ala Ser Pro Tyr Asp Leu Pro Ile Leu Asn Glu Asp Glu
305 310 315 320
Ser Trp Glu Leu Phe Thr Lys Lys Ile Phe Arg Gly Glu Glu Cys Pro
325 330 335
Ser Asp Leu Glu Pro Leu Gly Arg Ser Ile Val Lys Thr Cys Gly Gly
340 345 350
Leu Pro Leu Ala Ile Val Val Leu Ala Gly Leu Val Ala Lys Lys Glu
355 360 365
Lys Ser Gln Arg Glu Trp Ser Arg Ile Lys Asp Val Ser Trp His Leu
370 375 380
Thr Glu Asp Lys Thr Gly Val Met Asp Ile Leu Lys Leu Ser Tyr Asn
385 390 395 400
Asn Leu Pro Gly Arg Leu Lys Pro Cys Phe Leu Tyr Phe Gly Ile Tyr
405 410 415
Pro Glu Asp Tyr Glu Ile Ser Ala Arg Gln Leu Ile Gln Tyr Trp Ile
420 425 430
Ala Glu Gly Phe Ile Gln Pro Gln Lys Thr Gly Ile Ala Asp Thr Thr
435 440 445
Glu Leu Glu Asp Val Ala Asp Phe Tyr Leu Asp Glu Leu Val Asp Arg
450 455 460
Ser Leu Val Gln Val Ala Glu Arg Arg Ser Asp Gly Gly Val Lys Thr
465 470 475 480
Cys Arg Ile His Asp Leu Leu Arg Asp Leu Cys Leu Ser Glu Ser Lys
485 490 495
Ser Asp Lys Phe Leu Glu Val Cys Thr Asn Ser Asn Ile Asp Thr Val
500 505 510
Ser Asn Thr Asn Pro Arg Arg Met Ser Ile His Leu Lys Gly Asp Ser
515 520 525
Gly Val Ser Ala Asn Thr Phe Asn Lys Ser Cys Thr Arg Ser Met Phe
530 535 540
Ile Phe Gly Ser Asp Asp Arg Met Asp Leu Val Pro Val Leu Lys Asn
545 550 555 560
Phe Glu Leu Ala Arg Val Leu Asp Cys Asp Ser Phe Ile Gly Phe Ser
565 570 575
Ser Tyr Pro Val Pro Arg Asp Leu Lys Arg Met Ile His Leu Arg Tyr
580 585 590
Leu Arg Ile Cys Val Lys His Leu Pro Asp Cys Val Cys Ser Leu Trp
595 600 605
Asn Leu Glu Thr Leu Asp Val Thr Tyr Glu Thr Thr Val Ser Ser Lys
610 615 620
Ile Trp Thr Leu Lys Arg Leu Arg His Leu Tyr Leu Ser Gly Gly Gly
625 630 635 640
Lys Leu Pro Val Val Leu Pro Lys Ala Asn Arg Met Glu Asn Leu Gln
645 650 655
Thr Leu Leu Leu Asp Gly Ser Tyr Gly Ile Asp Thr Tyr Pro Gln Gln
660 665 670
Val Ile Ser Leu Leu Lys Ile Asp Ile Phe Pro Arg Leu Arg Lys Leu
675 680 685
Ala Leu Arg Tyr Pro Asp Gly Pro Asp Met Leu Ser Ser Leu His His
690 695 700
Leu Ser Asn Leu Arg Ser Leu Lys Val Ile Arg Gly Phe Glu Leu Pro
705 710 715 720
Ser Asp Thr Asn Ala Phe Pro Ser Asn Leu Thr Lys Ile Thr Leu Ala
725 730 735
Ala Val Arg Asp Leu His Phe Met Lys Thr Leu Gly Gln Leu Thr Asn
740 745 750
Leu Gln Ile Leu Lys Leu Arg Phe Gly Lys Val Gly Phe His Leu Asp
755 760 765
Ile Gly Arg Gly Glu Phe Pro Gln Leu Gln Val Leu His Met Thr Gln
770 775 780
Ile Asn Val Arg Gln Trp Arg Leu Glu Lys Asp Ala Met Pro Arg Leu
785 790 795 800
Arg His Leu Val Ile Asn Asp Cys Glu Glu Leu Ser Glu Leu Pro Glu
805 810 815
Glu Leu Trp Ser Met Thr Ala Leu Arg Val Val His Val Ser Arg Pro
820 825 830
Ser Glu Glu Leu Ala Asn Ser Leu Lys Asn Val Glu Pro Arg Asn Gly
835 840 845
Cys Lys Leu Lys Ile Ser Asn Glu Leu
850 855
<210> 2
<211> 2574
<212> DNA
<213> 大豆
<400> 2
atggcagata gtgttgttgc ttttctgcta gataacttgt ctcggctgct tgaagatgag 60
cacaagttgc tttctggcgt ggaggacaaa gtcaactctc tttgcaatga gctcaagttt 120
atacacatct tcctcaagaa ttccgagggc aagcgcagtc atgacacagt gaaagaagtg 180
gtgagccaaa tcagagatgt cgcccacaaa gctgaagatg tggttgacac ctacgttacc 240
aacatcacca ggcataaaca gagaagcaaa ctgagcaagt tattccacct caaagaacaa 300
gtcatggtgc ttcaccaagt caactctgac atagagaaga tcaggagtca gatcgatgac 360
atctataaga acagggacag atatggcatt ggagaaggtg aattccgaag cgaagaagct 420
gctgcagagg cagaatcact cctcaaaaga aggagggagg tggaggaaga agatgtggtg 480
