本發(fā)明涉及植物育種，特別是涉及具有草甘膦抗性的小麥突變型蛋白、基因及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、農(nóng)田雜草是導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)的主要原因之一，小麥生產(chǎn)中每年因草害而造成的經(jīng)濟損失占總產(chǎn)的10％-20％。對于我國的主糧作物小麥而言，由于雜草抗性水平上升，除草劑藥害頻發(fā)，生產(chǎn)季節(jié)矛盾突出，耕作措施粗放等原因，導(dǎo)致小麥田雜草防除難度加大。雜草是耕作的一大挑戰(zhàn)，制約作物種植的產(chǎn)量和成本，除草劑作為制約雜草的有力武器，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的必要環(huán)節(jié)?？钩輨┳魑锸翘岣叱輨?yīng)用效率的有效手段，而改變除草劑效應(yīng)蛋白的敏感位點，是培育抗除草劑作物的常用策略。

2、草甘膦(glyphosate)的分子式為c3h8no5p，是一種高效、廣譜、低毒、低殘留、不破壞土壤環(huán)境、對大多數(shù)植物具有滅生性的除草劑。具有對人畜無毒，自然條件下雜草和農(nóng)作物對它產(chǎn)生抗性的頻率較低，低土壤殘留量等特點，市場潛力巨大。

3、草甘膦競爭性抑制莽草酸途徑中5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶(epsps)的活性，導(dǎo)致芳香族氨基酸(苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸)合成受阻，最終造成植物死亡。一般農(nóng)作物對草甘膦是敏感的，從而極大限制了其使用時間和使用空間，如需要在農(nóng)作物播種前一段時間使用除草劑才能避免農(nóng)作物遭受藥害。因此，培育一些抗(耐)除草劑作物品種可減少作物藥害、拓寬除草劑的使用范圍。

4、非主糧作物(如棉花、大豆、玉米等)抗草甘膦轉(zhuǎn)基因研發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)取得了巨大的成功，但幾乎在所有國家開發(fā)轉(zhuǎn)基因主糧作物，如gm小麥、gm水稻存在很大的爭議。誘變育種作為培育抗/耐除草劑作物的替代方法因為不涉及作物本身的遺傳改造，在一些國家得到很好的應(yīng)用。如抗immi的水稻和小麥品種在美國的商業(yè)化生產(chǎn)已有近20年的歷史，國外由巴斯夫公司等主導(dǎo)的非轉(zhuǎn)基因抗除草劑水稻已經(jīng)發(fā)展成二種類型：(1)clearfieldtm類型，國內(nèi)稱為潔田稻，主要是誘變als(乙酰乳酸合成酶)基因而產(chǎn)生，對應(yīng)的除草劑是咪唑乙煙酸等。國內(nèi)在生產(chǎn)上使用的一些抗除草劑水稻品種如金粳818、深圳興旺生物種業(yè)有限公司等育成的潔田稻001等就屬于這種類型；但該技術(shù)在我國的使用要謹(jǐn)慎，因為咪唑乙煙酸的土壤殘效期長，對下茬作物的影響大。(2)provisiatm類型，主要是誘變accase(乙酰輔酶a羧化酶)基因而產(chǎn)生，對應(yīng)的除草劑為烯草酮等。

5、epsps酶的基序在所有植物和大多數(shù)細(xì)菌中是保守的，該基序?qū)τ诮Y(jié)合磷酸烯醇丙酮酸(pep)或競爭性抑制草甘膦至關(guān)重要。

6、小麥成熟的epsps蛋白大約由511個氨基酸組成，其序列在不同物種間高度保守。epsps蛋白在96、97、101、106、168、172、173、177等氨基酸位點(以模式植物水稻的epsps氨基酸位置計算)發(fā)生突變可以產(chǎn)生草甘膦抗性，這在多種農(nóng)作物(包括玉米、小麥、小麥、油菜、向日葵等)、模式植物擬南芥和多種雜草中均有報道。

