[发明专利]百草枯抗性基因EiKCS及其应用

说明书

本发明公开了百草枯抗性基因EiKCS及其应用。本发明从具有百草枯抗性的牛筋草植株中发现了百草枯抗性基因EiKCS，并通过构建植物表达载体以及农杆菌介导的遗传转化与再生体系的构建，成功将EiKCS基因的表达载体转化至牛筋草和水稻中，发现EiKCS基因赋予其对百草枯的抗性，且抗性提升效果显著，同时还可以提高转基因植物的抗氧化能力。此外，本发明还发现EiKCS可以促进转基因植物中多胺的合成，通过调控植物多胺的代谢提高其对百草枯抗性，为培育抗除草剂的农作物品种提供了理论和技术基础。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域。更具体地，涉及百草枯抗性基因EiKCS或其编码蛋白在提高宿主百草枯抗性、多胺合成以及抗氧化能力中的应用。

背景技术

除草剂的频繁应用使植物对除草剂抗药性迅速进化，这是农田杂草治理和农业生产中的重大难题。全球范围内已发现了对23种除草剂产生了抗药性的262种杂草(514个生物型)，其中，在我国农田中发现了对11类除草剂产生抗药性的44种杂草，抗药性杂草的数量居世界第6位。因此，利用现代基因组学、蛋白组学、生物化学和基因工程等技术阐明除草剂抗药性分子机制的问题亟待解决。

通过基因工程手段培育的多个除草剂抗性作物品种现已广泛应用于农业生产中。培育转基因除草剂抗性作物的主要价值体现在提高除草效果、降低除草成本、利于采用保护性耕作、有助于机械化种植以及减轻环境污染等方面。相较于传统农作物，转基因作物具有更强的抗逆和抗除草剂等优良性状，对于保障全球粮食安全和防治除草剂对生态环境的污染具有重要作用。2021年是全球转基因农作物开始商业化并且在多个国家和地区大规模种植的第26年，占转基因作物面积最大(60％)的是抗除草剂转基因作物。

百草枯(1,1'-二甲基-4,4'-联吡啶二氯化物，paraquat)是一种光系统I抑制剂，其通过中断光系统I的正常电子流，产生有毒的活性氧，进而破坏植物细胞膜，能迅速杀死杂草等绿色植物，现已广泛应用于农业和园艺生产中，是应用最广泛的除草剂之一。百草枯的抗性机制有三种假设：第一种是非靶标抗性，第二种是隔离或转运，第三种是代谢途径，但其抗药性的作用机制复杂，尚未得到阐明。目前，植物对百草枯抗性的报道主要是集中在影响百草枯体内运输或增强抗性酶的活性，缺乏发现调控代谢增强百草枯抗性的基因和蛋白的研究。因此，寻找来源于抗性杂草的百草枯抗性基因可为阐明百草枯抗性机制提供新的思路，并可以通过转基因技术高植物对百草枯的抗性，对农作物的高效生产具有重要意义。

3-酮酯酰-CoA合酶(3-ketoacyl-CoA synthase，简称KCS)是超长链单不饱和脂肪酸生物合成途径的关键酶。中国专利CN 109402079A公开了的花生β-酮脂酰-CoA合酶(β-ketoacyl-CoA synthase，KCS)基因AhyA.KCS1和AhyB.KCS在植物脂肪酸改良及培育生产高附加值油料作物方面具有重要的应用价值。但目前还未有关于将3-酮酯酰-CoA合酶基因用于提高宿主对百草枯抗性中的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有上述技术的缺陷和不足，提供百草枯抗性基因EiKCS或其编码蛋白在提高宿主百草枯抗性、多胺合成以及抗氧化能力中的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：