ggcttagtgc atgactcaag ccatgtaatt caggaactca tggagagtga gtcacgtctt 540
aaagttgttt ccataattgg aatgggaggg ttgggtaaga ccactcttgc ccgtaagatc 600
cataacaaca atcaagtgca gctgcggttt ccttgccttg catgggtttc tgtgtccaat 660
gattacagac ccaaggaatg tcttctcagc cttctcaaat gctcaatgtc atccacatct 720
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<212> DNA
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<223> 人工合成的
<400> 4
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<212> DNA
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<212> DNA
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<212> DNA
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<212> DNA
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tctcttctct ctgacatctc tttctggtat gtacacagag tagctagaac catttctggg 9180
caaatgccac aaatattggt tatatgctga ttctggatga aagaaaacag gaatgcaacc 9240
tgccaaaatt gagtcaaaag ttgatctcct agtgaatgaa tcccctggag gctgtaaaca 9300
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gtcattgcaa cttagaagtt tgcagctcct agaggattgg cattgtttga ttatctcatt 9420
tctgatggag gatgatgaat tagaattagg ccttggagca cctgcaaatg aaaacaagta 9480
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ctccttgagt gatcaaatat ttgattatta agtttgtatg tatgtgtgaa aaaaaattca 23580
ataaaagata taagcttctt aaatatatct tcatatctca aaaaattagt ttccaaagtc 23640
tttgtcctga acagcccata aatcatttct taaatgtata taatttatgg taggtggtgc 23700
attattcttt atcctttctg atatataatt ctctttttct tgtggatctt tctcttcttc 23760
tttttttatg tgttatatga ttacttttgg actatgtatg acctgggcta ctcaacttgt 23820
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attgtatttg attttagtgt ctgaatccta cctactaaag aaacggacac aacattaaat 24120
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ttaagttaaa aagtagataa tgataaaact aacgaaaata gttatgaaat catctgtaca 24240
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taactaaaca caaatttaaa agactcttgc aagaactctc aaccctacgt tgatctaaaa 24360
ctgtctctgt gtgtgattaa gtttttttaa catctacaca ttaagttatt aaaatttgat 24420
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tttaagttat ccatcgctat tcatttaact attattattt atttattaca gattttacct 25260
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tcttaagatt atatttatta gcatatgata ttgttgtacc aatccctttg aaagtgaaag 30240
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aaatttcaat taaatagcat tattgtacat ctgccacgca gagaaaatag aggaaaatga 30600
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ctgctttatg ttttaacaag agtaataaat gtcttttttt agaattatcc tcctttcggg 30720
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aaatttgtaa tatattaata tattttaata aataaattat attataatta aatttaaaat 32700
aaataatatt tttaacttat aaaatatatt ttagacttat gataaacaaa ttatatagtg 32760
ataacag 32767
<210> 12
<211> 32767
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 12
ttattaggtt ttatcaacat cattgtgctt gttgaatgtg gaggttatac ttaatggtat 60
catcaatata ggaactacaa ctatggtgct gttggagaag ctttgaagat cgacctactc 120
agccatccag aatacataga gcagaatgcc acccttgctt tccaggctgc tatttggaga 180
tggatgacac caatgaaaaa gtcacagccc tctgcgcatg atgcctttgt cggcaactgg 240
aagcctacca agaatgatac tatggagaat cgtcttcctg gatttggcac tacaatgaac 300
attctctatg gggatggtgt ttgtggacaa ggtgatgtgg actcgatgaa caatatcgtt 360
tcccattacc agtattatct tgaccttcta ggtgttggtc gagaacaggc tgggccccat 420