7、生產(chǎn)上廣泛種植的普通小麥?zhǔn)且环N異源六倍體，含有a、b和d三個基因組，即每個基因在小麥基因組中都有3個拷貝，epsps基因的三個拷貝分別位于7a、4a和7d三個染色體上。目前，專利cn201680047851.9公開了小麥已知的抗草甘膦突變位點包括168(t168i)、172(p172s)、173(t173i)、177(p177s)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供具有草甘膦抗性的小麥突變型蛋白、基因及其應(yīng)用，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供的突變型蛋白可以有效提高小麥抗草甘膦的能力。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、本發(fā)明提供了一種具有草甘膦抗性的小麥突變型蛋白gr1，所述小麥突變型蛋白gr1的第128-308位氨基酸序列如seq?id?no.4所示。

4、本發(fā)明提供了上述小麥突變型蛋白gr1的編碼基因，所述編碼基因的核苷酸第2外顯子至第4內(nèi)含子的序列如seq?id?no.6所示。

5、本發(fā)明還提供了一種具有草甘膦抗性的小麥突變型蛋白gr19，所述小麥突變型蛋白gr19的第129-308位氨基酸序列如seq?id?no.5所示。

6、本發(fā)明還提供了上述小麥突變型蛋白gr19的編碼基因，所述編碼基因的核苷酸第2外顯子至第4內(nèi)含子的序列如seq?id?no.7所示。

7、本發(fā)明還提供了一種普通小麥(triticum?aestivum?l.)zm9-gr1在培育抗草甘膦小麥中的應(yīng)用，所述普通小麥zm9-gr1的保藏編號為cctcc?no：p202419；

8、所述普通小麥zm9-gr1的7d基因組的epsps基因第2外顯子至第4內(nèi)含子的序列如seq?id?no.6所示。

9、本發(fā)明還提供了一種普通小麥(triticum?aestivum?l.)zm9-gr19在培育抗草甘膦小麥中的應(yīng)用，所述普通小麥zm9-gr19的保藏編號為cctcc?no：p202420；

10、所述普通小麥zm9-gr19的7d基因組的epsps基因第2外顯子至第4內(nèi)含子的序列如seq?id?no.7所示。

11、優(yōu)選的是，所述普通小麥zm9-gr1或所述普通小麥zm9-gr19是作為抗草甘膦基因的供體植株。

12、本發(fā)明還提供了一種培育抗草甘膦小麥的方法，包括以下步驟：

13、以所述的普通小麥zm9-gr1或所述的普通小麥zm9-gr19作為父本，以需要轉(zhuǎn)育抗草甘膦性狀的小麥品種作為母本，雜交，得雜交子代；

14、篩選抗草甘膦的雜交后代，與所述母本回交；

15、篩選抗草甘膦的回交后代，與所述母本回交，重復(fù)3次以上；

16、收集最終后代，自交；

17、自交2代后，篩選與所述母本表型類似且穩(wěn)定表達抗草甘膦性狀的品系，即得所述抗草甘膦小麥。

18、本發(fā)明還提供了一種培育抗草甘膦小麥的方法，包括以下步驟：

19、以所述普通小麥zm9-gr1或所述普通小麥zm9-gr19作為父本，以需要轉(zhuǎn)育抗草甘膦性狀的小麥品種作為母本，雜交，得雜交子一代種子；

20、種植所述雜交子一代種子，自交加代，形成雜交子二代種子，繼續(xù)種植；

21、對所述雜交子二代種子進行植株選擇，分別收割所選單株并單獨脫粒；

22、重復(fù)自交加代和植株選擇的步驟，至獲得在epsps基因中存在3個以上完全純合的突變位點，且目標(biāo)農(nóng)藝性狀表現(xiàn)優(yōu)異的植株，即得所述抗草甘膦小麥。

23、優(yōu)選的是，所述植株選擇的方法包括通過觀察、測量和突變位點的標(biāo)記輔助選擇。

24、本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

25、本發(fā)明通過田間噴施草甘膦的實驗結(jié)果表明，含有本發(fā)明的具有除草劑抗性的epsps蛋白的小麥3葉1心期幼苗在施用40ml農(nóng)達/l水(5倍推薦使用濃度)后，植株仍然正常生長發(fā)育和結(jié)實，而野生型小麥幼苗在施用8ml農(nóng)達/l水(推薦使用濃度)后，植株生長逐漸停止，葉片失綠、干枯，10-15d整株死亡。