gaaatcctta catgcgctga gcaggttcct ttcaacccat cttccaaacc tgcttcttca 480
tcttaagatt atatttatta gcatatgata ttgttgtacc aatccctttg aaagtgaaag 540
ttaataaggg ttcttgaaat tattggtatg caataatttt gaactgcgtg gtagtgtggg 600
aattcattat atagcttttg ttcgttgtta tctagaagtt ttagtcattt gtaatatcat 660
atgtcgtgaa aaatttgtat ctggtatata tgtacgttat gggcgatttt gttattttta 720
tatatacatt ccttggttgc aatgtaaatt tgaatatggt catgtcaaac aaaatccatt 780
tcgagtcatc taggtcttca ttagtggcta acaatataag ttatttatgc cacgtattta 840
aaatttcaat taaatagcat tattgtacat ctgccacgca gagaaaatag aggaaaatga 900
tttgcgtgtt aatttttaag atgacagggt tatgttctaa ttttgcattt gacataaagt 960
ctgctttatg ttttaacaag agtaataaat gtcttttttt agaattatcc tcctttcggg 1020
gtgattgcct catgttaata tcaaatctac cagaagcaac acgagatagt agtattttga 1080
tgatttttgt gaagcctata atgaaagcat aaggtatgaa aatattttca ggggaaatgt 1140
gttccattct aattcaaata agggcatctt gtaggtttca atacaaaaat ttgcaaagta 1200
atccctataa atcgtctgta aaataagtaa tgtaaatctg caacctaata aaattatctt 1260
cttggccgaa atatgatcag ttgccacatt tgtccataaa tctgaatcta ataatatgaa 1320
aagttgagat aaaaatttat tgtcgtttat agaaataaat aaatggaccg gtctttactc 1380
atacagcaga ataaataaag ggacttatat ccttcacctc tctaaagact aaagtggctt 1440
ttcttatttt ggaataccta tttcgggtag gttatagagt cctcttttat tttagaatat 1500
aatcatactc taagatagtt attttaaaag agtcttattc tgaaatgata ctctagaata 1560
taattttttg cattccagaa tagctatttc aatatatgta agttttcgta ttgtgtggaa 1620
acatatctta ttctaaaata atagttttgg agtactcctt tggcaatggt gttttcaaag 1680
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acagaggcct tcatggaggt gtggcggcaa ttgtcaacgg tgttccgatc atatggcaaa 1800
catactgtcg tgagcgacaa atcagagtgg cgttccactg tgggccaatg tggcttgcac 1860
gactataggc ccaaaggctg tatctgttca taattaatcg atcgagcgca attttacttg 1920
gattacagtg atgttttctc gtttttatga ttcacaacat ccctgtatat atatatatat 1980
atatatatat atatatatat ataatatata tatatatata tttacaatgt attagttaac 2040
ttattgaatt caaatgttaa tttaaataca caatgataaa aaaaaggata acgtagtttg 2100
atcaagtcta atatttggaa agtacaaggc taagaaaaca agtacatcta aaataagctt 2160
ttagaagaaa aaaattaaga cggtaacgaa taatcttata actcatttaa ccttctccat 2220
gaaagcgttc gtgcacaaga aaataatcgt attagataat gttttctgaa aatgtaaaaa 2280
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cggcctgccc aattcctcat atttgttttt tactcgatta attcattcat tactggttca 4080
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atatataaat catgtttttt atgaaaataa ttttatctct taaaaataag ttaaatagat 4260
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<210> 13
<211> 32767
<212> DNA
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<220>
<223> 人工合成的
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tgatttttga tacatcagtc agtgtggcat atctatatgg gtatgaatgt gtgatgtaaa 780
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aaagagggag aaatatgaac caaaagatgc atgcaataga caacattaaa ttatcataca 15240
caataagaat caccgagaaa ccattataac ctgaatgcct ccaaaatcac atcaagctgt 15300
ttgagtatta gaaaaaggta tttctaggag tgttccatat gataaggtgt tctattcact 15360
gcctcaatat ttactaaacc atgttattta cagcatgttt ggtaaaactg aaaactttag 15420
cattggaaga ttataaattc aagcgctgat attgtgctaa aggaagctat tagcatttaa 15480
catacctaac aaagataaaa caaacgaaat tattgtccag gaaatagttc ctgttgatac 15540
atcactgact gcacaaatgc tgaattattc aatatttttt ttacataaat ttatttttca 15600
gattgagtag ggttcaagct tggaacacaa caaaaggagg actgcaagaa gtacaagcct 15660
atatcaatat caacgtcagc agtctcactc tcaatcttac tcaaattggt agctgaccca 15720
aaccaatatc aaaatcaagt attttttcag gctccaatat tagttttggt gaggagttgg 15780
acgcaattta tatacttcat aatgaaataa aaagcatact cgacagtttt tgaaaagcaa 15840
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ctattgcaag tttgcaacta aagcaacagg ttaaattact atgaacaaac atgcatggta 15960
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gtaatagaca tacacaatac ataatagcac acattactgc caaaagaaaa ctcacccaaa 16080
tacaatactt ccatttgctg aatcagtttt aaggtcccca gacacttgat cataaagtac 16140
gatatccttt acaaagtaac cagcagtcga gctcccatca ccatatatct ccagatatgg 16200
acaggaaata ttagcagtgc atccggtcag cagaccccca ttgatctctt tgcaaaactc 16260
ttgatcacag ggaacaaatt taccagagga ggattccttt atgtcgtaga gtgtaaggtc 16320
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catcctaatt ttaaaatgca tacacaaagc acaaaaaaaa aaaaaaaaaa ctaagcaagc 16680
acgtttggca agtaatgaag ataataaggg tagcttaaac taaaaagatg agaagcattc 16740
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attggctaac agtctaaaaa atgtggtgct gaggaatggc tgtaagctca taatctctaa 17100
aagttgtgtt gatgaatggt tttaagctca caatcatcta gtgcttcata actgttggaa 17160
taatggcaat gcaagtgggc attgctgggt tttgttatgg tctttctata tccatcatga 17220
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tctggcagtg tttgattaaa tgatttgtaa ttcctctgct tctgtctatt cacttttcta 17460
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ttaggtaatt atgcataata ttgttattta tgacaagtta actatcatta ataagagtaa 17760
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ggagtaaagg aatgaggact tgtttcaagt aagagtaact ccaaaatagc aaagagactg 18060
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taggatagat ttttccccta ataacctgag gatacgagta ataaattcaa acagaattca 18180
gattctaata acaatatgaa aatgatcaat tttaggtgat aaaagtaatt actcttaaaa 18240
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tttgatttta gaaaaaaata aattgattgt taaacattta tttttaacta cttatatatc 18540
aataaattta ttataacgcg tgtgtctaca taaatagtta aaaaaataat attaaattat 18600
gtaaaaattt taaaataaaa ttaactagta ataaaaatta tgtcttttga ttaaattatg 18660
caaaaattct aaagatttta agtggcaggg cgggtttggg ttcggggtcg gaacgggtct 18720
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gtgctcagtg cctcctccaa agcattaata tactttcact taccaaatca aatggatact 20100
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agactgaaca gtatgataag gagtgagact gagtcaattt tgggagcatc ccctgtccat 20220
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ctcatggaaa gtgagtcacg tcttaaagtt gtgtccataa ttggaatggg agggttgggt 20580
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cttgcatggg tttctgtgtc caacgattac agacccatgg tatttcttct cagccttctc 20700
aaatgttcaa tgtcatccat atctgaattt gaagaattaa gtgaggcaga actgaagaag 20760
gtagcagaat ggttgaaagg gaagaagtat ctggtagtgc ttgatgacat ctgggaaacc 20820
caagtatggg atgaggttaa aggagccttt ccagatgacc aaacaggtag tagaattctc 20880
ataacaagtc gcaacaaaga ggtggcacac tatgctggaa ctgcgtctcc ctactacctt 20940
cccatcctca atgaagatga aagctgggaa ctcttcacaa agaagatttt tcgaggtgaa 21000
gaatgcccat ctgatttaga tcctctgggt agatccattg tgaaaacttg tgggggttta 21060
ccacttgcta tcgtgatttt agcaggactc gttgtcaaga aggagaagtc acaaagagag 21120
tggtcaagaa tcaaggaagt gagtaggcat cttatagagg ataagactgg agtgatggat 21180
atactgaagc ttagctataa caacttgcct ggaagattaa agccttgctt tctgtatttt 21240
ggaatctatc cagaagacta tgacatcagt gcaaagcaat tgatccaata ttggatcgca 21300
gaaggtttca tacaaccaca aaaaactgga attgcagata caacagaact ggaagatgta 21360
gctgactttt acttggatga gctagtggat cgcagcttgg tgcaagtggc aaaaaggagg 21420
agtgatgggg tgtcaagaca tgtcggattc atgatcttct acgtgttctt tgcatgtcag 21480
aaagcaagtc tgataagttt ctggaggttt gcacaaactc caacattgat accgtcacta 21540
ataccaatcc ccgtagaatt tccatccact ggaaacgaga cttggatgtc tctgcaaaca 21600
tatttcacaa atcatgcact cgttctatgt tcatctttgg tgaaaatcgt agcatgaatc 21660
tagttcctgt tttgaaaaac ttcaagttgg ctcgtgtgct tggttgtgat atgatgcaag 21720
gggtttggtc tgattcagtc tccagagatt tgaagaggat gatccatcta agatacttga 21780
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atgtaagata tcgtgggaca gtatccagta aaatttggac gttgaagcgg ctgagacatc 21900
tttatttgat agggggaaag ataccagtcg tcctgccaaa agcaaataga atggagaatc 21960
tccaaaccct tttgttatcg ggtaattatt cacaacaaac tctttcccgg ttgaacagtg 22020
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ggatcgggcg ctgggcgcct agctgggctt agcgcgcgta acggtttcca ccttcgtgct 24060
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tttgctaaat gcaaccttat tttttgtatc tgcaaccaga aattcaatta aattaatttt 24240
ctcactttta attacaaata actgctaaat aattaatttt aagccaaaat ttgactattt 24300
aactcctata aattcacaat tatttagcag ttatcagttg tcacaacaaa tataacaaac 24360
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tttccaccaa aaatacacat atataaatac ctcaacctta atattgtcac aatttataat 24960
acacctcgtc ataggaatga gaaacggaac agctccgtca aatttcattt tggtgtactt 25020
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atagtacgaa ttagttttgc accaagaaat acgaatccac ttggcaaaat attgttggac 29220
aaatattaat ttgaaagaat aaaatctaga catgcaagtt ctaactaccc tctctcaaac 29280
tggtgttaga gtacaggtgt aaagtgaaag taaaaaggtt gaacacgtga acaaataact 29340
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gttggaaatt taattagatc aactattcat aaaaatttaa atatattttt tatccttata 29460
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tgtttgatac tttagataat attttgacaa gtgtaaaaat tattatctaa aacatcacaa 29580
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tctaaactat ggacgacttt gatttcagaa acacgataac aattcaacaa aactaacaat 29880
ctaaaaagaa aatcagagtc ataacatata ttaatattta aaagaaagaa aaaaaggcta 29940
cgcagttaaa gttgaaaagt caaattataa ataaaaaagg ttgataaaaa cgtgggtcca 30000
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 42
attgaaaatt gttcctgtac 20
<210> 43
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 43
tggcttagga agaaagctc 19
<210> 44
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 44
atctctgatc tggctcac 18
<210> 45
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 45
caacaaatac atataccaaa gtc 23
<210> 46
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 46
acaaaatcat caccaagttg a 21
<210> 47
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 47
atctgcatgc taatcctg 18
<210> 48
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 48
ttcgatctga ctcctgat 18
<210> 49
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 49
caatagcccc atccttaa 18
<210> 50
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 人工合成的
<400> 50
ctcatcatgc taaaattgag ta 22
<210> 51
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 51
acggattgag gaaggtagca gaa 23
<210> 52
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 52
cctattgaaa attgttcttg tac 23
<210> 53
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 53
tggcttagga cgaaagct 18
<210> 54
<211> 17
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 54
tctctgattt ggctcac 17
<210> 55
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 55
agcaacaaat acatatatca aagtc 25
<210> 56
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 56
caaaatcatc acccagttg 19
<210> 57
<211> 16
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 57
ctgcatgctc atcctg 16
<210> 58
<211> 17
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 58
cgatctgagt cctgatc 17
<210> 59
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 59
ggatggaatg ggaaagtctt gataa 25
<210> 60
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 60
aaaacctgcg aagctccttt acta 24
<210> 61
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 61
gtttgttgtc cacgcctgaa 20
<210> 62
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 62
ttacgtcaat gctcttaagg tctaa 25
<210> 63
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 63
gccttgacct catccattga tagag 25
<210> 64
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 64
ggtgtcaacc acatcttcag cttt 24
<210> 65
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 65
acttgctcta cttcataaat gggta 25
<210> 66
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 66
acccatttat gaagtagagc aagta 25
<210> 67
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 67
tccgagaaag gaatagttct gtg 23
<210> 68
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 68
caccttctcc aatgccatat ctgt 24
<210> 69
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 69
gcaagcaaac ctcgaaccta 20
<210> 70
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 70
cccacccgtt tatcatttgc actt 24
<210> 71
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 71
tgtcatcaag catcaccagg ta 22
<210> 72
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 72
actaataaca aggaggtggc atac 24
<210> 73
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 73
actaataaca aggaggtggc atac 24
<210> 74
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 74
ttctggcgtg gaggacaaa 19
<210> 75
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 75
gtcagtgtcc tagttttcct tga 23
<210> 76
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 76
agcgaacggg aacagtccat 20
<210> 77
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 77
ggacgacact tttacatcaa acac 24
<210> 78
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 78
gcttcaccaa gtcaactctg a 21
<210> 79
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 79
tttccctgta ttggcgtcca cttgtta 27
<210> 80
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 80
atcgtcaacc actacatcg 19
<210> 81
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 81
tttaacaaat gggacgaatg aatattt 27
<210> 82
<211> 11
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 82
atgtgtgtgt g 11
<210> 83
<211> 10
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 83
gaaaggtgga 10
<210> 84
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 人工合成的
<400> 84
taatataatt tatttattaa 20

Claims (72)

1.一种优良大豆植物,其基因组中具有来自第二大豆属植物的染色体区间,其中与不包含所述染色体区间的对照植物相比,所述染色体区间赋予了增加的亚洲大豆锈病(ASR)抗性。
2.如权利要求1所述的植物,其中所述染色体区间衍生自大豆株系SX6907。
3.如权利要求1或2所述的植物,其中所述染色体区间包含SEQ ID NO:2或其任何部分,其中所述部分在所述植物中赋予了增加的ASR抗性。
4.如权利要求3所述的植物,其中所述染色体区间包含与SEQ ID NO:2至少85%、至少90%或至少95%相同的核酸序列。
5.如权利要求1或2所述的植物,其中所述染色体区间编码SEQ ID NO:1的蛋白质,并且其中蛋白质在所述植物中赋予了增加的ASR抗性。
6.如权利要求1或2所述的植物,其中来自所述第二大豆属植物的所述染色体区间插入所述植物的第18号染色体。
7.如权利要求6所述的植物,其中来自所述第二大豆属植物的所述染色体区间插入大豆株系Williams 82的第18号染色体上在约碱基对56,680,416处开始并且在约碱基对56,677,361处结束的区域或其他大豆株系中的等效区域。
8.如权利要求1或2所述的植物,其中所述染色体区间包含SEQ ID NO:11-13或其任何部分,其中所述部分在所述植物中赋予了增加的ASR抗性。
9.如权利要求1或2所述的植物,其中所述染色体区间包含与增加的ASR抗性相关联的SNP标志,其中所述SNP标志与如表1中所列出的有利SNP标志中任一个对应。
10.如权利要求1-9中任一项所述的植物,其中所述区间衍生自所述第二植物的第18号染色体。
11.如权利要求1-10中任一项所述的植物,其中通过分子标志选择来选择或鉴定所述植物的至少一个亲本品系,其中基于位于所述染色体区间内或与其紧密连锁的分子标志的存在来选择或鉴定所述亲本品系,所述染色体区间对应于SEQ ID NO:11-13中任一个,其中所述分子标志与增加的ASR抗性相关联。
12.如权利要求11所述的植物,其中所述分子标志是单核苷酸多态性(SNP)、数量性状基因座(QTL)、扩增片段长度多态性(AFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、限制性片段长度多态性(RFLP)或微卫星。
13.如权利要求11或12所述的植物,其中所述分子标志是SNP标志,并且所述分子标志是如表1中所示的任何有利标志。
14.如权利要求1-11中任一项所述的植物,其中所述植物是农艺学上优良的大豆植物,所述大豆植物具有商业上显著的产量和/或商业上易感的活力、结实、可立性或脱粒性。
15.如权利要求1-11中任一项所述的植物,其中所述区间通过对应于以及包含SEQ IDNO:2或11中任一个的序列的基因组编辑而引入所述植物基因组中。
16.如权利要求15所述的植物,其中所述区间通过以下而引入:与对应于SEQ ID NO:11-13的任一个的区间同源的大豆基因组区域的基因组编辑或对应于SEQ ID NO:11-13的任一个的区间的直系同源物的基因组编辑,并且进一步对所述大豆基因组区域进行至少一个基因组编辑以包括对应于如表1中描述的任何有利等位基因的至少1个等位基因改变,其中所述大豆基因组区域在基因组编辑之前不包含所述等位基因改变,并且进一步地其中所述基因组编辑在植物中赋予了增加的ASR抗性。
17.如权利要求16所述的植物,其中所述基因组编辑通过CRISPR、TALEN、大范围核酸酶或通过基因组核酸的修饰来完成。
18.如权利要求1-16中任一项所述的植物,其中所述区间通过对应于以及包含SEQ IDNO:11-13中任一个的序列的转基因表达而引入所述植物基因组中。
19.如权利要求1或2所述的植物,其中所述染色体区间包含SEQ ID NO:11,或其赋予ASR抗性的部分。
20.如权利要求1或2所述的植物,其中所述染色体区间包含SEQ ID NO:12,或其赋予ASR抗性的部分。
21.如权利要求1或2所述的植物,其中所述染色体区间包含SEQ ID NO:13,或其赋予ASR抗性的部分。
22.一种具有商业上显著的产量的农艺学上优良的大豆植物,所述大豆植物包含衍生自大豆SX6907的染色体区间、包含SEQ ID NO:2的染色体区间、包含SEQ ID NO:11-13的染色体区间、编码SEQ ID NO:1的蛋白质的染色体区间、或其部分,其中与不包含所述染色体区间的对照植物相比,所述染色体区间或其部分在所述植物中赋予了增加的ASR抗性。
23.一种衍生自如权利要求1-22中任一项所述的植物的植物细胞、种子或植物部分。
24.一种来自如权利要求1-23中任一项所述的植物的子代植物。
25.一种产生对亚洲大豆锈病(ASR)具有增加的抗性的大豆植物的方法,所述方法包括以下步骤:
a)提供第一大豆植物,其在其基因组中包含对应于SEQ ID NO:11、12或13的染色体区间、或编码SEQ ID NO:1的蛋白质的染色体区间或包含SEQ ID NO:2的染色体区间,其中所述第一大豆植物对ASR具有增加的抗性;
b)将a)的大豆植物与不包含所述染色体区间的第二大豆植物杂交;以及
c)通过从所述子代植物中分离核酸并在所述核酸内检测与增加的ASR抗性相关联的等位基因,从b)的杂交中选择子代植物,并且进一步地其中所述等位基因与对应于SEQ IDNO:11、12或13的染色体区间或编码SEQ ID NO:1的蛋白质的染色体区间或包含SEQ ID NO:2的染色体紧密连锁或位于其内,从而产生对ASR具有增加的抗性的大豆植物。
26.如权利要求25所述的方法,其中所述等位基因对应于如表1中描述的有利等位基因中任一个。
27.如权利要求25或26所述的方法,其中所述第一或第二大豆植物是优良大豆植物。
28.一种产生对亚洲大豆锈病(ASR)具有增加的抗性的大豆植物的方法,所述方法包括以下步骤:
a)从大豆植物中分离核酸;
b)在a)的核酸中检测与增加的ASR相关联的至少一个分子标志,其中所述分子标志位于20cM、10cM、5cM、1cM 0.5cM内,或与跟来自大豆第18号染色体的包含SEQ ID NO:2或SEQID NO:11或其部分的基因组区域对应的染色体区间紧密连锁,其中所述部分赋予植物增加的ASR抗性;
c)基于b)中检测的分子标志的存在,选择植物;以及
d)从c)的鉴定为具有与增加的ASR抗性相关联的所述等位基因的植物产生大豆子代植物。
29.如权利要求28所述的方法,其中所述分子标志与如表1中描述的有利等位基因中任一个紧密连锁或由其组成。
30.一种鉴定或选择具有增加的ASR抗性的大豆植物的方法,所述方法包括以下步骤:
a)从大豆植物中分离核酸;
b)在所述核酸中检测与增加的ASR抗性相关联的分子标志的存在,其中所述分子标志位于如表1中描述的标志的20cM、10cM、5cM、1cM、0.5cM内;以及
c)基于在b)中检测的分子标志,鉴定或选择具有增加的ASR抗性的大豆植物。
31.如权利要求30所述的方法,其中在b)中检测的等位基因由如表1中描述的任何有利标志组成。
32.如权利要求28-31中任一项所述的方法,其中所述分子标志是单核苷酸多态性(SNP)、数量性状基因座(QTL)、扩增片段长度多态性(AFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、限制性片段长度多态性(RFLP)或微卫星。
33.如权利要求28-31中任一项所述的方法,其中所述检测包括扩增标志基因座或所述标志基因座的一部分,并检测得到的经扩增的标志扩增子。
34.如权利要求33所述的方法,其中所述扩增包括:a)将扩增引物或扩增引物对与从第一大豆植物或种质分离的核酸混合,其中所述引物或引物对与所述标志基因座的至少一部分互补或部分互补,并且能够使用所述大豆核酸作为模板通过DNA聚合酶启动DNA聚合;以及b)在包含DNA聚合酶和模板核酸的DNA聚合反应中延伸所述引物或引物对以产生至少一个扩增子。
35.如权利要求33或34所述的方法,其中所述扩增包括采用聚合酶链式反应(PCR)或连接酶链式反应(LCR),使用分离自大豆植物或种质的核酸作为所述PCR或LCR中的模板。
36.如权利要求25-28中任一项所述的方法,其中所述核酸选自DNA或RNA。
37.一种诊断ASR抗性的引物,其中所述引物可用于PCR反应以指示与ASR抗性相关联的等位基因的存在,其中所述等位基因是如表1中描述的任何有利等位基因。
38.一种赋予大豆植物ASR抗性的方法,所述方法包括:
a)提供来自具有ASR抗性的大豆植物的第18号染色体的核酸分子,其中所述核酸编码ASR抗性;以及
b)将所述核酸分子插入缺乏ASR抗性的大豆株系的第18号染色体,从而产生与不包含所述核酸的对照植物相比具有增加的ASR抗性的植物,
其中所述核酸分子选自由以下组成的组:
编码SEQ ID NO:1的蛋白质的核酸;
包含SEQ ID NO:2的核酸序列的核酸或其任何部分,其中所述部分在所述植物中赋予了增加的ASR抗性;以及
包含SEQ ID NO:11的染色体区间。
39.如权利要求38所述的方法,其中所述核酸分子衍生自大豆株系SX6907。
40.如权利要求38或39所述的方法,其中所述核酸分子插入大豆植物的第18号染色体。
41.如权利要求38所述的方法,其中所述核酸分子插入在约碱基对56,680,416处开始并且在约碱基对56,677,361处结束的区域。
42.如权利要求39所述的方法,其中所述方法包括Cas12a介导的基因替换。
43.如权利要求40所述的方法,其中所述方法包括2种gRNA。
44.如权利要求43所述的方法,其中所述方法包括SEQ ID NO:79和/或SEQ ID NO:81的gRNA。
45.如权利要求38-44中任一项所述的方法,其中所述方法包括用PCR和/或测序来筛选靶向的插入。
46.一种蛋白质,其选自:
(A1)具有SEQ ID NO:1所示氨基酸序列的蛋白质;
(A2)与以下相比具有一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加并且与以下具有相同功能的蛋白质:SEQ ID NO:1所示氨基酸序列;
(A3)与以下具有99%以上、95%以上、90%以上、85%以上或80%以上同源性并且与以下具有相同功能的蛋白质:(A1)或(A2)中定义的氨基酸序列;或
(A4)通过在(A1)至(A3)中任一项中定义的蛋白质的N末端和/或C末端加标签而获得的融合蛋白。
47.一种核酸分子,其编码如权利要求46所述的蛋白质。
48.如权利要求47所述的核酸分子,其中所述核酸分子是以下中的任一个:
(B1)SEQ ID NO:2中所示的DNA分子;
(B2)与(B1)中定义的DNA分子在严格条件下杂交并编码所述蛋白质的DNA分子;或
(B3)与(B1)和(B2)中定义的DNA序列具有99%以上、95%以上、90%以上、85%以上或80%以上同源性并编码所述蛋白质的DNA分子。
49.一种表达盒、重组载体、重组细菌或转基因细胞系,其包含如权利要求47或48所述的核酸分子。
50.如权利要求49所述的表达盒,其特征在于启动所述表达盒中所述核酸分子转录的启动子是原始内源启动子,并且所述原始内源启动子的核苷酸序列在SEQ ID NO:7中显示,或者,是另一种能够在植物中启动所述核酸分子转录的启动子。
51.如权利要求49所述的重组载体,其特征在于所述重组载体是通过以下获得的重组质粒:在pB2GW7载体的attR1和attR2位点之间克隆所述核酸分子并且用SEQ ID NO:7所示的RppRC1基因的内源启动子替换SacI和SpeI酶消化位点之间的35S启动子。
52.如权利要求46所述的蛋白质或如权利要求47或48所述的核酸分子、或如权利要求49-51中任一项所述的重组载体、重组细菌或转基因细胞系在调节植物对锈病的抗性中的用途。
53.如权利要求51所述的载体的用途,其中所述蛋白质或其编码基因在所述植物中的表达水平和/或活性增加,并且所述植物对锈病的抗性增强。
54.一种改善植物对锈病的抗性的方法,所述方法包括增加如权利要求46所述的蛋白质在所述植物中的表达水平和/或活性。
55.一种繁育具有改善的对锈病的抗性的植物品种的方法,所述方法包括增加如权利要求46所述的蛋白质在受体植物中的表达水平和/或活性。
56.如权利要求54或55所述的方法,其中增加所述植物中所述蛋白质的表达水平和/或活性可以通过转基因方式或通过有性杂交来实现。
57.一种繁育具有改善的对锈病的抗性的转基因植物的方法,所述方法包括以下步骤:将如权利要求47或48所述的核酸分子引入受体植物以获得转基因植物;与所述受体植物相比,所述转基因植物具有改善的对锈病的抗性。
58.如权利要求57所述的方法,其中将所述核酸分子引入所述受体植物是通过将如权利要求49-51中任一项所述的表达盒或重组载体引入所述受体植物来实现。
59.一种用于扩增如权利要求47或48所述的核酸分子的引物对。
60.如权利要求59所述的引物对,其中所述引物对是分别由SEQ ID NO:3和SEQ ID NO:4所示的两条单链DNA构成的引物对1,或分别由SEQ ID NO:5和SEQ ID NO:6所示的两条单链DNA构成的引物对2。
61.一种用于扩增如权利要求47或48所述的核酸分子的探针。
62.一种试剂盒,其包含如权利要求59或60所述的引物对和/或如权利要求61所述的探针。
63.一种植物,其包含如权利要求47或58所述的核酸分子。
64.如权利要求63所述的植物,其中所述植物是通过使用如权利要求54或55所述的方法繁育获得的具有改善的对锈病的抗性的转基因植物,或者是大豆SX6907,或使用所述大豆SX6907作为亲本有性杂交后获得的包含如权利要求47或48所述的核酸分子的子代植物;所述大豆SX6907在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的登录号为CGMCCNo.17575。
65.如权利要求59或60所述的引物对或如权利要求61所述的探针或如权利要求62所述的试剂盒在鉴定待测植物是否包含如权利要求47或48所述的核酸分子中的用途。
66.如权利要求59或60所述的引物对或如权利要求61所述的探针或如权利要求62所述的试剂盒在鉴定待测植物是否具有如权利要求47或48所述的核酸分子赋予的对锈病的抗性中的用途。
67.如权利要求52-66中任一项所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其中所述锈病是豆科植物锈病。
68.如权利要求67所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其中所述豆科植物锈病是大豆锈病。
69.如权利要求68所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其中大豆锈病的病原菌是豆薯层锈菌或山马蝗层锈菌。
70.如权利要求69所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其中所述豆薯层锈菌是豆薯层锈菌的生理小种SS4。
71.如权利要求52-70中任一项所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其中所述植物是豆科植物。
72.如权利要求71所述的用途或方法或引物对或探针或试剂盒或植物,其中所述豆科植物是以下中的任一个:大豆、苜蓿、三叶草、豌豆、菜豆、扁豆、羽扇豆、牧豆树、角豆、大豆、花生或罗望子。
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